王 媛 陳 科

要將40%以上的長江水資源調(diào)動起來，使其源源不斷地輸出清潔電力，金沙江畔迫切需要一顆強大的“心臟”。而組建這顆“心臟”的關鍵，就是研制可靠、穩(wěn)定、高效的水輪發(fā)電機組。

　　張?zhí)禊i

　　白鶴灘百萬千瓦發(fā)電機總設計師、東方電機有限公司副總經(jīng)理

　　歷經(jīng)10余年時間，前不久，位于四川省與云南省交界處金沙江上的白鶴灘水電站首批機組安全準點投產(chǎn)發(fā)電。作為目前全球在建規(guī)模第一、單機容量第一、裝機規(guī)模第二大的水電站，這座巨型水電站被譽為世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”，電站首批機組成功投產(chǎn)發(fā)電，這離不開無數(shù)建設者的艱辛付出，白鶴灘百萬千瓦發(fā)電機總設計師、東方電機有限公司（以下簡稱東方電機）副總經(jīng)理張?zhí)禊i便是其中一員。

　　“要將40%以上的長江水資源調(diào)動起來，使其源源不斷地輸出清潔電力，金沙江畔迫切需要一顆強大的‘心臟’。而組建這顆‘心臟’的關鍵，就是研制可靠、穩(wěn)定、高效的水輪發(fā)電機組。”張?zhí)禊i說，建造這100萬千瓦發(fā)電機是場鏖戰(zhàn)，不過他慶幸自己能參與其中。

　　為發(fā)熱的水輪發(fā)電機降溫

　　百萬千瓦，不僅意味著大容量、大尺寸，也意味著發(fā)電機會產(chǎn)生更多的熱量。

　　張?zhí)禊i表示，白鶴灘水電站的空氣冷卻式機組，如果無法將過剩的熱量快速排出，就會影響機組安全穩(wěn)定高效運行。因此，研制團隊面臨的最大難題，便是如何給發(fā)電機組降溫。

　　或許有人說，降溫有什么難的，增加風量不就可以了？難就難在，冷卻風量在很大程度上，與發(fā)電機效率呈反比，風量過大就會影響發(fā)電效率。要想解決發(fā)電機的散熱問題，還得從冷卻技術入手。張?zhí)禊i和團隊經(jīng)過分析論證后發(fā)現(xiàn)，即使不惜成本對傳統(tǒng)的定轉(zhuǎn)子冷卻結構進行改造，也很難達到要求。

　　隨后，張?zhí)禊i和團隊決定改變思路，在熱源本體——磁極銅排直接冷卻上“做文章”。2013年起，他們經(jīng)過若干輪次的仿真計算、試驗驗證等，成功研發(fā)出磁極繞組空內(nèi)冷技術，并將其成功應用在白鶴灘項目上。

　　張?zhí)禊i介紹，團隊在磁極銅排上開設內(nèi)通風孔，并新增內(nèi)部冷卻區(qū)，在大幅增加磁極繞組的散熱面積、縮短傳熱路徑的同時，提高了冷卻空氣的利用率，大幅降低了發(fā)電機冷卻需求風量。

　　帶隊研發(fā)新型轉(zhuǎn)子支架

　　發(fā)電機轉(zhuǎn)子是發(fā)電機的轉(zhuǎn)動部分，也是發(fā)電機最核心的部件，主要由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極等部分組成，而轉(zhuǎn)子支架是連接主軸和磁軛的重要部件。

　　從2014年開始，張?zhí)禊i帶領團隊提交了上百個設計方案、計算了海量的數(shù)據(jù)……最終在2017年3月，他和團隊成功研制出了“平衡受力”的新型轉(zhuǎn)子支架，經(jīng)過對新型轉(zhuǎn)子支架多輪計算優(yōu)化設計后，最終確定了結構靜強度等指標最優(yōu)的轉(zhuǎn)子支架方案，順帶斬獲了相關國家發(fā)明專利。

　　“與當前70到80萬千瓦等級巨型水電機組采用的轉(zhuǎn)子支架相比，新型轉(zhuǎn)子支架在性能上全面優(yōu)于傳統(tǒng)結構，各種工況應力水平降低了10%以上，具有更低的自身通風損耗特性，還大幅降低負壓抽吸作用、機組油霧污染防治難度?！睆?zhí)禊i說。

　　就當團隊上下以為可以松一口氣了，又一道難題迎面“走”來。針對白鶴灘發(fā)電機設計方案的分析報告給了張?zhí)禊i團隊一個警告：如果轉(zhuǎn)子圓度控制不好，機組可能會出現(xiàn)低頻振動這一“天生缺陷”，會極大降低發(fā)電機機組的運行質(zhì)量。而轉(zhuǎn)子圓度控制的關鍵，就是磁軛沖片疊裝。

　　據(jù)介紹，白鶴灘發(fā)電機磁軛高3.6米、直徑超過15米，由16000余張60公斤重的磁軛沖片分900層逐層疊裝而成，沖片的厚度公差在0.16毫米以內(nèi)。

　　“不要小看這個尺寸，即使是0.01毫米的偏差，若控制不當，放大900倍后也是非常嚴重的偏差。”張?zhí)禊i說，項目指標要求需將磁軛圓柱偏差控制在1毫米內(nèi)，偏心值不大于0.2毫米，遠優(yōu)于精品標準要求。

　　為了保證達到規(guī)定值，東方電機現(xiàn)場服務團隊通過動態(tài)監(jiān)測、反復計算等一系列手段保證磁軛疊裝全程受控，力求將偏差控制在最小范圍。在監(jiān)測結果出來前，張?zhí)禊i內(nèi)心十分忐忑。最終，一組喜人的數(shù)據(jù)被公布出來：磁軛圓柱度偏差為0.36毫米、偏心值0.02毫米。張?zhí)禊i懸著的心，終于可以放下。

　　“從2006年開始，我們團隊就開始了白鶴灘百萬千瓦電機機組的研究工作，在機組總體設計、水力、電磁、冷卻、絕緣等9個技術領域進行了專項科研攻關，形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權的核心技術?？梢哉f，水電裝備的核心技術已牢牢掌握在我們自己手中?！睆?zhí)禊i說。