哈电机开启百万千瓦水电机组新时代

8月3日，全球在建规模最大、装机规模世界第二的白鹤滩水电站主体工程全面建设，标志着我国将开启世界水电百万千瓦级机组新时代。白鹤滩水电站装机16台100万千瓦总计1600万千瓦水轮发电机组，哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司（简称“哈电机”）承接了白鹤滩水电站右岸电站全部8台套水轮发电机组及其附属设备的研发和制造。

从共和国第一台立式水电机组的诞生，到世界最大单机容量水轮发电机组的研制；从引进消化吸收国外先进技术，到自主创新、登顶行业技术制高点，装备制造业“共和国长子”一系列组合拳犹如神来之笔，用一个个骄人的业绩，向全球提供源源不断的“中国动力”。随着白鹤滩电站的全面开工，潜心钻研多年100万千瓦水电机组关键技术的哈电机，又要继续冲击新的行业制高点，攀登世界水电之巅。

梦想从这里开始

百万千瓦水电机组“萌芽”

核心阅读　  从三峡左岸当学生到三峡右岸自主创新，哈电机走出了一条巨型水轮发电机组技术引进、消化吸收、再创新的成功之路，被国家誉为创新领域的“三峡模式”，真正实现了“中国制造”向“中国创造”的跨越，圆了巨型全空冷水轮发电机组技术独步世界的创新梦。

1958年12月，在“全国科学规划会”上，哈电机将编写好的《三峡枢纽水利机组容量论证初步意见》同与会专家分享，提出了研制30万千瓦、45万千瓦、60万千瓦、80万千瓦、100万千瓦水电机组等5个方案的构想，以及相应的设计参数、结构、尺寸和装配图，这便是“百万水电机组”逐梦过程的起点。

但由于当时的技术水平所限和历史原因，具体的研发工作并没有进一步展开。可是，研制100万千瓦水电机组，助力国家经济建设、助推中国科技进步这一宏伟的梦想，却深深地植入了哈电人的心中。

从1951年成功制造容量仅0.8兆瓦的下硐水轮发电机组、实现我国立式水电机组自行设计制造“零”突破，到安徽响洪甸水电站1万千瓦、浙江新安江水电站7.25万千瓦、甘肃刘家峡30万千瓦双水内冷水电机组的研制成功，再到四川二滩55万千瓦水轮发电机组投入运行，哈电机在水电装备制造过程中直面艰难险阻，领跑中国水电装备创造，为研发更大容量水轮发电机组积累了技术储备，进行了充分的实战演练。

上世纪90年代起，哈电机开启了“三峡时代”新模式。当时，在三峡左岸，哈电机还只能做一个寂寂无闻的分包商，而在三峡右岸机组的制造中，哈电机便以其“独门绝技”，实现技术上的两大突破：一是开发的优质新型转轮为机组带来最好的稳定性，攻克了水轮机高部分负荷压力脉动带的难题；二是全空冷技术的应用，打破了国外水电强国对全空冷水轮发电机极限出力为60万千瓦的设计理念，开创了大容量全空冷发电机运行的新时代。

2008年，哈电机承接了向家坝4台套80万千瓦和溪洛渡6台套77万千瓦全空冷水轮发电机组研制合同。其中，向家坝机组是当今世界已运行单机容量最大的机组，也是国内首个80万千瓦等级机组。在研制期间，哈电机采用了多项“百万水电机组”的研究成果，使“百万水电机组”的研究得到工程实际的进一步验证。溪洛渡、向家坝机组投运后，相关专家得出的结论是：哈电机研制的机组主要指标比最初确定的“精品机组”要求还要好，机组的稳定性超乎最初的想象。

凭着先进的技术和领先的制造，哈电机成为全国巨型水轮发电机组市场的最大赢家。三峡工程全部发电机组共32台，而短时间内哈电机承揽的50多台巨型水轮发电机组制造合同，相当于再造了两个新三峡，对国家装备制造业的贡献无可取代。

梦想向这里进发

百万千瓦水电机组“攻关”

核心阅读　  从新中国第一台0.8兆瓦的下硐水轮发电机组，到世界最大单机容量100万千瓦的白鹤滩空冷水电机组，哈电机练就了过硬的本领，许多关键技术达到了国际先进水平，研制巨型机组得心应手、挥洒自如，为开发“百万水电机组”奠定了更加坚实的基础。

2007年，受中国水电水利规划设计总院委托，哈电机承接了《100万千瓦级水电机组制造可行性分析》专题研究，踏上了百万千瓦水电机组科研攻关的征途。同年，在向国家科技部提交可行性研究报告之后，哈电机又联合国内知名研究院所、高等院校和企业组成攻关团队，承接了7个国家科技支撑项目课题的研究工作，产、学、研、用相结合，获得了一大批新理论、新技术、新测试分析方法及发明专利。

时间快步行走至2012年，国家科技支撑计划攻关的重任依旧落在哈电人的肩上，不同的是，有了白鹤滩项目为依托。根据白鹤滩、乌东德工程的实际特点，三峡集团公司先后委托哈电机开展了6个关于100万千瓦水轮发电机组专项技术的研究，使哈电机的研究开发工作更具针对性，更接近工程实际。

白鹤滩水电站是中国长江三峡集团公司开发的金沙江下游河段梯级的第二级电站。电站装机16台总计1600万千瓦水轮发电机组。电站建成后，将仅次于三峡水电站，成为世界第二大水电站。

白鹤滩电站机组为中高水头、中低转速、巨型混流式水轮发电机组。机组不仅运行水头高、变幅范围广，而且结构外形尺寸巨大。因此，要对水轮机、发电机参数进行单独及整体匹配优化研究；对机组总体结构型式选择、重大部件结构优化、动力响应及机械稳定性进行预估研究，不仅要考虑改善机组高水头运行的稳定性，而且要兼顾低水头超额定出力发电的要求。

哈电机从100万千瓦水轮发电机组的安全高效运行角度出发，重点针对巨型机组稳定性、水力开发、电磁、结构、绝缘技术、疲劳破坏和过渡过程、通风冷却试验及测试方法等方面进行科研攻关，攻克了多项世界性技术壁垒，实现了历史性跨越，推动着我国巨型水轮发电机组制造技术进一步走向成熟。

在项目的研究过程中，哈电机发表了47篇论文，获得国内专利授权49项，其中发明专利16项。课题验收专家组认为，哈电机研究的成果在某些方面达到世界领先水平，各项科研成果足可以支撑工程设计制造的各项要求。

梦想在这里实现

百万千瓦水电机组“蜕变”

核心阅读　  一定要把科研开发作为打造技术竞争优势与核心竞争力的长期战略，推进技术进步上新台阶。怀揣着伟大的信念，哈电机不断超越自我，在百万千瓦水电项目的研发领域攀登新的高峰。

针对白鹤滩电站对机组运行的要求，哈电机多轮次地优化设计水轮机转轮，大幅度降低了水轮机飞逸转速及无叶区压力脉动，提高了机组过速和甩负荷时的稳定性和安全性，既能满足高水头稳定性能的要求，又在低水头段具有较大的超发能力。同台对比最终结果表明：哈电机研发的模型转轮最优效率和加权平均效率均达到了世界先进水平。

随着单机容量的增加，电机的冷却难度也越来越大。经过分析得出，采用空气冷却方式的机组，结构布置简单、安装维护方便、运行更加可靠。然而，首次在这样大容量的机组上采用空气冷却，不仅是一个新的技术飞跃，更是一个巨大的挑战。

为了获得有效的试验数据，哈电机冷却团队设计制造了专用的模型装置，真实模拟真机的通风状态，验证了100万千瓦机组采用全空冷的方式是完全可行的。相关专家认为，哈电机掌握了一套独有的全空冷技术。这一科研成果荣获了黑龙江省科学技术一等奖，该模拟试验装置也获得了国家发明专利。

哈电机产品设计部初步设计组组长王威介绍说，白鹤滩电站的尾水系统为“三机一洞”的布置方式，具有明满流交替的现象，对过渡过程的品质要求更苛刻，致使机组过渡过程的计算尤为复杂。为了攻下这一难题，哈电机开发出了先进的软件，详细模拟白鹤滩左岸1号和右岸8号水力单元的管路系统，对机组运行中的各种过渡工况进行仿真计算，获得了一系列详实、有效的数据，为后续进一步优化设计奠定了坚实的基础。

由于机组单机容量大，无论是电力系统扰动引起的振荡，亦或是系统的误操作，都有可能对电机或电网造成影响，甚至会带来巨大损失。避免此问题的唯一办法，就是对机组各个瞬态运行性能进行预估，找准应对方案。

哈电机电磁分析科研团队责无旁贷地承担了这一国家重点科研课题。无数次地计算，无数次地试验，100万千瓦水轮发电机最佳的电磁方案终于被成功地开发出来。在此基础上，电磁分析科研团队还针对三峡、溪洛渡、向家坝等巨型机组调试中出现的各种振动问题进行了跟踪测试，在白鹤滩机组的设计中，尤其是在定子低频振动方面，研究出了更加可靠的解决方案。

哈电机白鹤滩项目水轮机主任设计吴继兵介绍说，经过不断探索，哈电机将水导轴承设计为自泵外循环结构，冷却器外置式，这不仅减小了水导油箱的尺寸，而且保证了足够的维护检修空间。通过对主轴密封的研发，哈电机将静压自平衡式端面水压密封作为首选方案，这种结构能够保证密封环和转环之间形成润滑水膜，密封效果更稳定，工作寿命更长，维护和检修更方便。

白鹤滩水电机组将继承三峡等项目的研制成果，水轮机转轮的上冠、下环、叶片，均采用精炼不锈钢材质铸造，再分别数控加工后进行焊接热处理，由于模型转轮设计优秀、材质好、型线准确、按设计区域运行，破解了以往转轮产生裂纹的难题。

由于机组的部件尺寸大，转轮和下机架均需采用工地制造，工艺人员详细分析和研究大型部件厂内和工地制造方案，先后对工地制造方案、设备、工艺、厂房布局、质量控制、吊装方案等进行了详细研究和讨论，首次对工地制造厂房进行了3D绘制并在标书编制中应用和展示，为实现关键大型部件在工地成功制造提供了保障。