http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 15:03:02 來源:中國能源報

電廠人員正在查看哈電機製造的三峽右岸23號機運行情況。
9月29日,哈爾濱電機廠有限責任公司(簡稱哈電機)與廣東樂昌水利樞紐工程管理局簽約3台單機容量44兆瓦的空冷水輪發電機組合同,合同額達1.33yiyuan。youyushoujinrongweijiyingxiang,jinnianguojiashuidianlixiangjiaoshao,gedafadianshebeizhizaogongsidoujiangmuguangjizhongdaogaijizushang,shidejingzhengyichangjilie。hadianjibujinnaxialecixianghetong,gengshizaidarongliangkonglengshuidianjizufangmianyizhiduxiu。jiezhimuqian,yiqianding59台600兆瓦級以上大型空冷水電機組合同,並且率先開始了1000兆瓦空冷水電機組的項目研究。
衝擊1000兆瓦空冷水電機組
《中國能源報》記者從哈電機了解到,早在2007年,哈電機與國家科技部簽定了國家科技支撐計劃項目1000兆瓦水力發電機組研究,目前正在進行方案計算;2008年又與三峽總公司簽定了金沙江水電工程特殊專項科研項目合同,以金沙江烏東德、白鶴灘電站為依托,哈電機進入了百萬水電的科研階段,合同中的3個子項計劃於近期完成。
業界公認,對於600兆瓦級以上的大型水輪發電機,使用全空冷存在很多技術障礙,從而大多采用半水冷設計和製造技術。因此,製造1000兆瓦級全空冷水輪發電機更是名符其實的世界性難題。
據(ju)了(le)解(jie),全(quan)空(kong)冷(leng)巨(ju)型(xing)水(shui)輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)難(nan)點(dian)是(shi)空(kong)氣(qi)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)冷(leng)卻(que)效(xiao)果(guo)和(he)冷(leng)卻(que)均(jun)勻(yun)性(xing),如(ru)何(he)避(bi)免(mian)不(bu)均(jun)勻(yun)冷(leng)卻(que)導(dao)致(zhi)的(de)結(jie)構(gou)部(bu)件(jian)熱(re)脹(zhang)變(bian)形(xing),以(yi)及(ji)由(you)於(yu)冷(leng)卻(que)效(xiao)果(guo)差(cha)引(yin)發(fa)的(de)溫(wen)升(sheng)超(chao)標(biao),這(zhe)是(shi)世(shi)界(jie)性(xing)的(de)難(nan)題(ti)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti),必(bi)須(xu)對(dui)全(quan)空(kong)冷(leng)電(dian)機(ji)的(de)電(dian)磁(ci)計(ji)算(suan)、結構、通風冷卻係統及絕緣係統等進行整體協調設計和優化創新。哈電機在成功研發700兆瓦全空冷水輪發電機的基礎上,正在向1000兆瓦級全空冷水輪發電機所遇到的難題做出新的努力。
引進吸收更新研發理念
目前,大型水輪發電機的冷卻方式主要有全空冷、半水冷和蒸發冷卻3種。空氣冷卻作為水輪發電機最早的冷卻方式,具有結構簡單、運行可靠、維護簡便、運行成本低等優點。但隨著電機容量的增大,冷卻方式也有了改變。電機界通常以“每極容量”作為衡量和選擇發電機冷卻方式的指標,認為600兆伏安級以上的水輪發電機,“每極容量”達到約9000千伏安/極以上時,均應采用半水冷方式進行冷卻。這樣,隨著發電機的容量越做越大,半水冷的冷卻方式漸漸地代替了空氣冷卻。
“不(bu)過(guo),采(cai)用(yong)半(ban)水(shui)冷(leng)的(de)水(shui)輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)也(ye)暴(bao)露(lu)出(chu)很(hen)多(duo)的(de)弊(bi)病(bing),如(ru)接(jie)頭(tou)漏(lou)水(shui)容(rong)易(yi)將(jiang)電(dian)機(ji)燒(shao)毀(hui)等(deng)。通(tong)過(guo)對(dui)多(duo)家(jia)采(cai)用(yong)水(shui)冷(leng)卻(que)的(de)電(dian)站(zhan)進(jin)行(xing)跟(gen)蹤(zong),我(wo)們(men)認(ren)為(wei)半(ban)水(shui)冷(leng)這(zhe)種(zhong)冷(leng)卻(que)方(fang)式(shi)不(bu)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)。”哈電機的相關人士介紹說。於是哈電機的專家們開始考慮,如何將結構簡單、便於維護的空氣冷卻係統應用到大容量的機組上。從上個世紀70年代劉家峽的建設,到岩灘機組的投運,哈電機對300兆瓦以內的全空冷機組進行了比較深入細致的研究。
哈電機的老專家說:“當時認為風量越大越好,在很小的機組中也加有很多的風扇,用以降溫。但機組製造出來後,存在著通風損耗大、效率低、風feng量liang不bu均jun勻yun等deng缺que點dian。後hou來lai通tong過guo與yu世shi界jie先xian進jin的de電dian機ji製zhi造zao公gong司si進jin行xing合he作zuo和he交jiao流liu時shi發fa現xian,他ta們men在zai設she計ji全quan空kong冷leng機ji組zu時shi,不bu是shi片pian麵mian地di追zhui求qiu大da風feng量liang,而er是shi追zhui求qiu合he理li適shi宜yi的de總zong風feng量liang,並bing且qie風feng量liang分fen配pei和he風feng速su都dou要yao均jun勻yun。”這使哈電機的科研人員受到啟迪,他們對空冷水輪發電機的設計理念漸漸改變了。
哈ha電dian機ji通tong過guo與yu世shi界jie先xian進jin的de公gong司si進jin行xing廣guang泛fan地di技ji術shu交jiao流liu,加jia快kuai了le通tong風feng冷leng卻que技ji術shu更geng新xin與yu進jin步bu的de腳jiao步bu。與yu德de國guo西xi門men子zi公gong司si合he作zuo,學xue習xi掌zhang握wo了le計ji算suan水shui輪lun發fa電dian機ji通tong風feng發fa熱re的de“相似推導法”。此外,又與奧地利ELIN公司、日本的日立公司及瑞士的ABB公司合作,不斷吸收消化世界先進的設計發電機技術,使自己研發實力明顯增強。這也使哈電機的設計理念由粗放轉向更精細、更合理、更科學。在消化吸收的同時,開始不斷創新,自己研發新產品;對計算軟件進行升級,提高計算能力;進行各種試驗,掌握大量真實的數據;派優秀的工作人員對各電站進行跟蹤,及時掌握第一手數據,這些工作為巨型全空冷水輪發電機的設計製造成功奠定了堅實的基礎。
“原(yuan)來(lai)為(wei)了(le)提(ti)高(gao)冷(leng)卻(que)效(xiao)果(guo),加(jia)大(da)風(feng)量(liang),增(zeng)加(jia)風(feng)扇(shan),但(dan)風(feng)扇(shan)的(de)增(zeng)多(duo)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)設(she)計(ji)者(zhe)們(men)預(yu)想(xiang)的(de)效(xiao)果(guo),問(wen)題(ti)在(zai)哪(na)呢(ne)?通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)和(he)在(zai)電(dian)站(zhan)進(jin)行(xing)實(shi)測(ce),終(zhong)於(yu)發(fa)現(xian)不(bu)使(shi)用(yong)風(feng)扇(shan),也(ye)可(ke)達(da)到(dao)冷(leng)卻(que)的(de)目(mu)的(de),並(bing)且(qie)效(xiao)果(guo)更(geng)好(hao)。”哈電機的科研人員說。就這樣,哈電機在不斷的探索中,在大型全空冷機組的道路上前進。
利用大型工程促進技術成熟
在哈電機的研究人員看來,是三峽和龍灘電站兩大工程的曆練使他們具備了向1000兆瓦空冷水電機組衝擊的能力。
據介紹,龍灘電站700兆瓦機組在國內招標,選擇冷卻方式時,業主曾多次組織國內設計、製造、運(yun)行(xing)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)專(zhuan)家(jia)召(zhao)開(kai)谘(zi)詢(xun)會(hui)議(yi)。會(hui)上(shang),一(yi)部(bu)分(fen)專(zhuan)家(jia)支(zhi)持(chi)全(quan)空(kong)冷(leng),一(yi)部(bu)分(fen)支(zhi)持(chi)采(cai)用(yong)半(ban)水(shui)冷(leng)。哈(ha)電(dian)機(ji)專(zhuan)家(jia)認(ren)為(wei),龍(long)灘(tan)是(shi)地(di)下(xia)廠(chang)房(fang),采(cai)用(yong)全(quan)空(kong)冷(leng)機(ji)組(zu)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)地(di)下(xia)廠(chang)房(fang)的(de)挖(wa)掘(jue)。他(ta)們(men)提(ti)出(chu)了(le)詳(xiang)實(shi)的(de)論(lun)證(zheng)方(fang)案(an),最(zui)終(zhong)該(gai)方(fang)案(an)得(de)到(dao)了(le)龍(long)灘(tan)公(gong)司(si)和(he)評(ping)標(biao)專(zhuan)家(jia)的(de)認(ren)可(ke)。為(wei)了(le)更(geng)好(hao)地(di)驗(yan)證(zheng)全(quan)空(kong)冷(leng)機(ji)組(zu)的(de)可(ke)行(xing)性(xing),哈(ha)電(dian)機(ji)做(zuo)了(le)1台和真機比例為1:5的de通tong風feng模mo型xing,進jin行xing模mo擬ni試shi驗yan。模mo型xing的de運yun轉zhuan證zheng明ming了le哈ha電dian機ji的de實shi力li,阿e爾er斯si通tong的de專zhuan家jia認ren為wei他ta們men製zhi作zuo的de通tong風feng模mo型xing的de技ji術shu已yi經jing達da到dao了le世shi界jie先xian進jin水shui平ping。
三峽工程右岸756兆瓦水輪發電機招標時,冷卻方式又成為技術論證中的一個關鍵課題。當時世界上投入運行的大於600兆瓦的水輪發電機有54台,80%是采用定子水內冷的半水冷發電機,隻有日立公司設計的10台610兆瓦最大出力805兆瓦的委內瑞拉古裏水電站采用全空冷發電機。三峽左岸14台機組招標文件中規定發電機采用半水冷或全空冷,但是中標的ABBheximenzidoushicaiyongbanshuilengfadianji。hadianjimeiyoufangqikonglengjishumengxiang,tamenzaisanxiayouanjizutoubiaoshixuanyongquankonglengdexinshejidedaoleyonghuderenke。zuizhongsanxiazonggongsixuandinghadianjizaisanxiayouan4台發電機上采用全空冷冷卻方式,而東電公司承製的4台水輪發電機和ALSTOM公司承製的4台水輪發電機依然采用半水冷的冷卻方式。
憑借著技術優勢,去年8月底,哈電機又獲得了單機容量為770兆瓦的溪洛渡左岸6台水電機組和單機容量為800兆瓦的向家壩左岸4台機組,共計44.27億元的水電合同。這兩個電站機組均為混流式機組,將全部采用全空冷技術。哈電機董事長兼總經理吳偉章認為,44yiyuanhetongyiweizhezaiweilaijinian,hadianjiderenwuhuibijiaobaoman。buguo,hadianjidegaocengyijingyishidao,yaoxiangjixukuozhangshichangfene,yingdegengduodingdan,jiubixuxiang1000兆瓦巨型空冷水電機組等前沿技術挺進。