梁权伟：从零起步，做最大功率的冲击式转轮

转自：中国科技网

芶文涵 黄浩然 科技日报实习记者 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，一刻不停地工作着。

2023年6月，由东方电气集团东方电机有限公司自主研制的国内首台单机容量最大功率150兆瓦级大型冲击式转轮装入金窝水电站。

近日，东方电气集团东方电机有限公司总工程师、150兆瓦级大型冲击式转轮项目负责人梁权伟接受科技日报记者采访，讲述了研制大型冲击式转轮的艰辛历程。

给水电机组装上“中国心”

记者：水电机组是水电站的核心组成部分。它主要由哪些设备构成？

梁权伟：水电能源是我国应用较广的清洁能源。水电机组由水轮机、发电机和其他辅助设备构成。

记者：目前我国有哪些比较有代表性的水电工程？

梁权伟：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，也能提高上游区域的航运能力。三峡水电站安装了32台70万千瓦和2台5万千瓦的水电机组，总装机容量2250万千瓦。

记者：能否说当前我国水电机组的研发水平已处于世界前列？

梁权伟：大体上可以这么说。我国拥有世界上最大的水电机组装机容量，还研制出了不同类型水电机组的全系列产品。此外，我国水电机组技术在节能环保、发电效率和可靠性等方面取得了显著进步，国产水电机组已经走出国门，得到广泛应用。

不过，我国冲击式水电机组、可变速抽水蓄能水电机组等技术水平，与国外还存在一定差距。

记者：我们在哪里能看到冲击式水电机组呢？

梁权伟：从水电站外观是很难看到它的。冲击式水电机组通常用于高水头水电站。利用水头落差，该类水电机组将势能转化成动能，再利用喷射机构出口处形成的高速射流冲击转轮水斗，将水的动能转换为转轮旋转的机械能，最后转轮带动发电机旋转发电。

记者：这么看，转轮在其中起了关键作用。

梁权伟：没错。转轮被称为水电机组的“心脏”，承担着能量转换的重要任务。

记者：转轮的研发设计难度想必也不小。

梁权伟：是的。在设计阶段，研发人员要考虑水电站复杂的环境因素，兼顾水电机组运行的效率和稳定性，还要考虑特殊、极端条件下的运行工况。在研制阶段，研发人员既要注重转轮性能的提升，又要考虑结构的稳定性和制造可行性。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一直被国外垄断？

梁权伟：是的。我国大型冲击式水电机组的关键部件曾长期依赖进口。直到2023年6月，我们自主研制的150兆瓦级大型冲击式转轮成功实现工程应用，翻开了我国高水头大容量冲击式水电机组研制的新篇章。但从长远发展来看，这还远远不够。我国在该领域的自主创新征程才刚刚开始，需要积累的技术非常多。

“孤勇者”从零起步艰难前行

记者：在研制150兆瓦级大型冲击式转轮时，您主要负责哪些工作？

梁权伟：作为项目负责人和团队带头人，我主要负责组织水力开发、结构设计、刚强度设计、工艺制造等领域的工作人员进行联合研发，带领团队不断优化方案。同时，我还要为团队研发做好保障工作，调配资源解决关键问题，直至转轮成功下线，顺利实现工程应用。

记者：回顾研发历程，您觉得比较难解决的技术难题是什么？

梁权伟：我们基本从零起步。国内相关领域前期积累非常少，而国外的技术又学不到，遇到难题只能靠自己慢慢摸索。

由于缺乏相关研制经验，我便带领技术人员开展大量调研工作，同国内外高校、科研院所开展深入交流与合作。同时，我还带领项目团队成员到金窝水电站等冲击式水电站进行实地调研，收集一手数据。最终，我和团队成员闯过多道难关，将冲击式转轮的研发平台和技术体系搭建起来。

记者：在此期间，有没有什么让您印象深刻的事情？

梁权伟：我记得在一场综合评审会上，我们的方案已经经过100多次优化，却依旧难以让评审专家满意。此时，我和团队决定另辟蹊径，放弃传统的设计思路，大胆提出一种新造型及设计方案。

在验证方案时，我们既紧张又期待。最终，分析数据出来，大家都惊呆了——应用新方案后，转轮各项参数均达到标准要求。那一刻，我和团队成员感到前所未有的轻松。

记者：从零开始着实不易。

梁权伟：的确。我们团队每个人几乎为这个项目付出了全部。在研制初期，我和团队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场，吃住就在水电站附近解决，为的就是快速获取数据，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生6.8级地震。在余震不断的情况下，我们团队仍然冒着山体随时可能落石的风险，坚持去现场了解水电机组的运行情况。如今回想起来，我觉得太冒险了。

记者：2023年12月，由东方电气集团东方电机有限公司牵头研制的世界首台单机容量最大功率500兆瓦冲击式水电机组转轮开工制造。转轮的最大功率从150兆瓦提升至500兆瓦，研制难度是否也成倍增加？

梁权伟：研制500兆瓦冲击式转轮的过程，我觉得称得上“孤勇者探路”。其中最大的技术难点在于，如何在现有基础上提升转轮的性能，同时使其具有较强的抗泥沙磨蚀能力。这需要大量的经验积累和试验验证。我们对上百个方案进行了计算分析。

记者：制造功率如此大的转轮，过程顺利吗？

梁权伟：制造面临着前所未有的挑战，因为它实在太大了。150兆瓦冲击式转轮整体重量只有20多吨。500兆瓦冲击式转轮，仅中心体锻件的锻造重量就接近150吨。

记者：您和团队是怎么造这个庞然大物的？

梁权伟：我们想的办法是通过技术创新把“巨物做小”。要实现这个目标，我们需依靠工艺创新，更需与专业的合作伙伴“抱团”。

我们和国机重型装备集团股份有限公司、中信重工机械股份有限公司等企业开展合作。通过联合创新，我们有效控制了转轮中心体锻件尺寸和重量，降低了大型锻件制造风险，确保大型冲击式转轮中心体锻件高效、可靠制造。

给青年人施展才华的平台

记者：下一步，您和团队的研发计划是什么？

梁权伟：2024年，我们计划把全三维数字化设计系统应用到产品设计制造中。这样能够有效提升数据运转效率和产品产出周期，产品质量也可以得到保证。同时，我们会推出一些新工艺提高水电设备的耐用性和稳定性，降低后期维护的频率和成本。

记者：您和团队是否会用上人工智能等新技术？

梁权伟：当然。全球数字化浪潮正在不断推进，人工智能等新技术在智能设计、设备监管、故障预警等方面可以为我们提供帮助，在提升水电机组可靠性、可用性、经济性与安全性方面具备较大潜力。

记者：您觉得我国水力发电行业存在人才缺口吗？

梁权伟：目前在水力发电行业，我国已经拥有一支经验丰富的研发、制造、安装、调试和运行人才队伍。但在某些领域，如冲击式水电机组、可变速抽水蓄能水电机组、三机式水电机组等领域，优秀人才数量还不足，需加大培养力度。

记者：在这部分人才培养上，您有什么建议？

梁权伟：要重视经验的积累和知识的传承，帮助青年人才建立自主知识体系。鼓励员工多参加对外交流活动，加强协同创新的力度、广度和深度。新员工一进公司，单位就要选派经验丰富的骨干工程师为其量身打造成长路线，并随时进行辅导。相关部门可以将关键核心岗位的必备知识技能整理成知识地图，方便新员工尽快成长成才。

记者：还可以借助高校的力量，促进水电领域人才培养。

梁权伟：没错。我们应当加强与相关高校沟通，更积极地鼓励校企合作，搭建产学合作协同育人平台。同时，针对水力发电行业的人才需求，校企联合制定培养方案。

另一方面，水力发电相关企业要与高校共同探索产学研合作，打造产学研融合创新平台，推动科技成果快速转化落地。

记者：您认为如何才能吸引更多优秀青年投身水电领域？

梁权伟：我认为要给青年人才足够大的平台去创新创造。青年人才通常缺乏经验，但他们有热情、有创意、有干劲。如果让他们有机会展示自己的才华，那么他们就有可能成为重大科技创新项目的领导者。

同时，我们需要建立更为科学的评价机制，给本地青年人才和引进青年人才公平竞争的机会。特别是要加强对本地青年人才的支持和培养，进一步提高本地青年人才项目支持力度。

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