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編者按
　　向家壩水電站是我國目前第三大水電站，裝機規(guī)模僅次于三峽和溪洛渡。該工程計劃在左岸、右岸共安裝8臺目前世界上單機容量最大的800MW水電機組，其中4臺由哈電集團哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司（以下簡稱“電機公司”）承制，另外4臺歸國外廠商。
　　業(yè)界人士評價，中外最優(yōu)秀的兩家水電制造企業(yè)同臺競技，無疑又將是一次世界最高技術(shù)水平的巔峰對決。
　　2012年3月22日，我國首臺自主設(shè)計制造的世界單機容量最大的向家壩800MW混流式機組導(dǎo)水機構(gòu)，在電機公司通過了業(yè)主———三峽集團公司專家組的驗收，各項技術(shù)參數(shù)均滿足設(shè)計要求，關(guān)鍵指標(biāo)達到精品要求，受到了業(yè)主的高度評價。
　　自2008年以來，電機公司不負眾望，歷時4年，精心組織制造，克服重重困難，陸續(xù)完成了向家壩機組的科研、設(shè)計、加工和裝配等各項任務(wù)，成功制造出堪稱目前世界上重量最大、技術(shù)要求最嚴、制造難度最高的導(dǎo)水機構(gòu)，實現(xiàn)了800MW混流式機組導(dǎo)水機構(gòu)的完全自主知識產(chǎn)權(quán)，刷新了我國電力裝備制造行業(yè)巨型機組自主設(shè)計制造的最高紀錄。
更令人振奮的是，電機公司百萬千瓦級水電機組7項關(guān)鍵自主技術(shù)，已經(jīng)完成了三峽集團公司組織的技術(shù)交流，百萬千瓦級水電機組國產(chǎn)化漸行漸近。
　　“從三峽左岸當(dāng)學(xué)生，到三峽右岸自主化，從溪洛渡再到向家壩，歷經(jīng)14年的勵志研發(fā)和苦心積累，電機公司實現(xiàn)了與國際一流企業(yè)的巔峰對決，不斷推動我國大型水電裝備自主研發(fā)能力和制造技術(shù)全面超越。”———哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司董事長、總經(jīng)理邱希亮
　　自主研發(fā)改進機組流道性能
　　電機公司生產(chǎn)出的巨型混流式水輪發(fā)電機組，包括三峽機組在內(nèi)已有數(shù)十臺之多。2003年初，在三峽右岸機組制造技術(shù)國產(chǎn)化的過程中，電機公司就開始了對單機容量800MW水電機組的研發(fā)嘗試。經(jīng)過一年多的準(zhǔn)備，2004年9月2日，電機公司組織了800MW機組研發(fā)工作第一次論證會，確定了800MW機組自主研發(fā)及獨立制造的可行性。
800MW水輪發(fā)電機組運行通道的改進，是電機公司眾多創(chuàng)新中較早解決的科研難題之一。而水輪機導(dǎo)水機構(gòu)等部件的結(jié)構(gòu)是決定機組運行通道的關(guān)鍵。
　　為了保證800MW機組運行通道的水力性能，電機公司大電機研究所水輪機室的科研團隊，對三峽機組水輪機通道進行了改進。通道的改進設(shè)計對象，主要為蝸殼、固定導(dǎo)葉、導(dǎo)水機構(gòu)的　活動導(dǎo)葉等過流部件。為了提高計算精度，以及更好地模擬實際運行中機組內(nèi)通道的狀態(tài)，科研團隊在機組通道參數(shù)計算中，使用了RNGk-ε模型，與通常使用的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型相比，RNGk-ε模型對瞬變流和流線彎曲的影響，能夠做出更好的反應(yīng)，提高計算結(jié)果的可參考性。
　　三峽電站的活動導(dǎo)葉翼型較厚，制造不便，且成本高，因此，科研團隊對800MW機組的導(dǎo)葉進行了改型設(shè)計。采用對相關(guān)部件聯(lián)合計算的方法，進行了縝密的計算，很好地模擬了導(dǎo)葉區(qū)水流運動效果。
　　通過計算分析比較，科研團隊在保證活動導(dǎo)葉水力性能的前提下，縮短了活動導(dǎo)葉的進水邊長度，并對導(dǎo)葉葉形進行了減薄處理。同時，對固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉的相對位置關(guān)系進行了多次計算，最終確定出最優(yōu)匹配關(guān)系，進一步提高了機組的運行穩(wěn)定性。經(jīng)過理論計算，改進設(shè)計后的800MW機組導(dǎo)葉的水力性能達到世界先進水平。
　　2008年1月和5月份，在中國水利水電科學(xué)院進行的兩次競標(biāo)中，電機公司的方案從眾多國內(nèi)同行及國外大公司中脫穎而出，贏得了三峽集團公司的認可，簽下了向家壩4臺份機組的生產(chǎn)制造合同。
　　獨立設(shè)計優(yōu)化導(dǎo)水機構(gòu)結(jié)構(gòu)
　　2011年5月，向家壩機組結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)計優(yōu)化工作結(jié)束。
　　導(dǎo)水機構(gòu)是由頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)及導(dǎo)水零件組成的，設(shè)計圖紙多達200余張。電機公司科研團隊重新計算了向家壩機組18個導(dǎo)水零部件的剛強度，多次通過有限元計算推演，加強了導(dǎo)水機構(gòu)主件頂蓋的高度，增加了頂蓋焊接材料的厚度，有效保證了導(dǎo)水機構(gòu)在機組運行中的穩(wěn)定和安全。增加了控制環(huán)的自重，解決了導(dǎo)水機構(gòu)開關(guān)時，24組導(dǎo)葉臂和連接板運行不同步，而產(chǎn)生振動的問題。在根據(jù)同類機組實際問題邏輯推理和科學(xué)計算數(shù)據(jù)的支持下，向家壩導(dǎo)水機構(gòu)取消了與機組座環(huán)之間的連接板結(jié)構(gòu)，設(shè)法使頂蓋直接與座環(huán)形成裝配關(guān)系，簡化了結(jié)構(gòu)的同時，使機組的安全運行更加可靠。
　　導(dǎo)水機構(gòu)圖紙設(shè)計期間，原結(jié)構(gòu)組組長高洪軍、李英凱，設(shè)計員韓桂玲、董德煥等都付出了超常的努力，源自于對技術(shù)的精益求精和對設(shè)計工作的熱愛，他們每天都工作超過10小時。為了盡快完成導(dǎo)水機構(gòu)圖紙設(shè)計任務(wù)，為后續(xù)制造創(chuàng)造有利條件，周末休息也被他們主動地放棄。尤其是韓桂玲作為女同志，雖然身體欠佳、肩挑著敬老愛小的生活重擔(dān)，卻始終沒有影響向家壩設(shè)計工作。
　　向家壩機組設(shè)計完成后，有人統(tǒng)計了工作量，結(jié)構(gòu)組的43名同志，在一年的時間里完成了正常一年半的工作任務(wù)。
　　多措并舉保證產(chǎn)品焊接質(zhì)量
　　頂蓋、底環(huán)、控制環(huán)是向家壩導(dǎo)水機構(gòu)主要由三大主件，均為鋼板組焊結(jié)構(gòu)，其制造特點是焊接量大、焊接難度高、質(zhì)量要求嚴、產(chǎn)品周期長、尺寸精度高，其制造難度大。
　　盡管此前電機公司已經(jīng)成功生產(chǎn)了三峽左岸、右岸、地下，以及溪洛渡、糯扎渡等大型機組的導(dǎo)水機構(gòu)，但是為了將向家壩導(dǎo)水打造成精品，進一步提高裝配焊接質(zhì)量，電機公司負責(zé)裝焊工序的冷作分廠明確提出，以向家壩導(dǎo)水機構(gòu)的生產(chǎn)制造為契機，全面提升生產(chǎn)管理水平，確保打造精品工程。
　　冷作分廠同負責(zé)裝焊的各工段落實具體的各個節(jié)點周期，在各節(jié)點設(shè)定影像記錄，做好問題記錄。針對工藝和質(zhì)量問題，事先請設(shè)計和工藝人員做了技術(shù)交底工作，使整個生產(chǎn)流程的工作處于可控狀態(tài)，保證導(dǎo)水機構(gòu)三大主件生產(chǎn)的順利進行。
向家壩底環(huán)最大板厚160毫米，焊接量大。為了保證焊接質(zhì)量，嚴格控制預(yù)熱溫度，要求焊接前電焊工對施焊位置進行充分地預(yù)熱，溫度達到要求后才可以焊接，工藝要求將底環(huán)加熱到100攝氏度以上，同時焊接過程中加大監(jiān)控頻次，從而確保了底環(huán)的焊接質(zhì)量，焊接后經(jīng)嚴格的超聲波探傷達到100%合格。
　　向家壩控制環(huán)為兩瓣裝焊結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)相對簡單，為立圈與上下環(huán)板組合結(jié)構(gòu)，焊后易產(chǎn)生變形，裝配人員經(jīng)過認真分析圖紙后，在合理位置支撐拉筋外，焊接時嚴格遵守工藝，認真施焊，有效避免了因焊后變形而導(dǎo)致的尺寸超差。
向家壩頂蓋為導(dǎo)水機構(gòu)中制造難度最大的產(chǎn)品，其噸位大，重約為344噸；尺寸大，直徑為12990毫米，共分四瓣；板厚最大板厚達到230毫米；焊接量大，所用焊絲重量約為20多噸。
　　為了縮短制造周期，冷作分廠將四瓣頂蓋生產(chǎn)分到四個生產(chǎn)工段。頂蓋焊接過程中，由于頂蓋體積、噸位大，翻身和起吊都有一定難度，嚴重影響了其它產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。在總結(jié)了三峽頂蓋焊接翻身順序和特點的基礎(chǔ)上，通過三峽頂蓋焊接的實際驗證，固化了頂蓋的翻身次數(shù)，規(guī)范了頂蓋焊接順序，不僅避免不必要翻身，同時，焊接科學(xué)排序減小了焊接應(yīng)力，有效控制了頂蓋的焊接變形，提高了工作效率。
　　勤工細作打造精品水電機組
　　2012年2月8日，重達320噸的向家壩1號頂蓋穩(wěn)穩(wěn)地落在導(dǎo)水機構(gòu)上，2月17日控制環(huán)的安裝到位，標(biāo)志著向家壩1號機組導(dǎo)水機構(gòu)預(yù)裝正式進入調(diào)試階段。
　　電機公司沒有生產(chǎn)加工800MW機組的經(jīng)驗；導(dǎo)水機構(gòu)在預(yù)裝時頂蓋與套筒把合后自重330噸，落于導(dǎo)水機構(gòu)上需動用兩臺吊車同時工作，起吊、行進、下落等操作的同步性要求非常嚴格；向家壩導(dǎo)水機構(gòu)總重976噸，遠高于三峽機組導(dǎo)水機構(gòu)736噸的總重，原有預(yù)裝平臺和工具能否滿足要求還未可知，給向家壩導(dǎo)水機構(gòu)的生產(chǎn)裝配帶來很大難度。
　　水電分廠針對向家壩導(dǎo)水機構(gòu)主件，在投產(chǎn)之前多次邀請制造工藝部的工藝員，對導(dǎo)水機構(gòu)的各項分裝配及最后整體裝配進行技術(shù)交底，掌握各個工序的加工要點和難點。從頂蓋、底環(huán)、控制環(huán)、導(dǎo)葉的生產(chǎn)排產(chǎn)、設(shè)備加工、手工裝配都進行了縝密的計劃和布置。由于大型環(huán)形工件的剛性不好，存在較大應(yīng)力變形，制造工藝部和水電分廠共同想了很多辦法，采用加熱補焊的辦法，保證了底環(huán)的加工質(zhì)量，其加工經(jīng)驗也為公司積累了控制類似環(huán)形類工件變形的有效理論依據(jù)。
　　在以往的導(dǎo)水機構(gòu)投裝落頂蓋時，一般采取僅預(yù)裝4個或6個套筒來給導(dǎo)葉定位。但因向家壩導(dǎo)水機構(gòu)采用的是分體式套筒結(jié)構(gòu)，為保證質(zhì)量，水電分廠采用24個中套筒全部與頂蓋裝配后，一起隨頂蓋落于導(dǎo)葉上，就相當(dāng)于有24個定位位置需要考慮，且整體的起吊重量達到了320噸，大大增加了頂蓋的投裝難度。頂蓋吊裝時，兩臺200噸吊車共同起吊，在吊掛人員、裝配人員和吊車操作人員的緊密配合下，24個導(dǎo)葉均順利的插入套筒中，頂蓋一次落裝成功。
　　經(jīng)過近1個月的艱苦努力，電機公司連續(xù)突破了安裝導(dǎo)葉、吊裝頂蓋、安裝上套筒、落控制環(huán)、裝導(dǎo)葉臂、連接板、調(diào)導(dǎo)水機構(gòu)同心度、調(diào)導(dǎo)葉端面及立面間隙等諸多工序，完成了導(dǎo)水機構(gòu)的總裝調(diào)試。
管理革命一體兩翼超越百億
　　“技術(shù)上積累，心態(tài)上清零。”公司董事長、總經(jīng)理邱希亮用這句話概括了電機公司能夠保持著旺盛自主創(chuàng)新能力的原因。14年間，電機公司完成了從300MW到800MW巨型水電機組自主制造的一個個跨越，躋身世界一流水電品牌，其中技術(shù)創(chuàng)新和管理革命是重要的撬動支點。
　　大手筆帶來大創(chuàng)新。2008年至2011年，電機公司年均投入研發(fā)費用近2億元。
依托我國唯一的國家級水電設(shè)備工程技術(shù)研究中心（俗稱大電機研究所），電機公司開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)40余項，依靠強勁的自主創(chuàng)新能力，在競爭激烈的國際水電制造市場上穩(wěn)居第一陣營。
　　2011年，電機公司完成總投資1.4億的新水力試驗臺安裝調(diào)試工作；遠程發(fā)電設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)實現(xiàn)了遠距離機組的實時監(jiān)控，為用戶提供產(chǎn)品全壽命周期服務(wù)；完成“百萬水電工程”重點科技攻關(guān)項目，1000MW水電機組推力軸承額定載荷達到5400噸，創(chuàng)造了推力軸承瓦單瓦面積最大等多項世界第一，通風(fēng)模型試驗成功，填補了世界技術(shù)空白；完成火電1000MW超超臨界汽輪發(fā)電機國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究；以溧陽抽水蓄能和葛洲壩改造項目為契機，水泵水輪機、軸流式水輪機關(guān)鍵水力技術(shù)取得重大突破。此外，“三峽全空冷巨型水輪發(fā)電機組研制”獲國家科技進步二等獎。全年申報專利46項，專利授權(quán)25項，其中發(fā)明專利13項。
　　登頂之后是又一次開始。2011年，電機公司在職代會上通過了《公司“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，提出“一體兩翼超越百億”的宏偉目標(biāo)：即哈爾濱電機廠（昆明）有限責(zé)任公司增添了中小水電生產(chǎn)能力；與GE公司合資，成立哈電通用風(fēng)能（江蘇）有限公司，合作開發(fā)國內(nèi)潮間帶、離岸大功率直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組。
　　目前，電機公司在風(fēng)電、潮汐發(fā)電、核電發(fā)電機組設(shè)計制造領(lǐng)域，已經(jīng)取得積極進展。AP1400的核主泵的技術(shù)儲備；開展直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)的研究，開發(fā)3兆瓦、5兆瓦直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機；開展潮流發(fā)電機關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，以10千瓦潮流發(fā)電機設(shè)計、制造為契機，掌握潮流發(fā)電機的關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用于600千瓦海底式潮流發(fā)電整機制造項目的設(shè)計制造中。
在大型抽水蓄能機組研究方面，電機公司自主設(shè)計制造的響水澗機組于2011年12月26日正式投運。機組擺度、振動、溫升情況良好，得到了用戶高度贊揚，標(biāo)志著我國抽水蓄能機組國產(chǎn)化取得圓滿成功，中國在發(fā)電設(shè)備制造領(lǐng)域又取得了突破性進展。
目前，電機公司不僅是三峽工程中最大的贏家，而且成為全國水電機組市場的最大贏家。電機公司制造的大型水電機組，約占國內(nèi)生產(chǎn)的大型裝機容量的2/3，汽輪發(fā)電機約占國內(nèi)生產(chǎn)的總裝機容量的1/3。產(chǎn)品遍布包括臺灣在內(nèi)的所有省份，并出口到加拿大、美國、巴基斯坦、日本等近50個國家和地區(qū)。

(中國電力報 2012年03月27日）