新紀錄 | 世界最大沖擊式水電機組轉(zhuǎn)輪鍛件首套研制成功
來源：哈爾濱電氣集團有限公司
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發(fā)布時間：2023-09-28
9月27日，由哈電集團與中國一重聯(lián)合研制的中國大唐扎拉水電站500兆瓦沖擊式水輪發(fā)電機組成套結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪鍛件成功完工下線，標志著世界單機容量最大的沖擊式水電機組轉(zhuǎn)輪輪轂鍛件和水斗鍛件全序制造取得重大突破。
扎拉水電站是國家“藏電外送”骨干電站，藏東南清潔能源一體化基地核心電站，也是世界在建綜合難度最大的沖擊式水電項目，共裝設2臺世界最大單機容量500兆瓦沖擊式水電機組。作為國家能源局能源領域首臺(套)重大技術(shù)裝備項目，扎拉水電站500兆瓦沖擊式水電機組是目前國內(nèi)唯一的500兆瓦級高水頭大容量沖擊式水電機組研制及應用示范項目。
扎拉水電站具有高海拔、高水頭、大容量等特點，即將建設的500兆瓦沖擊式機組，是服務國家“加快西南水電基地建設”重大戰(zhàn)略需求的主力機型。由于機組容量、工況條件、運行載荷等原因，機組的水斗轉(zhuǎn)輪是研制難度最大的部件之一，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、剛強度、動力特性、應力控制等方面技術(shù)要求很高。
哈電集團電機公司是國內(nèi)最早開展沖擊式水電機組研制的裝備制造企業(yè)，在數(shù)十年的技術(shù)開發(fā)過程中，逐漸形成了具有哈電特色的沖擊式水電機組設計方法，先后參與研制了東川電站、厄瓜多爾米納斯、秘魯圣加旺、巴基斯坦SK等國內(nèi)外30座電站67臺/套沖擊式水電機組，在水力開發(fā)和模型試驗、結(jié)構(gòu)設計，關鍵部件加工制造、運輸、安裝調(diào)試等方面積累了豐富的工程實踐經(jīng)驗，掌握了沖擊式水電機組最新前沿技術(shù)。
為打造扎拉項目精品，哈電集團電機公司研發(fā)的沖擊式轉(zhuǎn)輪采用了鍛焊結(jié)構(gòu)制造工藝，轉(zhuǎn)輪輪轂鍛件和水斗鍛件具有大、厚、重的特點，其制造難度遠超世界現(xiàn)有轉(zhuǎn)輪鍛件產(chǎn)品。在中國大唐的組織協(xié)調(diào)下，哈電集團電機公司與中國一重等單位開展聯(lián)合攻關，研發(fā)制造了由轉(zhuǎn)輪輪轂鍛件和水斗鍛件組成的首套500兆瓦沖擊式轉(zhuǎn)輪鍛件。同時，哈電集團電機公司還牽頭起草了“沖擊式轉(zhuǎn)輪不銹鋼鍛件技術(shù)條件”行業(yè)標準，為我國構(gòu)建完整的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的沖擊式水電機組全產(chǎn)業(yè)鏈，服務我國西南清潔能源基地建設夯實了基礎。
哈電集團與中國一重歷經(jīng)多年聯(lián)合科研攻關，高質(zhì)量完成了多個鋼錠鍛件的試制、工藝驗證與應用性能評價，以及超大模鍛水斗的模擬仿真及試制；成功解決了超大型馬氏體不銹鋼鍛件冶煉、鍛造、熱處理、模鍛成形等關鍵工序核心技術(shù)難題，取得了超大型沖擊式轉(zhuǎn)輪鍛件極限制造技術(shù)的突破。
扎拉轉(zhuǎn)輪輪轂鍛件采用了300噸級馬氏體不銹鋼鋼錠，鍛造重量超過160噸、外圓直徑近5米、最大厚度1.2米，成品輪轂鍛件重量達到107噸，是目前世界最大規(guī)格的馬氏體不銹鋼轉(zhuǎn)輪鍛件。該鍛件的成功研制，解決了超大型沖擊式轉(zhuǎn)輪制造“卡脖子”技術(shù)難題。
扎拉轉(zhuǎn)輪模鍛水斗鍛件的毛坯重量超過3噸，壁厚為30至300毫米，斗寬約1.5米，鍛件復雜系數(shù)達S4級以上，屬于大型深腔復雜曲面馬氏體不銹鋼鍛件。通過開發(fā)大型復雜曲面水斗模鍛成形技術(shù)，解決了水斗鍛件快速制坯和成形的技術(shù)難題，實現(xiàn)了水斗鍛件的近凈成形和高效批量化制造。
超大厚度鍛件輪轂和超大尺寸模鍛水斗的有機結(jié)合，較好的減少了轉(zhuǎn)輪后續(xù)制造的焊接量，使得扎拉轉(zhuǎn)輪鍛件材料占比達98%以上。經(jīng)過聯(lián)合檢測，扎拉沖擊式轉(zhuǎn)輪輪轂鍛件和水斗鍛件各項性能指標全部滿足標準要求。這為高效率、高質(zhì)量、高品質(zhì)完成扎拉水電站沖擊式轉(zhuǎn)輪的制造提供了基礎，具有重要里程碑意義。