科技日報記者 李麗云 朱虹 通訊員 王學善
7月2日，一件凝聚中國水電裝備頂尖智慧的龐然大物在哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司（以下簡稱哈電電機）正式啟程。全球首臺單機容量最大500兆瓦、轉輪尺寸最大6.23米的沖擊式水輪機核心部件——轉輪在哈電電機自主研制成功并發運，標志著我國在高水頭、大容量沖擊式水輪機組核心裝備領域實現歷史性突破。
該轉輪將應用于西藏扎拉水電站。扎拉水電站由大唐西藏能源開發有限公司建設，是國家“藏電外送”骨干工程和世界在建綜合難度最大的沖擊式水電項目，電站裝機2臺全球單機容量最大、技術難度最高的500兆瓦沖擊式機組。作為國家能源局能源領域首臺（套）重大技術裝備項目，該機組具有高海拔、高水頭、大容量等技術特點，是服務國家“加快西南水電基地建設”戰略的主力機型。
沖擊式水輪機的水斗式轉輪作為機組核心部件，承擔著將水流動能轉化為機械能的關鍵作用，堪稱水電機組的“心臟”。
扎拉轉輪對結構參數、水力性能及制造工藝的要求極高，代表著當前沖擊式水電機組的最前沿技術水平。哈電電機為扎拉沖擊式機組量身定制了高性能水斗式轉輪。該轉輪由21個精密水斗構成，外徑達6.23米、整輪高度1.34米、重量約80噸。其核心部件——輪轂鍛件，更是目前世界最大的馬氏體不銹鋼鍛件。這些突破性參數標志著該轉輪在水力性能、高效運行區間和承壓能力方面均實現行業顛覆性提升。
作為世界水電技術的巔峰之作，該轉輪的研發過程堪稱系統工程創新的典范。哈電電機科研團隊從機組安全與性能等維度出發，綜合考量水斗與噴嘴的精密匹配、射流直徑與效率的一致性、射流與水斗的相互作用、多噴嘴相鄰射流的干涉效應，以及水斗的剛強度指標等，依托水力發電設備全國重點實驗室的沖擊式水力試驗臺，創新性地將計算流體力學流動分析、高速攝影與流態觀測技術融合，通過持續優化，最終實現了過流參數的極致化設計。
據了解，整個研發過程歷時4年攻堅，經歷5次評審。研發團隊對百余種方案進行系統論證，制造了6個不同設計方向的觀測轉輪和6個性能試驗模型轉輪，經高精度沖擊試驗臺驗證，其最優效率和加權平均效率均刷新世界紀錄，為機組安全高效穩定運行提供了堅實保障。
（科技日報記者 李麗云 攝）
