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解剖白鹤滩水电站:完备产业链撑起的超级工程

发布日期:2019-07-18来源:网络来源编辑:张世辉

[摘要]

   完整的工业体系、齐全的工业门类、丰富的产业链条,大大增强了中国经济的韧性。 作为在建的巨型水电站,白鹤滩水电站的建造过程涉及水电设计、重大装备制造、建设YB客服窗口等诸多产业领域,彰显了我国完备的产业链在锻造大国重器、超级工程中的优势。正是完备的产业链才支撑起了我国的超级工程建设。

   时至盛夏,川滇交界,金沙江畔,远望山巅,云舒云卷。地处四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县交界处的白鹤滩水电站建设现场,酷暑中的施工更显火热。

   全工程应用低热硅酸盐水泥混凝土(以下简称“低热水泥”)、率先使用单机容量百万千瓦级水轮机组,作为在建的巨型水电站,白鹤滩工程建设将把中国水电产业和中国水电设计水平、施工能力、重大装备制造能力、建设YB客服窗口水平提升到一个全新的高度。白鹤滩水电站建成投产后,将产生巨大的发电、防洪等效益,每年可节约标准煤约1968万吨,减少排放二氧化碳5160万吨。这个超级工程背后的支撑,是中国完备的产业链。

   温控防裂,特种水泥解难题

   “正是因为有白鹤滩水电站这样的巨大需求,相关技术才有了用武之地”

   大体积混凝土的温控防裂一直是工程界的难题。“白鹤滩水电站建设至今,尚未出现一条温度裂缝。”白鹤滩工程建设部教授级高工孙明伦说。

   大坝建设需要浇筑大量混凝土,混凝土中的水泥水化反应会产生热量,使得混凝土浇筑后温度上升,之后再缓慢冷却到环境温度。如果不采取有效的温度控制措施,任由混凝土热胀冷缩,难免会产生裂缝。为了从源头上解决大坝的温度裂缝问题,白鹤滩全坝采用特种水泥——低热水泥。

   白鹤滩拱坝高289米,混凝土总方量为803万立方米,低热水泥的水化热比中热水泥低约15%,能提高混凝土出机口温度、减少混凝土冷却通水量,仅温控费用一项,就可节省上亿元。“对于1700多亿元的工程项目来说,节省上亿元不是最关键的。控制温度裂缝,提高工程质量和保证工程长期安全稳定运行才是我们最看重的。”孙明伦说。

   低热水泥的应用并非心血来潮。国外很早就能够生产低热水泥,但是因为早期强度低、生产成本高、影响工期等因素没有得到广泛应用。为了降低低热水泥生产成本,我国5家科研单位早在“九五”期间就开始进行技术研发,实现利用离子掺杂提高水泥矿物活性等技术突破。“三峡工程三期围堰进行了混凝土试验,溪洛渡电站泄洪洞因使用低热水泥裂缝数量下降了70%,等到现在建设白鹤滩、乌东德水电站,咱们的技术已经相当成熟。”孙明伦说。

   实际上,低热水泥一般只用在水电站大坝、港口等大体积混凝土建设领域。“正是因为有白鹤滩水电站这样的巨大需求,相关技术才有了用武之地。没有白鹤滩,低热水泥就没有市场;而没有嘉华、华新这样的水泥厂,白鹤滩大坝混凝土温度控制就要难得多。”孙明伦说,超级工程催生了超级材料、超级技术。

   中国制造,物美价廉显优势

   “参建白鹤滩水电站的水电四局,为其直接供货的生产商超过百家,绝大多数是国内厂家”

   夏日白鹤滩,35摄氏度以上的高温是常态。从拌和厂出厂到大坝施工现场的7分钟时间里,如何尽可能保证低温搅拌混凝土不会因为外界环境温度变化骤然升高?

   “混凝土拌和过程中不仅要加入低温水,还要掺入一定比例的冰屑;而混凝土从拌和楼出来后,就会灌入专门加装了保温材料的自卸式货车,再通过缆机在几分钟内迅速送到大坝施工现场。”水电四局白鹤滩施工局机电大队大队长苗育西说,反复比选,最终选择了国产的“武汉新武新”作为冷水方案提供方。国产冷水机一小时能够生产300多立方米8摄氏度的冷水,进口的只能生产250立方米;而从价格上说,国产的机器118万元,进口的则高达180万元,只要是企业,都不难作出选择。

   “30多年前,就是想用国产的产品,也未必买得到。最早只能进口冷水机组,因为国内压根就不能生产。”建了二三十年水电站的苗育西,也是我国水电工程建设领域的见证者。上世纪八九十年代,忙碌在水电站的施工设备,至少有一半是从国外进口的。而在如今的白鹤滩,想找进口装备可有点难。

   “倒不是我们会优先考虑国内厂商,而是国内厂商的性价比高。”苗育西给记者算了笔账:性能基本一致的自卸式货车,一台进口车要近百万元,可国产的“红岩金刚”才40万元,价格优势明显。

   “其实对我们来说,采购设备不仅看价格,更重要的是看性价比。国外不少厂商配件到位慢,个别软件只能由厂家操作。有时久等不来影响施工进度,我们不敢买。”苗育西说,国内设备不仅价格低,质量也非常可靠。“参建白鹤滩水电站的水电四局,为其直接供货的生产商超过百家,绝大多数是国内厂家。”

   “我们抱着开放的心态,绝不会刻意区分国产还是进口,关键还是看哪个物美价廉。”苗育西说。

   智能建造,建设安全更高效

   “不必冒着酷暑去工地,只要坐在指挥部,现场视频、实时数据全都一目了然”

   怎么能最便捷直观地了解白鹤滩水电站的建设进度?“不必冒着酷暑去工地,只要坐在指挥部,现场视频、实时数据全都一目了然。”苗育西说。

   混凝土浇筑后,需要进行平仓振捣。依靠瑞能电器提供的高精度传感器、北斗卫星定位系统、中国电建成都院研发的监控软件,可以对混凝土的平仓振捣全过程进行实时监控,任何操作不到位的情况会自动预警,提示现场质量YB客服窗口人员进行纠偏;生产什么样的混凝土,只要一线人员在手机上远程操作即可完成;负责数据传输的,则是中国联通。为了避免水电站在遭遇地震时溃坝、下泄而造成次生灾害,天河一号超级计算机对白鹤滩水电站的抗震安全性进行模拟分析,保证抗震设计安全。

   清华大学和三峡集团共同研制的智能通水成套装备和移动实时软件平台,通过在新浇筑混凝土坝块和水管中安装数字温度传感器,实时测量混凝土温度和进出水温。点开手机,大坝施工状态和各种参数尽在掌握。在冷却水管中安装的温度、流量和一体流温集成控制装置,还可以实现动态智能控制。

   自主创新,国之重器有底气

   “我国水电站建设、安装、运营全产业链都已经走出国门,成为中国的名片”

   在白鹤滩水电站众多工程技术指标中,“百万机组”格外引人注目。作为世界上首批百万千瓦水电机组,不仅实现了单机容量的巨大跨越,背后的技术支撑更将引领整个水电产业技术水平的提升。

   然而,锻造“国之重器”谈何容易?白鹤滩工程建设部机电项目部主任康永林介绍,最初三峡电站的发电机组所需的硅钢片只能依靠进口,当我们自主研发右岸机组时,外方突然将价格提高到左岸机组的3倍。无奈之下,三峡集团只能与宝钢联手研发。“如果当时放弃了自主研发,可能白鹤滩水电站水电机组的硅钢片还是需要进口。”

   从三峡前单个机组发电能力的30万千瓦到白鹤滩的100万千瓦,中国水电装备设计制造实现了大跨越。如果说三峡是“引进、消化吸收、再创新”,那么在白鹤滩,则实现了完全自主创新。

   引领世界,不少支撑技术只能首创,白鹤滩水电站的建设,倒逼东方电机、哈电集团等研发新的绝缘材料、发电机组;倒逼中国电建、中能建集团提升水电设施安装水平。早在2006年,三峡集团就牵头国内设计单位、科研院所和设备制造厂家,攻克发动机散热、新型材料等系列技术难关。三峡集团通过在重大装备科研、设计和制造、安装和运行链条中分层次有步骤地稳步推进国产化,已在机组设备、高压电气设备、辅助设备乃至基础材料上取得了重要成果。

   “不仅是高大上的技术,白鹤滩水电站对于照明、供水、排风管这样的基础配套设施也有更高标准的要求。能够参与电站建设,对相关企业来说,也是其技术能力的体现,将有助于企业拓展普通消费市场。”康永林介绍,“如今,我国水电站建设、安装、运营全产业链都已经走出国门,成为中国的名片。”

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