白鶴起舞大江闊

在建規(guī)模全球第一、單機(jī)容量世界第一、裝機(jī)規(guī)模全球第二……6月28日，一陣歡呼聲中，金沙江白鶴灘水電站的左右兩岸兩臺百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組高速轉(zhuǎn)動，首批機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電。

白鶴灘水電站是國家能源戰(zhàn)略布局“西電東送”的骨干電源點(diǎn)，是長江防洪體系的重要組成部分。其全球單機(jī)容量最大功率百萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了我國高端裝備制造的重大突破。這標(biāo)志著我國大型水電工程建設(shè)完成從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的歷史性跨越。

攻克溫控防裂難題

作為世界上目前在建規(guī)模最大的水電工程，白鶴灘水電站是金沙江下游四個水電梯級——烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩中的第二個梯級，在建設(shè)中創(chuàng)造了多項(xiàng)令人驚嘆的成績：地下洞室總長217公里，地下洞室群規(guī)模世界第一;攔河拱壩高289米，相當(dāng)于100層樓高，為世界第三。

白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高289米，大壩整體計(jì)劃澆筑低熱混凝土803萬立方米，規(guī)模巨大。

大體積混凝土的溫控防裂一直是工程界的難題。混凝土中的水泥水化反應(yīng)會產(chǎn)生熱量，使得混凝土澆筑后溫度上升，之后再緩慢冷卻到環(huán)境溫度。如果不采取有效的溫控措施，任由混凝土熱脹冷縮，難免會產(chǎn)生裂縫。拱壩混凝土一旦產(chǎn)生裂縫，對結(jié)構(gòu)安全、防滲等都將帶來不利影響，而且裂縫的處理直接影響工程施工進(jìn)度，增加工程投資。

超級工程催生超級材料、超級技術(shù)。“正是因?yàn)橛邪Q灘水電站這樣的巨大需求，相關(guān)技術(shù)才有了用武之地。”白鶴灘工程建設(shè)部教授級高工孫明倫說。

據(jù)介紹，為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問題，白鶴灘特高拱壩全壩采用專用低熱水泥，使由其配制的大壩混凝土在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，還具有“溫升緩慢、溫升小、收縮小、綜合抗裂性能高”等特點(diǎn)，以有效控制混凝土最高溫度，防止混凝土溫度裂縫。

破解世界“泄洪消能”難題

大量混凝土澆筑條件下，如何實(shí)現(xiàn)智能建造，是三峽集團(tuán)白鶴灘工程建設(shè)部工程師劉春風(fēng)一直關(guān)注的重點(diǎn)。得益于長期的水電工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在白鶴灘水電站建設(shè)過程中，智能建造系統(tǒng)給每一倉混凝土原材料配上“身份證”，實(shí)現(xiàn)智能配比和可追溯。

盯著系統(tǒng)，輕點(diǎn)鼠標(biāo)，大壩施工全過程數(shù)據(jù)、科研成果等模塊便依次展開。劉春風(fēng)介紹，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全天候不間斷，迅速回應(yīng)動態(tài)監(jiān)督、評價(jià)預(yù)警、終端推送等多方需求，保證最客觀、最直接的數(shù)據(jù)助力現(xiàn)場科學(xué)決策。

金沙江流域降水年內(nèi)分配極不均勻，年降水主要集中在5至10月，可占到年降水量的80%以上。白鶴灘拱壩位于金沙江上的河谷狹窄處，汛期來勢兇猛的強(qiáng)降雨匯入金沙江后，洪水向大壩奔涌而來。最大泄洪量每秒42 348立方米，下泄落差高達(dá)190米。如此大的“泄洪消能”，在世界上難度也非常大。

為解決窄河谷、大泄量條件下泄洪消能等問題，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的華東勘測設(shè)計(jì)研究院采用了壩身孔口和岸邊泄洪洞聯(lián)合泄洪的方式。工程師們通過對壩身最大泄量的深入研究，合理確定了壩身與岸邊泄洪洞之間的泄量分配比例。針對壩身泄洪消能，工程師們在綜合分析下游河床承受能力、壩身孔口布置方式、壩身開孔對壩體結(jié)構(gòu)影響等因素的基礎(chǔ)上，通過大量水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證，決定采用“壩身兩層孔口”的布置方案，將壩身孔口的最大泄量控制在30 000立方米每秒，泄洪建筑物超泄能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠性高，有效解決了超大泄洪規(guī)模不對稱拱壩壩身泄洪消能的技術(shù)難題。

實(shí)現(xiàn)百萬千瓦級發(fā)電機(jī)組完全國產(chǎn)化

真正的大國重器，一定要掌握在自己手里。核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)，化緣是化不來的，要靠自己拼搏。

白鶴灘水電站共設(shè)計(jì)安裝16臺單機(jī)容量為100萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，是全球單機(jī)容量最大的水電機(jī)組，也是中國自主設(shè)計(jì)制造的完全國產(chǎn)化百萬千瓦機(jī)組。

100萬千瓦巨型水輪發(fā)電機(jī)組是世界水電行業(yè)的“珠穆朗瑪峰”，研制與安裝難度遠(yuǎn)大于世界在建和已投運(yùn)的任何機(jī)組。

科研人員在白鶴灘水輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝上進(jìn)行了大量自主創(chuàng)新，包括機(jī)組總體設(shè)計(jì)、水力開發(fā)、電磁設(shè)計(jì)、高效冷卻技術(shù)、推力軸承技術(shù)、高壓絕緣技術(shù)、轉(zhuǎn)輪動應(yīng)力、高強(qiáng)度材料研究與應(yīng)用、關(guān)鍵部件制造技術(shù)等重大專題科研攻關(guān)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

核心技術(shù)的掌握并不是朝夕之功。20多年來，三峽集團(tuán)與哈爾濱電氣集團(tuán)、東方電氣集團(tuán)攜手，依托三峽工程和金沙江溪洛渡、向家壩水電站等重大工程項(xiàng)目，有步驟地推進(jìn)和完善科技創(chuàng)新體系建設(shè)，推動水電裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型升級。

自主創(chuàng)新，智能制造，勇攀高峰。白鶴灘水電站工程建設(shè)過程中的一系列科研攻關(guān)和技術(shù)管理創(chuàng)新，彰顯了我國完備的產(chǎn)業(yè)鏈在鍛造大國重器、建設(shè)超級工程中的優(yōu)勢，把我國水電設(shè)計(jì)水平、施工能力、重大裝備制造能力、建設(shè)管理水平提升到一個全新的高度。同時(shí)，在慶祝建黨100周年之際，向黨和國家交上了一份精彩的答卷！（本刊綜合）■