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三峡工程建设中的闸门、铸铁闸门、闸门启闭机应用

三峡工程是中国,也是世界上最大的水利枢纽工程,是治理和开发长江的关键性骨干工程。它具有防洪、发电、航运等综合效益。2009年8月29日,三峡三期枢纽工程最后一次验收通过,正常蓄水达到175米水位。由此标志着三峡枢纽工程建设任务已按先期计划全部完成(除升船机续建项目外),三峡工程由初期运行期转入正常运行阶段,全面发挥防洪、发电和通航等综合作用。三峡工程在工程规模、科学技术和综合利用效益等许多方面都堪为世界级工程的前列,不仅将为我国带来巨大的经济效益,还将为世界水利水电技术和有关科技的发展作出有益的贡献。

围绕三峡工程的整个建设周期,机械科学研究总院(以下简称“机械总院”)充分发挥了多专业技术和服务优势,在重要工程承包、关键设备与材料研发、工程可靠性与质量评估等多方面持续发挥了重要作用,主要提供了以下技术与服务:

一、在重要工程承包服务方面,机械总院为三峡工程提供了大坝泄洪闸门和电站闸门启闭机电气控制系统设计与制造工程。机械总院北京机械工业自动化研究所凭借数十年工业自动化技术与应用研究开发经验和实力,结合水利、电力、环保等工程的特点和技术要求,将先进的工业自动化控制与监控技术应用于该工程。

大坝泄洪闸门是三峡工程防洪的关键设备,整个47座泄洪闸门全部采用液压启闭机驱动。针对液压启闭机电气控制系统开展了功能完备的网络控制系统包括泄洪闸门手动控制、就地控制、远程控制和集中监控的研制。从1999年12月至2003年5月,在3年多的时间里,技术人员在项目设计、制造、检验验收、现场安装调试、技术培训、售后服务的各个阶段,严格按照产品开发和生产要求,注重各个环节的质量控制,随时与三峡工程及协作方沟通,并接受监造人员的监督,从而保证了每批产品的一次交付成功。2003年5月最后一道深孔闸门完成调试并通过验收,至此整个泄洪坝段47台套的电控设备顺利交付三峡工程电厂管理。实现了设备的连锁保护、声光报警、故障自诊断,确保了大坝泄洪闸门和电站闸门运行可靠,万无一失。

该工程自交付使用以来,在大坝内经历了夏季的高温潮湿、工程建设阶段的大量粉尘等恶劣环境考验,体现出了良好的质量品质,全部装置运行可靠无故障,顺利保障了长江大江截流以及库区安全蓄水,得到了三峡工程领导高度认可,并被三峡建设委员会认定为精品装备。

二、在关键设备与材料研发服务方面,机械总院为三峡工程提供了“大型水轮机电渣熔铸导叶关键技术研究及产品开发”、“三峡水轮机转轮、导叶焊接制造工艺研究及焊接材料开发”及“三峡工程重要结构、关键设备表面防护技术研究及材料开发”技术与服务,分别介绍如下。

1.“大型水轮机电渣熔铸导叶关键技术研究及产品开发”

三峡电站700MW水轮发电机组是当时世界上单机容量最大的机组之一。活动导叶是水轮发电机组导水机构的重要过流部件,它起着导向、调节、及关闭机器的重要作用。三峡水轮机活动导叶粗加工重量近12t,长度尺寸近6m,对铸件的质量要求很高,按照欧共体CCH70-3或美国ASTMA609Ⅱ-Ⅲ级无损检测超声探伤标准来检验铸件的内在冶金质量。若采用传统砂型铸造工艺来生产,由于砂型铸造工艺本身的局限性,使得导叶铸件的内部质量不稳定,极易于产生疏松、缩孔、夹杂等铸造缺陷,难于满足各项性能指标的要求。因此,三峡电站水轮机活动导叶制造成为水轮机组制造过程中的一大难题。