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[环球网]东方电气:创新引领高质量发展,助力国家能源动力装备自主可控

时间:2021-06-10    来源:环球网    点击次数:0     字体:【大】 【中】 【小】    打印本页

      5月31日,世界在建规模最大的水电站——白鹤滩水电站大坝全线浇筑到顶。白鹤滩水电站装机总容量1600万千瓦,共设计安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组,是全球单机容量最大的水电机组,均由我国自主研制。每台机组1小时的发电量可供三口之家生活使用超400年。

白鹤滩水电站(东方电气供图)

      当日一个小实验引起了大家的关注——白鹤滩水电站重达8000吨的发电机组正以每分钟111圈的速度高速运转,而将一枚硬币竖立于运行中的水电站地板上,竟久站不倒、稳如泰山。“这说明我们的机组稳定性非常好,国外甚至没有同级别百万千瓦机组,最大的都在国内。”工程师的介绍令国人提气。这台引发国内网友热议的“凡尔赛”水轮机正是来自我国老牌重装企业东方电气。

      近日,环球网记者随“百年党旗红 国企新征程”暨“强国中坚 高质量发展看国企”网络主题采访活动走进了创建于“二五”时期、成长于三线建设时期的东方电气集团。先后来到成都、德阳,走访了东方汽轮机厂、东方电机重跨车间、数字化车间“驾驶舱”等地,以一台“争气机”为起点,深入探寻我国发电设备的铸造之路,破译老牌重装央企发展的创新密码。

      两代“争气机”突破国外技术封锁

      一台黑色的转子静静立于如今的东方汽轮机公司门口,银黑色的叶片沉淀着岁月的痕迹。东汽产品研发中心主任范小平向记者介绍:“这不是模型,而是一台真正的、已投入使用的转子,这是我们东汽最早的‘争气机’的核心设备。”

东汽首台300MW汽轮机低压转子(程敏苏/摄)

      范小平所提的“争气机”是我国第一台具有完全知识产权的30万千瓦机组。

      1964至1978年间,新中国展开持续时间最长、规模最大的一次改变生产力布局的国防、科技、工业和交通基础设施建设。1965年,作为三线建设重点布局的东方汽轮机厂(现东方电气集团所属东方汽轮机有限公司),选址川西边陲,破土动工。

      1983年东汽自主研制出首台30万千瓦机组,填补了多项国内科研项目空白,成为我国大功率发电设备制造国产化的奠基之作。东汽人亲切地称这台完全自主化的“东方牌”汽轮机为“争气机”。这是中国的第一代“争气机”,也是东汽“自主创新、勇攀高峰”的历史见证。

      同样作为发电设备行业发展见证者的还有范小平。从事研发工作20多年的他,先后获得“享受国务院政府特殊津贴人员”,全国“五一劳动奖章”等荣誉称号。范小平见证并参与了东汽在能源动力装备领域攻坚克难,自立自强研发核心技术,助力国家能源动力装备自主可控的豪迈历程。

东方汽轮机生产车间悬挂醒目标语“坚持创新驱动 推动高质量发展”(程敏苏/摄)

      从三线建设一步步走向新时代,我国在水电、火电等多领域从跟跑逐渐成长为并跑,甚至局部领跑。而我国重型燃气轮机的研发一直落后于国外先进水平,这也被称作我国发电设备领域国产化的“硬骨头”。

      重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备,代表着一个国家的综合工业实力,被誉为装备制造产业“皇冠上的明珠”。但在当时,全世界只有美国、日本、德国等极少数发达国家能够自主研制。

      F级重型燃气轮机工作温度可达1300摄氏度以上,要保障高温部件在金属熔点以上安全稳定工作,是一项研发难题。因为高温部件等核心技术的缺失,我国也有过被“卡脖子”的过去。范小平回忆:“在东汽研发重型燃气轮机之前,我国的相关设备都是进口的,核心热部件和技术都掌握在国外公司手中。”

      为突破西方的技术封锁,东方电气自2009年起开始启动50MW重型燃机的自主研制,将其作为科技创新重点项目进行技术攻关。东汽抽调精兵强将,成立研发工作室,攻关高温部件设计制造和试验验证技术。范小平正是重型燃气轮机研发团队中的一员。

      “我们之前是做汽轮机的,没有燃机的设计经验,燃机研发体系中的压缩机、空气冷却系统、燃烧系统、高温透平研发、高温材料体系选择、高温部件制造等等,对东汽而言,都是全新的挑战,需要解决的是有无的问题。”

      历经十一年的研发与试验,2020年11月27日,在六位院士及专家的共同见证下,东方汽轮机自主研制的我国首台F级50MW重型燃机原型机顺利通过满负荷试验,填补了国内没有自主知识产权的F级重型燃机产品的空白。

国内首台F级50MW重型燃气轮机顺利实现满负荷稳定运行(东方电气供图)

      “从部件研发、设计、制造、到试验验证和运维体系,东汽已全部解决了重型燃气轮机研制的‘卡脖子’问题。这标志着中国完整地具备了自主研发燃机的全过程能力,我们已经将核心技术掌握在自己手中!”范小平自豪地说道,“作为一名央企员工,让每一个‘卡脖子’的核心技术自主可控,是我们应尽的光荣职责。”

      在东汽“十年磨一剑”的科技攻关下,中国突破了被国外限制的重型燃机高温部件制造技术,形成了燃机高温部件制造能力,实现了自主燃机的从“无”到“有”。这台50MW重型燃机也因此被称为东汽新时代的“争气机”。

      百万级机组让中国登顶世界水电“珠峰”

      始建于1958年的东方电气集团首家子企业东方电机,在成功完成葛洲坝17万千瓦、龙羊峡32万千瓦、李家峡40万千瓦、二滩55万千瓦、三峡70万千瓦及溪洛渡77万千瓦水电机组研制的基础上,自主研制完成白鹤滩100万千瓦水电机组。

      在巨型水轮发电技术方面,东方电机逐步成为世界水电设备研发制造引领者。回顾过去,中国的水电设备发展历程并非一帆风顺。

      东方电机水力设计首席专家王亚林向环球网记者坦言,在八十年代,他们和刚进来的外国企业间有着看似“无法跨越”的差距。

      他说道:“真正在技术上开始能够追赶国外,是在三峡工程时期。”通过三峡水电项目,东方电气使我国巨型混流式水轮机的核心技术一跃跨入世界先进行列。而随后的溪洛渡水电项目则见证了东方电气在重大水电项目上取得质的跨越——其机组运行振动、摆度、噪音等稳定性指标均表明,溪洛渡水轮发电机组的研发水平已经达到国际先进水平。

东方电机厂区地标——一个退役的水轮机转轮(程敏苏/摄)

      通过三峡水电项目和溪洛渡水电项目的历练,东方电机具备了自主研制巨型水电机组的能力和条件,并形成成熟的自主品牌。2015年东方电机成功中标白鹤滩水电站百万机组项目,向世界水电“珠峰”发起挑战。

      白鹤滩水电站是全球单机容量最大、在建规模最大的水电站,是国家能源战略布局“西电东送”的骨干电源点。白鹤滩水电站装机总容量1600万千瓦,东方电气集团承担左岸8台100万千瓦机组研制任务,创造了水电单机容量新的世界纪录,是世界水电的巅峰之作,被称为水电行业的“珠穆朗玛”。

      东方电机党委副书记、教授级高级工程师陈文学表示,从溪洛渡机组77万千瓦到白鹤滩机组100万千瓦,虽然仅有23万千瓦的增量,但这意味着在高地上又隆起了一座高峰。攀登这座新高峰,更需要高尖精的技术作支撑。

      “大象起舞”在水电新纪元

      开创世界水电新纪元,没有任何技术可以参照,自主创新是唯一途径。在充分总结三峡、溪洛渡等大容量机组的研制经验的基础上,东方电机反复评估优化白鹤滩机组设计计算、制造工艺和现场安装方案,深入开展科研攻关和关键部件试制,形成了一系列具有自主知识产权的核心技术。

      东方电机研究试验中心副主任刘德民博士介绍,东方电机研制的白鹤滩百万机组具有最大容量、最高效率、最低温升、最高发电机电压等级四大特点,四个“世界之最”足可见其代表了世界水电最高水平。

      它的制造难度,同样刷新了行业内的最高纪录。重型发电装备制造具有尺寸大、精度高等特点,被称作“制造业中的钟表行业”。单台白鹤滩百万机组有50多米高、8000多吨重,相当于法国埃菲尔铁塔的重量,它由超过7000种零部件组成,其中决定功率和效率的关键部件是转轮。转轮的作用是将水能捕获转化为机械能,带动发电机高速旋转产生电能。

白鹤滩百万机组转轮(东方电气供图)

      转轮作为水电机组的“心脏”,是整个机组中研发难度最大、制造难题最多的部件。白鹤滩电站水轮机组转轮重达350吨,一些指标精度误差需要控制在0.01毫米以内,细如发丝。陈文学用“大象跳起芭蕾舞”来形容重型密度精加工技术难度。

      他表示,东方电机完成高难度发电装备制造的关键武器之一是数字化车间建设。在白鹤滩水电站发电机核心部件冲片生产制造过程中,东方电机采用数字化车间生产,生产效率大幅提高,产品不良品率和能耗大幅降低。优良的冲片质量,确保定子、转子现场叠装后参数指标远优于精品标准要求。

      十三五以来,东方电机加快智能制造步伐,大力推动数字化车间建设。数字化车间生产效率提高48%,运营成本降低31.9%,产品研制周期缩短30.7%,产品不良品率降低20%,能源利用率提高56.6%。老牌重装企业装上“数字大脑”、打造“未来工厂”。

      在东方电气的科技展示厅,一张泛黄的报纸被放在显眼位置。那是1958年德阳水力发电设备厂(东方电机前身)建厂之初,四川日报采访时的头版文章。副标题所写“目前规模我国最大,将来产品世界称雄”,如今宏愿已成现实。

东方电气首个子企业建厂四川日报报道(程敏苏/摄)

      从三峡工程的单机容量70万千瓦,到溪洛渡单机容量77万千瓦,再到白鹤滩电站“冲刺”100万千瓦,东方电机水电装备从跟随到超越,现已实现了全面引领。陈文学表示:“白鹤滩机组实现了技术上100%国产,原材料上也实现了98%-99%的国产化”。今天我们可以骄傲地说,世界上单机容量最大的水轮发电机组,中国制造,世界称雄。

      白鹤滩首批百万千瓦水电机组将于7月1日投产发电,向建党一百周年献礼。白鹤滩机组的研制,将世界水电带入“百万单机时代”,成为继高铁后中国在国际市场的又一张闪亮的名片。

      外国网友对白鹤滩水电站不吝赞美之词。Facebook网友阿布巴卡尔·雅库布(Abubakar Yakubu)在白鹤滩水电站视频下方留言:“中国人民太棒了,在高科技发展方面总是让世界感到惊讶,我们非洲人喜欢这个国家的努力。”

      YouTube网友Tan nguyen评论中流露激动:“我不知道为什么,这个视频让我流泪,以一种自豪的方式。我甚至不是中国人。我想我是在为人类成就感到高兴。”

白鹤滩水电站视频Facebook网友留言

白鹤滩水电站视频YouTube网友留言

       昂首阔步,勇立潮头。六十余载发展历程,东方电气始终坚持创新驱动发展战略,牢牢把核心技术、大国重器掌握在自己手里。

       世界首台白鹤滩百万千瓦水电机组、国内首台自主知识产权F级50兆瓦重型燃机、亚太首台10兆瓦海上风电机组、国家首台(套)重大核电技术创新项目、自主知识产权氢燃料电池系统、抽水蓄能技术发展、数字化车间建设……中国重装工业的璀璨明珠正在新时代续写新的大国重器传奇。