哈尔滨电机厂：消化吸收磨炼记｜大国机电梦（5a）

摘要：三峡水轮发电机技术引进主要是遵照与ABB 公司签订的转让协议来进行。共有8 部分，分别是：水轮发电机电磁参数设计，水轮发电机的电磁场分析，发电机刚强度分析计算，发电机组轴系稳定性、临界转速及动态响应计算，电力系统与电机仿真计算，发电机通风冷却技术，发电机推力轴

三峡机组模型

哈电技术引进分为水轮机、水轮发电机两部分。

三峡水轮发电机技术引进主要是遵照与ABB 公司签订的转让协议来进行。共有8 部分，分别是：水轮发电机电磁参数设计，水轮发电机的电磁场分析，发电机刚强度分析计算，发电机组轴系稳定性、临界转速及动态响应计算，电力系统与电机仿真计算，发电机通风冷却技术，发电机推力轴承技术，发电机绕组绝缘技术。

除发电机绝缘技术外，上述7个部分的软件均运行在哈电微机的WindowsNT 环境下。除ANSYS，MADYN，FLOWMASTER，FLUX3D和 FEMAG是商业软件外，其余均为ABB 自行开发软件。遵照软件转让协议要求，全部软件均在 ABB 和哈电的软、硬件环境下进行了三峡和相近电站（如 KARAKAYA和Itaipu）发电机参数设计计算验证。同时哈电利用这些软件为柘林、小浪底、中山包、350MVA 冲击发电机等项目的设计进行了应用。

绝缘技术引进主要是学习ABB 公司在三峡发电机转子绕组和定子线圈绝缘结构以及相关的绝缘材料性能标准和结构，使采用多胶模压绝缘技术制造的三峡发电机绕组达到ABB公司少胶绝缘（VPI）的技术水平，定子绕组固定绝缘材料和转子绝缘材料及绝缘结构件国产化。目前哈电已完成了这一目标。

水轮机技术引进共分四大部分：水力设计技术，模型水轮机试验测试技术，三峡水轮机结构计算软件，其它设计软件。

已完建的三峡大坝

【水轮机水力设计技术引进消化吸收】

第一阶段：对克瓦纳公司转让的水力设计软件进行消化吸收，掌握其技术和思想。这部分转让技术在挪威进行。内容主要有用于三峡水轮机流道、转轮计算的TASCflow前处理程序及样本文件，还有改型设计程序，共有 24 个程序，10 万多条语句。

第二阶段：改进克瓦纳公司转让的水力设计软件，拓展水力开发应用范围。主要包括：改进克瓦纳公司转让的水力设计软件及样本文件、自行开发轴流式转轮计算样本、混流式长短叶片转轮计算样本、可逆式转轮计算样本、T 型蜗壳、单支墩、无支墩尾水管计算样本及蝶阀等部件计算样本，共改进程序 5 个，新编程序12 个，新编程序语句 4 万余条。

第三阶段：应用检验。这部分内容主要有应用改进及自开发的软件设计 T 型蜗壳、无支墩尾水管各一套，设计混流式转轮20 多个，轴流式转轮 10 多个，并为一些电站做的CFD分析报告。

【水轮机结构设计消化吸收】

人员培训：根据三峡水轮机主合同和分包合同中的有关规定，哈电作为分包方，ALSTOM公司负责对哈电设计人员进行技术培训。在培训期间，哈电设计人员对水轮机的相关图纸进行了研究和转化，并就各部分的基本设计原理、结构尺寸的确定和计算等诸多问题向ALSTOM 公司的专家请教和探讨,为三峡水轮机图纸的转化和巨型水轮机技术国产化奠定了基础。

参与全过程：三峡左岸电站水轮机结构设计的技术转让和消化吸收，哈电系以技术受让方和合作供货方的身份积极参与五次设计联络会的全过程实现的。第一次设计联络会于1998 年 3 月 3 日至 1998 年 3 月 25 日在瑞士举行。ALSTOM公司介绍了水轮机水力设计方案、水轮机初步的总体布置设计方案及座环、蜗壳、主轴密封、水导轴承、基础环与下止漏环、转轮与主轴的连接、补气系统等初步的结构设计方案等。会议主要讨论了水轮机模型试验、水轮机部分部件的结构和计算、水轮机与土建的设计接口、水轮机主要部件的材料标准。讨论通过了顶盖减压排水管与蜗壳排水管的布置方案、尾水肘管进人门的结构方案、强迫补气的布置方位、主轴密封润滑水流量、漏水量的数据、与土建有关的尾水管中墩里衬、尾水管排水盒、压力测点布置的设计方案、蜗壳混凝土支墩、进人廊道高程、接力器坑衬、与压力钢管的接口的设计方案。第二次设计联络会于1998 年 11 月 24 日至 1998 年 12 月 10 日在巴西举行。会议主要就水轮机的总体布置方案、水轮机管路和电缆的详细布置、尾水管的压力脉动、水轮机主要部件的自激频率和固有频率、轴系的稳定性、转轮的应力和自振频率、转轮的制造工艺和运输、水轮机主要部件的结构与材料等问题进行了讨论，还确定了与土建有关的水轮机埋入部分混凝土浇注的具体程序。

第三次设计联络会于1999 年 8 月 19 日至 1999 年 9 月 9 日在加拿大举行。会议主要就水轮机主要部件的结构设计图纸和计算、水轮机模型和真机的水力设计、水轮机主要部件的材料采购和制造、水轮机辅助系统部分的布置等方面进行了讨论，会议审查通过了底环和转轮的有限元计算结果及接力器基础的结构设计图纸。

第四次设计联络会于2000 年9月24日至2000 年 10 月19日在西班牙举行。会议主要就水轮机与调速系统的接口设计、导叶接力器的操作容量与压力油罐的操作压力、导叶接力器的供油与排油的管路设计、导叶接力器与调速器的行程设计、水轮机转速测量装置、水轮机与监控系统的接口、水轮机自动化系统的要求与布置、水轮机补气系统、主轴密封供水系统的布置与参数、水轮机转轮的制造与运输、蜗壳保压浇注时水的压力与温度、水轮机的起吊工具、水轮机工地安装的检查要点、水轮机模型试验等方面进行了介绍和讨论。会议还对水轮机的部分图纸进行了审查，会议最终确定了水轮机自然补气量的设计参数、蜗壳保压浇注时水的压力与温度的设定、导叶接力器开启和关闭的最低操作油压、转轮的起吊工具、机组转速测量元件和过速保护装置将设置在水轮机主轴上，以上元件的支架将通过螺栓把合在水导轴承上油箱盖上等事项，并审查通过了导水机构部分和转动部分的图纸。

第五次设计联络会于001 年 10 月 10 日至 2001 年 10 月 29 日在上海举行。ALSTOM公司提供了水轮机的全套图纸。会议主要就水轮机调速系统总体设计和布置、水轮机备品备件和专用工具、座环在工地进行加工的方案和工具、水轮机和调速器设备的工地安装程序及试运行、水轮机主要设备的运输和在工地的保管等方面进行了讨论，并对水轮机部分修改的图纸进行了审查。会议最终确定了水轮机备品备件和专用工具的清单。通过了水轮机部件的安装程序及供工地安装用的工具清单。

三峡水轮机

【水轮发电机设计消化吸收】

根据三峡水轮发电机主合同的有关规定，ALSTOM 公司负责对作为分包方和技术受让方的哈电设计人员进行技术培训。

发电机转让的技术有：水轮发电机电磁参数设计，水轮发电机的电磁场分析，发电机刚强度分析计算，发电机组轴系稳定性、临界转速及动态响应计算，电力系统与电机仿真计算，发电机通风冷却技术，发电机推力轴承技术，发电机绕组绝缘技术、关键工艺技术等。其中有商业软件和他们自已开发的专用软件：

1.大型水轮发电机绕组冷却方式。三峡左岸发电机采用定子绕组水内冷结构，哈电通过技术引进掌握了70万千瓦大型水轮发电机组水冷结构的计算和设计技术。

2.大型水轮发电机定子绕组主绝缘技术及定子线棒制造。ABB 公司三峡发电机绕组绝缘采用少胶绝缘、真空压力浸漆工艺体系，制造过最大容量700MW、最大电压21kV 的水轮发电机。哈电绕组绝缘采用多胶，模压成型工艺，制造过最大容量550MW、最大电压18kV的水轮发电机。

哈电采用多胶模压体系研制成功三峡发电机定子线棒，绝缘厚度 4.6mm，并将线棒送往ABB 公司进行常规试验及电老化试验，试验结果均达到 ABB 公司的要求，随后按ABB 公司的要求，哈电制造了一批三峡线棒，由 ABB 和三峡业主专家从中抽样在哈电进行常规试验及电老化试验，也达到 ABB 公司的要求，获得了制造三峡线棒的许可资格。

大型水轮发电机推力轴承技术。

推力轴承是发电机的关键部件，其性能直接关系到水轮发电机组的运行可靠性。世界上已投产的水电机组中，推力负荷最大的为 4700t，三峡机组推力负荷高达5500t，上了一个新台阶。大负荷水电机组推力轴承的设计制造是世界上公认的难题，无论是国外公司还是国内厂家，对如此大负荷的推力轴承均没有成熟的设计制造经验。为了保证三峡发电机组的安全运行，哈电利用已有的世界上最大的3000t 推力轴承试验台，与ABB 公司联合对三峡左岸电机推力轴承进行仿真全模拟试验。试验轴承外形尺寸与真机一致、试验瓦数比真机减少一半，所加载荷比真机少一半，平均压力一致、平均线速度一致，参照真机运行工况制定试验方案。试验结果为三峡机组推力轴承安全运行提供了保证。

水轮机焊接

针对三峡左岸发电机组共举行五次设计联络会。

第一次设计联络会于1998 年 3 月 3 日至 1998 年 3 月 25 日在瑞士比尔（厂家所在地)举行。ALSTOM 公司介绍了发电机的电磁设计、电磁参数、发电机的总体结构、定转子机械计算、临界转速计算等方面的内容。讨论了制动系统，基础和基础受力，推力瓦的抽出，转子支架与主轴的联接，定子绕组的连接，进入导轴承维修的问题，大部件起吊，主、中引线方案，管路布置，油冷却器水量，高压油顶起和吸油雾布置，励磁电缆，纯水系统，三峡左岸发电机材料对照及使用标准等问题。

第二次设计联络会于1998 年11月24 日至1998 年12月10 日在巴西圣保罗市举行。ALSTOM 公司介绍了发电机的最终电磁参数，定子结构等内容。讨论定子铁心拉紧螺杆的尺寸和压紧，轴系的临界转速的计算，通风设计等问题。

第三次设计联络会于1999 年 8 月 19 日至 1999 年 9 月 9 日在加拿大蒙特利尔举行。ALSTOM 公司提交了最终的电磁计算报告，同时也提交了定子，转子，上机架及上导，上盖板，刷架和集电环的图纸。还讨论了发电机的结构和通风问题。

第四次设计联络会于2000 年 9 月 24 日至 2000 年 10 月 19 日在西班牙毕尔巴鄂举行。讨论并确定了最终的电磁设计、通风设计和结构设计。通过在哈电3000 吨试验台上做的推力轴承试验所得到的结果与计算值相比较，确定了最终的推力轴承设计。ALSTOM公司提供了发电机的主要电磁参数和特性曲线、通风计算报告、机组的动态响应计算报告、机组轴线稳定计算报告和推力轴承计算报告。还讨论了有关发电机的安装，安装所需的特殊工具，主、中引线和中性点接地等问题。