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世界首台“6+6”长短叶片转轮成功应用于国内首个抽水蓄能改造项目

点击数:2778 发布时间:2021-01-29 16:11:15
       12月18日,黑麋峰3号、4号机同甩100%负荷试验顺利完成。结果显示,机组各项指标正常,完全满足调节保证要求且有较大安全裕量。至此,全部调试试验内容圆满完成,机组运行平稳、各项参数优秀。
 
       同时,困扰电站多年的“特定水头限负荷”“非同步导叶”等一系列问题得以彻底解决,宣告国内首个抽水蓄能改造项目取得成功,也标志着东方电机在300米水头段水泵水轮机关键技术领域取得突破。
 
       此次改造也是首次由国内厂家成功改造国外厂家设计的机组,被行业内专家誉为“抽水蓄能技术国产化的里程碑”。新转轮是世界上首个得到工程应用的6+6长短叶片转轮,也为水泵水轮机设计开辟了一条全新的技术路线。
 
       黑麋峰抽水蓄能电站位于湖南省长沙市望城区,是湖南第一座也是目前唯一在运的抽水蓄能电站。黑麋峰电站是国家抽水蓄能机组技术国产化战略计划中的重点项目。电站安装4台300兆瓦可逆式抽水蓄能机组,额定水头295米,转速300转/分钟,全部机组采用国外厂家技术和设计方案。
 
 
       机组2010年投运,为保障电站安全运行,国网新源控股有限公司(以下简称“国网新源”)于2017年启动了4号机组改造工程,东方电机承担水泵水轮机的水力优化工作。
 
       改造项目由于限制条件繁多,技术难度远高于新设计项目。而且过渡过程的压力波动问题无法通过仿真计算和模型试验进行验证,技术风险极大。整个研发工作的难度和复杂性都是空前的。东方电机通过多轮次优化和多方案比选,在多个关键技术领域进行了大胆创新并取得突破,最终方案于2019年1月通过了专家会评审并顺利通过第三方模型验收。
 
       新方案在解决过渡过程特性和非同步导叶问题的同时,还显著改善了原转轮的无叶区压力脉动幅值偏高、水泵工况空化裕量不足等问题,同时保持了原转轮的高效率水平,从而实现了机组性能的全方位提升。
 
创新点1 
 
首次采用了6+6长短叶片转轮型式。
 
创新点2 
 
首次将水轮机S特性区域细分为“大S”和“小S”,并对各分区对不同性能的影响进行了量化研究。
 
创新点3 
 
首次对转轮几何参数对不同区域S特性的影响进行了系统性试验研究,并总结了宝贵经验。
 
创新点4 
 
首次对不同水头段(700/300m)、不同型式(长短叶片/常规叶片)转轮采用高分子材料3D打印工艺的可行性进行了探索。
 
 
       东方电机为黑麋峰4号机组自主研制的世界首台“6+6”长短叶片转轮,彻底解决了原机组遗留的一系列问题。
 
“摘帽” 
 
改善了过渡过程特性,解决了原机组甩负荷过程尾水负压问题,为电站摘掉“特定水头限负荷运行”的帽子创造了条件。
 
“同步” 
 
改善了水轮机工况S特性。原机组需要预开6个非同步导叶才能并网,也是国内已投运抽蓄机组中最多的。新机组彻底了取消非同步导叶,机组并网非常平稳,启动时间大大缩短。
 
“除噪” 
 
彻底消除了原机组引起的厂房内以及上游管路2倍叶频的异常噪声问题,新机组运行平稳、安静,水车室内噪声无任何优势频率,现场体感改善明显。
 
“降温” 
 
彻底解决了原机组推力瓦温偏高的问题,其中水泵工况瓦温降低近20度,水轮机工况瓦温降低超过10度。
 
“减振” 
 
显著改善了厂房振动问题。新机组运行时,机组各关键部位振动摆动非常优秀,机组旁边的楼板几乎没有震感。
 
“安全” 
 
取消了球阀参与调解,消除了球阀的安全隐患,更好地保障了电站和机组的安全。
 
“一段” 
 
取消了导叶延时关闭机制,新机组采用一段直线关闭即可全面满足要求,极大地提升了运行的安全性和稳定性。
 
      倾力研制精品抽蓄机组
为绿水青山镶嵌“皇冠上的明珠”
 
       抽水蓄能电站具有储能容量大、效率高、运行灵活、反应迅速等优点,可承担电网调峰、调频、调相、空载和事故备用等任务,是保障电网安全、经济运行和清洁能源大规模开发的关键。抽水蓄能机组被喻为水电设备领域“皇冠上的明珠”,其研发和制造,是水力发电行业最复杂、最难啃的“硬骨头”。
 
       极不平凡的2020年,东方电机为绩溪项目研制的抽水蓄能机组实现了“一年五投六并网”目标,创造了业内抽水蓄能机组安装调试的新纪录。东方电机为国内最高水头抽水蓄能电站长龙山项目研制的4台蜗壳全部一次通过水压试验,试验过程零泄漏,创造了业内蜗壳水压试验的最好记录。长龙山抽水蓄能电站首台机组转子成功吊装,为项目按期投产发电向建党一百周年献礼奠定了坚实基础。
 
 
       岁寒,然后知松柏之后凋也。东方电机在抽水蓄能领域屡创纪录,离不开业主的高度信赖、一流的研制能力、过硬的产品质量、优质的服务水准,更离不开关键核心技术攻关。
 
       把关键核心技术掌握在自己手里,从来不是轻轻松松敲锣打鼓就能完成的。从承担惠州、白莲河两个抽水蓄能项目联合设计制造,到获得黑麋峰、呼和浩特两个项目合同;从自主研制仙游项目,实现国内多项抽蓄机组研发制造和安装调试技术从无到有的突破,到研制仙居项目,闯进世界抽水蓄能机组研制一流行列,东方电机抽水蓄能机组研制从无到有,从弱到强,走过了一段极不平凡的历程。国网新源也一路见证了东方电机在抽水蓄能领域的快速成长。
 
       2010年湖南黑麋峰抽水蓄能电站机组投运,依托黑麋峰项目东方电机抽水蓄能机组研制技术取得重大突破。
 
 
       2013年,东方电机为国网新源福建仙游抽水蓄能电站自主研制的4台机组投运,助力仙游抽水蓄能工程获得首个抽蓄项目国家优质工程奖。仙游抽水蓄能机组的研制也获得四川省科技进步奖一等奖。通过仙游项目,东方电机实现了高水头大容量抽水蓄能机组总体研发、设计、制造和调试的关键技术突破。
 
 
       2016年,国网新源浙江仙居抽水蓄能电站4号机成功通过试运行,实现“一年四投”目标,标志着中国国内单机容量最大的抽水蓄能电站全面投产。仙居抽水蓄能电站水泵水轮机、发电电动机以及自动控制系统,都拥有完全自主的知识产权。东方电机为其提供全部4台发电电动机。
 
       在仙游、仙居等抽水蓄能机组制造研发的基础上,东方电机自主研制的绩溪、敦化等一批超高水头、大容量、高转速抽水蓄能机组各项性能指标都已达到或超过国际先进水平,征服了高端水电领域的一座又一座高峰。
 
       安徽绩溪抽水蓄能电站安装6台单机300兆瓦可逆式水泵水轮机-发电电动机组,是国内首批完全自主研制的650米超高水头、高转速、大容量抽水蓄能可逆式机组,全部机组及辅助设备均由东方电机供货。东方电机在绩溪项目上,进行了大量技术创新,突破了众多关键技术,形成了一系列自主知识产权。
 
 
       丰宁抽水蓄能电站是目前世界在建装机容量最大的抽水蓄能电站,是国家电网公司推进特高压电网建设、服务清洁能源发展的重大工程,总装机容量360万千瓦,也是2022年北京冬奥会绿色能源配套服务的重点项目。目前,机组的生产制造、安装服务有序推进。
 
       近年来,东方电机又陆续中标国网新源吉林敦化、山东沂蒙、河北丰宁、新疆阜康、重庆蟠龙等抽水蓄能项目。
 
       目前,东方电机已成为抽水蓄能行业研发技术水平最高、加工制造能力最强的企业之一,抽水蓄能机组整体研制水平已经达到国内领先、世界一流水平。
 
       东方电机将一如既往坚持“共创价值 共享成功”的核心价值观,立足新发展阶段,贯彻新发展理念,面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向经济发展主战场,坚持走高质量发展道路,持续为用户提供优质发电设备,推动能源清洁低碳安全高效利用。
 
 

(文图 | 研究试验中心  党委工作部   编辑 | 袁聪军)

 

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