6月4日，哈電集團(tuán)高端發(fā)電裝備研制再結(jié)碩果，哈電集團(tuán)電機(jī)公司研制的世界最高額定水頭天臺(tái)抽水蓄能項(xiàng)目首臺(tái)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)順利通過(guò)業(yè)主驗(yàn)收。驗(yàn)收結(jié)果表明，天臺(tái)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉軸孔同軸度、活動(dòng)導(dǎo)葉立面間隙、活動(dòng)導(dǎo)葉端面間隙、活動(dòng)導(dǎo)葉開度等數(shù)據(jù)，均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。
這是哈電集團(tuán)繼成功研制天臺(tái)1000兆帕級(jí)高強(qiáng)鋼引水鋼岔管之后，在該項(xiàng)目上取得的又一項(xiàng)重大成果。
天臺(tái)抽水蓄能電站額定水頭724米世界最高、單機(jī)容量425兆瓦國(guó)內(nèi)最大。為了打造精品機(jī)組，哈電集團(tuán)電機(jī)公司針對(duì)機(jī)組超高水頭、大容量的特性，持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大地提高機(jī)組運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和安全性。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)是機(jī)組水力通道組成部分的核心部件之一，是控制進(jìn)入機(jī)組水流方向和大小的裝置，主要作用是將蝸殼內(nèi)的水導(dǎo)入轉(zhuǎn)輪，通過(guò)導(dǎo)葉角度的變化，以達(dá)到水能利用的最優(yōu)化，對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。此次通過(guò)順利驗(yàn)收的天臺(tái)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，高約4.3米，裝配外圓直徑6.96米，裝配總重量達(dá)254.2噸，其主件包括頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)，以及導(dǎo)葉臂、連接板、連桿、偏心銷和連接銷等組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有尺寸大、噸位重、在制周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，其頂蓋、底環(huán)同心度，導(dǎo)葉端面間隙、立面間隙等要求都非常嚴(yán)格，較以往同類機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配難度更大。
頂蓋是導(dǎo)水機(jī)構(gòu)最重要的結(jié)構(gòu)部件之一，需要具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)工況下的水壓力，減小最大壓力脈動(dòng)及飛逸工況下產(chǎn)生的振動(dòng)。天臺(tái)抽水蓄能機(jī)組作為目前額定水頭世界最高的抽水蓄能機(jī)組，其導(dǎo)水機(jī)構(gòu)頂蓋承受壓力，也是目前世界抽水蓄能機(jī)組中最大的。同時(shí)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速很高，各部件的直徑尺寸并未顯著增加，這給頂蓋、頂蓋與座環(huán)連接螺栓的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大難度。為滿足頂蓋對(duì)剛度、強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，哈電集團(tuán)電機(jī)公司在天臺(tái)頂蓋上采用了上法蘭結(jié)構(gòu)，法蘭板采用了目前為止可軋制的最厚鋼板，并通過(guò)反復(fù)的有限元?jiǎng)倧?qiáng)度及動(dòng)態(tài)特性計(jì)算等優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使其實(shí)現(xiàn)了在高水頭的水泵及發(fā)電工況均可滿足相關(guān)要求。為滿足高壓力的使用要求，哈電集團(tuán)電機(jī)公司在天臺(tái)項(xiàng)目的頂蓋與座環(huán)連接螺栓制造上，首次采用了屈服強(qiáng)度達(dá)到1000兆帕級(jí)的鍛件材料。
此外，因水頭超高，機(jī)組運(yùn)行時(shí)導(dǎo)葉水力矩大，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的操作也需要更大等級(jí)的接力器和受力更大的導(dǎo)水零件。如何在有限的空間內(nèi)，既滿足剛強(qiáng)度的要求，又保證導(dǎo)水機(jī)構(gòu)各零件運(yùn)動(dòng)時(shí)不干涉，是天臺(tái)項(xiàng)目導(dǎo)水機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)必須破解的難點(diǎn)。哈電集團(tuán)電機(jī)公司利用程序計(jì)算、零部件有限元?jiǎng)倧?qiáng)度分析、機(jī)構(gòu)三維運(yùn)動(dòng)仿真等多種手段反復(fù)優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。
