芶文涵 黄浩然 科技日?qǐng)?bào)实(shí)习(xí)记者 刘侠
寒冬腊月，四川省雅安市石棉县田湾河畔，山林早已褪去绿色。坐落在河流上游的金窝水电站，一刻不停地工作著。
2023年6月，由东方电气集团(tuán)东方电机(jī)有限公司自主研制的国內(nèi)首台(tái)单机(jī)容量最大功率150兆瓦级(jí)大型冲击式转(zhuǎn)轮装入金窝水电站。
近日，东方电气集团(tuán)东方电机(jī)有限公司总工程师、150兆瓦级(jí)大型冲击式转(zhuǎn)轮项(xiàng)目负(fù)责(zé)人梁权(quán)伟接受科技日?qǐng)?bào)记者采访，讲述了研制大型冲击式转(zhuǎn)轮的艰辛歷程。
给水电机(jī)组装上“中国心”
记者：水电机(jī)组是水电站的核心组成部分。它主要由哪些设(shè)备构(gòu)成？
梁权(quán)伟：水电能源是我国应(yīng)用较广的清洁能源。水电机(jī)组由水轮机(jī)、发(fā)电机(jī)和其他辅助设(shè)备构(gòu)成。
记者：目前我国有哪些比较有代表性的水电工程？
梁权(quán)伟：比较有代表性的有很多。以三峡水电站为例，它是目前世界上已建成的最大水电站，能够拦蓄特大洪水，保障长江下游沿岸城市安全，也能提高上游区(qū)域的航运(yùn)能力。三峡水电站安装了32台(tái)70万千瓦和2台(tái)5万千瓦的水电机(jī)组，总装机(jī)容量2250万千瓦。
记者：能否说当(dāng)前我国水电机(jī)组的研发(fā)水平已处于世界前列？
梁权(quán)伟：大体上可以这么说。我国拥有世界上最大的水电机(jī)组装机(jī)容量，还研制出了不同类型水电机(jī)组的全系列產(chǎn)品。此外，我国水电机(jī)组技术(shù)在节(jié)能环(huán)保、发(fā)电效率和可靠性等方面取得了显著进(jìn)步，国產(chǎn)水电机(jī)组已经(jīng)走出国门，得到广泛应(yīng)用。
不过，我国冲击式水电机(jī)组、可变速抽水蓄能水电机(jī)组等技术(shù)水平，与国外还存在一定差距。
记者：我们在哪里能看到?jīng)_击式水电机(jī)组呢？
梁权(quán)伟：从水电站外观是很难看到它的。冲击式水电机(jī)组通常用于高水头水电站。利用水头落差，该类水电机(jī)组將势能转(zhuǎn)化成动(dòng)能，再利用喷射机(jī)构(gòu)出口处形成的高速射流冲击转(zhuǎn)轮水斗，將水的动(dòng)能转(zhuǎn)换为转(zhuǎn)轮旋转(zhuǎn)的机(jī)械能，最后转(zhuǎn)轮带动(dòng)发(fā)电机(jī)旋转(zhuǎn)发(fā)电。
记者：这么看，转(zhuǎn)轮在其中起了关(guān)键作用。
梁权(quán)伟：没错(cuò)。转(zhuǎn)轮被称为水电机(jī)组的“心臟”，承担(dān)著能量转(zhuǎn)换的重要任务(wù)。
记者：转(zhuǎn)轮的研发(fā)设(shè)计(jì)难度想必也不小。
梁权(quán)伟：是的。在设(shè)计(jì)阶段，研发(fā)人员要考虑水电站復(fù)杂的环(huán)境因素，兼顾水电机(jī)组运(yùn)行的效率和稳(wěn)定性，还要考虑特殊、极端条件下的运(yùn)行工况。在研制阶段，研发(fā)人员既要注重转(zhuǎn)轮性能的提升，又要考虑结(jié)构(gòu)的稳(wěn)定性和制造可行性。其中涉及的难题非常多，每一步走得都不容易。
记者：以前大型冲击式水电技术(shù)一直被国外垄断？
梁权(quán)伟：是的。我国大型冲击式水电机(jī)组的关(guān)键部件曾长期依赖进(jìn)口。直到2023年6月，我们自主研制的150兆瓦级(jí)大型冲击式转(zhuǎn)轮成功实(shí)现(xiàn)工程应(yīng)用，翻开了我国高水头大容量冲击式水电机(jī)组研制的新篇章。但从长远(yuǎn)发(fā)展来看，这还远(yuǎn)远(yuǎn)不够。我国在该领(lǐng)域的自主创(chuàng)新征程才刚刚开始，需要积累的技术(shù)非常多。
“孤勇者”从零起步艰难前行
记者：在研制150兆瓦级(jí)大型冲击式转(zhuǎn)轮时(shí)，您主要负(fù)责(zé)哪些工作？
梁权(quán)伟：作为项(xiàng)目负(fù)责(zé)人和团(tuán)队(duì)带头人，我主要负(fù)责(zé)组织水力开发(fā)、结(jié)构(gòu)设(shè)计(jì)、刚强(qiáng)度设(shè)计(jì)、工艺制造等领(lǐng)域的工作人员进(jìn)行联(lián)合研发(fā)，带领(lǐng)团(tuán)队(duì)不断优(yōu)化方案。同时(shí)，我还要为团(tuán)队(duì)研发(fā)做好保障工作，调(diào)配资源解决关(guān)键问题，直至转(zhuǎn)轮成功下线，顺利实(shí)现(xiàn)工程应(yīng)用。
记者：回顾研发(fā)歷程，您觉得比较难解决的技术(shù)难题是什么？
梁权(quán)伟：我们基本从零起步。国內(nèi)相关(guān)领(lǐng)域前期积累非常少，而国外的技术(shù)又学(xué)不到，遇到难题只能靠自己慢慢摸索。
由于缺乏相关(guān)研制经(jīng)验(yàn)，我便带领(lǐng)技术(shù)人员开展大量调(diào)研工作，同国內(nèi)外高校、科研院所开展深入交流与合作。同时(shí)，我还带领(lǐng)项(xiàng)目团(tuán)队(duì)成员到金窝水电站等冲击式水电站进(jìn)行实(shí)地调(diào)研，收集一手?jǐn)?shù)据(jù)。最终，我和团(tuán)队(duì)成员闯过多道难关(guān)，將冲击式转(zhuǎn)轮的研发(fā)平台(tái)和技术(shù)体系搭建起来。
记者：在此期间，有没有什么让您印象深刻的事情？
梁权(quán)伟：我记得在一场综合评(píng)审会(huì)上，我们的方案已经(jīng)经(jīng)过100多次优(yōu)化，却依旧难以让评(píng)审专家满意。此时(shí)，我和团(tuán)队(duì)决定另辟蹊径，放弃传统(tǒng)的设(shè)计(jì)思路，大胆提出一种新造型及设(shè)计(jì)方案。
在验(yàn)证方案时(shí)，我们既紧张又期待。最终，分析数(shù)据(jù)出来，大家都惊呆了——应(yīng)用新方案后，转(zhuǎn)轮各项(xiàng)参数(shù)均达(dá)到標(biāo)准(zhǔn)要求。那一刻，我和团(tuán)队(duì)成员感到前所未有的轻松。
记者：从零开始著实(shí)不易。
梁权(quán)伟：的確。我们团(tuán)队(duì)每个(gè)人几乎为这个(gè)项(xiàng)目付出了全部。在研制初期，我和团(tuán)队(duì)成员频繁到金窝水电站出差。我们基本都是到站下车就马上去现(xiàn)场，吃住就在水电站附近解决，为的就是快速获取数(shù)据(jù)，尽快赶回公司做研究。
2022年9月5日，四川省甘孜藏族自治州发(fā)生6.8级(jí)地震。在余震不断的情况下，我们团(tuán)队(duì)仍然冒著山体隨时(shí)可能落石的风(fēng)险(xiǎn)，坚(jiān)持去现(xiàn)场了解水电机(jī)组的运(yùn)行情况。如今回想起来，我觉得太冒险(xiǎn)了。
记者：2023年12月，由东方电气集团(tuán)东方电机(jī)有限公司牵头研制的世界首台(tái)单机(jī)容量最大功率500兆瓦冲击式水电机(jī)组转(zhuǎn)轮开工制造。转(zhuǎn)轮的最大功率从150兆瓦提升至500兆瓦，研制难度是否也成倍增加？
梁权(quán)伟：研制500兆瓦冲击式转(zhuǎn)轮的过程，我觉得称得上“孤勇者探路”。其中最大的技术(shù)难点(diǎn)在于，如何在现(xiàn)有基础(chǔ)上提升转(zhuǎn)轮的性能，同时(shí)使其具有较强(qiáng)的抗泥沙磨蚀能力。这需要大量的经(jīng)验(yàn)积累和试验(yàn)验(yàn)证。我们对(duì)上百个(gè)方案进(jìn)行了计(jì)算分析。
记者：制造功率如此大的转(zhuǎn)轮，过程顺利吗？
梁权(quán)伟：制造面临著前所未有的挑战(zhàn)，因?yàn)樗鼘?shí)在太大了。150兆瓦冲击式转(zhuǎn)轮整体重量只有20多吨。500兆瓦冲击式转(zhuǎn)轮，仅中心体锻件的锻造重量就接近150吨。
记者：您和团(tuán)队(duì)是怎么造这个(gè)庞然大物的？
梁权(quán)伟：我们想的办法是通过技术(shù)创(chuàng)新把“巨物做小”。要实(shí)现(xiàn)这个(gè)目標(biāo)，我们需依靠工艺创(chuàng)新，更需与专业(yè)的合作伙伴“抱团(tuán)”。
我们和国机(jī)重型装备集团(tuán)股份有限公司、中信重工机(jī)械股份有限公司等企业(yè)开展合作。通过联(lián)合创(chuàng)新，我们有效控制了转(zhuǎn)轮中心体锻件尺寸和重量，降低了大型锻件制造风(fēng)险(xiǎn)，確保大型冲击式转(zhuǎn)轮中心体锻件高效、可靠制造。
给青年人施展才华的平台(tái)
记者：下一步，您和团(tuán)队(duì)的研发(fā)计(jì)划是什么？
梁权(quán)伟：2024年，我们计(jì)划把全三维数(shù)字化设(shè)计(jì)系统(tǒng)应(yīng)用到產(chǎn)品设(shè)计(jì)制造中。这样能够有效提升数(shù)据(jù)运(yùn)转(zhuǎn)效率和產(chǎn)品產(chǎn)出周期，產(chǎn)品质(zhì)量也可以得到保证。同时(shí)，我们会(huì)推出一些新工艺提高水电设(shè)备的耐用性和稳(wěn)定性，降低后期维护(hù)的频率和成本。
记者：您和团(tuán)队(duì)是否会(huì)用上人工智能等新技术(shù)？
梁权(quán)伟：当(dāng)然。全球数(shù)字化浪潮正在不断推进(jìn)，人工智能等新技术(shù)在智能设(shè)计(jì)、设(shè)备监(jiān)管、故障预(yù)警等方面可以为我们提供帮助，在提升水电机(jī)组可靠性、可用性、经(jīng)济(jì)性与安全性方面具备较大潜力。
记者：您觉得我国水力发(fā)电行业(yè)存在人才缺口吗？
梁权(quán)伟：目前在水力发(fā)电行业(yè)，我国已经(jīng)拥有一支经(jīng)验(yàn)丰富的研发(fā)、制造、安装、调(diào)试和运(yùn)行人才队(duì)伍。但在某些领(lǐng)域，如冲击式水电机(jī)组、可变速抽水蓄能水电机(jī)组、三机(jī)式水电机(jī)组等领(lǐng)域，优(yōu)秀人才数(shù)量还不足，需加大培养(yǎng)力度。
记者：在这部分人才培养(yǎng)上，您有什么建议？
梁权(quán)伟：要重视经(jīng)验(yàn)的积累和知识(shí)的传承，帮助青年人才建立自主知识(shí)体系。鼓励(lì)员工多参加对(duì)外交流活动(dòng)，加强(qiáng)协(xié)同创(chuàng)新的力度、广度和深度。新员工一进(jìn)公司，单位就要选派经(jīng)验(yàn)丰富的骨干工程师为其量身打造成长路线，并隨时(shí)进(jìn)行辅导(dǎo)。相关(guān)部门可以將关(guān)键核心岗位的必备知识(shí)技能整理成知识(shí)地图，方便新员工尽快成长成才。
记者：还可以借助高校的力量，促进(jìn)水电领(lǐng)域人才培养(yǎng)。
梁权(quán)伟：没错(cuò)。我们应(yīng)当(dāng)加强(qiáng)与相关(guān)高校沟通，更积极地鼓励(lì)校企合作，搭建產(chǎn)学(xué)合作协(xié)同育人平台(tái)。同时(shí)，针对(duì)水力发(fā)电行业(yè)的人才需求，校企联(lián)合制定培养(yǎng)方案。
另一方面，水力发(fā)电相关(guān)企业(yè)要与高校共同探索產(chǎn)学(xué)研合作，打造產(chǎn)学(xué)研融合创(chuàng)新平台(tái)，推动(dòng)科技成果快速转(zhuǎn)化落地。
记者：您认(rèn)为如何才能吸引更多优(yōu)秀青年投身水电领(lǐng)域？
梁权(quán)伟：我认(rèn)为要给青年人才足够大的平台(tái)去创(chuàng)新创(chuàng)造。青年人才通常缺乏经(jīng)验(yàn)，但他们有热情、有创(chuàng)意、有干劲。如果让他们有机(jī)会(huì)展示自己的才华，那么他们就有可能成为重大科技创(chuàng)新项(xiàng)目的领(lǐng)导(dǎo)者。
同时(shí)，我们需要建立更为科学(xué)的评(píng)价(jià)机(jī)制，给本地青年人才和引进(jìn)青年人才公平竞爭的机(jī)会(huì)。特別是要加强(qiáng)对(duì)本地青年人才的支持和培养(yǎng)，进(jìn)一步提高本地青年人才项(xiàng)目支持力度。
