世界單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組、世界最大的地下廠房、世界“最聰明”的智能大壩……作為當(dāng)今世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程，白鶴灘水電站實(shí)現(xiàn)了多個(gè)世界之最，是中國水電人一步一個(gè)腳印，用智慧和汗水書寫的中國水電跨越式發(fā)展的新篇章。

　　在這個(gè)金秋時(shí)節(jié)，人民網(wǎng)“我和我的新時(shí)代”科技創(chuàng)新調(diào)研團(tuán)隊(duì)走訪白鶴灘水電站，采訪一線建設(shè)者，探尋這一大國重器背后的中國水電科技創(chuàng)新密碼。

　　白鶴灘水電站。人民網(wǎng)記者 杜燕飛攝

　　打造“無縫大壩”

　　“水電站建設(shè)中，大體積混凝土的溫控防裂一直是公認(rèn)的世界級(jí)難題。”中國三峽建工（集團(tuán)）有限公司白鶴灘水電站工程建設(shè)部教授級(jí)高級(jí)工程師孫明倫在接受人民網(wǎng)記者采訪時(shí)表示，大壩建設(shè)需要澆筑大量混凝土，混凝土中的水泥水化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)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(huì)產(chǎn)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(xué)，電站采用雙曲特高拱壩，最大壩高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(guī)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(qiáng)度、高抗裂性、高耐久性、耐沖磨性等特點(diǎn)，為解決大體積混凝土開裂問題提供了技術(shù)途徑。

　　事實(shí)上，白鶴灘水電站應(yīng)用低熱水泥并非是突發(fā)奇想，而是經(jīng)過了長期的工程實(shí)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(xiàn)場試驗(yàn)監(jiān)測(cè)表明，低熱水泥混凝土性能優(yōu)良、溫升低、防裂效果明顯。

　　孫明倫（左）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展低熱水泥試驗(yàn)工作。人民網(wǎng)記者 杜燕飛攝

　　“2008年，我在溪洛渡水電站首次接觸低熱水泥的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)它早期水化熱低，后期強(qiáng)度增進(jìn)率高，正是水工大體積混凝土所需的材料。”孫明倫說。

　　但世界上對(duì)于低熱水泥混凝土在全工程應(yīng)用幾乎是空白，沒有經(jīng)驗(yàn)可借鑒，只能不斷地測(cè)試和應(yīng)用研究。為白鶴灘全壩應(yīng)用低熱水泥，2013年，根據(jù)工作安排，孫明倫帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)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(yīng)的發(fā)熱量來講，低熱水泥比普通水泥至少低20%。”孫明倫表示，從混凝土配合比來看，盡量用大級(jí)配、低坍落度混凝土，以減少水泥使用量、降低混凝土的絕熱溫升。

　　從材料實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)廠家再到大壩澆筑現(xiàn)場；從編制研究大綱到分析反應(yīng)機(jī)理再到總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)……孫明倫和他的團(tuán)隊(duì)幾年如一日開展研究與總結(jié)，經(jīng)常加班到深夜；在進(jìn)行多輪低熱水泥考核性生產(chǎn)后，水泥各項(xiàng)性能達(dá)到工程要求的最優(yōu)狀態(tài)。

　　白鶴灘水電站大壩首倉低熱水泥混凝土澆筑。受訪者供圖

　　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(gè)日夜奮戰(zhàn)，大壩澆筑低熱水泥混凝土803萬立方米。

　　2022年10月1日，作業(yè)人員從白鶴灘水電站大壩25號(hào)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(chuàng)造取出的25.7米常態(tài)混凝土芯樣世界紀(jì)錄。該混凝土芯樣完整光滑、質(zhì)地密實(shí)，骨料分布均勻，層間結(jié)合良好，彰顯出建設(shè)者對(duì)白鶴灘水電站質(zhì)量細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)把控。

　　勇攀“水電珠峰”

　　2022年9月22日，白鶴灘水電站8號(hào)百萬千瓦發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行，這是白鶴灘水電站投產(chǎn)發(fā)電的第12臺(tái)機(jī)組，標(biāo)志著白鶴灘水電站左岸機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。

　　百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，是世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”。白鶴灘水電站共安裝16臺(tái)我國自主研制、全球單機(jī)容量最大的百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，其研制與安裝難度遠(yuǎn)大于世界在建和已投運(yùn)的任何機(jī)組。

　　從2006年開始，三峽集團(tuán)依托重點(diǎn)工程，與華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、東方電氣集團(tuán)、哈爾濱電氣集團(tuán)等攜手出征，組織并領(lǐng)導(dǎo)開展百萬千瓦水電機(jī)組科研攻關(guān)。歷經(jīng)三個(gè)階段、十余年之久，對(duì)水力設(shè)計(jì)、電磁設(shè)計(jì)、通風(fēng)冷卻、推力軸承、結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度、制造加工等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行了多項(xiàng)研究和試驗(yàn)，取得豐富研究成果，為成功研制白鶴灘百萬千瓦機(jī)組打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　靳坤對(duì)右岸9號(hào)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試啟動(dòng)前的檢查工作。人民網(wǎng)記者 杜燕飛攝

　　轉(zhuǎn)輪是水輪發(fā)電機(jī)組的“心臟”，是決定機(jī)組的穩(wěn)定性和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部件，也是機(jī)組中制造難題最多的部件，直接影響機(jī)組運(yùn)行效率與穩(wěn)定性。

　　2020年1月18日，白鶴灘水電站右岸第三臺(tái)百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)輪實(shí)現(xiàn)“零配重”，順利通過專家驗(yàn)收。這是全球首臺(tái)以“零配重”通過驗(yàn)收的巨型長短葉片水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)輪。

　　“右岸單臺(tái)百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)輪單臺(tái)質(zhì)量達(dá)338噸，高度近4米，直徑達(dá)8.8米，‘零配重’意味著我們用一根手指就能撥動(dòng)這個(gè)338噸重的‘大家伙’，這對(duì)大型設(shè)備制造加工的精度提出非常高的要求。”三峽集團(tuán)機(jī)電技術(shù)中心副主任李海軍介紹，百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)輪重量大，零部件非常多，制造過程中要進(jìn)行鏟磨、焊接、機(jī)加工、退火等多道工序，無論哪道工序有瑕疵，都會(huì)造成轉(zhuǎn)輪質(zhì)量不平衡，而且這種不平衡是后期無法修復(fù)的。

　　為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，三峽集團(tuán)組織專家對(duì)轉(zhuǎn)輪生產(chǎn)制造的工藝進(jìn)行研究，對(duì)其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化和量化，制定了遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，和非常嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系和制度。現(xiàn)場制造加工過程中，從每個(gè)重大零件，到一個(gè)個(gè)小螺栓，全部按三峽精品的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化質(zhì)量控制。

　　白鶴灘水電站最后一臺(tái)百萬千瓦機(jī)組（9號(hào)）轉(zhuǎn)輪吊裝現(xiàn)場。受訪者供圖

　　與此同時(shí)，白鶴灘水電站單臺(tái)機(jī)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(gè)，把這么一個(gè)復(fù)雜的“大家伙”組裝起來，也并不是件容易的事。在百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)子組裝環(huán)節(jié)，這個(gè)直徑超過16米、重達(dá)2000多噸的大件，現(xiàn)場組裝完成后，圓度、圓柱度的精度控制達(dá)到了難以想象的“新高度”，最大只有0.7毫米。

　　“百萬千瓦機(jī)組的組裝、調(diào)試是不容有任何閃失的。一旦出現(xiàn)問題，后續(xù)機(jī)組運(yùn)行危害非常大，想倒查是哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，復(fù)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(tuán)）有限公司白鶴灘工程建設(shè)部機(jī)電安裝項(xiàng)目部副主任靳坤說，在各方共同努力下，16臺(tái)機(jī)組順利一次安裝完成、一次啟動(dòng)成功，安裝質(zhì)量均達(dá)到精品標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)組運(yùn)行后振動(dòng)、擺度值約0.06毫米，僅為一根普通頭發(fā)絲直徑大小，即便在機(jī)組的機(jī)架蓋板上立硬幣也不會(huì)倒。

　　“從三峽工程70萬千瓦機(jī)組，到溪洛渡水電站77萬千瓦機(jī)組，再到烏東德水電站85萬千瓦機(jī)組，最后到白鶴灘水電站100萬千瓦機(jī)組，數(shù)字上是一個(gè)簡單的遞進(jìn)關(guān)系，但實(shí)際上是一個(gè)長期論證、自我革新與不斷實(shí)踐的過程。”靳坤表示，它不是簡單的“85+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(jī)組投產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了單機(jī)容量的跨越以及百萬千瓦機(jī)組國產(chǎn)化，推動(dòng)了水電重大裝備國產(chǎn)化達(dá)到新高度，帶動(dòng)了我國水輪發(fā)電機(jī)組制造技術(shù)的再提升，實(shí)現(xiàn)了從‘中國制造’到‘中國創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變，鞏固了我國水電裝備技術(shù)的領(lǐng)先水平。”中國工程院院士張超然表示。

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