洋为中用力克难关

http://www.sina.com.cn 2003年09月30日13:14 中国三峡工程报

　　三峡工程机电设备专题论证专家组副组长王冰

　　2003年7月7日，三峡工程第一台机组（2号机）胜利完成72小时带负荷试运行。在这具有历史意义的时刻，我和所有参加三峡工程的建设者以及关心三峡工程的人们一样心潮澎湃，激动的心情难以平静。

　　我从上世纪70年代毛主席批准兴建葛洲坝工程后就与三峡工程结下了不解之缘。修建葛洲坝工程的目的之一就是为三峡工程作“实战准备”。1983年，我参加了国家计委组织的三峡工程正常蓄水位150米、坝顶高程165米的低坝方案可行性报告审查会。审查的结论是：原则同意，并向国务院上报这一方案。1984年4 月，国务院原则批准了可行性报告，但要求将坝顶高程提高到175米。1984年 9月，重庆市人民政府提出不同意见，建议将正常蓄水位抬高到180米。1986 年，中共中央和国务院联合下发了《关于三峡工程论证工作有关问题的通知》，要求水电部重新组织三峡工程的论证。

　　在三峡工程论证领导小组的组织领导下，1986年9月成立了机电设备专家组，沈维义任组长，施作沪和我任副组长。我们组织了36位机电专家，历时二年多，做了大量调研工作，先后召开了7次调研会。机电专家组认为：在三峡坝顶高程为185米、初期运行水位156米、最终正常蓄水位为175米的前提下，三峡工程所需的水轮发电机组单机容量为65至72万千瓦，水轮机转轮直径为9.3至 9.8米、技术上是可行的。通过对国内制造厂进行扩建性技术改造，借鉴国外制造大型混流式机组的经验，主要立足于国内制造是可行的。为适当留有余地，建议在可行性研究阶段，按转轮直径9.5米、单机容量为68万千瓦编制可行性研究报告。

　　为了使三峡水电站机电设计能达到世界水平，吸取世界上大水电站机电设计、设备制造、安装和运行的经验和教训，1985年，国家计委和国务院重大技术装备领导小组决定，由水电部组织三峡水电站机电设计技术小组赴美国、巴西、委内瑞拉三国进行技术考察，责成我负责带队。国家计委、重大办、长江水利委员会、部科技司、生产司以及哈尔滨电机厂、东方电机厂的代表共13人到美国、巴西和委内瑞拉重点考察了哥伦比亚河上的大古力水电站、巴西伊泰普水电站和委内瑞拉的古里水电站。考察组受到三国有关部门热情友好的接待，他们对我国准备兴建举世闻名的三峡工程表示了高度的兴趣和关注，给我们考察组提供了大量技术资料。

　　1990年7月，我参加了国务院召开的三峡工程论证汇报会。1991年以后，我又参加了“三峡工程可行性研究报告”和“长江三峡水利枢纽工程初步设计报告” 的审查工作。1992年4月，七届人大会议通过了兴建长江三峡工程的决议。从此，三峡工程进入了精心设计、精心施工的实战阶段。1994年初，三峡总公司决定组织专家组对三峡工程技术设计分9个专题进行审查。各组实行专业项目负责人和专家组负责制。机电、金属结构专题负责人由三峡总公司技术委员会沈维义、李肇庆、程海峰同志担任；专家组正、副组长由王冰、商舸、沈德民同志担任。专家组邀请了设计、制造、安装、运行以及科研、教学等部门的教授、专家共85人参加审查。从1994年3月到1995年6月，先后召开了7次会议，对三峡工程技术设计的机电、金属结构专题提出了审查意见，当时大家比较担心的问题，主要有以下几点：

　　一、水轮机的运行稳定性问题。三峡电站最大水头与额定水头之比为1.4，居世界首位；最大水头与最小水头之比高达1.85，超过了世界上绝大多数已有混流式水轮机的水头变幅。三峡的水轮机要适应在最大水头和最小水头下都能稳定运行，而不发生类似我国岩滩、巴基斯坦塔贝拉水电站的水轮机在不稳定区运行时，机组发生强烈振动而造成机组无法运行的严重后果。又由于三峡水轮机出力大、尺寸大，运行条件非常苛刻，会不会发生类似近几年国内投产的大型水轮机如二滩、小浪底、大朝山等水电站的机组在投运后不久即产生水轮机转轮叶片裂纹等事故。

　　专家组建议：三峡机组要避免发生类似现象，必须从水轮机选型、设计和制造上采取综合措施，例如改进水轮机过流部件的水力设计、加强机组的刚度、设置补气设施等。为了在高水头下加大导叶开度，减小转轮进口冲角和出口环量，在一定程度上改善水轮机在高水头运行时的稳定性，专家组还建议发电机增设最大容量为85.6 万千伏安，允许发电机在cosφ＝1.0工况下运行。

　　今年7月，三峡第一台（2号机）和第二台（5号机）机组已在低水头为68米情况下投入运行。在负荷30至55万千瓦范围内运行稳定，情况良好，各部振动、摆度均在允许范围内。72小时后，停机进入蜗壳检查，尚未发现异常，这是值得庆贺的。当然由两大集团VGS和ALSTOM）生产的机组还需要在今后高水头大负荷条件下经受长期运行的考验。

　　二、推力轴承的设计、制造问题。三峡机组推力轴承负荷估计约5500至6 000吨，超过了世界上已运行大机组的推力负荷值，是机组制造难点之一。国外制造厂大部分采用钨金瓦，支承方式和冷却设计各厂都有自己的特点和经验。三峡机组的推力轴承能否安全、正常运行是大家关心的问题。现在第一台机（VGS制造）在 68米水头下带54万千瓦时，推力轴承瓦温度高达82.3度，将来电站水头升高到113米，机组达到最大负荷时，推力瓦温有可能将达到或超过警报值（85摄氏度）这是不允许的。因此要求制造厂应尽快研究降低推力轴瓦运行温度的有效措施。

　　三、发电机采用空冷，还是半水冷（定子水冷、转子空冷）的问题。参加设计审查的专家，一部分同意采用全空冷，一部分同意采用半水冷。当时根据调查，世界上50万千伏安以上的水轮发电机采用全空冷和半水冷方式的都有，且运行均良好，两种冷却方式各有优缺点。三峡机组经过国际招标、评标、最后决定采用半水冷方式。经过初步运行，二台机组的定子线棒温升均衡，纯水系统工作基本正常。

　　今年6月至7月，我受三峡总公司的邀请，参加三峡第一、二台机组的启动试运行，使我有机会参加世界上容量最大、尺寸最大的机组从充水、启动、空载至带负荷试验的全过程，受益非浅。

　　回京后，我翻阅1949年参加人民解放军西南服务团的日记，当年7月初我们刚从上海大同大学电机系毕业的9位同学响应上海学生联合会的号台，积极报名参加西南服务团，在上海大夏大学集中学习时，小组讨论到西南去的任务。1949年7 月11日的日记是这样写的：“讨论去西南的意义和任务，我们对建设西南人民重工业，以及实现YVA计划做了一个非常理想的幻梦……。”在二十世纪三十年代，美国为了综合利用田纳西流域水力资源，达到防洪、航运和发电的目的，成立了TVA（T ennessee Valley Authority）田纳西流域管理局，取得了巨大的经济效益和社会效益。我国为了开发、利用长江的水资源，也应该成立以YV A（Yangtye Valley Authority）这是我们几个同学在53 年前做的梦。现在三峡第一批机组已经并入华中、华东和四川电网，上述地区的人民可以用上清洁、无污染的三峡水电了，梦想终于成真，真是感慨万千。