百万千瓦水电机组的“心脏”是怎么诞生的？

白鹤滩水电站是全球在建规模最大、装机规模世界第二（仅次于三峡电站）的水电站，装机16台单机额定容量100万千瓦总计1600万千瓦水轮发电机组。2014年，通过公开招标方式，我国的东方电气集团有限公司和哈尔滨电气集团有限公司在与多家国际著名发电设备制造厂商的同台竞争中胜出，分别承接了白鹤滩水电站左岸电站和右岸电站各8台套水轮发电机组及其附属设备的研发和制造。

  从2014年签订合同，到2020年6月21日第一台水轮机转轮在白鹤滩左岸电站厂房中吊装成功，世界第一台百万千瓦水轮发电机组总装的序幕历经6年之久终于拉开。对于广大百姓而言，从新闻媒体中看到的这一报道可能只是像我国的其他重大建设成果那样感到兴奋和自豪，但对这背后的艰难历程并不太了解。这种百万千瓦的水电机组是世界上第一次研制，没有成功的经验可以借鉴，对此有人形容为我国率先进入了百万千瓦级别巨型水电机组研制的“无人区”和“深水区”，研制的过程中要克服不少世界级的技术难题，其中的艰难一言难尽。

  白鹤滩电站机组为中高水头（额定水头超过200米）的混流式水轮发电机组，将水轮机的转轮比喻为这种水轮发电机组的“心脏”十分形象。像巨型水电机组这样的现代大型机电设备的制造加工过程需要用到巨大的厂房、大量的重型加工设备和先进的高精度数控机床，其加工制造场面和过程十分壮观宏大，用时髦的语言来形容甚至可以说是“魔幻”，只是很多人无缘看到这样的加工场面，在此我用这个转轮的加工过程来揭开“冰山的一角”。当然，这其中涉及的深奥专业技术问题不是只言片语能够说清楚的，但不妨让我们以“吃瓜群众”的身份去“围观”一下：

  从2014年签订合同，到2020年6月21日由东方电气集团有限公司制造的第一台水轮机转轮在白鹤滩左岸电站厂房中吊装成功，世界第一台单机额定容量100万千瓦水轮发电机组总装的序幕历经6年之久终于拉开。

这是我珍藏的三峡水轮发电机组转轮模型，系多年前参加三峡工程建设的珍贵纪念。铭牌上标有三峡水轮转轮的直径、高度以及重量。

  这是三峡工程展览馆中展出的三峡电站混流式水轮发电机组电动模型，虽然白鹤滩的机组在结构尺寸方面与其有点差异，但工作原理和设备构成是一样的。

这是白鹤滩水轮发电机组的水轮机部分，其中的橘黄色部件就是水轮机的转轮。

这是水轮机转轮的三维立体图，由上到下主要由上冠、叶片、下环等部分组成。转轮的设计十分复杂，是多学科专业知识综合运用的成果。

这是转轮叶片的三维立体效果图，形状看起来是不是很复杂呀！这是用专用软件经过很多次的精心设计和计算得到的结果。

这是采用五轴联动数控机床对转轮叶片型面及焊接坡口加工。转轮叶片是雕塑曲面体，为了保证加工精度和质量，在加工过程中采用国际上最先进的激光跟踪仪进行及时测量。

用于转轮叶片的五轴数控加工涉及到计算机辅助设计三维造型技术、计算机模拟及仿真加工技术、五轴联动加工机床仿真及后置处理等，是现代机械加工中“皇冠上的珍珠”，也是“国之重器”。

白鹤滩水轮机转轮的结构外形尺寸巨大，对强度和刚度有很高的要求，需要采用抗空蚀及抗磨性能良好和焊接性能好的材料进行制造，叶片及上冠、下环均采用特殊不锈钢材料，采用电渣熔铸或VOD精炼铸造。这是我国某重型机械制造厂正在进行转轮部件铸造的情形。

每个转轮有15个叶片，这是在厂房中等待加工的转轮叶片。

白鹤滩水轮机转轮尺寸已超过运输限制，因此转轮将采用上冠，叶片和底环在制造厂内分别加工，散件通过公路运到工地厂房，组焊成整体。

转轮包括厂内制造和工地制造两部份，转轮上冠、下环、叶片铸造成型后，在制造厂内完成所需的检验与半精加工，其中叶片（包括焊接坡口）采用数控加工并抛光至图纸要求。转轮在工地需完成组装、焊接、退火、铲磨、无损检查、机加工、静平衡等工序，最终形成成品转轮。

这是白鹤滩电站水轮机转轮的主要制造工艺流程

完成了上图的所有工艺流程和加工制造步骤后，白鹤滩电站水电机组的“心脏”便由实现了“浴火重生”，这是最后加工制造完成的转轮。下一步便是用大型平板车运输到发电厂房中进行吊装，最后真正成为这百万千瓦水电机组的“心脏”。