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用科技之光指引流域检修发展之路长江电力

发布时间:2022/9/12 15:25:24   
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在这个大众创新、万众创新的时代,创新是永不落伍的话题。这不,长江电力一年一度的流域电站岁修现场,一批使水电检修转型升级的“四新”技术(新技术、新材料、新装置、新工艺)也轮番上阵,成为了员工们热议的话题。从一条“船”到一个“人”再到一道“光”,长江电力检修厂用“黑科技”走出了一条不平凡的科技创新之路。

一条“船”:从葛洲坝驶向三峡

随着葛洲坝电站第38次护坦检修的开展,—年度葛洲坝水工建筑物检修工作逐步铺开,一艘崭新的多功能船——“长电工程船1号”出现葛洲坝二江泄水闸,正在进行现场试生产“首秀”。

大型水电站的检修,不可避免会涉及到水工建筑物的检修。众所周知,大型水电站水工建筑物下游水域一般水流速度快,尤其是尾水平台,伴随着通过机组蜗壳流过的水流,尾水中充满了漩涡和暗流。如何在复杂的水域环境中,利用工程船建立一个稳定的平台,为水下检修作业提供起重,以及多种水、电、气的资源供给,这无不考验着检修人的智慧。

在葛洲坝电站的岁修中,有服务于水工建筑物检修的“葛电工程船1号”,但已逾设计使用年限,设备老化和维护难度增大影响了正常使用。在这种情况下,“长电工程船1号”应运而生,而这艘从年即着手建造的新多功能工程船,从一开始,已把目光从葛洲坝看向了三峡甚至更远。

随着长江电力检修流域化步伐加快,检修厂在成功掌握三峡电站机组大修的核心能力后,未雨绸缪,站在流域全局的角度思考三峡电站专业化检修设备设施的配置。“长电工程船1号”在充分考虑了三峡电源电站附近水域水流、非航道区域行驶要求等因素的基础上进行设计,不仅能够满足葛洲坝电站二江泄水闸护坦检修的要求,而且还能完成三峡电源电站水口清污、拦污栅吊装、尾水水下检修等检修任务。

“我们设计的要求就是在特殊水域环境下保持稳定,同时具备浮门拖带、浮吊、供水、供电、供气、清淤等多项功能,适应三峡—葛洲坝区域水下检修,潜水作业平台的作业需求。”检修厂副厂长胡毅力说。

“长电工程船1号”顺利下水

年9月16日,检修厂召开“长电工程船1号”设计联络会,成立项目组织机构,制定了项目实施计划,明确了设计进度及质量管理措施。按照“技术先进、经济适用、性价比高”的设计原则,对进行船体外形、动力和总体布置进行设计。

在设备选型阶段,检修厂采用惯有的设备选型模式,采用“实地考察+充分竞争”对核心装备进行严格把关,其他维护配件按照“价格合理、易于维护”的原则进行选择,确保工程船在满足现场生产需求的基础上,便于后期维护管理。

检修厂始终坚持“质量第一”的项目管理原则,为了确保工程船在船厂建造期间的施工质量、安全、进度、造价等得到切实有效的控制,派驻厂家驻场监造,对船舶主设备技术参数、型号、船舶建造工艺、船舶试验大纲等逐一审查,对重要设备赴生产厂家亲自检查施工质量。在年10月20日的验收会上,船检一次合格率超过90%,远超同行业平均数据。

年11月2日至11日,长江电力协同三峡通航管理局,先后完成“长电工程船1号”三峡水域航行试验、抓斗运行试验、单扇、双扇浮门编队绑拖进出葛洲坝二江泄水闸试验、沉柜移吊试验、岸电接入试验、吊机吊重试验等多项试验任务,试验结果显示各项功能性能优良,满足合同试验要求。此前,“长电工程船1号”已经在江西九江船厂完成系泊、航行试验取得试航证书。

“长电工程船1号”浮门拖带试验

自项目立项以来,“长电工程船1号”经过五年设计、选型、建造、试验,在完成三峡—葛洲坝区域现场试验后终于取得了试生产的通行证。

“长电工程船1号”的试生产,对于长江电力检修厂来说,意义非凡。除了现场检修能力的大大提高,更意味着在创新科技检修,提高核心检修能力的路上又迈进了一大步。从“葛电工程船1号”到“长电工程船1号”,不仅仅是一艘船的进步,更是检修人艰苦奋斗,勠力创新的见证。从葛洲坝到三峡到全流域,检修人的坚持科技引领岁修的脚步不曾停歇,越迈越稳,越迈越大。

一个“人”:水下检修新利器

稳定、功能强大的工程船,在水面上为水下检修搭建了良好的平台。而水下建筑物情况如何,需要怎样的处理,如何进行修复,这是摆在检修人面前的一道难题。

在长江电力检修厂,有一群潜水员,需要的时候,他们身着重达80公斤的潜水服,下潜到尾水、大坝进水口、闸门等各个部位,通过水下摄像的方式检查大坝底部的水下建筑物和金属设备设施的稳定情况,清理打捞水下影响水工金属结构设备稳定运行的异物,修补水下建筑破损混凝土等,在葛洲坝、三峡、溪洛渡、向家坝等梯级电站的检修中,均能看到他们的身影。

然此虽有效,却并非终道。

随着流域检修工作量的增加,检修质量要求的提高,检修难度的加大,特别是随着金沙江区域高拱坝的投产发电,水下检修的作业环境也发生了重要的变化。“针对流域检修的新要求,我们迫切需要更加安全、精准、高效的水下检修。”检修厂厂长熊浩说。毕竟,一台机组的水下清障作业,需要多名潜水多轮次的下水作业,一个作业周期往往需要一周时间,对于紧张的流域岁修的来说,在时间上、安全性上、效率上对水下检修都有更多的期待。

应时而创新,因事而创新。志在引领流域检修技术的检修厂,以解决检修现场问题为导向,以机器人检修为突破口,组建研发团队,借科技之手,解现实之需。

水下检修机器人吊入三峡泄洪表孔测试剪切功能

在研发设计阶段,研发团队以符合检修实际为主要目标,设备的外形控制为1.2米宽,使之能恰好在最小的闸门空间里顺利运作,满足检修所有需要。通过模块式组合的作业方式,能够满足水下检查检修的多种需要。水电站特有的水工结构,经常面临作业点距水面几十米高度的落差,机器人的吊放方式就尤为重要,既要确保几百公斤的机器人安全吊放,又要解决水面自行脱、挂钩的技术难题。为了解决这一难题,项目团队检修厂水工检修部潜水分部员工赵春禄与研发人员经过绳拉式插销脱钩、电子遥控脱钩、浮力触发式布放锁扣的设计等多种可行方式的讨论,经过计算推演和情景模拟,最终确定了浮力触发式布放锁扣,同时避免了机械误操作和电子元件失灵带来的设备损害。

年11月1日,随着水下检修机器人陆续在三峡水电站、溪洛渡水电站通过水下切割、探测、子母机、履带测试等各项试验,表现十分优秀。尤其是子母机,通过子机器人脱离母机器人,可以完成水下管道的检查,这在行业中都是没有被突破的难题。山东未来机器人公司项目主要负责人表示,该台机器人是国内首台多功能水电站水下检修专用机器人,其多项功能达到行业领先的水平。

水下检修机器人子母机检查

年11月11日,水下检修机器人正式通过了现场试验,具备了投入生产的条件。其优越的设备性能也将逐步取代潜水员主要工作,取而代之是潜水员操作机器人完成各项检修工作。

“要加强检修人员的操作设备的能力,同时具备简单的设备维护能力,编制作业指导书,达到任何一个检修人员经过简单的培训以后都可以顺利完成操作,不可受制于人。”熊浩在三峡电站参加机器人现场试验后对潜水作业团队提出了这样的要求。

这种具有切割、打捞、探测等多种功能的水下检修机器人成为长江干流四座电站水下检修工作的新宠,为四座电站大坝安全稳定运行和清洁能源生产再添屏障。

一道“光”:引领行业新发展

激光具有方向性好、能量密度高、热影响区小、熔覆时不预热、材料可以调配、清洁环保的特性,已在航空航天、军工、医疗等多个行业中得到了应用。

而在大型水电站的检修中,镜板不可修复、机组相关部件清洗难度大等难题也时刻困扰着检修人。

能不能将更加有效、环保的激光技术引入水电检修,以解决系列难题,弥补传统检修手段的不足,推动水电技术的创新发展?长江电力检修厂将目光转向了这一新技术应用研究项目。经过不懈努力,科技攻关,这项技术被成功引入并成功应用,这也成了年度检修中的一大亮点,也引领着整个行业的发展。

长江电力检修厂研究应用的激光技术主要包括激光熔覆技术与激光清洗技术两大应用方向,5个研究子项,分别为葛洲坝电站机组转轮室下环激光熔覆强化涂层试验研究、激光熔覆与修复技术在水电站的零部件修复试点应用研究、激光清洗设备在水电站的应用研究与开发、葛洲坝转轮叶片激光重熔涂层表面强化研究、大电流铝母线接头表面激光熔覆银层试验研究。项目自年2月立项,年底顺利结题,项目研究期间共申报了12项实用新型专利,编写了4篇论文。

激光熔覆技术处理葛洲坝转轮室下环

在葛洲坝电站机组转轮室下环激光熔覆强化涂层试验研究、葛洲坝转轮叶片激光重熔涂层强化研究上,已研发出适用于水电站机组转轮室激光熔覆和检测设备,对转轮室、叶片热影响小,自动化程度高,能适应曲面流线作业。“我们检测发现,经过激光技术修复的设备的抗空蚀、磨蚀能力明显提升。”检修厂生产管理部机械主任师胡成学说。目前该检修工艺已经成功在葛洲坝电站9号机组转轮室下环、葛洲坝电站8号机组叶片上成功应用,达到了预期效果。

在激光熔覆与修复技术在水电站的应用研究、大电流铝母线接头表面激光熔覆银层试验上,利用激光熔覆工艺替代传统的电镀、喷涂、离心浇注等工艺,能修复操作油管等紧密仪器,修后部件性能更加优良,且环保无污染。目前该工艺已经成功应用在瓦面,操作油管、三峡封闭母线金具接头等零部件修复上,达到了预期目标。

在激光清洗设备在水电站的应用研究与开发上,已成功研发出一台W手持式全空冷激光清洗设备,可以清洗金属表面油污、铁锈、油漆、镀锌层、喷锌层等介质。“使用激光清洗技术,能最大限度保护本体不受损,这对于电站设备来说至关重要。”检修厂机械专业副总工程师徐进表示。

激光清洗技术应用在闸门防腐检修中

“激光技术的应用,提高了检修速度及检修质量,对于我们打造检修核心竞争力有着重要的作用。”检修厂总工程师段开林说。通过激光熔覆修复后,转轮室过流部件的抗空蚀、抗磨蚀性能得到提升,延长使用寿命一个B级检修间隔期,初步估算直接经济效益可达万元。“更重要的是激光技术代替传统的水电检修技术,能解决许多传统手段无法解决的技术难题,推动整个水电检修技术的发展与进步,这也是我们一直努力的方向与目标。”熊浩说。

一条“路”:坚持科技引领、行业领先

在三峡集团创新发展战略引领下,检修厂坚持科技创新,实行研发运用一体化,做到检修的足迹延伸到哪里,检修科技创新的思维就发散到哪里,科技创新的种子就在哪里落地生根。

检修厂的科技之路始于葛洲坝电站机组改造增容工程,为改善机组的运行性能,提高与三峡枢纽下泄流量的匹配度,检修厂自年开始研究葛洲坝电站机组改造增容事项,并以此为科技创新的练兵场,联合生产厂家和科研院所,历时3年先后开发比选20多个模型转轮,采用了先进的机组设计、制造技术,科技创新应用多达十多项,改造后机组摆度、振动和能量等关键指标均大幅度提升,达到三峡精品机组标准。机组增加容量47.5万千瓦,增加年发电量8-12亿度以上,增加年产值1.6亿元以上。

葛洲坝电站首台“水发同改”机组更新改造增容

检修的科技创新,不仅让老机组焕发青春,更在水电尖端领域突破了国外企业的技术封锁。在GIL检修工作中,检修人针对GIL检修关键技术开展科技攻关,自主研究铝合金管道切割、胀管等检修技术,与国内专业单位合作攻克自动焊接、无损检测难题,不仅具备了GIL检修能力,保障机组设备安全,还填补了国内空白。

工欲善其事,必先利其器。在科技创新大氛围下,检修员工从解决检修难点问题入手,自主研发制造了96种检修工装,大大提升了检修质量、提高了检修效率。

在相关激励制度的调动下,检修厂形成“全员创新”的良好氛围,员工自主开展生产工艺、工装改进创新,创新成果聚沙成塔,创新队伍茁壮成长。目前,检修厂收获了项国家授权专利、39项行业创新奖、72项三峡集团创新成果奖、4部科技专著、篇科技论文,涌现了孙昕、马明、王元元、万刚、刘羚等“创新明星”……一项项成果和荣誉铺就了检修厂科技创新的康庄大道。

大型发电机检修现场粉尘控制装置

水轮发电机镜板研磨装置

创新是企业发展的原生动力,也是长江电力提升核心能力的“永动机”。长江电力检修厂将沿着开辟出的这一条创新之路,披荆斩棘,朝着“做世界水电检修行业领先者”的目标破浪前行。

本期文字:刘蒙胜、许丽、赵春禄、李英豪、梁强、胡成学

本期图片:梁强、任志强、李英豪、许丽、赵春禄、胡成学

本期编辑:唐娟

审核:熊浩、任志强

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