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龙头新闻:白鹤滩百万千瓦水电机组的工业设计之美,你get到了吗?

来源: 本站 浏览次数:1191 发布时间:2022-05-06

写在前面

3月末,《黑龙江省创意设计产业专项规划2022~2030年》和《黑龙江省支持创意设计产业发展若干政策措施》正式发布,其中关于工业设计的内容引发了各界对工业设计如何赋能产业转型升级的关注。

说起工业设计,我们不得不将眼光瞄向“黑龙江省首届工业设计大赛”金奖作品——哈电集团乐动体育官方网站入口(简称哈电电机)白鹤滩100万千瓦水轮发电机组。

“100万千瓦水轮发电机组体现了多项工业设计之美。”这是哈电电机副总工程师覃大清,在参加黑龙江省首届工业设计大赛时陈述的理由。

这段话超出了评委会对作品的预判——人人都知道100万千瓦水轮发电机设计的难度和制造的精妙。却都没想到可以用“美”来形容概括!


超乎想象的工业设计之美

——白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界处,矗立在金沙江下游干流河段上,百万机组的研制成功,使得电站总装机容量1600万千瓦可以布置发电站机组16台,正好是2的指数,水工电气,机组布置,两两组合,左右两岸对称,犹如白鹤晾翅,呈现对称协调之美。

——百万千瓦水轮发电机中,磁极个数56个,每个支路7个单元,共8个支路数,八方布置,也同样呈现协调对称之美。

——设计额定电压24kV,保证发电机出口端电流不超过已有电气设备最大值,解决百万水电机组的与已有电力系统正常衔接和电能送出的问题,呈现水轮发电机组与电网系统的协调之美。

——15长+15短的长短叶片转轮,呈现出流体力学和结构力学美。设计团队对叶片进行称重,根据称重结果,精确计算每一个叶片的位置。在15个长叶片的进口部分,插入长度约为一半的15个短叶片。这样的搭配,在不增加出水口水流拥挤程度的同时,提高了机组稳定性,同时将白鹤滩转轮的最优效率提升至96.7%。

——转轮创下全球首个巨型长短叶片转轮“零配重”,堪称打造一颗天然“完美心脏”。体现出精细的工艺设计之美。单机容量最大的水电机组,转轮“零配重”,在全球尚属首次。意味着一根手指就能拨动338吨重的转轮转动。

以上这些话,是面对我省工业设计大赛的评审组时,覃大清的精彩表述。

100万千瓦时水电机组确实不简单,它的成功运转,代表着我国水力发电技术从跟随国外技术,已经登顶世界水电之巅。这样重磅的意义和硬核设计,拿到黑龙江省首届工业设计大赛金奖本在意料之中,但覃大清却觉得只是说成绩,胜之不武,于是工业设计之美念头在他参赛之前灵光乍现。


从跟随国外到走入“无人区”

这浓缩的美,背后是14年的研发设计和制造,更是设计者对这段岁月的凝练表达。

在覃大清的水电设计生涯里,有两个阶段值得书写——三峡和白鹤滩。而他也一路跟随中国的水电发展,成为中国水力发电技术连续上三个台阶的参与者和见证者——

1997年之前,包括三峡左岸在内的许多大型水轮发电机组的研发是与国外合作完成的。当时三峡水轮发电机组的单机容量是70万千瓦,是当时世界的最大容量之一。1998年-2003年,覃大清率领团队迎难而上,负责三峡右岸水轮机的模型研发。2003年10月,哈电突破了“高部分负荷压力脉动”这一世界性难题,在与国际企业同台竞技中胜出,为打破国外企业在水轮发电机组关键技术的垄断,实现大型水轮发电机组组及成套设备自主化做出了重要的突破。此后,中国水电装备开始走上领先世界之路。覃大清还记得三峡右岸同台对比的时候,正是杨利伟乘神舟五号飞船首次进入太空。看直播后,覃大清从办公楼走出来,心里很激动,因为中国的水力发电也要迈上新征程了。

2003年到2007年,覃大清他们团队乘胜前行,成功自主研制了溪洛渡、向家坝水轮发电机组,将世界水轮发电机组的最大容量从70万千瓦提升到80万千瓦,中国水电装备领先世界。中国水力发电技术登上第二个台阶。

2007年,哈电集团电机公司水力发电设备国家重点实验室开始为白鹤滩项目设计研发水轮发电机组,目标设定为100万千瓦。直到2021年,白鹤滩水电站首台百万级水电机组投产发电成功。中国水力发电技术已经在国际上全面引领,中国水力发电技术登上第三个台阶,登上了世界水力发电的“珠穆朗玛”。此时,距离哈电集团承接这一任务已经过去14年。


在“无人区”里如履薄冰

单台白鹤滩100万千瓦水轮发电机组50米高、8000多吨重,每台发电机组运转1小时,就可以产生100万度电,满足一个现代家庭150年的用电需求,是当之无愧的水电“巨无霸”。

可如今再提起“100万”,覃大清谦虚地形容说,那早已是轻舟已过万重山的事了。

研发,一定是面向未来。2007年承接研发任务,用了五年研发成功。对于覃大清来说,“100万”已经是十年前的技术。

站上世界之巅,新的研发任务也接踵而至,覃大清和他的团队却倍感压力——这就像一场马拉松,在前面有对手的时候,你只管追着跑。当进入无人区,前面是险滩,还是地雷阵,不得而知。

在我国提出建设“小康社会”的时候,老百姓曾经开玩笑地把小康社会定义为“楼上楼下,电灯电话”。这个表达虽然简单,但覃大清认为正因为有了这种前瞻性,才使得梦想得以变为现实。

水电机组设计属于工业设计中的“私人定制”。定方向、定选择,做决策,这对像覃大清这样的技术决策者来说是最重要的考验。对未来世界的想象,是人思想的解放。从无到有,有中出新、新中求优,生产一代,研发一代。覃大清和他的团队已经和白鹤滩100万千瓦水轮发电机组“告别”,开始进入新阶段。


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