葛洲壩水電站1號機組是迄今為止世界上尺寸最大的低水頭軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，水輪機轉(zhuǎn)輪直徑 11.3 米，發(fā)電機定子外徑 17.6 米，由我國自主設(shè)計、制造和安裝，創(chuàng)造了二十世紀八十年代我國水利水電史上的奇跡，被譽為“世界卡普蘭式水輪機的里程碑”。自1981年投運至今，1號機組已高效穩(wěn)定運行了40年。

按當(dāng)時的設(shè)計，1號機組現(xiàn)已達到設(shè)計運行壽命臨界。

三峽集團所屬長江電力通過科學(xué)試驗評估了該機組的運行狀態(tài)，決定采用先進技術(shù)和工藝對其進行改造，讓老機組煥發(fā)“新活力”。

▲葛洲壩水電站1號機組轉(zhuǎn)子回裝現(xiàn)場 攝影：任志強

然而，對該機組進行改造，其難度不言而喻?！斑@次更新改造，用脫胎換骨來形容也不算夸張，因為工期緊、改造范圍大、新老接口多，比組裝新機組還難?！遍L江電力檢修廠廠長肖榮談到這次改造時感觸頗深。

施工組織

設(shè)計在動態(tài)調(diào)整中尋求最優(yōu)解

一張“葛洲壩水電站17萬千瓦機組更新改造網(wǎng)絡(luò)圖”掛在項目組辦公室正面墻上，長約5米。

圖上方是時間線，具體到每一天，中間紅色粗線是工期推進主線，藍、綠細線，代表其它相關(guān)輔助工作推進進度。琢磨這張圖，是本次檢修項目總負責(zé)人耿乾坤每天的必修課。

“項目開工前一年，我們便開始做方案，哪段時間可以壓縮，哪段方案可以優(yōu)化，我們力求精益求精。”這本檢修明細賬，早被他研究了無數(shù)次。

▲項目總負責(zé)人耿乾坤緊盯葛洲壩水電站17萬千瓦機組更新改造網(wǎng)絡(luò)圖。攝影：任志強

他，掛圖作戰(zhàn)水發(fā)同改，合理安排工期，高效利用橋機、場地、專用工裝等公共資源；精微分析轉(zhuǎn)輪室改造，構(gòu)建工序工藝模型，設(shè)計最優(yōu)施工方案；合理布局流水作業(yè)，動態(tài)調(diào)整人力資源，無縫銜接工序轉(zhuǎn)序，每日糾偏，確保施工工期可控在控。

現(xiàn)場機械專業(yè)負責(zé)人吳江繪制出了機組拆卸、定子改造、轉(zhuǎn)輪室安裝和機組安裝四個階段的定置圖，錯峰退役設(shè)備、返廠設(shè)備、新設(shè)備到貨和大型新工裝的定置時間節(jié)點，化解了葛洲壩水電站二江廠房空間受限的難題。

“一味苦干、蠻干解決不了問題，要微笑面對它，用必勝的信心，找出最優(yōu)解！”耿乾坤如是說。

科技助力

攻下最大體量的轉(zhuǎn)輪室改造難關(guān)

號稱機組“心臟”的轉(zhuǎn)輪室澆筑于基坑壁上，高約7米，厚約1.1米。

按照改造計劃，機組的發(fā)電機、水輪機都要被拆掉更新，由于新設(shè)備尺寸較舊設(shè)備有一定變化，需先把舊轉(zhuǎn)輪室拆掉，再重新澆筑，才能把新設(shè)備安裝進去。

據(jù)悉，此次破拆260方，是目前國內(nèi)外最大體量的轉(zhuǎn)輪室改造項目，且現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，難度之大，堪稱歷史首次。

“事實上，原混凝土包鋼外側(cè)鋼板厚度遠超40毫米，有的地方甚至厚約80毫米，平時使用的電焊氣刨方式無法切割，只能先用大功率的等離子切割技術(shù)拆除鋼板，再用水刀快速破拆混凝土。”長江電力檢修廠副廠長耿在明介紹道。

水刀是檢修廠創(chuàng)新引進的高壓水射流設(shè)備，也是國內(nèi)首次將此技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪室破拆，不僅破拆效率高，而且對混凝土的破壞很小。

▲國內(nèi)首創(chuàng)水刀技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪室破拆。攝影：涂書豪

在水刀協(xié)助下，長江電力檢修廠啃下了轉(zhuǎn)輪室破拆的“硬骨頭”，歷經(jīng)80天鏖戰(zhàn)，順利轉(zhuǎn)入混凝土澆筑和定子疊片階段。

匠心鑄就

每一個新舊部件接口都嚴絲合縫

“本次改造涉及的新舊部件接口繁多，尤其是導(dǎo)水機構(gòu)改造，是本次改造新舊接口裝配的核心難點。不僅改造部件數(shù)量最多，而且工藝最復(fù)雜，技術(shù)要求最高。新舊部件必須嚴絲合縫地對上，就像同樣一根針線需要再次穿過一根孔眼更小的新繡花針，非常考驗現(xiàn)場技術(shù)人員的工藝和技術(shù)水平。”長江電力檢修廠機械三分部主任何強鋒介紹道。

“差之毫厘，謬以千里”，要盡可能保證每個接口的精準度，2000多噸重的機組轉(zhuǎn)起來，最大振動擺度不能超過0.01毫米。

如何保證新舊接口的精準度呢？只能靠充足的準備和創(chuàng)新的施工技術(shù)。

長江電力檢修廠首次引入激光測量和點云技術(shù)，成功完成轉(zhuǎn)輪高程等部位的現(xiàn)場測量工作，保證了測量數(shù)據(jù)更加精準。再結(jié)合傳統(tǒng)測量方法，確定了所有新舊部件安放的三維點，確保了新舊部件接口的精準度。

▲葛洲壩水電站1號機組點云測量技術(shù)數(shù)據(jù)圖 截圖：涂書豪

“長江電力檢修廠的破拆工藝、安裝精度均超過預(yù)期，轉(zhuǎn)輪室新澆筑混凝土變形量極微，中心定位、安裝高程、圓度控制等創(chuàng)造了同行業(yè)最高水平！”東方電機技術(shù)人員如是說。260余天，經(jīng)過機械、電氣、水工三個專業(yè)人員互相分工、密切配合，葛洲壩水電站1號機組更新改造工作如期完成。

▲葛洲壩水電站1號機組更新改造現(xiàn)場。攝影：毛翔春

2022年7月，1號機組在檢修后各項性能指標達到三峽集團優(yōu)質(zhì)機組標準，成功并網(wǎng)發(fā)電。

▲葛洲壩水電站1號機組成功并網(wǎng)發(fā)電。攝影：陳旋

40歲的老機組經(jīng)歷此次改造，“智慧重生”。

后續(xù)，它將繼續(xù)在水電舞臺上重新綻放活力，源源不斷地為國家輸送清潔能源，為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標奉獻“青春”力量！