浙江天臺抽水蓄能電站是國家“十四五”重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目，電站總裝機(jī)容量170萬千瓦，共安裝4臺單機(jī)容量42.5萬千瓦可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，是我國單機(jī)容量最大的抽水蓄能電站。

“目前國內(nèi)已投運(yùn)單機(jī)容量最大抽水蓄能機(jī)組為40萬千瓦，天臺抽蓄選擇42.5萬千瓦的單機(jī)容量，能夠適度突破現(xiàn)有國內(nèi)抽蓄機(jī)組容量水平，也能夠引領(lǐng)抽蓄行業(yè)發(fā)展和關(guān)鍵設(shè)備革新。”三峽建工所屬浙江天臺抽蓄公司副總經(jīng)理姚亮說。

難題拋出以來，天臺抽蓄公司聯(lián)合華東院、哈爾濱電機(jī)廠、水電十四局等參建單位，秉承“精品機(jī)組、美麗機(jī)電”的理念，在機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、安裝等環(huán)節(jié)，取得一次又一次新的突破。

第一步｜機(jī)組制造安裝需要標(biāo)準(zhǔn)可循

面對超高水頭、更大容量的挑戰(zhàn)，首先要解決機(jī)組制造安裝無標(biāo)準(zhǔn)可循的問題。

抽水蓄能機(jī)組是一種可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，其核心部件包括轉(zhuǎn)輪、主軸、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和定子、轉(zhuǎn)子、軸承等。在抽水模式下，機(jī)組旋轉(zhuǎn)發(fā)揮水泵作用，將下水庫的水抽至上水庫，轉(zhuǎn)化為勢能存儲；在發(fā)電模式下，上水庫的水流向下水庫，推動機(jī)組反方向旋轉(zhuǎn)發(fā)揮發(fā)電機(jī)作用，從而產(chǎn)生電能。

浙江天臺抽蓄電站機(jī)組示意圖

三峽建工作為三峽集團(tuán)大水電和抽水蓄能建設(shè)實(shí)施主體，研發(fā)、制造、安裝了當(dāng)今世界單機(jī)容量最大的百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，全球70萬千瓦以上的水輪機(jī)組三分之二由三峽建工建設(shè)投產(chǎn)。

“依托大水電、長龍山等抽蓄電站機(jī)組制造安裝積累的經(jīng)驗(yàn)，三峽建工組織制定了《浙江天臺抽水蓄能電站機(jī)組制造質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)》《浙江天臺抽水蓄能電站機(jī)組安裝質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)》等質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為天臺抽蓄機(jī)組制造安裝提供了基本遵循。”三峽建工機(jī)電技術(shù)中心主任李海軍說。

第二步｜克服機(jī)組設(shè)計(jì)制造多重考驗(yàn)

盡管已制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但機(jī)組的生產(chǎn)制造仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，機(jī)組更大容量意味著機(jī)組零部件需要更新升級。比如導(dǎo)水機(jī)構(gòu)體積增大、重量變重，進(jìn)水球閥活門變形量增大，水發(fā)聯(lián)軸長度變長，電機(jī)的電壓等級升高等。

為及時(shí)解決這些難題，三峽建工聯(lián)合機(jī)組制造廠商哈爾濱電機(jī)廠，定期召開機(jī)組設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會，對難點(diǎn)問題進(jìn)行深入探討，提出解決方案。

浙江天臺抽蓄電站機(jī)組設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)是機(jī)組水力通道的核心部件之一。天臺抽蓄電站機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)高約4.3米，裝配外圓直徑6.96米，裝配總重量254.2噸。由于天臺抽蓄機(jī)組的額定水頭達(dá)到724米，為世界在建抽蓄最高，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的核心部件頂蓋承受壓力也隨之增大，這給頂蓋及其與座環(huán)連接的設(shè)計(jì)帶來了很大難度。

浙江天臺抽蓄電站1號機(jī)組水車室

“為滿足高壓力的使用要求，機(jī)組在頂蓋與座環(huán)連接螺栓制造上，首次采用了屈服強(qiáng)度達(dá)到1000兆帕級的鍛件材料，證明了其在高壓環(huán)境下的可靠性。”哈爾濱電機(jī)廠天臺抽蓄項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫文介紹。

除此之外，在進(jìn)水球閥、水發(fā)聯(lián)軸等設(shè)計(jì)制造方面，三峽建工機(jī)電技術(shù)中心、天臺抽蓄公司聯(lián)合哈爾濱電機(jī)廠，持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)程規(guī)范和三峽企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組外觀尺寸、結(jié)合面間隙以及各部位的跳動等關(guān)鍵指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，出廠驗(yàn)收結(jié)果全面達(dá)到了優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

第三步｜機(jī)組安裝的“完美”控制法

機(jī)組完成制造出廠后，需要在電站現(xiàn)場進(jìn)行組裝、吊裝等安裝工作。天臺抽蓄1號機(jī)組安裝節(jié)點(diǎn)共有10余個(gè)，持續(xù)時(shí)間約為15個(gè)月。

“從座環(huán)蝸殼吊裝開始，廠房就是我們的家。”天臺抽蓄公司工程管理部副主任專業(yè)師馬志忠打趣道，“機(jī)組安裝就像拼積木，每一個(gè)零部件都必須環(huán)環(huán)相扣、落在指定位置，偏差都是用毫米計(jì)算的。”

在機(jī)組安裝開始前，天臺抽蓄公司便秉持“精品機(jī)組、美麗機(jī)電”的要求，高起點(diǎn)推進(jìn)前期準(zhǔn)備工作。

以往模式下，地下廠房土建工程與機(jī)電設(shè)備安裝工程交叉施工，對機(jī)電設(shè)備安裝的精細(xì)化、無塵化要求影響較大。天臺抽蓄公司創(chuàng)新提出“先裝修、后機(jī)電”模式，先完成地下廠房安裝間和端副廠房裝修，為機(jī)電安裝營造美觀整潔的施工環(huán)境，提升設(shè)備安裝運(yùn)行質(zhì)量。

浙江天臺抽蓄電站地下廠房安裝間示意圖

2023年12月，天臺抽蓄1號機(jī)組埋件安裝工作正式啟動。

首個(gè)需要吊裝的大部件是座環(huán)蝸殼。通常情況下，一般先將座環(huán)、蝸殼在安裝間組裝焊接后吊入機(jī)坑，再將蝸殼延伸段吊入機(jī)坑與蝸殼連接完成組焊。天臺抽蓄另辟蹊徑，將座環(huán)、蝸殼與蝸殼延伸段在安裝間焊接成一個(gè)整體，再進(jìn)行一次性吊裝。

浙江天臺抽蓄電站1號機(jī)組座環(huán)蝸殼焊接

“這種吊裝方法在國內(nèi)抽水蓄能領(lǐng)域尚屬首次，與傳統(tǒng)方法相比，至少節(jié)省了十天工期。”天臺抽蓄公司工程管理部副主任專業(yè)師強(qiáng)林林說。

另一個(gè)需要吊裝的“大塊頭”便是抽水蓄能機(jī)組最核心部件之一——轉(zhuǎn)子。天臺抽蓄電站機(jī)組轉(zhuǎn)子直徑4.996米、重481噸，是機(jī)組安裝過程中吊裝重量最大的部件。

在吊裝前，工程團(tuán)隊(duì)通過采用三維激光定位、電測法等先進(jìn)技術(shù)，成功將轉(zhuǎn)子中心偏差控制在0.1毫米以內(nèi)，水平偏差更是精確至0.02毫米，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的三分之一。

浙江天臺抽蓄電站1號機(jī)組轉(zhuǎn)子吊裝（攝影/寧彬彬）

“轉(zhuǎn)子吊裝是機(jī)組安裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我們必須保證萬無一失。”水電十四局天臺抽蓄項(xiàng)目經(jīng)理張自敏說。

2025年8月31日，天臺抽蓄1號機(jī)組總裝工作全面完成。10月16日，1號機(jī)組有水調(diào)試全面啟動，為試運(yùn)行做充足準(zhǔn)備。

4年以來，面向國內(nèi)單機(jī)容量最大抽水蓄能機(jī)組挑戰(zhàn)，三峽建工從未停止過探索與攀登。2025年9月，三峽建工榮獲中國質(zhì)量領(lǐng)域最高榮譽(yù)——“中國質(zhì)量獎”。在打造精品工程之路上，“千年大計(jì)、質(zhì)量第一”的質(zhì)量理念一直鐫刻在每位建設(shè)者心中，并朝著更高目標(biāo)不斷前進(jìn)。