新紀錄 | 世界最大沖擊式水電機組轉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)電機組成套結構的轉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)重大技術裝備項目，扎拉水電站500兆瓦沖擊式水電機組是目前國內唯一的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，機組的水斗轉輪是研制難度最大的部件之一，在產品結構、剛強度、動力特性、應力控制等方面技術要求很高。
哈電集團電機公司是國內最早開展沖擊式水電機組研制的裝備制造企業(yè)，在數十年的技術開發(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、結構設計，關鍵部件加工制造、運輸、安裝調試等方面積累了豐富的工程實踐經驗，掌握了沖擊式水電機組最新前沿技術。
為打造扎拉項目精品，哈電集團電機公司研發(fā)的沖擊式轉輪采用了鍛焊結構制造工藝，轉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有轉輪鍛件產品。在中國大唐的組織協調下，哈電集團電機公司與中國一重等單位開展聯合攻關，研發(fā)制造了由轉輪輪轂鍛件和水斗鍛件組成的首套500兆瓦沖擊式轉輪鍛件。同時，哈電集團電機公司還牽頭起草了“沖擊式轉輪不銹鋼鍛件技術條件”行業(yè)標準，為我國構建完整的具有自主知識產權的沖擊式水電機組全產業(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多年聯合科研攻關，高質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難題，取得了超大型沖擊式轉輪鍛件極限制造技術的突破。
扎拉轉輪輪轂鍛件采用了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輪鍛件。該鍛件的成功研制，解決了超大型沖擊式轉輪制造“卡脖子”技術難題。
扎拉轉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，解決了水斗鍛件快速制坯和成形的技術難題，實現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合，較好的減少了轉輪后續(xù)制造的焊接量，使得扎拉轉輪鍛件材料占比達98%以上。經過聯合檢測，扎拉沖擊式轉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、高質量、高品質完成扎拉水電站沖擊式轉輪的制造提供了基礎，具有重要里程碑意義。