再访东方电机：一场“智造” 接住150亿次冲击

眼下，在东方电机的车间里，世界首台500兆瓦冲击式水轮机组的核心零部件——转轮已进入最后精加工阶段。这个被称作“蓝莲花”的转轮，核心作用就是以一个个水斗接住水流的冲击，把高速射流的能量转化为驱动电机运转的机械能。为了打造出质量过硬的水电机组转轮，东方电机抛弃了焊缝性能、焊接质量不稳定的人工焊接，在行业内首次应用机器人焊接技术，实现了转轮外部水斗与中心体的组焊。

东方电机数字化与智能制造技术部副部长 杨王波：为什么我们就要采用机器人焊接，是因为它（转轮水斗）要承担150亿次的高速、含泥沙的冲击，它的冲击速度比高铁的速度还要快。所以我们对整个转轮的水斗的型线，以及材料的性能都有极高的要求。目前来讲，我们这个焊缝的一次探伤率达到了99%，人工焊接的质量就很不稳定。

杨王波介绍，转轮水斗投运后将承受700米落差的水流冲击，其冲击力相当于7.5吨货车以时速100公里猛烈撞击所带来的能量。而转轮的水斗在全生命周期内，要承受高达150亿次这样的冲击，因此对制造质量和性能具有极高要求。除了机器人焊接，转轮还用上了3D打印技术。

东方电机数字化与智能制造技术部副部长 杨王波：传统意义上中心体的水斗是通过加工抠出来的。那我们现在采用的方式是通过一个比较薄的锻件，在上面通过3D打印、铁臂绣花，把这一坨绣出来的，可以压缩中心体锻件的厚度，这样可以保证转轮中心体的锻件材料的致密性，让我们锻件的质量更好，制造效率更高。

转轮今后工作的地方，是位于西藏昌都的大唐扎拉水电站，这是国家“藏电外送”骨干工程，也是当前全球在建综合难度最高的冲击式水电工程，其主体工程施工已完成80%。电站规划装配2台单机容量500兆瓦冲击式机组，具备高水头、大容量、高海拔等特征，其中1台（套）机组由东方电机负责研发制造。要攻克转轮在内一个个巨型部件的高精度难关，“智造”是最核心的解法。依托研发团队打造的数字孪生系统，水轮机组可在虚拟场景完成千次试错，研发周期较传统模式缩短40%。

东方电机数字化与智能制造技术部副部长 杨王波：过去几年，我们通过“智改数转”行动，在扎拉项目上应用到了10多种的数字化的手段。比如我们的数字化装配技术，机器人焊接、增材、打磨、检测都实现了数字化的手段，能够让我们的产品质量更好。

就在不久前的6月30日，机组的另一个关键部件——喷嘴成功下线，这是机组里对制造精度和表面质量要求最高的部件。

东方电机数智部工程师 赵爽：它的基本原理就相当于一个超级大水枪，它把我们水的势能转化为射流的动能，其出口的水流速度相当于350公里时速的高铁。同时我们的喷嘴制造还有一个重大突破，核心部件喷针。为了实现全关状态下的零泄漏，我们对喷针等核心部件实现了超精密加工。

此次下线的机组全套6件喷嘴，进口直径1.41米，设计水压9兆帕。研发团队攻克超高硬度镜面防护处理等工艺难题，使得喷嘴的核心部件制造精度达微米级，各项指标均优于精品标准。

东方电机数智部工程师 赵爽：我们这个喷嘴的密封面，它受到的压力相当于一个小指甲盖大小的一个面积受到90公斤的压力。为了实现喷嘴的顺利研制，我们前前后后花了3年的时间，才攻克了一系列的技术难题。

三年来，这台世界级机组从难点扎堆到逐一破局，再到核心部件陆续交付，配水环管、进水球阀、喷嘴、转轮，我们期待着这些零部件在扎拉水电站组装合体后，支撑电站的全面投运。届时，年均39.46亿千瓦时的清洁电力将满足200万户家庭全年用电需求，每年可节约标准煤130万吨、减少二氧化碳排放342万吨。

东方电机研发中心副主任 程宦：这三年来，我们牢记习近平总书记嘱托。东方电机在国家能源局首台套项目扎拉500兆瓦冲击式水轮发电机组的研制过程当中，我们从水力设计、模型实验、加工制造等多个方面开展了技术创新工作，实现了从无到有的突破。目前扎拉机组的主要部件正陆续交付中，下一步我们将以扎拉机组为基础，进一步开展更高水头、更大容量冲击式机组的研发工作，为我国西电东送、构建新型电力系统贡献东电力量。