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三峡工程:30年技术差距6年跨越

[日期:2006-11-16] 来源:中国水资讯网:新京报  作者: [字体: ]
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2006年5月18日,工人在检查即将浇铸的三峡大坝最后一仓。浦峰摄

  截断巫山云雨,高峡出平湖。伟人的设想正一步步变成现实。就在笔者飞赴被视为“三峡

咽喉”的宜昌采访前夕,三峡大坝蓄水达156米,距离正常蓄水位175米仅有不到10米。在大坝的背后,我见到测量蓄水高度的鲜红标尺。至2009年三峡工程(除升船机)全部完工后,坝顶的海拔将高达185米。

  这是一场从未做过的梦。从只能设计制造50万千瓦水电机组,到一跃能全部国产化制造70万千瓦特大型水电机组,中国用了五六年时间,跨越了与国外三十年的差距。

  70万千瓦机组全部国产化

  三峡工程综合了防洪、通航、发电等功能,其发电部分包括泄洪堤的左、右岸机组以及右岸地下机组。总计26台70万千瓦的发电机组总装机容量高达1820万千瓦。截至2005年11月,三峡水电投产装机容量980万千瓦,相当于目前全国1亿千瓦水电装机容量的1/10. 1996年6月,中国三峡总公司对外宣布,左岸电站一次采购14台70万千瓦水轮发电机组。招标文件规定:投标者对供货设备的经济和技术负全部责任,必须与中国有资格的制造企业联合设计、合作制造,中国制造企业分包份额不低于合同总价的25%。

  单机容量70万千瓦的三峡水轮发电机组,是世界上容量最大、直径最大、重量最重的机组。由于三峡机组运行水头变幅巨大,其设计、制造和安装难度都超过了世界上已有的任何大型机组。

  2003年7月10日第一台装机容量70万千瓦的发电机组实现并网发电,比计划整整提前20天。至7月23日11时18分,左岸电站第13台机组提前一个月投产发电,这台机组是以中国企业为主设计、制造和安装的第一台70万千瓦水轮机组。

  据悉,这台机组的安装调试刷新了三峡机组的三项纪录:从转子吊装就位到机组充水调试仅用了34天;充水调试到试运行仅用了7天;机组三次超负荷试验仅用了18分钟。三峡工程设计安装26台70万千瓦机组,在2008年之前全部投产的三峡右岸12台机组中,有8台将由国内企业独自制造。

  “三峡模式”开创自主创新路

  “三峡左岸水轮机以国外技术为主,国内厂家连单独投标的资格都没有。”“到了右岸发电机组工程,国内厂家再也不用看别人的脸色了。”三峡右岸发电机组水轮机转轮主要设计者之一刘胜柱告诉记者。

  1997年秋,三峡工程水电设备采购合同签字,阿尔斯通和ABB组成的供货集团中标8台,哈电参与合作制造;加拿大GE和德国伏依特、西门子(VGS)联合体中标6台,东方电机公司(东电)参与合作制造。国内两家企业分包额大于合同总价的30%,依托三峡工程,两家企业成功走出了“技术转让-消化吸收-自主创新”三大步,这一做法业界称之为“三峡模式”。

  刘胜柱认为,通过右岸水轮机水力性能研究,我国混流水轮机整体水力性能达到了世界领先水平。“通过模型验收,哈电三峡右岸模型水轮机压力脉动满足了国标7%的上限要求,由左岸时的10%降低到右岸的6%-7%。”

  2005年7月10日由阿尔斯通和哈电联合制造的14号机组70万千瓦水轮机组开始了它发电前的“热身准备”。而到目前,右岸的12台机组正处于埋件安装阶段,其中8台机组的制造任务均由国内企业独立承担。在此之前我国的此项纪录为零。

  自主研发转轮核心技术

  业内人士普遍承认,三峡水电机组自主创新的关键点在于水轮机转轮的设计和制造技术。另外,还包括大型水轮发电机推力轴承技术等一系列水电站建设等,这些核心技术一起促进了我国发电设备的制造能力和装备技术水平的提升。

  在具有大型水电机组关键技术自主创新能力之前,我国企业虽然通过分包外方合同可以获得一部分订单,但是外方仅靠生产机组的一项核心部件———转轮,就能获得30%的项目利润,而我国企业只能获得附加值较低部分的利润。

  刘胜柱意识到,“老外的技术并非十全十美,也有弊病”。原来,挪威KEN公司交付给三峡的转轮技术虽然在性能上达到了当时的世界领先水平,但在稳定性方面没有全面达到合同要求,特别是存在一个高部分负荷压力脉动带,“它的存在会影响机器寿命”。针对此薄弱点,哈电采用新的设计理念和方法,前后用了整整5年的时间,自主开发出了新的三峡右岸模型并获得单独投标的权利。

  2003年底,哈电、四川东方、法国阿尔斯通以及德国伏伊特等4家水轮机制造商展开了一场水轮机稳定性测试。结果哈电一举胜出,拿到右岸4台机组供货合同。更为重要的是,哈电这些国内企业从此信心倍增,改变了以前靠低价取胜的市场策略。

  本版采写/《南方都市报》记者汪江涛

  ■三峡工程大事记

  ●1970年12月30日葛洲坝工程开工。

  ●1981年12月葛洲坝水利枢纽二江电站一二号机组通过国家验收正式投产。

  ●1989年底葛洲坝工程全面竣工,通过国家验收。

  ●1994年12月14日三峡工程正式开工。

  ●2002年3月17日三峡工程首台发电机组转轮吊装成功。

  ●2002年11月7日世界上最大的水轮发电机组转子在三峡工地成功吊装,标志着三峡首台机组大件安装基本完成,从此进入总装阶段。

  ●2003年6月24日三峡首批发电的2号机组成功进行并网发电试验。

  ●2003年7月10日三峡工程第一台发电机组———装机容量70万千瓦的2号机组提前20天实现并网发电。

  ●2003年11月22日三峡工程首批发电的6台机组全部投产。

  ●2004年4月30日三峡工程左岸电站7号发电机组正式并网发电。

  ●2004年12月8日长江三峡工程地下电站建设开始。

  ●2005年9月16日三峡工程左岸14台70万千瓦机组全部并网运行,提前一年实现了投产发电。

  ●2006年5月11日三峡右岸电站首台机组定子开始组装,标志着三峡右岸电站12台发电机组进入机电安装阶段。

  ■专家说法

  ●三峡右岸发电机组水轮机转轮主要设计者刘胜柱:

  “自主创新赢得行业地位”

  “正是由于自主创新,国内厂家才获得了与国外同行对等的行业地位,再也不用看别人的脸色了。”刘胜柱在接受本报记者采访时透露,哈电10余人的科技攻关小组,前后用了5年左右的时间才解决了水轮机稳定性的难题。通过对引进技术的消化吸收和再创新,采用新的设计理念和方法,哈电在水轮机转轮的稳定性方面消除高部分负荷压力脉动,从而在右岸电站竞标中战胜国外同行,一举中标4台发电机组。

  机组稳定性是关键

  哈电大电机研究所水轮机室水利设计室组长刘胜柱,是公司水轮机转轮的主要设计者。从1988年大学毕业进入哈电,18年间刘胜柱一直从事水力设计和计算工作。他作为学科带头人完成的“三峡右岸水轮机水力性能研究”,不仅使我国混流水轮机整体水力性能达到了世界领先水平,更提高了哈电的国际竞争能力,赢得了国际市场。

  刘胜柱说,水轮机稳定性一直是世界性难题。在三峡左岸中标的几家国外著名跨国公司拿出的产品,也都没消除这种不稳定因素。为此,三峡总公司在右岸招投标时把稳定性放在了首位。“水轮机压力脉动幅值高和高部分负荷压力脉动,使得机组在运行过程中产生较大的振动和噪音,影响机组使用寿命。”

  “三峡工程对中国的意义无比重大,总公司对机组运行稳定性非常重视。在右岸招标中,总公司对于压力脉动的降低十分看重。”刘胜柱透露,哈电用了两年多时间集中技术攻关,但前后所用时间长达5年。

  开发三峡右岸模型

  对于以前技不如人的窘境,刘胜柱深有体会。“三峡左岸水轮机以国外技术为主,国内厂家连单独投标的资格都没有。我们在这以前从来没有安装过那么高功率的发电机,当初的国内外技术差距可以说非常大。”据介绍,三峡工程这个世界上最大的水电设备采购项目一经公布,立刻吸引了10家跨国公司组成的6个投标体竞争投标,形成激烈角逐。

  1997年秋,左岸机组采购合同签字,卡瓦纳、阿尔斯通和ABB组成的供货集团中标8台,哈电参与合作制造。“就这样,刚开始以外方牵头为主。我们在获得技术转让后,自主开发出了新的三峡右岸模型。”“到了右岸机组招标时,我们的技术进步就大了。

  同时,我们还获得单独投标的权利,自己负责技术投标。

  通过3次模型验收,哈电三峡右岸模型水轮机压力脉动满足了国标7%的上限要求,由左岸时的10%降低到右岸的6%-7%。

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