首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪在東方電氣成功下線

5月16日，東方電氣自主研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)單機(jī)容量最大功率150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪成功下線，實(shí)現(xiàn)我國(guó)高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組關(guān)鍵核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化“從無(wú)到有”的歷史性突破，開(kāi)啟了我國(guó)水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的嶄新篇章。

本次完工下線的沖擊式轉(zhuǎn)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(yù)計(jì)6月初投入運(yùn)行，屆時(shí)將為國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的沖擊式水電機(jī)組裝上“中國(guó)心”。

依托150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，東方電氣沖擊式轉(zhuǎn)輪水力開(kāi)發(fā)、造型設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、模型裝置研制等實(shí)現(xiàn)了完全自主化，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白;轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用、加工工藝等關(guān)鍵核心制造技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。

牢牢把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中

在水力開(kāi)發(fā)方面，轉(zhuǎn)輪研發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用了東方電氣自主開(kāi)發(fā)的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的沖擊式轉(zhuǎn)輪三維造型軟件，解決了自主化設(shè)計(jì)的建模難題;應(yīng)用了先進(jìn)的仿真分析計(jì)算方法，提高了轉(zhuǎn)輪水力開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)優(yōu)化效率。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證分析了一百多個(gè)方案，優(yōu)化了轉(zhuǎn)輪三維高階復(fù)雜曲面造型，優(yōu)化應(yīng)力分布，確保轉(zhuǎn)輪循環(huán)疲勞壽命不低于15億次，綜合考慮振形與激振頻率、轉(zhuǎn)輪固有頻率在不同介質(zhì)中的差異，執(zhí)行1到17階頻率校驗(yàn)檢查，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的難題，確保轉(zhuǎn)輪性能優(yōu)異，結(jié)構(gòu)安全可靠。

在工藝制造方面，轉(zhuǎn)輪中心體采用鍛件與復(fù)合增材結(jié)構(gòu)，降低了鍛坯制造難度，提高了材料利用率。轉(zhuǎn)輪應(yīng)用高精度數(shù)控加工工藝，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪水斗異形深腔高效銑削、水斗型面高精度銑削。轉(zhuǎn)輪外部水斗采用3種制造方式，有效驗(yàn)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(zhuǎn)輪研制積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

40天完成2700千克金屬增材

150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪生產(chǎn)制造創(chuàng)新應(yīng)用了機(jī)器人電弧增材制造技術(shù)(3d打印)，3臺(tái)機(jī)器人歷時(shí)40余天協(xié)同作業(yè)，完成2700千克金屬增材，開(kāi)創(chuàng)了行業(yè)先例，突破了轉(zhuǎn)輪鍛件制造難題，降低鍛件厚度，進(jìn)一步降低鍛坯制造難度，有效減少后期機(jī)械加工量。

機(jī)器人電弧增材制造充分融入數(shù)字化技術(shù)，高度適用于沖擊式轉(zhuǎn)輪外部水斗復(fù)雜型面結(jié)構(gòu)部件的制造，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控與多機(jī)器人無(wú)人值守作業(yè)，實(shí)現(xiàn)定制化設(shè)計(jì)和制造的“近凈成形”(所焊即所得)。

堅(jiān)開(kāi)啟我國(guó)水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展新篇章

研制高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組是適應(yīng)我國(guó)西部水電基地高原峽谷建設(shè)環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)平衡發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的最優(yōu)方案。

受應(yīng)用市場(chǎng)缺乏、研發(fā)投入不足等因素影響，我國(guó)發(fā)電裝備企業(yè)在高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組的自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行等方面基礎(chǔ)較為薄弱，與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)存在差距。

2019年開(kāi)始，東方電氣全力組織開(kāi)展高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)研究。2020年，東方電氣成功建設(shè)具有世界先進(jìn)水平的沖擊式水力模型試驗(yàn)臺(tái)，具備了按照iec國(guó)際規(guī)程及gbt國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊式轉(zhuǎn)輪水力研究試驗(yàn)的能力。同時(shí)，東方電氣對(duì)高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪等核心部件的制造工藝進(jìn)行專題技術(shù)攻關(guān)，具備了高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組轉(zhuǎn)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(jí)電站水斗式轉(zhuǎn)輪國(guó)產(chǎn)化研究合作協(xié)議”，推進(jìn)150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪國(guó)產(chǎn)化相關(guān)工作。2021年12月，150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪完成驗(yàn)證試驗(yàn)。2022年11月，150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪水力模型通過(guò)驗(yàn)收。2023年5月，150兆瓦級(jí)大型沖擊式轉(zhuǎn)輪成功下線，開(kāi)啟了我國(guó)水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的嶄新篇章。

據(jù)悉，下一步，東方電氣將持續(xù)與相關(guān)單位、創(chuàng)新聯(lián)合體深入合作，按照既定的“三步走”戰(zhàn)略，全力推進(jìn)巨型沖擊式水電機(jī)組關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，不斷提高我國(guó)能源裝備行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。