国内首台150兆瓦级大型冲击式转轮下线

◎陈 科 通讯员 袁聪军

5月16日，我国自主研制的国内首台单机容量最大功率150兆瓦级大型冲击式转轮成功下线，该设备将为国内单机容量最大的冲击式水电机组装上“中国心”，实现我国高水头大容量冲击式水电机组关键核心技术国产化“从无到有”的历史性突破。

此次下线的冲击式转轮重约20吨，由东方电气集团东方电机有限公司自主研制，其最大直径约4米，将用于四川省雅安市田湾河流域金窝水电站，预计6月初投入运行。

东方电机副总经理、总工程师梁权伟介绍，依托150兆瓦级大型冲击式转轮国产化项目，企业的冲击式转轮水力开发、造型设计、软件开发、模型装置研制等实现了完全自主化，填补了多项国内技术空白；转轮结构设计、材料应用、加工工艺等关键核心制造技术均取得突破性进展。

“仅在结构设计方面，团队验证分析了100多个方案，优化了转轮三维高阶复杂曲面造型、应力分布，确保转轮循环‘寿命’不低于15亿次，转轮水斗每秒能承受高速水流冲击范围37.5次至637.5次。团队还解决了大型冲击式转轮结构设计方面的多项难题，确保转轮性能优异、结构安全可靠。”梁权伟说，在工艺制造方面，该转轮中心体还采用锻件与复合增材结构，降低了锻坯制造难度，提高了材料利用率。同时，其应用了高精度数控加工工艺，实现转轮水斗异形深腔高效铣削、水斗型面高精度铣削。

“150兆瓦级大型冲击式转轮生产制造中，我们创新地应用了机器人电弧增材制造技术，3台3D打印机器人历时40余天协同作业，完成2700千克金属增材，开创了行业先例，突破了转轮锻件制造难题，降低了锻件厚度和锻坯制造难度，有效减少了后期机械加工量。”东方电机焊接工艺高级工程师金宝说，机器人电弧增材制造技术充分融入数字化技术，高度适用于冲击式转轮外部水斗复杂型面结构部件的制造。目前，企业已实现远程操控与多机器人无人值守作业，实现定制化设计和制造的“近净成形”，为更高水头、更大容量冲击式转轮研制积累了宝贵经验。

据了解，研制高水头大容量冲击式水电机组是适应我国西部水电基地高原峡谷建设环境条件，实现平衡发展和环境保护的最优方案之一。2019年起，东方电气集团组织开展高水头大容量冲击式水电机组关键技术研究；2020年建成具有世界先进水平的冲击式水力模型试验台。此次150兆瓦级大型冲击式转轮成功下线后，东方电气集团将按“三级跳”计划，携手国内能源企业，共同推进具有世界影响力的500兆瓦级冲击式水电机组工程示范应用，接续开展700—1000兆瓦级高水头大容量冲击式水电机组研制，持续推动我国水力发电产业高质量发展。