首台国产化150兆瓦级大型冲击式转轮静平衡 （东方电气供图）    

5月16日，国内首台单机容量最大功率150兆瓦级大型冲击式转轮在德阳成功下线，标志着我国高水头大容量冲击式水电机组关键核心技术国产化，实现了“从无到有”的历史性突破。

本次下线的冲击式转轮由东方电气自主研制，重约20吨，最大直径约4米，预计6月初将应用于雅安市田湾河流域金窝水电站。届时，将为国内单机容量最大的冲击式水电机组装上“中国心”。

填补多项国内技术空白

转轮被誉为水电机组的“心脏”，是研发和制造难度最大的核心部件。依托150兆瓦级大型冲击式转轮国产化项目，东方电气冲击式转轮水力开发、造型设计、软件开发、模型装置研制等实现了完全自主化，填补了多项国内技术空白。转轮结构设计、材料应用、加工工艺等关键核心制造技术取得了突破性进展。

据介绍，该转轮研发创新应用了东方电气自主开发的具有完全知识产权的冲击式转轮三维造型软件，解决了自主化设计的建模难题。建成了智能化、高精度国际领先的DF300-冲击式水轮机模型试验台，实现一键完成全部试验功能。应用了先进的仿真分析计算方法，提高了转轮水力开发、设计优化效率。

此外，在该转轮生产制造过程中，创新应用了机器人电弧增材制造技术（3D打印）。机器人电弧增材制造充分融入数字化技术，高度适用于冲击式转轮外部水斗复杂型面结构部件的制造，实现了远程操控与多机器人无人值守作业，实现了定制化设计和制造的“近净成形”（所焊即所得）。3台机器人历时40余天协同作业，完成2700千克金属增材，开创了行业先例，突破了转轮锻件制造难题，降低锻件厚度，进一步降低锻坯制造难度，有效减少后期机械加工量。

开启我国水力发电产业高质量发展新篇章

相关分析研究表明，随着技术不断进步，水轮发电机组大型化发展速度加快，大型冲击式水轮机需求也在逐步增多。然而受应用市场缺乏、研发投入不足等因素影响，我国发电装备企业在高水头大容量冲击式水电机组的自主研发、设计、制造和运行等方面基础较为薄弱，与国外先进企业存在差距。据了解，目前，国际上已投运的水头最高、容量最大的冲击式水电机组是瑞士毕尔德隆电站，额定水头达1869米，单机容量达423兆瓦。

为此，2019年开始，东方电气全力组织开展高水头大容量冲击式水电机组关键技术研究。2020年，成功建设具有世界先进水平的冲击式水力模型试验台，具备了按照IEC国际规程及GBT国家标准进行冲击式转轮水力研究试验的能力。同时，东方电气对高水头大容量冲击式水电机组转轮等核心部件的制造工艺进行专题技术攻关，具备了高水头大容量冲击式水电机组转轮研制能力。2021年开始推进150兆瓦级大型冲击式转轮国产化相关工作，并于当年12月完成150兆瓦级大型冲击式转轮验证试验。2022年11月，150兆瓦级大型冲击式转轮水力模型通过验收。今年5月16日，150兆瓦级大型冲击式转轮成功下线，开启了我国水力发电产业高质量发展的崭新篇章。

东方电气将以此为契机，按“三级跳”计划，进一步加强联合创新，携手国内能源企业，共同推进具有世界影响力的500兆瓦冲击式水电机组工程示范应用，接续开展700～1000兆瓦级高水头大容量冲击式水电机组研制，持续推动我国水力发电产业高质量发展，为加快建设科技强国，更好服务“双碳”目标作出新的更大贡献。