乌东德,彝语意为“五谷丰登的坪子”。乌东德水电站,矗立在金沙江下游、川滇之交的崇山峻岭中,将滔滔金沙水转为澎湃绿电送进千家万户,将人民的美好祈愿具化为江河安澜。

　　乌东德水电站总装机容量1020万千瓦,是中国第四、世界第七大水电站,是十八大以来我国开工建设并建成投产的首个千万千瓦级水电站,是世界最大清洁能源走廊上海拔最高的水电站,也是南方电网供电范围内调管的最大水电站。习近平总书记对乌东德水电站首批机组投产发电作出重要指示强调,“坚持新发展理念,勇攀科技新高峰,努力打造精品工程,更好造福人民。”

　　作为乌东德水电站的运行管理单位,三峡集团所属长江电力乌东德电厂(以下简称“乌东德电厂”)牢记领袖嘱托,紧紧围绕大水电运维核心能力提升,大力探索新技术、新材料、新平台的研发和应用,持续取得科技创新新突破,助力电站长期安全稳定运行。

　　▲乌东德水电站泄洪

　　数字化平台让我们拥有了“千里眼”!

　　秋日光景,凉风习习,正是丰收的好时节。蒙蒙细雨洗涤后的乌东德工区,仍是一片绿意盎然,白云袅袅、碧水蓝天。

　　清晨,乌东德电厂副总工程师罗金文走进他的办公室,打开电脑,登录物理场在线监测系统,查看机组运行状态,这是他一年多来养成的工作习惯。进入系统后,罗金文开始查看设备信息,轻点鼠标,机组关键设备的温度、应力等各项数据,便通过一幅幅云图、一张张图表展示了出来。这套系统是一年前,他和同事们克服种种困难研发出来的。“这套系统仅需0.3秒,就可以将机组关键设备的各物理量计算并展示出来,而且仿真精度在91%以上。这在行业中,是前所未有的。”罗金文自豪地说道。

　　▲罗金文和其他运维人员在应用物理场在线监测系统进行设备状态分析

　　水电站正常运行时,以往运维人员只能通过“望闻问切”式的传统手段对设备设施进行检查分析,十分考验运维人员的工作能力和经验。为了更科学地制定机组运维策略,乌东德电厂大力推进现实模拟、数字孪生等应用研究,实现了对设备实时、全空间、全生命周期的监测。

　　同样的思路,也应用在了大坝、厂房等水工建筑物的状态监测中。地下水活动是影响水工建筑物安全稳定的重要因素之一,且随时受库水位、降雨等环境因素影响。为了实现对地下水的实时监测,乌东德电厂系统整理分析了以往资料和相关数据,并在对地下水位、水化学组分、温度等进行实时动态监测与取样测试后,首次提出地质结构模型转渗流数值计算模型的方法,并以此为基础研发出一套大型水电站渗流场三维可视化系统。

　　“这套系统就是我们的‘千里眼’。”水工金结主任师白治朋如此说道,“有了它,我们可以在三维环境下直观了解电站地下水渗流场与建筑结构、地质结构、库水位之间的相互关系,还能及时掌握大坝防渗帷幕等关键部位的状态,从而更科学合理地作出水库调度等方面的分析决策,也为梯级电站渗流场及渗流数据平台的构建奠定了基础。”

　　新型设备技术为电力系统装上了“减震器”!

　　乌东德水电站是我国“西电东送”的骨干电源点,是南方电网供电范围内调管的最大水电站,承担着能源供应和电网调峰的重要作用。

　　低频振荡是高水电占比电力系统可能出现的不稳定现象。出现低频振荡后,系统频率、功率、电压出现不同程度振荡,对系统造成危害的同时,影响机组安全稳定运行。乌东德水电站是南网调管的最大水电站,安全稳定运行关系到电网安全。“一定要研制出一套稳定器,来避免低频振荡情况发生。”抱着这一念头,自动主任师黄天雄白天埋头在设备之间进行数据测量,晚上又加班进行数据分析和装置设计研讨。在短短半年的时间里,他和项目组成员就成功研制出了调速器电力系统稳定器(GPSS)装置。这一装置能够自动识别电网中的超低频振荡,并运用相位补偿关系理论对相关设备进行控制,从而有效抑制超低频振荡。“这项研究填补了调速器附加阻尼控制应用领域的空白,并且能够为大规模风电、光伏等新能源接入电网提供强有力的支持。”黄天雄认真地说道,“以科技创新助力电站稳定运行,以微薄之力贡献祖国能源事业发展,这既是我们的使命,也是我们的梦想。”

　　▲GPSS控制系统操作界面

　　创新不止步,研发进行时。当前,乌东德电厂正在大力推进“大型水电机组自主可控柔性励磁系统研发及应用项目”。励磁/直流主任师颜文辞表示,“此项目完成后,将实现大型水电机组励磁系统整流器件由半控器件变为全控器件的关键技术、核心技术的全面突破,占领柔性励磁技术高地,更好地提升励磁系统控制能力,保障新型电力系统电压稳定、抑制系统振荡。”

　　▲大型水电机组自主可控柔性励磁系统研发及应用项目启动会

　　全员创新的小成果发挥了大效能!

　　机组进行年度检修时,需要将引水隧洞、压力钢管、蜗壳等部位的水排出,以满足检修作业安全需要。乌东德电站单台机组最大检修排水量约8万立方米,相当于38个标准游泳池(按50米长、21米宽、2米深计算)。若采用传统的手动开导叶排水方式,需要1至2小时,且操作多达70余项。“有了这一功能,只需要15分钟即可自动将水排空,既能提高工作效率,又有效消除了人为误操作的风险。”在电站中控室,值班主任熊腾清正在向新员工介绍着乌东德电厂首创的“监控系统一键开导叶排水”功能。

　　▲熊腾清在向新员工介绍监控系统一键开导叶排水功能

　　在乌东德电站,像这样为解决安全生产实际问题开展的科创项目还有很多。为了更好更快地对设备设施进行检修维护,运维工程师们广泛深入持久地开展“五小”创新活动。一件件小发明、小革新、小改造、小设计、小建议应运而生——

　　“地埋式立柱围栏”将立柱预埋在两个机组段的间隔位置,使用时只需立直即可,既能醒目可靠地隔离检修区域,又能大幅减少搬运传统移动式围栏的工作量;

　　▲运行人员在安装地埋式立柱围栏

　　“液压式长轴深井泵螺纹联轴器拆卸装置”替代了传统使用管钳拆卸联轴器的方式,所需人工减少67%、工时缩减75%,不仅解决了传统方式易对工件造成不可逆损伤的问题,还避免了动火作业所带来的安全风险;

　　▲维护人员在操作液压式长轴深井泵螺纹联轴器拆卸装置

　　“弹性支柱式推力瓦抽瓦装置”适用于机组推力轴承结构紧凑、单块推力瓦重量大的情况,解决了作业过程中推力瓦易脱轨、轨道变形等问题,且大幅节约了检修成本。

　　“‘五小’虽‘小’,能量巨大,它是解决现场实际问题、提升运维检修质效的重要手段之一。我们工作中遇到的很多难题,都是这样解决的。越深入使用,就越会尝到其中的‘甜头’。”机械分部主任王涛这样说道。

　　2024年10月29日,乌东德电厂迎来了TA的5岁生日。“我们将持续凝聚起‘勇攀科技新高峰’的思想共识,搭建好职工创新工作室及外部协同创新等平台,培养一批创新意识强、能力强的一线运维人员,形成一系列优质科创成果,为乌东德水电站安全稳定运行保驾护航。创新无止境,我们只争朝夕。”乌东德电厂厂长姚登峰表示。