6月7日，中國國內單機容量最大的衝擊式水電機組在東方電氣完成國產化改造，併成功併網發電。這標誌着東方電氣自主研製的具有全產業鏈完全自主知識產權的國產化首台150兆瓦級大型衝擊式轉輪成功實現工程應用，開啟了中國水力發電產業高質量發展的新篇章。

國產化首台150兆瓦級大型衝擊式轉輪現場安裝

    轉輪是水電機組最核心的部件，被譽為水電機組的「心臟」。據了解，中國國產化首台150兆瓦級大型衝擊式轉輪應用於四川川投金窩水電站衝擊式水電機組，該轉輪重約20噸，最大直徑約4米，於5月16日在東方電氣成功下線。依託150兆瓦級大型衝擊式轉輪國產化項目，東方電氣衝擊式轉輪水力開發、造型設計、軟件開發、模型裝置研製等實現了完全自主化，填補了多項國內技術空白。轉輪結構設計、材料應用、加工工藝等關鍵核心製造技術取得了突破性進展，實現了中國高水頭大容量衝擊式水電機組關鍵核心技術「從無到有」的歷史性突破。

首台150兆瓦級大型衝擊式轉輪機加工

    據介紹，面向國家「加快西南水電基地建設」的重大戰略需求，東方電氣制定了150兆瓦級大型衝擊式轉輪研製、500兆瓦級巨型衝擊式機組研製、700-1000兆瓦級高水頭大容量巨型衝擊式機組研製的「三步走」攀登計劃。自2019年開始，東方電氣全力組織開展高水頭大容量衝擊式水電機組關鍵核心技術研究，與科研院所、上下游企業聯合開展技術攻關，重點、系統、全面突破衝擊式水電機組研製「卡脖子」難題，建立起內部多專業融合創新、內外協同合作共贏的優質高效研製模式，形成了大型衝擊式轉輪研發、設計、製造、檢驗全過程技術體系。

    在水力開發方面，創新三維造型設計思路，自主開發了具有完全知識產權的水鬥鬥葉三維造型設計軟件。解決了自主化設計以及快速準確幾何建模的難題，掌握了先進的半開放半封閉全流場多相流CFD仿真分析方法，有效提高了水力開發、優化設計的效率。建成了智能化、高精度、國際領先的DF300-衝擊式水輪機模型試驗台，實現了一鍵完成全部試驗功能。

    在結構設計方面，驗證分析了100多個方案，優化了轉輪三維高階複雜曲面造型，優化應力分佈，確保轉輪循環疲勞壽命不低於15億次，可承受110-220噸的力15億次的衝擊。綜合考慮振形與激振頻率、轉輪固有頻率在不同介質中的差異，系統掌握了轉輪剛強度、動力特性、動應力分析和試驗方法，從無到有解決了大型衝擊式轉輪結構設計方面的難題，確保轉輪性能優異，結構安全可靠。

首台150兆瓦級大型衝擊式轉輪靜平衡

    在工藝製造方面，採用基於應力分佈的分瓣方式和製造手段，應用高精度數控加工工藝，保證轉輪運行可靠性；中心體採用鍛件與複合增材相結合，有效壓縮鍛件規格，釋放大型鍛件的製造風險；外部水斗採用模鍛、電渣熔鑄及增材製造三種方式，有效驗證了不同製造方式的適用性；採用激光熔覆、表面納米化製造技術，有效提升了轉輪抗泥沙磨蝕性能，為更高水頭更大容量衝擊式轉輪研製積累了寶貴經驗。

    接下來，東方電氣將以150兆瓦級大型衝擊式轉輪工程應用為契機，深入開展學習貫徹習近平新時代中國特色社會主義思想主題教育，按既定「三步走」計劃，進一步加強聯合創新，攜手國內能源企業，共同推進具有世界影響力的500兆瓦級衝擊式水電機組工程示範應用，接續開展700-1000兆瓦級高水頭大容量衝擊式水電機組研製，持續推動中國水力發電產業高質量發展，為加快建設科技強國、更好服務「雙碳」目標作出新的更大貢獻。（記者 張寶杉）

    頂圖：金窩水電站中國單機容量最大的衝擊式水電機組