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5月16日，我國自主研制的國內(nèi)首臺單機容量最大功率150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪成功下線，該設(shè)備將為國內(nèi)單機容量最大的沖擊式水電機組裝上“中國心”，實現(xiàn)我國高水頭大容量沖擊式水電機組關(guān)鍵核心技術(shù)國產(chǎn)化“從無到有”的歷史性突破。

國產(chǎn)化首臺150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪機加工。鄔明俊 攝

此次下線的沖擊式轉(zhuǎn)輪重約20噸，由東方電氣集團東方電機有限公司自主研制，其最大直徑約4米，將用于四川省雅安市田灣河流域金窩水電站，預(yù)計6月初投入運行。

東方電機副總經(jīng)理、總工程師梁權(quán)偉介紹，依托150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪國產(chǎn)化項目，企業(yè)的沖擊式轉(zhuǎn)輪水力開發(fā)、造型設(shè)計、軟件開發(fā)、模型裝置研制等實現(xiàn)了完全自主化，填補了多項國內(nèi)技術(shù)空白;轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料應(yīng)用、加工工藝等關(guān)鍵核心制造技術(shù)均取得突破性進展。

“僅在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，團隊驗證分析了一百多個方案，優(yōu)化了轉(zhuǎn)輪三維高階復(fù)雜曲面造型、優(yōu)化應(yīng)力分布，確保轉(zhuǎn)輪循環(huán)疲勞壽命不低于15億次，轉(zhuǎn)輪水斗每秒承受高速水流沖擊范圍37.5次至637.5次。解決了大型沖擊式轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計方面多項難題，確保轉(zhuǎn)輪性能優(yōu)異，結(jié)構(gòu)安全可靠。”梁權(quán)偉說，在工藝制造方面，該轉(zhuǎn)輪中心體還采用鍛件與復(fù)合增材結(jié)構(gòu)，降低了鍛坯制造難度，提高了材料利用率。同時，應(yīng)用了高精度數(shù)控加工工藝，實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪水斗異形深腔高效銑削，水斗型面高精度銑削。

“150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪生產(chǎn)制造中，創(chuàng)新地應(yīng)用了機器人電弧增材制造技術(shù)，3臺3D打印機器人歷時40余天協(xié)同作業(yè)，完成2700千克金屬增材，開創(chuàng)了行業(yè)先例，突破了轉(zhuǎn)輪鍛件制造難題，不僅降低鍛件厚度，同時進一步降低鍛坯制造難度，有效減少后期機械加工量。”東方電機焊接工藝高級工程師金寶說，機器人電弧增材制造技術(shù)充分融入數(shù)字化技術(shù)，高度適用于沖擊式轉(zhuǎn)輪外部水斗復(fù)雜型面結(jié)構(gòu)部件的制造。目前，企業(yè)已實現(xiàn)遠程操控與多機器人無人值守作業(yè)，實現(xiàn)定制化設(shè)計和制造的“近凈成形”，為更高水頭、更大容量沖擊式轉(zhuǎn)輪研制積累了寶貴經(jīng)驗。

據(jù)了解，研制高水頭大容量沖擊式水電機組是適應(yīng)我國西部水電基地高原峽谷建設(shè)環(huán)境條件，實現(xiàn)平衡發(fā)展和環(huán)境保護的最優(yōu)方案之一。2019年起，東方電氣組織開展高水頭大容量沖擊式水電機組關(guān)鍵技術(shù)研究;2020年成功建設(shè)具有世界先進水平的沖擊式水力模型試驗臺。此次150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪成功下線后，東方電氣將按“三級跳”計劃，攜手國內(nèi)能源企業(yè)，共同推進具有世界影響力的500兆瓦沖擊式水電機組工程示范應(yīng)用，接續(xù)開展700兆瓦至1000兆瓦級高水頭大容量沖擊式水電機組研制，持續(xù)推動我國水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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