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2025-07-03 20:22
7月2日，全球首臺單機容量最大500兆瓦、尺寸最大6.23米的沖擊式水輪機轉輪在哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司（簡稱“哈電電機”）自主研制成功并發(fā)運，標志著我國在高水頭、大容量沖擊式水輪機組核心裝備領域實現(xiàn)歷史性突破。
沖擊式水輪機的水斗式轉輪作為機組核心部件，承擔著將水流動能轉化為機械能的關鍵作用，堪稱水電機組的“心臟”。作為國內沖擊式機組研制的開拓者，哈電電機先后參與研制了東川電站、秘魯圣加旺等國內外30座電站67臺套機組，形成了獨具特色的研發(fā)制造體系。從水力開發(fā)到模型試驗，從結構設計到加工制造，哈電電機在沖擊式機組各環(huán)節(jié)積累了豐富的工程實踐經驗。
扎拉轉輪對結構參數(shù)、水力性能及制造工藝的要求極高，代表著當前沖擊式水電機組的最前沿技術水平。哈電電機為扎拉沖擊式機組量身定制了高性能水斗式轉輪。該轉輪由21個精密水斗構成，外徑達6.23米、整輪高度1.34米、重量約80噸，其輪轂鍛件更是目前世界最大的馬氏體不銹鋼鍛件。這些突破性參數(shù)標志著該轉輪在水力性能、高效運行區(qū)間和承壓能力方面均實現(xiàn)行業(yè)顛覆性提升。
據介紹，科研團隊從機組安全與性能等維度出發(fā)，綜合考量水斗與噴嘴的精密匹配、射流直徑與效率的一致性、射流與水斗的相互作用、多噴嘴相鄰射流的干涉效應，以及水斗的剛強度指標等，依托水力發(fā)電設備全國重點實驗室的沖擊式水力試驗臺，創(chuàng)新性地將計算流體力學流動分析、高速攝影與流態(tài)觀測技術融合，通過持續(xù)優(yōu)化，最終實現(xiàn)了過流參數(shù)的極致化設計。整個研發(fā)過程歷時4年攻堅，經歷5次評審。
研發(fā)團隊對百余種方案進行系統(tǒng)論證，制造了6個不同設計方向的觀測轉輪和6個性能試驗模型轉輪，經高精度沖擊試驗臺驗證，其最優(yōu)效率和加權平均效率均刷新世界紀錄。哈電電機組織聯(lián)合攻關，采取“化整為零、分散式加工”策略，優(yōu)化數(shù)控程序，使其從38萬條精簡至27萬條，提升車序效率21%、鏜序效率27%。
該轉輪將應用于西藏扎拉水電站，扎拉水電站是國家“藏電外送”骨干工程和世界在建綜合難度最大的沖擊式水電項目，電站裝機2臺全球單機容量最大、技術難度最高的500兆瓦沖擊式機組。該機組作為國家能源局能源領域首臺（套）重大技術裝備項目，具有高海拔、高水頭、大容量等技術特點，是服務國家“加快西南水電基地建設”戰(zhàn)略的主力機型。
本次，哈電電機成功突破水力設計、材料制備、巨型鍛件、復雜焊接、精密加工、質量管控等全鏈條上的世界級難題，自主研制出全球首臺500兆瓦沖擊式水輪機轉輪，破解了高水頭大容量沖擊式機組的“卡脖子”難題。
