《電子技術(shù)應(yīng)用》
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蓄勢而發(fā):南方電網(wǎng)深蓄、海蓄電站相繼建成投運

2018-01-04

  2016年4月13日,深蓄電站主廠房2號機(jī)組蝸殼吊裝。深蓄電站作為南方電網(wǎng)首個機(jī)組設(shè)備國產(chǎn)化項目,機(jī)組主要性能指標(biāo)達(dá)到優(yōu)良水平。夏文慧攝

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  海蓄電站下水庫蓄水全貌。凌翔攝

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  利用電能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)調(diào)峰的抽水蓄能電站" title="抽水蓄能電站" target="_blank">抽水蓄能電站,被形象地稱為城市備用應(yīng)急的超級“充電寶”。12月底,南方電網(wǎng)第四、第五座抽水蓄能電站——深圳抽水蓄能電站(深蓄電站)、海南抽水蓄能電站(海蓄電站)先后投運。

  在深山老林披荊斬棘、修路搭橋的建設(shè)者們極少出現(xiàn)在公眾視野,卻親歷了南網(wǎng)在抽水蓄能電站建設(shè)領(lǐng)域的厚積薄發(fā),開創(chuàng)了一個個基建傳奇:南方電網(wǎng)首個真正意義上的完全自主設(shè)計、自主研發(fā)和安裝調(diào)試的國產(chǎn)化機(jī)組正式投運;在環(huán)境保護(hù)區(qū)內(nèi)、極端氣候下施工,創(chuàng)造了同類工程建設(shè)史無前例的新速度。

  在一線城市深圳、在國際旅游島海南,兩地首座抽水蓄能電站為當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)發(fā)展帶來了“碧水藍(lán)天”。據(jù)測算,深蓄電站按設(shè)計運行工況,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤15.8萬噸,減排溫室氣體總量約2717.28噸。海蓄電站投運后每年可節(jié)省海南電力系統(tǒng)火電標(biāo)煤耗16.31萬噸,減少二氧化硫及粉塵排放約0.14萬噸。

  精益管理的平臺

  城區(qū)中心生態(tài)景區(qū)邊“手術(shù)刀”般精準(zhǔn)施工

  地處深圳城區(qū)中心的深蓄電站,緊鄰國家生態(tài)旅游示范區(qū)——東部華僑城旅游景區(qū),兩者最短直線距離僅100米,這對生態(tài)保護(hù)和爆破作業(yè)提出了嚴(yán)苛要求,更講究建設(shè)施工的精細(xì)和縝密。

  抽蓄電站下水庫建設(shè)要突破堅硬巖層,爆破作業(yè)不可避免。深蓄電站下水庫爆破區(qū)臨近大量工業(yè)區(qū)和居民區(qū),在地面,橫坪公路等多條城區(qū)主干道縱橫交錯,高峰期車流量每小時超過3000輛;在地下,輸水、輸油、輸氣、通訊、供電等管線密布、交叉跨越。爆破區(qū)附近流動人員、車輛較多,工程現(xiàn)場管理和安全管理工作難度較大。

  同時,爆破所用炸藥的領(lǐng)取、運輸和使用均受嚴(yán)格管制,綜合考慮交通管制的時限,爆破時間窗口被限制在每天只有5至10分鐘,施工作業(yè)安排要求嚴(yán)絲合縫。“如果抓不住這幾分鐘時間,起碼就要耽誤一天工期?!鄙钚铍娬竟こ滩控?fù)責(zé)人蔡維鑫介紹。

  為此,在施工開始前,深蓄電站邀請水工、爆破、路橋等各行業(yè)專家、院士等多次深入現(xiàn)場詳細(xì)論證,科學(xué)制定爆破方案。在爆破前,施工方多次與深圳市相關(guān)部門溝通協(xié)調(diào),及時辦理相關(guān)施工手續(xù),啟動大橋監(jiān)測項目,先后進(jìn)行了四次爆破試驗,“爆破震動幅度被控制在厘米級。”爆破作業(yè)時,建設(shè)者邀請交警部門對公路實施短時交通管制。為落實爆破防護(hù),大量的棉被和竹席被覆蓋在地表,爆破震動及飛石均在可控范圍內(nèi)。

  從2013年3月主體工程開挖,爆破作業(yè)的第一聲“轟隆”炮響,到去年1月地下洞室及廠房的完成,累計開挖113萬方的石方,相當(dāng)于450多個標(biāo)準(zhǔn)游泳池大小。截至今年12月28日,深蓄電站已安全施工2188天,順利完成工程開工、廠房開挖、下閘蓄水等里程碑目標(biāo)。如此手術(shù)刀般的精準(zhǔn)施工,確保了周邊市民和市政設(shè)施安全,降低了社會生活影響,贏得政府和群眾的高度認(rèn)可。

  大壩筑成,登頂梅沙尖——深圳第三高峰,深蓄電站、東部華僑城景色盡收眼底,雄偉壯觀的大壩和觀測臺經(jīng)過特殊設(shè)計,已與景區(qū)融為一體。“我們不僅要積累能源,還要積累生態(tài)?!鄙钚铍娬矩?fù)責(zé)人表示。

  在建設(shè)過程中,“全過程生態(tài)化”成為一以貫之的關(guān)鍵詞。為了不破壞東部華僑城的植被,在上下庫連接公路設(shè)計上,采取了截彎取直、設(shè)置隧洞等措施;電站的廠房排污系統(tǒng),由傳統(tǒng)的集水井統(tǒng)一直排的方式改為“凈污分離”兩套系統(tǒng)并行的排水方式;對上庫樹木最大限度移栽,結(jié)合工區(qū)綠化,減少對森林植被的破壞。

  此外,為減少對生態(tài)景觀的擾動,建設(shè)者們做好裸露土質(zhì)開挖面的全覆蓋,根據(jù)分區(qū)治理原則,對工期內(nèi)的雨水實行攔截,出庫后經(jīng)過欄渣壩的過濾和沉淀,有效控制水土流失。在配套設(shè)施建設(shè)上,充分利用太陽能、風(fēng)能提高清潔能源的使用,就地取材,采用了綠色環(huán)保的建材和再生建材。

  干事創(chuàng)業(yè)的舞臺

  南網(wǎng)精神催生同類工程施工新速度

  在海南瓊中,黎母山深處。下水庫山腰處,海蓄電站永久營地已初具規(guī)模,一群篳路藍(lán)縷、以啟山林的南網(wǎng)人終于有了自己的家園。

  “水電工人一塊磚,哪里需要哪里搬?!辈稍L中,海蓄電站建設(shè)者們特殊榮譽(yù)感和使命感溢于言表。2010年7月,海蓄電站建設(shè)啟動前期工作,時年24歲的武漢大學(xué)研究生宿生成為最先登上黎母山的8名建設(shè)者之一。

  隨著電站建設(shè)會戰(zhàn)的展開,越來越多的年輕人漂洋過海來到這里。如今在海蓄電站工程部11人中,就有6人是30歲以下的年輕人,他們剛離開大學(xué)校門,遠(yuǎn)離大城市的燈火霓虹,擼起袖子,準(zhǔn)備在大山坳里干出一番事業(yè)。

  2013年2月27日,海蓄電站取得國家發(fā)改委開建核準(zhǔn)批復(fù)。征地移民成為工程建設(shè)的首個面臨的難點。那段時間每天一大早,宿生和伙伴們拿起砍刀,在丈高雜草、灌木中穿行。征地區(qū)域植被茂密,山螞蟥無處不在,“休息時撩起褲腿,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)已被螞蟥叮咬?!贝蠹移鹪缲澓?、風(fēng)雨無阻,僅用了3個月的時間就完成了近6000畝土地的實物指標(biāo)清點,這些任務(wù)在正常情況下需半年才能完成。

  正式開工后,在山腳向高峰進(jìn)軍途中,多雨霧的極端天氣成為攔路虎。2013年,瓊中當(dāng)?shù)叵掠晏鞌?shù)累計超過260天,導(dǎo)致上下庫連接公路遲遲不能完工,電站建設(shè)工期嚴(yán)重滯后。大壩防滲工程需嚴(yán)格控制建材的濕度,但黎母山頂多雨霧,潮濕且能見度低,施工作業(yè)只能見縫插針、爭分奪秒??紤]到往返20公里開外的林場臨時駐地,需要將近一個小時,作為現(xiàn)場監(jiān)督和驗收的業(yè)主代表,宿生索性搬進(jìn)了山頂工棚,與參建單位同吃同住,做到隨時可驗收,重要建設(shè)節(jié)點在場,“他有時候一兩個月不下山,一般生活用品都托往來工程車輛捎帶。”同事回憶起當(dāng)時情形如此說道。

  如何優(yōu)化施工安排、創(chuàng)新施工工藝,來保證按時保質(zhì)完成建設(shè)任務(wù),考驗著這群年輕建設(shè)者們。在項目可行性研究階段,通過優(yōu)化施工組織布置,取消了原設(shè)計方案中4個棄渣場,減少建設(shè)征地約15.5萬平方米;通過理論分析、水力學(xué)模型試驗、數(shù)值模擬等多方面研究,將上水庫岸坡開敞式溢洪道優(yōu)化為與導(dǎo)流洞結(jié)合布置的豎井式溢洪道,減少開挖面積7320平方米,節(jié)約工程投資約600萬元。在工程施工過程中,海蓄電站工程部組織設(shè)計單位對工程區(qū)域氣候和景觀環(huán)境特點進(jìn)行深入分析、研究,累計完成開挖邊坡綠化約45萬平方米。對工程開挖等形成的邊坡優(yōu)先采用植物復(fù)綠的方式進(jìn)行防護(hù)、治理,最終避免大面積噴混凝土支護(hù)邊坡形成人為荒漠化。

  為確保工程質(zhì)量,建設(shè)者們積極開展“樣板工程示范點”建設(shè)。其中,海蓄電站地下廠房頂拱開挖殘孔率達(dá)90%以上,成形質(zhì)量在砂巖地質(zhì)條件下處于國內(nèi)先進(jìn)水平;下水庫大壩面板混凝土采用滑模工藝,嚴(yán)格控制混凝土配合比和澆筑質(zhì)量,混凝土外觀平順、光滑,受到了質(zhì)量監(jiān)督專家的好評;地下廠房、進(jìn)出水口排架等部位創(chuàng)新采用清水混凝土工藝,結(jié)構(gòu)拆模后表面光潔如鏡,不用再進(jìn)行表面處理和裝修,體現(xiàn)了工業(yè)建筑的別樣美感。

  在建設(shè)過程中,海蓄電站積極利用“勞模工作室”等工作平臺,結(jié)合實際問題,踴躍開展各項職工技術(shù)創(chuàng)新活動。“降低瀝青混凝土拌合過程中廢料產(chǎn)生率”“提高廠房對穿錨索造孔一次合格率”等QC成果獲得南方電網(wǎng)公司基建優(yōu)秀QC成果二等獎3項、三等獎2項,“縮短3#施工支洞鉆爆循環(huán)開挖時間”成果獲得公司職工技術(shù)創(chuàng)新三等獎,并在實際施工中收到奇效。同時,建設(shè)過程中涌現(xiàn)出一批愛崗敬業(yè)、業(yè)績突出的員工,先后有30余人次獲得南方電網(wǎng)公司各級單位“先進(jìn)工作者”“優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”“優(yōu)秀共青團(tuán)員”“調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司十大杰出青年”“瓊中縣最美青工”等榮譽(yù)稱號。

  2016年初開始,中央電視臺歷時14天,通過航拍、定點拍攝、全天候跟蹤拍攝等方式,全景式地記錄了海蓄電站主廠房土建和機(jī)電安裝、上下斜井爆破開挖、上庫和下庫大壩施工等宏大建設(shè)場面,紀(jì)錄片《建設(shè)者˙海島蓄能》在五一勞動節(jié)當(dāng)天成功播放,一線建設(shè)者頑強(qiáng)拼搏、精益求精的工作風(fēng)采引發(fā)了社會各界關(guān)注。

  今年12月,海蓄電站1號機(jī)組安裝調(diào)試工作順利完成。從開工建設(shè)到首臺機(jī)組發(fā)電,僅用時45個月,比國家發(fā)改委批復(fù)計劃提前6個月,比國內(nèi)目前建設(shè)最快的抽水蓄能電站提前3個月,可有力保障昌江核電投產(chǎn)后海南電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

  中國制造的擂臺

  南網(wǎng)首個自主設(shè)計、建造和安裝調(diào)試的國產(chǎn)“芯”

  “深蓄電站真正實現(xiàn)了機(jī)組國產(chǎn)化,完全意義上自主設(shè)計、研發(fā)和安裝調(diào)試”,東方電機(jī)駐深蓄電站現(xiàn)場代表袁增朋自豪不已。長期以來,作為抽水蓄能電站的核心部件,抽水蓄能機(jī)組由國外少數(shù)生產(chǎn)廠家主導(dǎo)并形成壟斷格局。

  2013年7月8日,南方電網(wǎng)公司首座全面采用國產(chǎn)化機(jī)組的抽水蓄能電站——深圳抽水蓄能電站4×300MW機(jī)組設(shè)備采購合同簽訂儀式在廣州舉行。此前經(jīng)過多輪談判,最終確定哈爾濱電機(jī)廠為發(fā)電電動機(jī)中標(biāo)單位,東方電機(jī)為水泵水輪機(jī)中標(biāo)單位。從核準(zhǔn)開工之日起,深蓄電站就被賦予助推機(jī)組設(shè)備國產(chǎn)化的特殊使命,其全部4臺機(jī)組設(shè)備將由國內(nèi)企業(yè)獨立設(shè)計、制造和成套供貨。由此,深蓄電站成為中國裝備制造比學(xué)趕超的擂臺。

  深蓄電站作為南方電網(wǎng)首個機(jī)組設(shè)備國產(chǎn)化項目,設(shè)備安裝、調(diào)試工作不可控因素多,困難在所難免。首先,電站發(fā)電電動機(jī)和水泵水輪機(jī)由兩個主機(jī)廠分別供貨,面臨大量協(xié)調(diào)工作。其次,國內(nèi)主機(jī)廠第一次作為蓄能機(jī)組調(diào)試總責(zé)任方,調(diào)試經(jīng)驗不足。水道充水、系統(tǒng)充電、機(jī)組安裝調(diào)試,任何一個環(huán)節(jié)若出現(xiàn)絲毫偏差,便要返工。

  為解決這些困難,深蓄電站組織機(jī)電人員進(jìn)行了精心的準(zhǔn)備,始終把精益化管理思路貫徹在調(diào)試工作中,除了做好參建單位的組織協(xié)調(diào),更要提高業(yè)主方在調(diào)試工作中的主導(dǎo)和把關(guān)作用。

  今年4月,深蓄電站1號轉(zhuǎn)子磁軛進(jìn)行熱加墊工序。該部件采用環(huán)形鋼板結(jié)構(gòu),是國產(chǎn)蓄能機(jī)組首次采用該種結(jié)構(gòu),而該種厚環(huán)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱加墊,也屬國內(nèi)首次。在進(jìn)行第1次磁軛熱加墊時,由于磁軛與轉(zhuǎn)子中心體溫差不夠,導(dǎo)致熱加墊失敗。

  轉(zhuǎn)子組裝是首臺機(jī)組發(fā)電關(guān)鍵路線上的關(guān)鍵工作,深蓄電站迅速組織機(jī)電人員分析討論,向?qū)<艺埥?,主?dǎo)設(shè)計了更為高效的熱加墊方案,通過調(diào)整加熱板布置方式和改變轉(zhuǎn)子中心體冷卻方式,解決了磁軛與轉(zhuǎn)子中心體溫差問題,從而順利完成1號轉(zhuǎn)子磁軛熱加墊工作。優(yōu)化后熱加墊方案在2號轉(zhuǎn)子磁軛熱加墊再度成功驗證,方案更得到了設(shè)備廠家高度贊譽(yù),并在后續(xù)類似項目得以應(yīng)用推廣。

  在此基礎(chǔ)上,深蓄電站組織員工以創(chuàng)新工作室成員為骨干,進(jìn)行了“磁軛熱加墊溫度監(jiān)測系統(tǒng)”科技項目攻關(guān),以實現(xiàn)磁軛熱加墊溫度的可視化監(jiān)測,同時不斷改進(jìn)、解決磁軛熱加墊過程中存在的問題,進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子磁軛的安裝質(zhì)量。

  5個月后,深蓄電站1號機(jī)組動態(tài)調(diào)試正式開始。首先進(jìn)行機(jī)組升速試驗,隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速超過40%,發(fā)電機(jī)推力外循環(huán)油冷卻系統(tǒng)設(shè)備運行振蕩噪音異常。類似問題曾出現(xiàn)過,若不根治會有嚴(yán)重安全隱患,徹底解決卻要無限期拖延工期。為此,深蓄電站技術(shù)人員和廠家一道認(rèn)真測試仔細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)是兩臺油泵同時運行時引起的管路振蕩發(fā)出的異響。

  隨后,技術(shù)員工仔細(xì)進(jìn)行每一項實驗,逐一進(jìn)行風(fēng)險分析。試驗結(jié)果證明,在各種工況下,單臺油泵運行完全不影響推力和下導(dǎo)軸承溫度。最終,簡單有效的解決方案是在同一時間,僅開一臺油泵。

  “開得起、停得下”是抽水蓄能機(jī)組的重要考核標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)人員大膽實施了“開機(jī)過程中廠用電切換試驗”項目,保證在開機(jī)過程中若出現(xiàn)廠用電切換現(xiàn)象,機(jī)組設(shè)備仍能無擾冗余切換,進(jìn)一步提高機(jī)組在極端情況下的啟動成功率及機(jī)組運行安全。

  至今年11月,1號機(jī)組動態(tài)調(diào)試圓滿完成全部試驗項目。經(jīng)過專業(yè)權(quán)威驗收,各項試驗結(jié)果滿足安全穩(wěn)定運行要求,機(jī)組主要性能指標(biāo)達(dá)到優(yōu)良水平,“絕對不輸給國外同類產(chǎn)品”。國產(chǎn)化機(jī)組實現(xiàn)了1號機(jī)組動態(tài)調(diào)試一次啟動成功、一次并網(wǎng)成功、一次抽水成功、所有工況轉(zhuǎn)換均一次性成功,實現(xiàn)了220千伏設(shè)備零跳閘、機(jī)電設(shè)備零損壞的調(diào)試目標(biāo)。

  在國產(chǎn)化設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)、安裝調(diào)試過程中,南方電網(wǎng)公司相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員得以全程參與,由此培養(yǎng)鍛煉了一批掌握先進(jìn)抽水蓄能電站運維技術(shù)的人才,為今后國產(chǎn)化抽水蓄能機(jī)組的規(guī)模化建設(shè)運行做好人才儲備。更重要的是,以深蓄電站建設(shè)為考場,國產(chǎn)機(jī)組交上一份優(yōu)秀答卷,成為中國制造爬坡過坎,在探索中前行,在實戰(zhàn)中超越的生動寫照。


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