葛洲壩電站1號機(jī)組是迄今為止世界上尺寸最大的低水頭軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 11.3 米，發(fā)電機(jī)定子外徑 17.6 米，完全由我國自主設(shè)計(jì)、制造和安裝，創(chuàng)造了二十世紀(jì)八十年代我國水利水電史上的奇跡，被譽(yù)為“世界卡普蘭式水輪機(jī)的里程碑”。1981年投運(yùn)至今，1號機(jī)組已高效穩(wěn)定運(yùn)行了40年。

限于當(dāng)時的設(shè)計(jì)和加工制造水平，1號機(jī)組已瀕臨設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命。

長江電力通過科學(xué)試驗(yàn)評估了該機(jī)組的狀況，決定用先進(jìn)技術(shù)和工藝對其進(jìn)行改造，讓老機(jī)組煥發(fā)“新活力”。

然而對機(jī)組進(jìn)行改造，其難度不亞于給人做一臺大手術(shù)。

“這次更新改造，用脫胎換骨形容也不算夸張，因?yàn)楣て诰o、改造范圍大、新老接口多，比裝新機(jī)組更難。”長江電力檢修廠廠長肖榮談到這次改造時感觸頗深。

施工組織設(shè)計(jì)

在動態(tài)調(diào)整中尋求最優(yōu)解

一張“葛洲壩電站17萬千瓦機(jī)組更新改造網(wǎng)絡(luò)圖”掛在項(xiàng)目組辦公室正墻，長約5米。

圖上方是時間線，具體到每一天，中間紅色粗線是工期推進(jìn)主線，紅線上下是藍(lán)、綠細(xì)線，是其它相關(guān)輔助工作推進(jìn)進(jìn)度。這張圖，是項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人耿乾坤每天的必修課。

“項(xiàng)目開工前一年，我們便開始做方案，哪里可以壓縮，哪里可以優(yōu)化，都在我們心里。”這本檢修明細(xì)賬，早被他盤算了無數(shù)次。

作為項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人，水發(fā)同改他掛圖作戰(zhàn)，合理安排工期，高效利用橋機(jī)、場地、專用工裝等公共資源;轉(zhuǎn)輪室改造他精微分析，構(gòu)建工序工藝模型，設(shè)計(jì)出最優(yōu)施工方案;流水作業(yè)他合理布局，動態(tài)調(diào)整人力資源，無縫銜接工序轉(zhuǎn)序，每日糾偏，做到施工工期可控在控。

現(xiàn)場機(jī)械專業(yè)負(fù)責(zé)人吳江繪制出機(jī)組拆卸、定子改造、轉(zhuǎn)輪室安裝和機(jī)組安裝四個階段的定置圖，錯峰退役設(shè)備、返廠設(shè)備、新設(shè)備到貨和大型新工裝的定置時間節(jié)點(diǎn)，化解了葛洲壩電站二江廠房空間受限的難題。

“一味苦干、蠻干解決不了問題，必須要找出最優(yōu)解，微笑著面對它，拿出必勝的信心!”耿乾坤如是說。

科技助力

攻下最大體量的轉(zhuǎn)輪室改造難關(guān)

號稱機(jī)組“心臟”的轉(zhuǎn)輪室呈環(huán)形澆筑于基坑壁上，高約7米，厚約1.1米。

按照改造計(jì)劃，機(jī)組的發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)都要拆掉更新，新設(shè)備的尺寸較舊設(shè)備有一定變化，也就是說，需先把舊轉(zhuǎn)輪室拆掉，再重新澆筑，才能把新設(shè)備安裝進(jìn)去。

據(jù)悉，此次破拆方量達(dá)到260方，是目前國內(nèi)外最大體量轉(zhuǎn)輪室改造項(xiàng)目，且原混凝土包鋼外側(cè)鋼板圖紙?jiān)O(shè)計(jì)厚40毫米，內(nèi)側(cè)混凝土圖紙?jiān)O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C40，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到C60，現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，難度之大，堪稱歷史首次。

“事實(shí)上，鋼板厚度遠(yuǎn)超40毫米，有的地方甚至厚約80毫米，平時使用的電焊氣刨方式無法切割，只能先用大功率的等離子切割技術(shù)拆除鋼板，再應(yīng)用水刀快速破拆混凝土。”檢修廠副廠長耿在明介紹道。

水刀是檢修廠創(chuàng)新引進(jìn)的高壓水射流設(shè)備，也是國內(nèi)首創(chuàng)將此技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪室破拆，不僅破拆效率高，而且對一期混凝土的破壞很小。

在水刀協(xié)助下，檢修廠啃下了轉(zhuǎn)輪室破拆的“硬骨頭”，歷經(jīng)80天鏖戰(zhàn)，順利轉(zhuǎn)入混凝土澆筑和定子疊片階段。

匠心鑄就

每一個新舊部件接口都嚴(yán)絲合縫

“本次改造涉及的新舊部件接口繁多，尤其是導(dǎo)水機(jī)構(gòu)改造，是本次大機(jī)改造新舊接口裝配的核心難點(diǎn)。不僅改造的部件數(shù)量最多，涉及到舊活動導(dǎo)葉、拐臂、頂蓋返廠修復(fù)，新底環(huán)、導(dǎo)葉套筒、控制環(huán)、支持蓋組裝，舊接力器現(xiàn)場檢修等，而且工藝最復(fù)雜，技術(shù)要求最高，新舊部件要嚴(yán)絲合縫地對上，誤差不能超過限制范圍，就像同樣一根針線穿過一根孔眼更小的新繡花針，非常考驗(yàn)現(xiàn)場技術(shù)人員的工藝和技術(shù)水平。”檢修廠機(jī)械三分部主任何強(qiáng)鋒介紹到。

“差之毫厘，謬以千里”，要盡可能保證每個接口的精準(zhǔn)度， 2000多噸重的機(jī)組轉(zhuǎn)起來，差0.01毫米，機(jī)組振擺超標(biāo)就不能長周期可靠運(yùn)行。

怎樣保證新舊接口的精準(zhǔn)度呢?答案是充足的準(zhǔn)備和創(chuàng)新的施工技術(shù)。

檢修廠首次引入激光測量和點(diǎn)云技術(shù)，成功完成轉(zhuǎn)輪高程，定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)輪室、轉(zhuǎn)輪葉片半徑及圓度等部位的現(xiàn)場測量工作，保證了測量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，再結(jié)合傳統(tǒng)測量方法，確定所有新舊部件安放的三維點(diǎn)，確保了新舊部件接口接得嚴(yán)絲合縫。

“檢修廠的破拆工藝、安裝精度均超過預(yù)期，轉(zhuǎn)輪室新澆筑混凝土變形量極微，中心定位、安裝高程、圓度控制比我方設(shè)計(jì)控制的還要好，可以說創(chuàng)造了同行業(yè)最高水平!”東方電機(jī)技術(shù)人員如是說。

260余天，622張質(zhì)量控制記錄卡，機(jī)械、電氣、水工三個專業(yè)人員互相分工、密切配合，葛洲壩電站1號機(jī)組更新改造工作如期完成。

2022年7月，1號機(jī)修后各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到三峽集團(tuán)優(yōu)質(zhì)機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)，成功并網(wǎng)發(fā)電。

40歲的老機(jī)組經(jīng)歷此次改造，“智慧重生”后，又將繼續(xù)在水電舞臺上重新綻放活力，源源不斷地為國家輸送清潔能源，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)奉獻(xiàn)“青春”力量!