世界最高水頭天臺抽蓄項目首臺導水機構(gòu)通過精品驗收
來源：哈爾濱電氣集團有限公司
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發(fā)布時間：2024-06-06
6月4日，哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司研制的天臺抽水蓄能機組首臺導水機構(gòu)，順利通過業(yè)主驗收。驗收結(jié)果表明，天臺導水機構(gòu)的導葉軸孔同軸度，以及活動導葉立面間隙、端面間隙、開度等數(shù)據(jù)，均達到優(yōu)良標準。這是哈電電機繼成功研制天臺1000兆帕級高強鋼引水鋼岔管之后，在該項目上取得的又一項重大成果。
天臺抽水蓄能電站額定水頭724米世界最高、單機容量425兆瓦國內(nèi)最大。為了打造精品機組，哈電電機針對機組超高水頭、大容量的特性，持續(xù)進行優(yōu)化設計，極大地提高了機組運行效率、穩(wěn)定性和安全性。
導水機構(gòu)是機組水力通道組成部分的核心部件之一，是控制進入機組水流方向和大小的裝置，主要作用是將蝸殼內(nèi)的水導入轉(zhuǎn)輪，通過導葉角度的變化，以達到水能利用的最優(yōu)化，對整個機組的運行效率、穩(wěn)定性和安全性至關重要。
天臺導水機構(gòu)高約4.3米，裝配外圓直徑6.96米，裝配總重量達254.2噸，其主件包括頂蓋、底環(huán)、導葉、控制環(huán)，以及導葉臂、連接板、連桿、偏心銷和連接銷等組成的傳動機構(gòu)，具有尺寸大、噸位重、在制周期長等特點，其頂蓋、底環(huán)同心度，導葉端面間隙，立面間隙等要求都非常嚴格，較以往同類機組導水機構(gòu)的裝配難度更大。
頂蓋是導水機構(gòu)最重要的結(jié)構(gòu)部件之一，需要具有足夠的強度和剛度，以承受機組運行過程中各個工況下的水壓力，減小最大壓力脈動及飛逸工況下產(chǎn)生的振動。天臺機組作為目前額定水頭世界最高的抽水蓄能機組，其導水機構(gòu)頂蓋承受壓力，也是目前世界抽水蓄能機組中最大的。同時，由于機組轉(zhuǎn)速很高，各部件的直徑尺寸并未顯著增加，這給頂蓋、頂蓋與座環(huán)連接的設計帶來很大難度。
為滿足頂蓋對剛度、強度的設計要求，哈電電機在天臺頂蓋上采用了上法蘭結(jié)構(gòu)，法蘭板采用了目前為止可軋制的最厚鋼板，并通過反復的有限元剛強度及動態(tài)特性計算等優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使其實現(xiàn)了在高水頭的水泵及發(fā)電工況均可滿足相關要求。
天臺導水機構(gòu)頂蓋與座環(huán)連接螺栓的設計也是難點之一。為滿足高壓力的使用要求，哈電電機在天臺項目的頂蓋與座環(huán)連接螺栓制造上，首次采用了屈服強度達到1000兆帕級的鍛件材料。
此外，因水頭超高，機組運行時導葉水力矩大，導水機構(gòu)的操作也需要更大等級的接力器和受力更大的導水零件。如何在有限的空間內(nèi)，既滿足剛強度的要求，又保證導水機構(gòu)各零件運動時不干涉，是天臺項目導水機構(gòu)設計必須破解的難點。哈電電機利用程序計算、零部件有限元剛強度分析、機構(gòu)三維運動仿真等多種手段反復優(yōu)化，最終實現(xiàn)了導水機構(gòu)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設計。
為了打造天臺精品導水機構(gòu)，哈電電機緊緊圍繞精品制造要求，嚴格按照準時化生產(chǎn)要求，以專題進度、大設備計劃、節(jié)點計劃為控制點，合理排產(chǎn)工期，充分利用高精度車鏜一體的加工優(yōu)勢，確保以最短周期完成加工任務。
在導水機構(gòu)部件生產(chǎn)加工期間，哈電電機組織承擔主攻生產(chǎn)任務的水電分廠與智能制造工藝部、質(zhì)量檢測部等單位密切合作，為天臺首臺導水機構(gòu)的精品制造提供了良好的技術(shù)支撐，不僅實現(xiàn)了天臺抽水蓄能首臺導水機構(gòu)主件的加工進序不停，還保證了各導水機構(gòu)部件生產(chǎn)的目標節(jié)點，保證了每個導水部件的加工精度與質(zhì)量都達到精品要求。
為確保天臺首臺導水機構(gòu)的投裝順利，哈電電機負責總裝配任務的水電分廠針對總裝進度要求，提前做好相關資源的調(diào)配和平衡工作，明確天臺首臺導水機構(gòu)主件及相關配套件的節(jié)點和成套時間，實現(xiàn)了對重點設備、瓶頸設備的合理安排和對生產(chǎn)壓力的有效分流。
裝配過程中，水電分廠成立天臺導水裝配攻關團隊，充分借鑒以往抽水蓄能導水機構(gòu)的裝配經(jīng)驗，合理分配攻關任務，提前預判過程中可能遇到的問題，與工藝人員對裝配方案進行優(yōu)化和改進，為天臺首臺導水機構(gòu)廠內(nèi)預裝的高效優(yōu)質(zhì)完成提供了有力保障。