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科技先行筑精品 金沙江畔树丰碑

“坚持新发展理念,勇攀科技新高峰”,习近平总书记对金沙江乌东德水电站首批机组投产发电作出的重要指示犹在耳畔。

作为世界第七、中国第四大水电站——乌东德水电站,无疑是座技术高峰、纪录宝库。

自工程建设以来,承担75%工程量的中国能建葛洲坝集团与广大建设者一道,创造了当时水电史上8项“世界第一”,15项“全球首次”,相继攻克百万平米自然边坡治理、450米高边坡开挖、100米水头下导流洞封堵等多项世界级水电施工难题。

国之重器、科技为先。葛洲坝建设者牢记习近平总书记殷殷嘱托,在实践中不断摸索、创造,积极开展技术攻关,着力破解行业难题,累计获得授权专利97项,工法45项,科技进步奖77余项,为这座世界级拱坝的巍然崛起提供了强有力的技术保障。

数字拱坝 智能建造

乌东德水电站大坝主体

科研技术从不是一蹴而就。早在工程建设之初,葛洲坝建设者便提前展开技术公关,“大坝BIM系统研究”、“智能温控”、“智能振捣”、“混凝土保温保湿”……一系列科研专题只为一个终极目标:建设“数字化、信息化、自动化、可视化”过程管控系统,打造一座无裂缝的世界级最薄300米级双曲拱坝。

“数字孪生,协同现实。”乌东德大坝浇筑过程中,葛洲坝建设者利用“数字化”技术,全面实现数字控制,操控过程如同操控一台全自动洗衣机,一键搞定。比如混凝土振捣,实时监测仓面平仓机、振捣机、手持式振捣棒的工作状态,最终实现混凝土平仓振捣的数字化管控;再比如智能通水,冷水机组采用智能控制系统自动调整、无需人员操作运行,便可实现设备各子系统最佳组合运行,冬季时节更是可以利用空气能直接生产冷水,智能控制,精准管理的同时,还能有力降低电耗,据初步统计,仅电耗这一项就能节约千万元以上。

乌东德水电站大坝主体

乌东德大坝工程智能化建设施工技术主要有运用智能平仓振捣、数字光纤测温、智能通水、智能灌浆等系列智能施工技术,实现“在线采集、后台处理、智能操作、预警控制”集成的智能施工,可以对整个流程进行过程监控和记录保存,做到可追溯、可查询,统一规划与管理,同时还可有效提高施工质量和现场管理水平。

打造无裂缝“数字”拱坝,打造“精品工程”,打造造福民生的水电工程,有了前沿的科研技术,一切都不再是空谈。

曲线粮仓 水工先河

乌东德砂石系统长胶运输线

混凝土骨料是大坝的根本,砂石加工系统是水电工程的粮仓。站在乌东德工区的至高点向下俯瞰,一条蓝色“长龙”盘旋在山腰间格外显眼,那便是乌东德施期砂石供料线,它承担着全部施期砂石加工系统至970混凝土生产系统800万吨混凝土成品骨料运输任务。

据现场技术负责人回忆:“原本投标的是13条传统直线长胶带组合,但并不能满足复杂的施工环境,施工成本高且不说,跌落次数过多、跌落高程过大导致其并不能保证骨料成品质量。”

经过反复勘察、校对,葛洲坝建设者决定创新采用空间曲线胶带机施工工艺,不仅能在水平方向对较大干扰物进行避让,还能在竖直方向降低高程,更好贴合地面,这样既解决了在地形复杂、落差大的条件下需设置多条直线胶带机进行运输骨料的方式,还有效减少了骨料运输过程中的逊径含量,保证了骨料运输质量,进而节约了设备和系统运行成本。

乌东德施期-970混凝土系统供料线的建设,也在不知不觉间开创了水工骨料输送之先河——国内首次利用空间曲线胶带机输送水工四级配骨料运输。这一系列骄人成绩有力补充了水工历史的空白,为“中国水电”品牌在世界的继续耀光画上了浓墨重彩的一笔!

滴水不漏 业界奇迹

乌东德水电站左岸导流洞出口围堰施工

围堰是一座水电站建设的重要子项,它是基坑干地开挖和大坝混凝土浇筑的直接屏障。金沙江源远流长,要斩断古老的河床分流江水本就是一件难事,想达到渗水较少的高标准,从而确保基坑干地开挖和后期大坝混凝土浇筑顺利进行,更是难上加难。

乌东德水电站左岸导流洞出口围堰施工

乌东德水电站围堰包含堰体和防渗墙施工,堰体施工具有范围广、工程量大、工期紧、任务重、干扰因素多、安全风险大等诸多特点,且上游围堰迎水面斜坡面防渗体系结构复杂,施工工艺要求高、工序多;同时,乌东德防渗墙工程是全国最深围堰防渗墙,最深处达到91米,接头管下设更是达到97.25米,无论对施工工艺或者质量都是一种严峻的挑战。而该工程还影响汛期防汛安全,作为关键线路将会对工程整体进度目标产生重大影响,如何圆满完成防渗墙浇筑、实现围堰堰体斜坡面防渗体系高效施工和安全度汛一直是工程施工领域的一项重大技术难题。

乌东德水电站下游围堰防渗全景

经过缜密考量,鉴于乌东德大坝基坑开挖的罕见深度,葛洲坝建设者采用“围堰堰体斜坡面防渗体系技术”,即在斜坡面采用无砂混凝土加复合土工膜的双重保险模式,采用人工配合溜槽的方式将无砂混凝土入仓摊平,复合土工膜则采用基座混凝土预留二期槽,复合土工膜预埋于基座混凝土内方式固定,这样的固定方式与常规锚栓固定方式相比,工艺相对简单,还大幅提高了施工效率。

在乌东德大坝基坑完成下挖后,据精确统计,包括山体渗水、施工弃水,大坝日均排水量仅2000余方,平均每小时不到100方,可谓基本不渗水,达到“滴水不漏”的高标准,实属业界奇迹。

机组安装 勇攀高峰

乌东德电站厂房全景

自三峡工程以来,我国大型水轮发电机组实现跨越式发展,经过溪洛渡、向家坝工程建设,机组单机容量已提高到80万千瓦级。在乌东德水电站这一历史机遇面前,葛洲坝建设者没有停下创新开拓的脚步,继续向大型机组安装发起挑战,攀登世界水电技术新高峰。

“乌东德水电站首次采用单机85万千瓦机组,是挑战,也是动力,我们必须慎之又慎,加强技术攻关。”葛洲坝机电公司技术负责人回忆说。方案审核、安装工程质量控制、调试验收……技术团队从零做起,3年时间,完成了近千个大大小小的节点,实现了“弱约束焊”和“大体积激光测量”等一批先进的技术应用成果。

在首台机组转子组装过程中,通过“弱约束”焊接监测变形,确保转子支架焊接进度和质量;采用大体积三维激光跟踪测量技术监控,提高工作效率和质量;采用多晶硅分组控制加温设备,确保转子磁轭热套后磁轭的整体圆度。磁极挂装后,转子整体圆度仅0.38毫米,优于同类型机组质量。

乌东德水电站4号机组试运行

2020年4月1日,550千伏GIS、GIL电气一次高压设备四回12相耐压试验全部一次通过,打通与电网连接的“最后一公里”;5月28日,首台机组一次手动空转启动成功;6月5日,一次机械过速试验成功;6月19日,首次并网成功,并完成100%甩负荷试验,6月27日,6号机组顺利进入72小时试运行,机组运行一切正常。6月29日,乌东德左岸电站首台机组发出第一度商业用电,创造了又一个新纪录。

站在新的历史起点,作为水利水电建设“全球名片”和世界水电建设的“王牌军”,中国能建葛洲坝集团将牢固树立“科技强企、创新发展”理念不动摇,全面提升核心竞争力,为企业高质量发展提供重要支撑。

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