哈电机制造的巨型全空冷水轮发电机组在长江三峡右岸定子吊装。黄正平摄
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在世界最大的水电站三峡电站，完全由哈尔滨电机厂有限责任公司自行设计、制造并拥有自主知识产权的70万千瓦全空冷水轮发电机组，不仅使中国的水电装备制造技术一下跨越了二三十年，而且成功攻克了国外同行都束手无策的难题。日前，在2008年黑龙江省科技奖评审会上，“三峡巨型全空冷水轮发电机组关键技术研究及设备研制”项目以专家组90%以上的投票率，成为惟一获得特等奖的项目。
此次获奖，在专家们看来是实至名归。三峡机组是世界水电装备技术最高水平的综合展示和全面较量，被称为全球的“水电奥运”。哈电机大胆创新、自主研发，突破了两大技术关键，开发出了具有自主知识产权的世界最大容量的巨型全空冷水轮发电机和高效稳定的水轮机转轮，为我国大型水轮发电机组在国际市场竞争中争得了独立的发言权。
稳定性最优
小硬币检验大机组
哈尔滨电机厂有限责任公司副总工程师陶星明，讲起技术头头是道，“哈电机研制的三峡巨型全空冷水轮发电机组突破了冷却方式和稳定性两大技术关键。”
一个经典试验最能说明机组卓越的性能。长江三峡工程开发总公司副总经理杨清曾将一个硬币立在发电机的盖板上，机组满负荷运行时，硬币能够站住，不但如此，机组甩负荷的时候，转速上升，硬币仍然能站住，这说明机组的稳定性很好，机组在满负荷运行时振动非常小。三峡机组是世界上容量、尺寸最大的水轮发电机组，整个机组的重量达到5500吨，上下高度超过50米，相当于一座10多层楼的高度。如此巨大的设备不停运转，而上面硬币居然能够站立，着实让人叹服。
能够做到这一点，主要得益于转轮的水力稳定性和制造精度。在三峡工程以前，我国十几个大电站引进的国外水轮发电机组，大部分在运行时水轮机转轮出现振动，严重的导致转轮产生裂纹甚至被迫停机，给电站带来巨大损失。陶星明说，三峡左岸引进的国外转轮在运行范围内存在振动带，不能满足合同的要求。哈电机通过设计理论创新和多轮优化设计与试验，开发出了具有自主知识产权的“混流式L型叶片转轮”，完全消除了运行范围内存在振动带的问题，成为三峡工程中稳定性最好的机组。
技术跨越 直击“软肋”
哈电机生产的70万千瓦机组另一个重大技术突破是用空冷技术代替了引进的水冷技术。对于超过700MVA以上的大型水轮发电机，国际上普遍认为使用全空冷存在很多技术障碍，应采用半水冷设计和制造技术，因而制造三峡最大容量840MVA全空冷水轮发电机成为世界性难题。
半水冷水轮发电机不仅存在泄漏隐患使维护复杂，而且还增加了纯水处理、泵加压水循环和故障监测等设备，占地面积大，故障增加，使机组利用率降低。
国际机组的这一“软肋”，成为哈电机创新的靶点。之前，哈电机最大制造过642MVA机组。“要制造840MVA三峡机组，容量提高30%以上，是一次巨大的跨越，要承担很大的风险。不仅要突破空冷技术应用的极限，要使电机能产生足够的风量并合理分布，还要减少风损以提高电机的效率。”陶星明说。
但是哈电机通过一系列技术攻关，打破过去空冷按“每极容量”设计的技术界限，提出了全新设计思想，形成了一套自己的通风设计及计算方法，对全空冷电机的电磁计算、结构、通风冷却系统及绝缘系统等进行整体协调设计和优化创新，成功独立设计、独立制造出了840MVA全空冷巨型水轮发电机，并且冷却效果好于国外的水冷系统。杨清评价说：“这一技术至少领先国外3~5年，可以说独步世界。”由此，我国开创了世界上单机容量最大的全空冷发电机组运行的新时代。
自主创新 让企业“牛”起来
在三峡工程以前，国内企业只独立生产过最大30万千瓦的发电机组，掌握70万千瓦以上机组生产技术的厂商国际上也只有阿尔斯通、Voith等少数企业。国家为了让国内参与三峡电站建设的企业学到国际一流技术，实施了“用市场换技术、用重金买技术”的战略，在三峡左岸14台机组的制造中投入1800多万美元支付技术转让费。哈电机引进国外技术分包制造了其中的2台。
让国际同行没有想到的是，我国企业引进消化国外先进技术的能力是如此之强，从左岸电厂招标开始，短短几年时间，就消灭了之前和国外先进企业之间二十多年以上的技术差距，迎头赶上。
哈电机励精图治，通过自主创新，在三峡右岸12台机组的国际竞标中，战胜在左岸曾经发包给他们的“洋教练”，一举中标4台机组。2007年7月，三峡电站迎来了第一台完全由我国自主研制的世界最大、性能优良的巨无霸发电机组。哈电机也因此成为我国企业引进消化吸收再创新的典范。
三峡工程之后，哈电机频频签订国内外的重量级订单。据不完全统计，哈电机签约的像三峡这样的巨型水轮发电机制造合同已达50多台。在如此短的时间内招标的机组容量之大、台数之多在世界水电建设史上前所未有。
在红火的订单背后，哈电机人始终保持着清醒，他们知道技术的先进是相对的，要想保持技术的领先就应不断地创新。如今，他们正在加紧开发百万级容量的水电机组，为未来的技术较量做着充分准备。
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