我國首臺1000兆帕級抽水蓄能用鋼材料通過驗收

我國首臺1000兆帕級抽水蓄能用鋼材料通過驗收——

“鋼鐵裁縫”鑄就源源動能

　　“我們歷時數(shù)年的創(chuàng)新成果通過了考驗！”近日，我國自主研制的天臺抽水蓄能電站首臺鋼岔管預(yù)組裝順利通過驗收，哈電集團哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司（下稱哈電電機）研發(fā)團隊松了一口氣。這是我國水電行業(yè)首次將1000兆帕級高強鋼應(yīng)用在相關(guān)工程中，填補了國內(nèi)空白。

　　天臺抽水蓄能電站坐落于浙江省天臺縣，其額定水頭高達(dá)724米，位列全球之首。電站總裝機容量達(dá)到1700兆瓦，配備4臺425兆瓦單級混流可逆式機組，全數(shù)為哈電電機研制。以往，相關(guān)領(lǐng)域的核心零部件只能依賴進(jìn)口，如今，通過自主創(chuàng)新，國內(nèi)企業(yè)攻克了“卡脖子”技術(shù)難題。那么，我國1000兆帕級高強鋼背后有哪些創(chuàng)新突破呢？

　　填補技術(shù)空白

　　在天臺抽水蓄能電站項目中，哈電電機的研發(fā)團隊展示了一個“鋼鐵裁縫”的絕技--把1000兆帕級的超級硬鋼岔管給“縫紉”起來，這活兒甚至比繡花還要精細(xì)。

　　研發(fā)團隊不僅手藝高超，還特別能創(chuàng)新。他們面對的可不是一般的布料，而是硬邦邦的鋼鐵材料。在他們靈巧的手中，這些鋼鐵材料就像變魔術(shù)一樣，變成了既能承受千軍萬馬壓力又能輕巧轉(zhuǎn)動的鋼岔管。

　　“鋼岔管是水電站中，用于連接壓力鋼管主管與支管的重要結(jié)構(gòu)部件，主要作用是將上游壓力鋼管的水輸配到兩臺或更多機組中?！惫婋姍C相關(guān)負(fù)責(zé)人對中國知識產(chǎn)權(quán)報記者表示，1000兆帕級鋼岔管是超高水頭大管徑水電站、超高水頭抽水蓄能電站建設(shè)用戰(zhàn)略性材料。

　　研發(fā)團隊在項目啟動之初就深知這項技術(shù)的難度和復(fù)雜性。他們面對的是一個前所未有的挑戰(zhàn)：如何在極端的壓力條件下，保證鋼岔管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性？這是一個技術(shù)難題，也是一個創(chuàng)新的機遇。

　　“團隊成員們夜以繼日地投入到研究中，翻閱了大量資料，進(jìn)行了無數(shù)次的計算和模擬。”上述負(fù)責(zé)人表示，經(jīng)過無數(shù)次的失敗和重新開始，他們終于找到了問題的癥結(jié)所在，并設(shè)計出了一種全新的鋼岔管結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅能夠承受高達(dá)1000兆帕的壓力，而且具有良好的穩(wěn)定性和耐久性。

　　“先進(jìn)的技術(shù)水平、成熟可靠的焊接工藝，為此次天臺1000兆帕級鋼岔管的焊接制造，提供了有力的技術(shù)支撐?！惫婋姍C相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，與此同時，哈電電機還將4G數(shù)字化焊機群控系統(tǒng)應(yīng)用于天臺鋼岔管的異地焊接管控環(huán)節(jié)，將采集到的焊接數(shù)據(jù)，實時傳輸回廠內(nèi)服務(wù)器監(jiān)控分析，實現(xiàn)了工地現(xiàn)場與廠內(nèi)同質(zhì)化管理，且焊接過程工藝參數(shù)全程可追溯。

　　在天臺項目通風(fēng)冷卻科研攻關(guān)上，冷卻組團隊日夜奮戰(zhàn)在科研前線，對比多種方案，深度挖掘天臺項目通風(fēng)系統(tǒng)潛力，通過采取多項措施、優(yōu)化多個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，在尺寸受限的情況下有效提升了通風(fēng)系統(tǒng)的冷卻能力，在大容量抽蓄機組通風(fēng)冷卻關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破。

　　天臺項目科研攻關(guān)，不但攻克了世界級技術(shù)難題，提升了水力研發(fā)實力和水平，而且成功打造了一支不畏艱險、敢打硬仗的隊伍。

　　掌握核心專利

　　踏入哈電電機的一間實驗室，各類色彩斑斕的電機模型，承載著各自獨特且不平凡的歷史。入口處，一臺體型龐大、外披黃色“外衣”的設(shè)備，乃是全球最大的臥式機組徑向軸承試驗臺；實驗室尾部，一座靜默的巨大轉(zhuǎn)子，是我國首臺大型可變速抽水蓄能機組的研制項目轉(zhuǎn)子真機模型。經(jīng)過10余年的理論機理探討及眾多小模型試驗，該項目已步入工程化階段。

　　在這里，諸多擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的水電創(chuàng)新技術(shù)猶如新生兒般呱呱墜地，見證了我國水電技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展歷程。2019年，哈電電機在國內(nèi)針對1000兆帕級高強鋼焊接技術(shù)展開科研立項，對焊接過程進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。通過不懈努力，其成功解決了鋼板焊接過程中冷熱裂紋敏感性、焊接線能量與保護(hù)氣體配比、高強韌焊接接頭組織及性能保證等一系列技術(shù)難題。

　　事實上，在1000兆帕級高強鋼自主研發(fā)領(lǐng)域，哈電電機并非孤軍奮戰(zhàn)。2021年，南京鋼鐵集團有限公司成功研發(fā)大型水電工程用1000兆帕級高強鋼技術(shù)，并通過了專家評審。同一年，河鋼承鋼技術(shù)人員自主研發(fā)的一種1000兆帕高強耐磨鋼及其生產(chǎn)方法，獲發(fā)明專利授權(quán)，該發(fā)明進(jìn)一步推動了鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2023年，寶山鋼鐵股份有限公司歷經(jīng)6年研發(fā)，完成了1000兆帕級高性能水電用鋼第三方焊接工藝評定，并順利通過了產(chǎn)品評價。

　　1000兆帕鋼岔管結(jié)構(gòu)只是我國突破水電“卡脖子”技術(shù)一個縮影。在水電領(lǐng)域，我國企業(yè)還實現(xiàn)了諸多自主創(chuàng)新。

　　以哈電電機為例，依托抽水蓄能機組開發(fā)，創(chuàng)新研發(fā)了大扭轉(zhuǎn)翼型長短葉片轉(zhuǎn)輪，在各水頭段上均形成有鮮明哈電特色的長短葉片轉(zhuǎn)輪型譜，率先攻克水泵水輪機“S”特性和“駝峰”特性等世界性難題。近十年來，該企業(yè)取得了一大批原創(chuàng)成果，一次又一次把性能優(yōu)異、安全可靠的水電“皇冠上的明珠”鑲嵌在祖國的大好河山。

　　與創(chuàng)新交相輝映的是，目前哈電電機擁有授權(quán)專利849件，其中發(fā)明專利236件，獲得國際發(fā)明展覽會金獎4項，中國專利優(yōu)秀獎8項，獲得國家級知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢企業(yè)。

　　業(yè)內(nèi)人士表示，抽水蓄能技術(shù)是目前世界公認(rèn)的技術(shù)成熟、經(jīng)濟效益好、安全性高、壽命長、環(huán)境污染少、應(yīng)用廣泛的儲能技術(shù)。哈電電機始終致力于研制清潔、高效、低碳的高端發(fā)電裝備。迄今為止，該企業(yè)共參與了40座電站、146臺套抽水蓄能機組的研制，總?cè)萘窟_(dá)4.3萬兆瓦，市場占有率穩(wěn)居國內(nèi)前列。（記者 陳景秋）

　　轉(zhuǎn)自：中國知識產(chǎn)權(quán)報

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