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解剖白鶴灘水電站:完備產業鏈撐起的超級工程

發布日期:2019-07-18來源:網絡來源編輯:張世輝

[摘要]

   完整的工業體系、齊全的工業門類、豐富的產業鏈條,大大增強了中國經濟的韌性。 作為在建的巨型水電站,白鶴灘水電站的建造過程涉及水電設計、重大裝備制造、建設管理等諸多產業領域,彰顯了我國完備的產業鏈在鍛造大國重器、超級工程中的優勢。正是完備的產業鏈才支撐起了我國的超級工程建設。

   時至盛夏,川滇交界,金沙江畔,遠望山巔,云舒云卷。地處四川省涼山州寧南縣和云南省昭通市巧家縣交界處的白鶴灘水電站建設現場,酷暑中的施工更顯火熱。

   全工程應用低熱硅酸鹽水泥混凝土(以下簡稱“低熱水泥”)、率先使用單機容量百萬千瓦級水輪機組,作為在建的巨型水電站,白鶴灘工程建設將把中國水電產業和中國水電設計水平、施工能力、重大裝備制造能力、建設管理水平提升到一個全新的高度。白鶴灘水電站建成投產后,將產生巨大的發電、防洪等效益,每年可節約標準煤約1968萬噸,減少排放二氧化碳5160萬噸。這個超級工程背后的支撐,是中國完備的產業鏈。

   溫控防裂,特種水泥解難題

   “正是因為有白鶴灘水電站這樣的巨大需求,相關技術才有了用武之地”

   大體積混凝土的溫控防裂一直是工程界的難題。“白鶴灘水電站建設至今,尚未出現一條溫度裂縫。”白鶴灘工程建設部教授級高工孫明倫說。

   大壩建設需要澆筑大量混凝土,混凝土中的水泥水化反應會產生熱量,使得混凝土澆筑后溫度上升,之后再緩慢冷卻到環境溫度。如果不采取有效的溫度控制措施,任由混凝土熱脹冷縮,難免會產生裂縫。為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問題,白鶴灘全壩采用特種水泥——低熱水泥。

   白鶴灘拱壩高289米,混凝土總方量為803萬立方米,低熱水泥的水化熱比中熱水泥低約15%,能提高混凝土出機口溫度、減少混凝土冷卻通水量,僅溫控費用一項,就可節省上億元。“對于1700多億元的工程項目來說,節省上億元不是最關鍵的。控制溫度裂縫,提高工程質量和保證工程長期安全穩定運行才是我們最看重的。”孫明倫說。

   低熱水泥的應用并非心血來潮。國外很早就能夠生產低熱水泥,但是因為早期強度低、生產成本高、影響工期等因素沒有得到廣泛應用。為了降低低熱水泥生產成本,我國5家科研單位早在“九五”期間就開始進行技術研發,實現利用離子摻雜提高水泥礦物活性等技術突破。“三峽工程三期圍堰進行了混凝土試驗,溪洛渡電站泄洪洞因使用低熱水泥裂縫數量下降了70%,等到現在建設白鶴灘、烏東德水電站,咱們的技術已經相當成熟。”孫明倫說。

   實際上,低熱水泥一般只用在水電站大壩、港口等大體積混凝土建設領域。“正是因為有白鶴灘水電站這樣的巨大需求,相關技術才有了用武之地。沒有白鶴灘,低熱水泥就沒有市場;而沒有嘉華、華新這樣的水泥廠,白鶴灘大壩混凝土溫度控制就要難得多。”孫明倫說,超級工程催生了超級材料、超級技術。

   中國制造,物美價廉顯優勢

   “參建白鶴灘水電站的水電四局,為其直接供貨的生產商超過百家,絕大多數是國內廠家”

   夏日白鶴灘,35攝氏度以上的高溫是常態。從拌和廠出廠到大壩施工現場的7分鐘時間里,如何盡可能保證低溫攪拌混凝土不會因為外界環境溫度變化驟然升高?

   “混凝土拌和過程中不僅要加入低溫水,還要摻入一定比例的冰屑;而混凝土從拌和樓出來后,就會灌入專門加裝了保溫材料的自卸式貨車,再通過纜機在幾分鐘內迅速送到大壩施工現場。”水電四局白鶴灘施工局機電大隊大隊長苗育西說,反復比選,最終選擇了國產的“武漢新武新”作為冷水方案提供方。國產冷水機一小時能夠生產300多立方米8攝氏度的冷水,進口的只能生產250立方米;而從價格上說,國產的機器118萬元,進口的則高達180萬元,只要是企業,都不難作出選擇。

   “30多年前,就是想用國產的產品,也未必買得到。最早只能進口冷水機組,因為國內壓根就不能生產。”建了二三十年水電站的苗育西,也是我國水電工程建設領域的見證者。上世紀八九十年代,忙碌在水電站的施工設備,至少有一半是從國外進口的。而在如今的白鶴灘,想找進口裝備可有點難。

   “倒不是我們會優先考慮國內廠商,而是國內廠商的性價比高。”苗育西給記者算了筆賬:性能基本一致的自卸式貨車,一臺進口車要近百萬元,可國產的“紅巖金剛”才40萬元,價格優勢明顯。

   “其實對我們來說,采購設備不僅看價格,更重要的是看性價比。國外不少廠商配件到位慢,個別軟件只能由廠家操作。有時久等不來影響施工進度,我們不敢買。”苗育西說,國內設備不僅價格低,質量也非常可靠。“參建白鶴灘水電站的水電四局,為其直接供貨的生產商超過百家,絕大多數是國內廠家。”

   “我們抱著開放的心態,絕不會刻意區分國產還是進口,關鍵還是看哪個物美價廉。”苗育西說。

   智能建造,建設安全更高效

   “不必冒著酷暑去工地,只要坐在指揮部,現場視頻、實時數據全都一目了然”

   怎么能最便捷直觀地了解白鶴灘水電站的建設進度?“不必冒著酷暑去工地,只要坐在指揮部,現場視頻、實時數據全都一目了然。”苗育西說。

   混凝土澆筑后,需要進行平倉振搗。依靠瑞能電器提供的高精度傳感器、北斗衛星定位系統、中國電建成都院研發的監控軟件,可以對混凝土的平倉振搗全過程進行實時監控,任何操作不到位的情況會自動預警,提示現場質量管理人員進行糾偏;生產什么樣的混凝土,只要一線人員在手機上遠程操作即可完成;負責數據傳輸的,則是中國聯通。為了避免水電站在遭遇地震時潰壩、下泄而造成次生災害,天河一號超級計算機對白鶴灘水電站的抗震安全性進行模擬分析,保證抗震設計安全。

   清華大學和三峽集團共同研制的智能通水成套裝備和移動實時軟件平臺,通過在新澆筑混凝土壩塊和水管中安裝數字溫度傳感器,實時測量混凝土溫度和進出水溫。點開手機,大壩施工狀態和各種參數盡在掌握。在冷卻水管中安裝的溫度、流量和一體流溫集成控制裝置,還可以實現動態智能控制。

   自主創新,國之重器有底氣

   “我國水電站建設、安裝、運營全產業鏈都已經走出國門,成為中國的名片”

   在白鶴灘水電站眾多工程技術指標中,“百萬機組”格外引人注目。作為世界上首批百萬千瓦水電機組,不僅實現了單機容量的巨大跨越,背后的技術支撐更將引領整個水電產業技術水平的提升。

   然而,鍛造“國之重器”談何容易?白鶴灘工程建設部機電項目部主任康永林介紹,最初三峽電站的發電機組所需的硅鋼片只能依靠進口,當我們自主研發右岸機組時,外方突然將價格提高到左岸機組的3倍。無奈之下,三峽集團只能與寶鋼聯手研發。“如果當時放棄了自主研發,可能白鶴灘水電站水電機組的硅鋼片還是需要進口。”

   從三峽前單個機組發電能力的30萬千瓦到白鶴灘的100萬千瓦,中國水電裝備設計制造實現了大跨越。如果說三峽是“引進、消化吸收、再創新”,那么在白鶴灘,則實現了完全自主創新。

   引領世界,不少支撐技術只能首創,白鶴灘水電站的建設,倒逼東方電機、哈電集團等研發新的絕緣材料、發電機組;倒逼中國電建、中能建集團提升水電設施安裝水平。早在2006年,三峽集團就牽頭國內設計單位、科研院所和設備制造廠家,攻克發動機散熱、新型材料等系列技術難關。三峽集團通過在重大裝備科研、設計和制造、安裝和運行鏈條中分層次有步驟地穩步推進國產化,已在機組設備、高壓電氣設備、輔助設備乃至基礎材料上取得了重要成果。

   “不僅是高大上的技術,白鶴灘水電站對于照明、供水、排風管這樣的基礎配套設施也有更高標準的要求。能夠參與電站建設,對相關企業來說,也是其技術能力的體現,將有助于企業拓展普通消費市場。”康永林介紹,“如今,我國水電站建設、安裝、運營全產業鏈都已經走出國門,成為中國的名片。”

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