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近日，由東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司牽頭研制的世界首臺(tái)500兆瓦沖擊式水電機(jī)組關(guān)鍵部件——噴嘴裝配噴針、噴嘴口環(huán)1:1科研試驗(yàn)件，成功通過(guò)水壓試驗(yàn)工藝驗(yàn)證。該成果標(biāo)志著我國(guó)在高水頭大容量沖擊式水輪機(jī)研制領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破，為后續(xù)機(jī)組整體投運(yùn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
核心技術(shù)突破：從“卡脖子”到自主可控
作為沖擊式水電機(jī)組的核心部件，噴嘴裝配承擔(dān)著將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為高速射流動(dòng)能的關(guān)鍵作用。此次通過(guò)驗(yàn)證的噴針與噴嘴口環(huán)試驗(yàn)件，采用高精度制造工藝，表面硬度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，抗磨蝕性能較傳統(tǒng)材料提升40%以上，密封錐面圓度誤差控制在±0.02毫米以內(nèi)，遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這一突破不僅解決了長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的“卡脖子”難題，更實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵材料、設(shè)計(jì)軟件及制造裝備的100%國(guó)產(chǎn)化。
與此同時(shí)，機(jī)組另一核心部件——轉(zhuǎn)輪的研發(fā)同樣取得顯著進(jìn)展。轉(zhuǎn)輪中心體鍛件采用馬氏體不銹鋼材料，重量達(dá)150噸，直徑6.2米，通過(guò)創(chuàng)新性的“鍛焊聯(lián)合”工藝，其循環(huán)疲勞壽命突破15億次，可抵御高海拔地區(qū)極端水頭壓力與泥沙磨蝕雙重挑戰(zhàn)
。該鍛件已于2023年8月通過(guò)三方聯(lián)合驗(yàn)收，并交付東方電機(jī)進(jìn)入精加工階段。
國(guó)家級(jí)項(xiàng)目支撐：打造世界級(jí)水電工程
本機(jī)組將應(yīng)用于西藏大唐扎拉水電站，該項(xiàng)目是國(guó)家能源局首批能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備示范項(xiàng)目，也是全球在建綜合難度最大的沖擊式水電工程。扎拉水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量1000兆瓦，安裝兩臺(tái)單機(jī)500兆瓦沖擊式機(jī)組，額定水頭達(dá)638米，建成后年發(fā)電量預(yù)計(jì)超過(guò)30億千瓦時(shí)，可滿足近百萬(wàn)人口用電需求。
項(xiàng)目啟動(dòng)以來(lái)，東方電機(jī)聯(lián)合國(guó)機(jī)重裝、中信重工等企業(yè)，攻克了高水頭水力設(shè)計(jì)、大型鍛件極限制造、高海拔施工等12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題。其中，水輪機(jī)模型于2024年6月通過(guò)中國(guó)水利水電科學(xué)研究院驗(yàn)收，效率指標(biāo)達(dá)94.7%，為同容量機(jī)組國(guó)際最高水平
。此外，機(jī)組配水環(huán)管于2024年10月完工交付，其岔管水壓試驗(yàn)壓力達(dá)12.5兆帕，相當(dāng)于承受1240米水頭壓力，結(jié)構(gòu)完整性驗(yàn)證達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新：培育新質(zhì)生產(chǎn)力標(biāo)桿
本項(xiàng)目的成功離不開(kāi)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關(guān)。國(guó)機(jī)重裝依托萬(wàn)噸級(jí)壓機(jī)裝備，突破500兆瓦級(jí)馬氏體不銹鋼鍛件“一次成型”技術(shù)；哈電集團(tuán)完成轉(zhuǎn)輪水斗焊接制造，采用激光-電弧復(fù)合增材工藝，將2000余片水斗的裝配誤差控制在0.1毫米級(jí)；大唐集團(tuán)聯(lián)合科研院所開(kāi)展7項(xiàng)專(zhuān)題研究，涵蓋材料服役性能、高海拔運(yùn)維等全生命周期技術(shù)驗(yàn)證。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目累計(jì)申請(qǐng)專(zhuān)利236項(xiàng)，制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng)，帶動(dòng)上下游200余家配套企業(yè)技術(shù)升級(jí)，形成產(chǎn)值超50億元的產(chǎn)業(yè)集群。
服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略：賦能能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型
沖擊式水電機(jī)組是開(kāi)發(fā)西南地區(qū)水能資源的首選機(jī)型，尤其適用于海拔3000米以上、水頭超過(guò)500米的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境。我國(guó)西藏、四川等地待開(kāi)發(fā)水電資源約1.2億千瓦，其中80%需依賴沖擊式機(jī)組實(shí)現(xiàn)高效利用。此次500兆瓦機(jī)組的突破，將顯著提升我國(guó)水電裝備全球競(jìng)爭(zhēng)力。目前，東方電機(jī)已掌握從150兆瓦到500兆瓦全系列沖擊式機(jī)組核心技術(shù)，為“藏電外送”和“西電東送”戰(zhàn)略提供關(guān)鍵裝備保障。
本次水壓試驗(yàn)的圓滿成功，標(biāo)志著我國(guó)水電裝備制造業(yè)已具備超大型沖擊式機(jī)組全鏈條自主化能力，為全球高落差水電資源開(kāi)發(fā)提供了“中國(guó)方案”。下一步，東方電機(jī)將嚴(yán)格遵循國(guó)家能源局部署，穩(wěn)步推進(jìn)機(jī)組整機(jī)組裝與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，確保扎拉水電站按期投產(chǎn)發(fā)電。
