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2024-07-06 12:11:23
世界單機容量的水輪發電機組、世界的地下廠房、世界“聰明”的智能大壩……作為當今世界在建規模、技術難度的水電工程，白鶴灘水電站實現了多個，是中國水電人一步一個腳印，用智慧和汗水書寫的中國水電跨越式發展的新篇章。
在這個金秋時節，人民網“我和我的新時代”科技創新調研團隊走訪白鶴灘水電站，采訪一線建設者，探尋這一大國重器背后的中國水電科技創新密碼。
“水電站建設中，大體積混凝土的溫控防裂一直是公認的難題?！敝袊龒{建工（集團）有限白鶴灘水電站工程建設部教授級高級工程師孫明倫在接受人民網記者采訪時表示，大壩建設需要澆筑大量混凝土，混凝土中的水泥水化反應會產生熱量，使得混凝土澆筑后溫度上升。如果不采取有效的溫度控制措施，任由混凝土熱脹冷縮，難免會產生裂縫。
白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江下游“V”型河谷中，為了讓大壩受力更科學，電站采用雙曲特高拱壩，壩高289米，壩頂弧長709米，加上電站處于干熱河谷地帶，溫控難度大。
為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問題，白鶴灘水電站首次全壩采用了低熱硅酸鹽水泥，也叫低熱水泥，俗稱大體積混凝土的“退燒藥”。與常規使用的中熱水泥混凝土相比，低熱水泥混凝土具有水化熱低、高后期強度、高抗裂性、高耐久性、耐沖磨性等特點，為解決大體積混凝土開裂問題提供了技術途徑。
事實上，白鶴灘水電站應用低熱水泥并非是突發奇想，而是經過了長期的工程實踐與論證。2003年，低熱水泥首次在三峽工程三期圍堰防浪墻上使用，之后又用于壩后背管、右岸地下廠房巖錨梁和部分硐室的封堵，現場試驗監測表明，低熱水泥混凝土性能優良、溫升低、防裂效果明顯。
“2008年，我在溪洛渡水電站首次接觸低熱水泥的時候，發現它早期水化熱低，后期強度增進率高，正是水工大體積混凝土所需的材料?！睂O明倫說。
但世界上對于低熱水泥混凝土在全工程應用幾乎是空白，沒有經驗可借鑒，只能不斷地測試和應用研究。為白鶴灘全壩應用低熱水泥，2013年，根據工作安排康明斯發電機，孫明倫帶領他的團隊全面開展低熱水泥混凝土的性能研究工作。
“從水泥水化反應的發熱量來講，低熱水泥比普通水泥至少低20%?！睂O明倫表示，從混凝土配合比來看，盡量用大級配、低坍落度混凝土康明斯發電機，以減少水泥使用量、降低混凝土的絕熱溫升。
從材料實驗室到生產廠家再到大壩澆筑現場；從編制研究大綱到分析反應機理再到總結生產經驗……孫明倫和他的團隊幾年如一日開展研究與總結，經常加班到深夜；在進行多輪低熱水泥考核性生產后，水泥各項性能達到工程要求的狀態。
2017年4月12日，白鶴灘水電站大壩正式拉開低熱水泥混凝土澆筑序幕；2021年5月31日，白鶴灘大壩澆筑到頂。1510個日夜奮戰，大壩澆筑低熱水泥混凝土803萬立方米。
2022年10月1日，作業人員從白鶴灘水電站大壩25號壩段取出一根長度為34.86米混凝土長芯，打破了白鶴灘大壩在2019年創造取出的25.7米常態混凝土芯樣世界紀錄。該混凝土芯樣完整光滑、質地密實，骨料分布均勻，層間結合良好，彰顯出建設者對白鶴灘水電站質量細節的精準把控。
2022年9月22日，白鶴灘水電站8號百萬千瓦發電機組轉入商業運行，這是白鶴灘水電站投產發電的2臺機組，標志著白鶴灘水電站左岸機組全部投產發電。
百萬千瓦水輪發電機組，是世界水電行業的“珠穆朗瑪峰”。白鶴灘水電站共安裝16臺我國自主研制、全球單機容量的百萬千瓦水輪發電機組，其研制與安裝難度遠大于世界在建和已投運的任何機組。
從2006年開始，三峽集團依托重點工程，與華東勘測設計研究院、長江勘測規劃設計研究院、東方電氣集團、哈爾濱電氣集團等攜手出征，組織并領導開展百萬千瓦水電機組科研攻關。歷經三個階段、十余年之久，對水力設計、電磁設計、通風冷卻、推力軸承、結構剛強度、制造加工等關鍵技術，進行了多項研究和試驗，取得豐富研究成果，為成功研制白鶴灘百萬千瓦機組打下堅實基礎康明斯發電機。
轉輪是水輪發電機組的“心臟”，是決定機組的穩定性和能量轉化的關鍵部件，也是機組中制造難題多的部件，直接影響機組運行效率與穩定性。
2020年1月18日，白鶴灘水電站右岸第三臺百萬千瓦機組轉輪實現“零配重”，順利通過專家驗收。這是全球首臺以“零配重”通過驗收的巨型長短葉片水輪發電機組轉輪。
“右岸單臺百萬千瓦機組轉輪單臺質量達338噸，高度近4米，直徑達8.8米，‘零配重’意味著我們用一根手指就能撥動這個338噸重的‘大家伙’，這對大型設備制造加工的精度提出非常高的要求?！比龒{集團機電技術中心副主任李海軍介紹，百萬千瓦機組轉輪重量大，零部件非常多，制造過程中要進行鏟磨、焊接、機加工、退火等多道工序，無論哪道工序有瑕疵，都會造成轉輪質量不平衡，而且這種不平衡是后期無法修復的。
為實現這個目標，三峽集團組織專家對轉輪生產制造的工藝進行研究，對其檢驗標準項目進行細化和量化，制定了遠遠優于國際、國內標準的質量檢驗標準，和非常嚴格的質量管理體系和制度?，F場制造加工過程中，從每個重大零件，到一個個小螺栓，全部按三峽精品的標準進行量化質量控制。
與此同時，白鶴灘水電站單臺機組有50多米高，8000多噸重，大大小小零部件加起來超過百萬個，把這么一個復雜的“大家伙”組裝起來，也并不是件容易的事。在百萬千瓦機組轉子組裝環節，這個直徑超過16米、重達2000多噸的大件，現場組裝完成后，圓度、圓柱度的精度控制達到了難以想象的“新高度”，只有0.7毫米。
“百萬千瓦機組的組裝、調試是不容有任何閃失的。一旦出現問題，后續機組運行危害非常大，想倒查是哪個環節出現問題，復盤的難度也非常高，必須一次性做好每一步。”中國三峽建工（集團）有限白鶴灘工程建設部機電安裝項目部副主任靳坤說，在各方共同努力下，16臺機組順利一次安裝完成、一次啟動成功，安裝質量均達到精品標準。機組運行后振動、擺度值約0.06毫米，僅為一根普通頭發絲直徑大小，即便在機組的機架蓋板上立硬幣也不會倒。
“從三峽工程70萬千瓦機組，到溪洛渡水電站77萬千瓦機組，再到烏東德水電站85萬千瓦機組，后到白鶴灘水電站100萬千瓦機組，數字上是一個簡單的遞進關系，但實際上是一個長期論證、自我革新與不斷實踐的過程?！苯け硎荆皇呛唵蔚摹?5+15=100”，而是從0到1，從無到有的新突破，漫漫征程背后是0.1甚至0.01的跬步積累。
“白鶴灘百萬千瓦機組投產實現了單機容量的跨越以及百萬千瓦機組國產化，推動了水電重大裝備國產化達到新高度，帶動了我國水輪發電機組制造技術的再提升，實現了從‘中國制造’到‘中國創造’的轉變，鞏固了我國水電裝備技術的水平。”中國工程院院士張超然表示。
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