11月3日,本报记者欣喜的从哈尔滨电机厂有限责任公司(简称哈电机)获知,由哈电机生产制造的世界首台新型百万千瓦整体定子汽轮发电机成功实现铁路发运,前往位于河南省焦作市的沁北电厂。在采访中,哈电机相关人士向记者介绍说:“今后哈电机生产的大型百万级汽轮发电机可以发往国内有铁路运输的任何一个电站。该产品开辟了我国重大电站设备‘整体运输’的先河。”
症结——运输成为瓶颈
大型汽轮发电机定子是其机组的核心部件。同时,在公路和铁路运输中属超重超限货物。目前我国的运输条件,公路、铁路和道路桥梁的建设标准均偏低,造成内陆地区超重、超限物资运输能力较低。如何让大型汽轮发电机定子这样的大件物资实现整体运输,成为国内电机行业面临的棘手难题。
哈电机相关人士向记者解释说:“对于一些内陆电厂和电站,大型发电机定子整体运输问题已成为制约瓶颈,而解决该问题的关键是,优化工艺、创新产品设计。
随着我国电网规模不断扩大、节能降耗及可持续发展等市场需求,促使发电机单机容量不断增大,汽轮发电机定子的尺寸和重量亦随之增加,并且已达到或超过了大货物运输车辆的装载能力及运输线路的承载能力。目前国内的主力机组,600兆瓦汽轮发电机整体定子重量接近300吨,加上挂货钩运输工具的重量超过330吨,差不多是国内铁路可以承运的最大重量。目前,按国家发展大容量、高参数、清洁环保的超超临界和核电发电机组的能源发展政策,单机容量已由600兆瓦向1000兆瓦级发展。
据记者了解,目前1000兆瓦级汽轮发电机定子整体重量已超过420吨,如采用大型平车进行公路运输,已超过国内很多道路和桥梁允许的承载能力。而对于铁路运输方式,现有的凹底运输车和钳夹车的承载能力及线路运输能力也都无法满足。突破———创新工艺设计超大型汽轮发电机定子实现整体运输的难题让电机行业同仁“挠头”,更让哈电机人为之困惑。如何实现自主创新、突破制约瓶颈,成为哈电机人面对的全新挑战。
该项目的研制形成了产学研相结合。哈电机一方面与铁路部门携手,开发出载重量达450吨的新型DQ45钳夹铁路货车,同时集中人力研制与新型货车配套的轻量化定子机座,先后攻克了一系列难题。
针对研制能够运输百万汽轮发电机定子的新型铁路车辆,2007年9月,中铁特货公司与齐轨公司、哈电机及大连交通大学等单位开始了百万定子整体运输的可行性研究和方案论证工作,确定采用钳夹车通过端盖连接方式,运输百万机组整体汽轮发电机定子的方案。2009年,开发出载重量达450吨的DQ45钳夹车,为百万级汽轮发电机定子整体铁路运输创造了条件。
哈电机攻关的课题是,研制与之配套的百万汽轮发电机定子机座。研制中,该公司主任设计师梁洪涛提出了反传统的机座设计理念,推出“集成”设计新概念。由于采用创新结构,并在设计上合理权衡通风、机座自振频率及抗弯惯性矩等技术问题,大幅度降低了定子机座的运输重量,并在初步设计阶段反复协调专用运输工具及钳夹车的方案设计,使装车后运输重量控制在450吨以内。
该机型集成了发电机创新设计、专用运输工具创新设计、钳夹车创新设计,使总体设计结果适应了现有铁路运输条件。在设计中,该公司进行了包括有限元分析方法的大量研究及分析计算,力求稳妥,保证产品性能及运输安全。他们创新工艺,采用柔性机座设计,使机座外径与铁心外径比值减小带来端部结构、引线、汇流管的径向结构布置及装配工艺问题、焊接工艺问题、自承式运输装载工具问题及应力分析计算的研究等设计难点一一被哈电机人攻克。
攻关——集中优势兵力
人们都说蜀道难,难于上青天。而该项目进入到了生产阶段,也给工艺流程、产品加工和生产组织带来前所未有的难题。被哈电机列为重点攻关项目,在保证产品质量的基础上,科研、技术、生产等部门都先后投入到百万机组项目的攻关活动中,集“大智慧”确保了该产品的按期完工。
首台1号机组从投产开始,哈电机便把它作为重点专题项目进行攻关立项。通过技术准备、精心组织、精细操作及各部门积极配合,先后攻克了机座加工、定子装压、定子下线、定子装配等技术难关,顺利完成了总装型式试验项目。
记者了解到,由于机座外型尺寸缩小以及调整了冷却器布置,设备操作人员采用伊斯卡(Iscar)刀体和刀片,不断提高刀具的耐磨性和良好的排屑效果,解决了刀具散热和断续排屑的问题;在切削参数选择上,经过多次试加工和数据论证,保证机座的加工质量满足技术要求。
在加工内部定位筋槽时,技术人员根据机座结构和材料的改变,设备操作人员在不改变原有使用刀具的情况下,通过多次的试加工使之更符合新材料和新结构的加工需要,最大限度的提高加工效率和加工质量。为了防止机座变形,机座加工组成员从机座装夹方式上采取了措施,确保机座在加工中能够保持足够的稳定性,最大限度减少外部装夹的作用力对机座整体变形趋势的影响。
在该项目的研制中,机座定子装压是最为关键的工序。由于机座结构改动较大,生产难度相应增加,装压人员主动组织生产人员分析机座定子装压和老版机座的区别,分析挂筋和叠装的解决方案,针对该项目制定的专项攻关计划和节点要求,明确了项目负责人。同时还协调各部门提前进行了铁心装压的技术准备和生产准备工作。
在挂筋和装压生产过程中,员工们克服工期紧、技术问题较多等不利因素,日夜坚守在工作岗位上,积极主动地配合解决各种技术难题,使整个铁心叠片工序进行的紧张有序、有条不紊,按期完成了任务。
记者在采访中得知,像这样的技术难题还有很多,但面对诸多困难,哈电机人团结一致,攻克多项难关,于10月初胜利完成了任务,实现了我国首台大型汽轮发电机定子的整体铁路运输。同时,让哈电机人继续用自主创新成果领跑我国电机行业。
相关链接:哈尔滨电机厂有限责任公司是我国大、中型发电设备研发和制造骨干企业,主要产品有水轮机、水轮发电机、汽轮发电机、燃气轮发电机、AP1000第三代核电和电站控制设备,产品遍布国内除港澳地区以外的省份,并出口到美国、加拿大等34个国家和地区。该公司制造的大型水电机组,约占国内大型水电机组总装机容量的1/2;汽轮发电机约占国内大型火电机组总装机容量的1/3。
目前,该公司水轮发电机组的制造能力达到1万兆瓦/年,最大单机容量达到800兆瓦;汽轮发电机制造能力为3万兆瓦/年,最大单机容量达到1000兆瓦,并具备制造单机容量1000兆瓦水轮发电机组和1200兆瓦级核发电机的能力。
同时,该公司拥有行业唯一水力发电设备国家重点实验室、国家水力发电设备工程技术中心、大型发电机研究机构和行业标准制定单位———大电机研究所。
(来源:互联网)