【科技創新】精準修型技術為中高水頭電站注入科創動能
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近日，由電建水電開發公司雅甘涼片區牽頭，聯合西華大學、四川德陽東航電站設備有限公司共同研發的“中型混流式水輪機轉輪適應性精準修型關鍵技術”，已在工程實踐中實現核心突破。該項目此前先后榮獲2024年四川省總工會職工“五小”活動優秀成果獎、中國電建科學技術獎三等獎，成為水電行業技術創新與基層實踐深度融合的典型范例。 作為水電站核心部件，混流式水輪機轉輪長期處于高水頭、大流量工況運行，易受水動力載荷、空化侵蝕及交變應力影響，出現葉片裂紋、掉塊等結構失效問題。傳統修復中，堆焊補強易導致葉片型線變形、水力性能受損，整體更換則面臨成本高昂、停機周期長的困境，行業亟需一套兼顧“性能保持、強度提升、成本可控”的優化方案。 2021年11月至2023年12月，研發團隊針對這一行業痛點開展專項研究，圍繞“水力性能與結構強度協同提升”核心目標，構建多學科協同技術體系，形成三項關鍵創新：開發瞬態多工況流固耦合仿真模型，破解傳統穩態分析無法捕捉交變載荷下結構動態響應的難題。通過融合計算流體力學與有限元分析技術，覆蓋最優工況、額定水頭超負荷、高水頭部分負荷及低水頭大出力四類典型工況，大幅提升轉輪設計驗證的準確性與可靠性。同時引入“效率-應力”雙目標權重函數，突破單一目標優化局限，在保障水力性能的同時，針對性改善葉片應力分布，為轉輪優化設計提供全新路徑。團隊還首創葉片適應性修型理念，將葉片局部非均勻梯度增厚技術與轉輪出口流線型三角塊增強工藝結合——葉片增厚區域最大增厚6mm以降低應力集中系數，轉輪出口通過激光熔覆技術實現三角塊高精度焊接，形成“性能-強度”雙保障體系。 從工程應用成效來看，該技術在雅甘涼片區運營的五一橋水電站落地后表現突出：優化后的轉輪運行一年，振動幅值降低37%，噪聲級下降5分貝；水力性能保持優異，單位流量偏差小于0.53升每秒，效率波動小于0.15%；結構強度顯著提升，葉片最大等效應力從158兆帕降至113兆帕，降幅達28.3%，疲勞壽命延長至原設計的1.8倍。 經濟價值層面，該技術性價比優勢明顯：單臺轉輪改造成本僅98萬元，僅為新購轉輪成本的32.7%，且單臺機組年發電量提升1.2%。目前技術已在五一橋公司其他機組推廣，預計年增發電收益超500萬元；同時非計劃停機減少80%，運維成本降低30%，全生命周期效益顯著。此外，該技術還可拓展至海水抽蓄機組、潮汐能裝置等新型清潔能源裝備，為水電行業智能化升級及“雙碳”目標實現提供技術支撐，未來有望在國內80%中高水頭混流式水電站推廣應用。
精準修型技術為中高水頭電站注入科創動能 （責任編輯：劉開燕） |
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