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首臺國產化150兆瓦級大型沖擊式轉輪在東方電氣成功下線

東方電氣集團發布時間:2023-05-18 09:42:41

  5月16日,東方電氣自主研制的國內首臺單機容量最大功率150兆瓦級大型沖擊式轉輪成功下線,實現我國高水頭大容量沖擊式水電機組關鍵核心技術國產化“從無到有”的歷史性突破,開啟了我國水力發電產業高質量發展的嶄新篇章。

  本次完工下線的沖擊式轉輪重約20噸,最大直徑約4米,將用于四川省雅安市田灣河流域金窩水電站,預計6月初投入運行,屆時將為國內單機容量最大的沖擊式水電機組裝上“中國心”。

  依托150兆瓦級大型沖擊式轉輪國產化項目,東方電氣沖擊式轉輪水力開發、造型設計、軟件開發、模型裝置研制等實現了完全自主化,填補了多項國內技術空白;轉輪結構設計、材料應用、加工工藝等關鍵核心制造技術取得了突破性進展。

  牢牢把關鍵核心技術掌握在自己手中

  在水力開發方面,轉輪研發創新應用了東方電氣自主開發的具有完全知識產權的沖擊式轉輪三維造型軟件,解決了自主化設計的建模難題;應用了先進的仿真分析計算方法,提高了轉輪水力開發、設計優化效率。

  在結構設計方面,設計團隊驗證分析了一百多個方案,優化了轉輪三維高階復雜曲面造型,優化應力分布,確保轉輪循環疲勞壽命不低于15億次,綜合考慮振形與激振頻率、轉輪固有頻率在不同介質中的差異,執行1到17階頻率校驗檢查,轉輪水斗每秒承受高速水流沖擊范圍37.5次至637.5次,解決了大型沖擊式轉輪結構設計方面的難題,確保轉輪性能優異,結構安全可靠。

  在工藝制造方面,轉輪中心體采用鍛件與復合增材結構,降低了鍛坯制造難度,提高了材料利用率。轉輪應用高精度數控加工工藝,實現轉輪水斗異形深腔高效銑削、水斗型面高精度銑削。轉輪外部水斗采用3種制造方式,有效驗證了不同制造方式的適用性,為更高水頭更大容量沖擊式轉輪研制積累了寶貴經驗。

  40天完成2700千克金屬增材

  150兆瓦級大型沖擊式轉輪生產制造創新應用了機器人電弧增材制造技術(3D打印),3臺機器人歷時40余天協同作業,完成2700千克金屬增材,開創了行業先例,突破了轉輪鍛件制造難題,降低鍛件厚度,進一步降低鍛坯制造難度,有效減少后期機械加工量。

  機器人電弧增材制造充分融入數字化技術,高度適用于沖擊式轉輪外部水斗復雜型面結構部件的制造,實現了遠程操控與多機器人無人值守作業,實現定制化設計和制造的“近凈成形”(所焊即所得)。

  堅開啟我國水力發電產業高質量發展新篇章

  研制高水頭大容量沖擊式水電機組是適應我國西部水電基地高原峽谷建設環境條件,實現平衡發展和環境保護的最優方案。

  受應用市場缺乏、研發投入不足等因素影響,我國發電裝備企業在高水頭大容量沖擊式水電機組的自主研發、設計、制造和運行等方面基礎較為薄弱,與國外先進企業存在差距。

  2019年開始,東方電氣全力組織開展高水頭大容量沖擊式水電機組關鍵技術研究。2020年,東方電氣成功建設具有世界先進水平的沖擊式水力模型試驗臺,具備了按照IEC國際規程及GBT國家標準進行沖擊式轉輪水力研究試驗的能力。同時,東方電氣對高水頭大容量沖擊式水電機組轉輪等核心部件的制造工藝進行專題技術攻關,具備了高水頭大容量沖擊式水電機組轉輪研制能力。

  2021年5月,東方電氣簽訂“四川省田灣河流域梯級電站水斗式轉輪國產化研究合作協議”,推進150兆瓦級大型沖擊式轉輪國產化相關工作。2021年12月,150兆瓦級大型沖擊式轉輪完成驗證試驗。2022年11月,150兆瓦級大型沖擊式轉輪水力模型通過驗收。2023年5月,150兆瓦級大型沖擊式轉輪成功下線,開啟了我國水力發電產業高質量發展的嶄新篇章。

  據悉,下一步,東方電氣將持續與相關單位、創新聯合體深入合作,按照既定的“三步走”戰略,全力推進巨型沖擊式水電機組關鍵核心技術攻關,不斷提高我國能源裝備行業核心競爭力。


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