科技日報記者 李麗云 朱虹 通訊員 王學(xué)善

7月2日，一件凝聚中國水電裝備頂尖智慧的龐然大物在哈電集團哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司（以下簡稱哈電電機）正式啟程。全球首臺單機容量最大500兆瓦、轉(zhuǎn)輪尺寸最大6.23米的沖擊式水輪機核心部件——轉(zhuǎn)輪在哈電電機自主研制成功并發(fā)運，標志著我國在高水頭、大容量沖擊式水輪機組核心裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)歷史性突破。

該轉(zhuǎn)輪將應(yīng)用于西藏扎拉水電站。扎拉水電站由大唐西藏能源開發(fā)有限公司建設(shè)，是國家“藏電外送”骨干工程和世界在建綜合難度最大的沖擊式水電項目，電站裝機2臺全球單機容量最大、技術(shù)難度最高的500兆瓦沖擊式機組。作為國家能源局能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備項目，該機組具有高海拔、高水頭、大容量等技術(shù)特點，是服務(wù)國家“加快西南水電基地建設(shè)”戰(zhàn)略的主力機型。

沖擊式水輪機的水斗式轉(zhuǎn)輪作為機組核心部件，承擔(dān)著將水流動能轉(zhuǎn)化為機械能的關(guān)鍵作用，堪稱水電機組的“心臟”。

扎拉轉(zhuǎn)輪對結(jié)構(gòu)參數(shù)、水力性能及制造工藝的要求極高，代表著當前沖擊式水電機組的最前沿技術(shù)水平。哈電電機為扎拉沖擊式機組量身定制了高性能水斗式轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪由21個精密水斗構(gòu)成，外徑達6.23米、整輪高度1.34米、重量約80噸。其核心部件——輪轂鍛件，更是目前世界最大的馬氏體不銹鋼鍛件。這些突破性參數(shù)標志著該轉(zhuǎn)輪在水力性能、高效運行區(qū)間和承壓能力方面均實現(xiàn)行業(yè)顛覆性提升。

作為世界水電技術(shù)的巔峰之作，該轉(zhuǎn)輪的研發(fā)過程堪稱系統(tǒng)工程創(chuàng)新的典范。哈電電機科研團隊從機組安全與性能等維度出發(fā)，綜合考量水斗與噴嘴的精密匹配、射流直徑與效率的一致性、射流與水斗的相互作用、多噴嘴相鄰射流的干涉效應(yīng)，以及水斗的剛強度指標等，依托水力發(fā)電設(shè)備全國重點實驗室的沖擊式水力試驗臺，創(chuàng)新性地將計算流體力學(xué)流動分析、高速攝影與流態(tài)觀測技術(shù)融合，通過持續(xù)優(yōu)化，最終實現(xiàn)了過流參數(shù)的極致化設(shè)計。

據(jù)了解，整個研發(fā)過程歷時4年攻堅，經(jīng)歷5次評審。研發(fā)團隊對百余種方案進行系統(tǒng)論證，制造了6個不同設(shè)計方向的觀測轉(zhuǎn)輪和6個性能試驗?zāi)Ｐ娃D(zhuǎn)輪，經(jīng)高精度沖擊試驗臺驗證，其最優(yōu)效率和加權(quán)平均效率均刷新世界紀錄，為機組安全高效穩(wěn)定運行提供了堅實保障。

（科技日報記者 李麗云 攝）