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龍頭新聞:白鶴灘百萬千瓦水電機組的工業設計之美,你get到了嗎?

來源: 本站 瀏覽次數:748 發布時間:2022-05-06

寫在前面

3月末,《黑龍江省創意設計產業專項規劃2022~2030年》和《黑龍江省支持創意設計產業發展若干政策措施》正式發布,其中關于工業設計的內容引發了各界對工業設計如何賦能產業轉型升級的關注。

說起工業設計,我們不得不將眼光瞄向“黑龍江省首屆工業設計大賽”金獎作品——哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(簡稱哈電電機)白鶴灘100萬千瓦水輪發電機組。

“100萬千瓦水輪發電機組體現了多項工業設計之美?!边@是哈電電機副總工程師覃大清,在參加黑龍江省首屆工業設計大賽時陳述的理由。

這段話超出了評委會對作品的預判——人人都知道100萬千瓦水輪發電機設計的難度和制造的精妙。卻都沒想到可以用“美”來形容概括!


超乎想象的工業設計之美

——白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界處,矗立在金沙江下游干流河段上,百萬機組的研制成功,使得電站總裝機容量1600萬千瓦可以布置發電站機組16臺,正好是2的指數,水工電氣,機組布置,兩兩組合,左右兩岸對稱,猶如白鶴晾翅,呈現對稱協調之美。

——百萬千瓦水輪發電機中,磁極個數56個,每個支路7個單元,共8個支路數,八方布置,也同樣呈現協調對稱之美。

——設計額定電壓24kV,保證發電機出口端電流不超過已有電氣設備最大值,解決百萬水電機組的與已有電力系統正常銜接和電能送出的問題,呈現水輪發電機組與電網系統的協調之美。

——15長+15短的長短葉片轉輪,呈現出流體力學和結構力學美。設計團隊對葉片進行稱重,根據稱重結果,精確計算每一個葉片的位置。在15個長葉片的進口部分,插入長度約為一半的15個短葉片。這樣的搭配,在不增加出水口水流擁擠程度的同時,提高了機組穩定性,同時將白鶴灘轉輪的最優效率提升至96.7%。

——轉輪創下全球首個巨型長短葉片轉輪“零配重”,堪稱打造一顆天然“完美心臟”。體現出精細的工藝設計之美。單機容量最大的水電機組,轉輪“零配重”,在全球尚屬首次。意味著一根手指就能撥動338噸重的轉輪轉動。

以上這些話,是面對我省工業設計大賽的評審組時,覃大清的精彩表述。

100萬千瓦時水電機組確實不簡單,它的成功運轉,代表著我國水力發電技術從跟隨國外技術,已經登頂世界水電之巔。這樣重磅的意義和硬核設計,拿到黑龍江省首屆工業設計大賽金獎本在意料之中,但覃大清卻覺得只是說成績,勝之不武,于是工業設計之美念頭在他參賽之前靈光乍現。


從跟隨國外到走入“無人區”

這濃縮的美,背后是14年的研發設計和制造,更是設計者對這段歲月的凝練表達。

在覃大清的水電設計生涯里,有兩個階段值得書寫——三峽和白鶴灘。而他也一路跟隨中國的水電發展,成為中國水力發電技術連續上三個臺階的參與者和見證者——

1997年之前,包括三峽左岸在內的許多大型水輪發電機組的研發是與國外合作完成的。當時三峽水輪發電機組的單機容量是70萬千瓦,是當時世界的最大容量之一。1998年-2003年,覃大清率領團隊迎難而上,負責三峽右岸水輪機的模型研發。2003年10月,哈電突破了“高部分負荷壓力脈動”這一世界性難題,在與國際企業同臺競技中勝出,為打破國外企業在水輪發電機組關鍵技術的壟斷,實現大型水輪發電機組組及成套設備自主化做出了重要的突破。此后,中國水電裝備開始走上領先世界之路。覃大清還記得三峽右岸同臺對比的時候,正是楊利偉乘神舟五號飛船首次進入太空??粗辈ズ?,覃大清從辦公樓走出來,心里很激動,因為中國的水力發電也要邁上新征程了。

2003年到2007年,覃大清他們團隊乘勝前行,成功自主研制了溪洛渡、向家壩水輪發電機組,將世界水輪發電機組的最大容量從70萬千瓦提升到80萬千瓦,中國水電裝備領先世界。中國水力發電技術登上第二個臺階。

2007年,哈電集團電機公司水力發電設備國家重點實驗室開始為白鶴灘項目設計研發水輪發電機組,目標設定為100萬千瓦。直到2021年,白鶴灘水電站首臺百萬級水電機組投產發電成功。中國水力發電技術已經在國際上全面引領,中國水力發電技術登上第三個臺階,登上了世界水力發電的“珠穆朗瑪”。此時,距離哈電集團承接這一任務已經過去14年。


在“無人區”里如履薄冰

單臺白鶴灘100萬千瓦水輪發電機組50米高、8000多噸重,每臺發電機組運轉1小時,就可以產生100萬度電,滿足一個現代家庭150年的用電需求,是當之無愧的水電“巨無霸”。

可如今再提起“100萬”,覃大清謙虛地形容說,那早已是輕舟已過萬重山的事了。

研發,一定是面向未來。2007年承接研發任務,用了五年研發成功。對于覃大清來說,“100萬”已經是十年前的技術。

站上世界之巔,新的研發任務也接踵而至,覃大清和他的團隊卻倍感壓力——這就像一場馬拉松,在前面有對手的時候,你只管追著跑。當進入無人區,前面是險灘,還是地雷陣,不得而知。

在我國提出建設“小康社會”的時候,老百姓曾經開玩笑地把小康社會定義為“樓上樓下,電燈電話”。這個表達雖然簡單,但覃大清認為正因為有了這種前瞻性,才使得夢想得以變為現實。

水電機組設計屬于工業設計中的“私人定制”。定方向、定選擇,做決策,這對像覃大清這樣的技術決策者來說是最重要的考驗。對未來世界的想象,是人思想的解放。從無到有,有中出新、新中求優,生產一代,研發一代。覃大清和他的團隊已經和白鶴灘100萬千瓦水輪發電機組“告別”,開始進入新階段。


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