烏東德建設(shè)團隊攻克多項水電工程“世界級”難題
今年初夏，四川會東縣與云南祿勸縣交界處，全世界的目光聚焦于此。6月29日，世界第七、中國第四大水電站—金沙江烏東德水電站首批機組正式投產(chǎn)發(fā)電。
在激昂的金沙江轟鳴聲下，多項“世界級”難題在被譽為“最聰明”大壩的烏東德面前迎刃而解。389.1億千瓦時的發(fā)電量可滿足廣州近5個月的用電需求、綠色電能每年能節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1220萬噸、防洪庫容24.4億立方米相當(dāng)于170多個西湖……未來，烏東德將和白鶴灘、溪洛渡、向家壩水電站一道崛起在金沙江下游，成為世界級清潔能源基地，為中國經(jīng)濟發(fā)展不斷提供綠色動力。
這項重大工程成就，源自建設(shè)者們孜孜不倦、鍥而不舍的付出。修建烏東德的人究竟是誰?他們是如何在金沙江天險中完成這一建設(shè)奇跡的?近日，本報記者對烏東德水電站建設(shè)團隊進行了采訪。
傳承“紅色基因”——
手術(shù)后僅6天，他重返施工一線
“當(dāng)我好不容易見到烏東德地段的金沙江時，心里真有點發(fā)怵。這里山高坡陡、無路可行，壩址左右岸不通，到任何一個地方，都要耗費很大工夫。”烏東德工程建設(shè)部主任楊宗立至今還清楚記得，2008年第一次來到烏東德時的場景。
為充分利用金沙江豐沛的水能資源，2002年，國家授權(quán)中國長江三峽集團有限公司(以下簡稱“三峽集團”)在金沙江下游開發(fā)建設(shè)水電站。經(jīng)過嚴(yán)密勘察，2011年，烏東德水電站建設(shè)正式進入籌備期。
橫斷山脈南北橫亙，山高谷狹，想要進入被高山陡坡包裹其中的金沙江兩岸，就必須翻山越嶺。楊宗立告訴記者，從四川省涼山州寧南縣出發(fā)，到烏東德需要一路顛簸12小時，萬一遇到下雪結(jié)冰，那種緊張焦慮的心情更是不可名狀。
在烏東德修建伊始，工作、生活環(huán)境極其惡劣。在險峻陡坡與湍急水流之間，是沒路、沒水、沒電、沒通訊的閉塞生活。每年春夏之交，酷熱干燥的天氣更令建設(shè)團隊苦不堪言，“強紫外線能把人穿透了，大家臉上、胳膊上的死皮都是一層層地往下揭。”大壩項目部副主任黃燦新說。
盡管困難重重，但建設(shè)團隊并未退縮。
生活工作條件差，那就自己動手創(chuàng)造條件。查勘、調(diào)研、規(guī)劃、組織一步不落，楊宗立帶領(lǐng)團隊迅速啟動“三通一平”項目，僅3年時間就完成道路、營地、供水、供電的全部建設(shè)任務(wù)。
自2014年調(diào)入烏東德籌備組以來，黃燦新一直肩負(fù)著地基與基礎(chǔ)工程建設(shè)管理的重任。但因為身體原因，黃燦新曾經(jīng)暫別崗位有“6天之久”。
2018年，黃燦新接受了縱膈肌異物微創(chuàng)切除手術(shù)。手術(shù)后僅僅6天，他便回到了心心念念的烏東德，但由于尚未痊愈，長時間的工作令傷口再度撕裂，劇烈的痛感使黃燦新汗如雨下，但即便如此，他也不曾言苦。
“因為當(dāng)時是年底了，距離春節(jié)只剩下1個月的黃金施工時間，如果不抓緊，可能會造成大壩基坑進水。”面對記者的詢問，黃燦新略顯羞澀地解釋道，“其實我也沒有多想，就是考慮不能影響部門工作的正常安排。”
在楊宗立心中，水電人的使命就是興修水利、防治水患、造福人民。“為了國家清潔能源建設(shè)，促進地方經(jīng)濟發(fā)展和老百姓致富，三峽人‘為我中華，志建三峽’的‘紅色基因’必須在新一代身上得到傳承。”
工程建設(shè)高峰期，水灰比是控制混凝土強度的關(guān)鍵指標(biāo)，外來水入倉則是影響水灰比的最大障礙。因此，每一個主汛期對大壩建設(shè)者們而言都是一場實打?qū)嵉?ldquo;硬仗”。
每逢下雨天，別人都是往屋里跑，項目部的年輕人卻披上雨衣奔向工地。“有時候幾次陣雨下來，一夜就這么過去了。”青年同事們的無私奉獻，令項目部副主任楊寧深受感動。
“雨季施工的時候，每天睡覺都睡不踏實，就感覺快要下雨了。”現(xiàn)場指揮防雨排水、跟蹤坯層覆蓋時間、組織恢復(fù)澆筑……一旦下雨，項目部“90后”助理師喬雨要做的就是快速組織協(xié)調(diào)，“雨小的時候可能還能指揮一下，但雨大的時候可顧不得了，自己也要趕緊拿瓢舀水。有時候穿雨衣還捂一身汗，那就干脆不穿。”
“這些年，我先后和五六名年輕同事一起開展工作，這群年輕人學(xué)習(xí)能力強、能打能拼、還吃苦耐勞，在他們身上，我看到了中國水電建設(shè)的美好未來!”黃燦新說。
安裝“智能大腦”——
連續(xù)7天晝夜蹲守，只為數(shù)據(jù)精準(zhǔn)
相較于其他水電站，烏東德到底有啥特殊之處?
“作為世界上最薄的300米級特高拱壩，烏東德可謂是處處有創(chuàng)新。”楊宗立笑著說，“之所以被稱為是世界上‘最聰明’的大壩，是因為一大批智能化成果在烏東德得到了廣泛應(yīng)用。”
烏東德地處深V干熱河谷，氣溫高、輻射強、溫差大，加之河床狹窄、地質(zhì)構(gòu)造劇烈，不僅施工難度極大，而且人力作業(yè)安全也常受威脅。
面臨眾多關(guān)鍵技術(shù)難題和安全優(yōu)質(zhì)建設(shè)的管理挑戰(zhàn)，如何破題?烏東德建設(shè)團隊給出了獨具匠心的答案——為水電站安裝“智能大腦”。
2017年，可進行完整數(shù)據(jù)錄入與流程執(zhí)行工作的大壩智能建造平臺iDam2.0開始上線使用。借助iDam2.0，施工人員可通過手機、平板等移動設(shè)備，實時錄入、上傳、查詢現(xiàn)場工作數(shù)據(jù);同時，依靠通水冷卻智能控制、機器視覺智能監(jiān)測、倉面環(huán)境智能監(jiān)控等多個智能建造子系統(tǒng)，通水、噴霧、振搗等施工流程均可實現(xiàn)全過程、全方位的精細(xì)化管控。
以智能通水控制系統(tǒng)為例。過去的水電建設(shè)工程中，混凝土降溫多采取人工冷卻的方式，不僅需要施工人員跑上跑下，而且工作效率、溫控精度都不盡如人意。而今，智能建造平臺在收集到溫控數(shù)據(jù)后，便可根據(jù)溫控要求計算通水參數(shù)，按照計算結(jié)果實時調(diào)整一體式流溫伺服閥，通過預(yù)埋在壩體中的冷卻水管，直接實現(xiàn)冷卻通水的實時精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
但研發(fā)智能建造系統(tǒng)并非一帆風(fēng)順。因集成接口復(fù)雜多變、數(shù)據(jù)權(quán)限控制邏輯難度大，系統(tǒng)的評價預(yù)警指標(biāo)正確取值一直未能明確。
為了獲得最為可靠、真實的數(shù)值，大壩項目部員工以“釘釘子”精神連續(xù)7個晝夜蹲守現(xiàn)場，以最原始掐秒表的方式獲取不同時段的效率數(shù)據(jù)、質(zhì)量評價及預(yù)警值。“最終，根據(jù)實際監(jiān)測值擬合反演得到的指標(biāo)相關(guān)系數(shù)達到99%以上，完全滿足了現(xiàn)場實際需求。”喬雨告訴記者。
如今，iDam2.0共采集到907倉、50余萬條施工、1200余萬條溫度、10億余條質(zhì)量安全進度管理等數(shù)據(jù)。“大壩智能建造系統(tǒng)就像‘神經(jīng)中樞’一樣，能時刻告知我們大壩的‘身體狀態(tài)’。”對于實現(xiàn)工程狀態(tài)全面感知、真實分析、實時控制的“創(chuàng)新之舉”，楊寧很是自豪。
在水電建設(shè)者心目中，最擔(dān)憂的永遠是藏于峽谷巖石之間的細(xì)微縫隙，這是河水滲入堤壩的“天然通道”。為了防止?jié)B流，需要將水泥漿灌入縫隙，但縫隙到底灌沒灌滿，上游向下游滲流的截斷效果如何，很難直接判斷。
為提升大壩灌漿技術(shù)水平，根治滲流頑疾，促進灌漿作業(yè)由隱蔽轉(zhuǎn)向陽光化，烏東德建設(shè)團隊歷時2年研發(fā)出國內(nèi)首套全自動控制的智能灌漿系統(tǒng)。只需在電腦上輸入水灰比、設(shè)計壓力、屏漿時間等參數(shù)，再按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)就會自動加水、加漿，并按設(shè)定好的相關(guān)參數(shù)完成高質(zhì)量的灌漿。
“整個過程就像操作家里的自動洗衣機一樣簡單。”看著位于烏東德左岸壩肩的灌漿平洞，智能灌漿系統(tǒng)正在運行，項目部工程師黃偉感嘆。
打造精品工程——
0.5%的參數(shù)差距，他們也較真到底
實際上，在水電站開始籌建起，建設(shè)團隊就鉚足了勁，誓要打造精品機電工程。
7月13日，烏東德水電站第4臺機組投產(chǎn)發(fā)電，巨大的綠色電能為中國發(fā)展再添“新引擎”。而烏東德水電站安裝的85萬千瓦水輪機組，已是世界上投產(chǎn)的單機容量最大發(fā)電機組。
在設(shè)計流量更大、承壓要求更高的情況下，如此龐然大物能夠在水流的驅(qū)動下四平八穩(wěn)地運轉(zhuǎn)，這與國產(chǎn)大型鑄鍛件材料的研究應(yīng)用密不可分。
“在三峽左岸建設(shè)時期，由于國內(nèi)制造水平不足，大型鑄鍛件基本依賴進口，但產(chǎn)品質(zhì)量缺陷和交貨延誤等問題時常出現(xiàn)。”受制于人的被動局面，令三峽人意識到：要想提高國內(nèi)裝備制造業(yè)在國際舞臺上的競爭力，就必須打造自己的核心技術(shù)。
面對烏東德建設(shè)的現(xiàn)實需要，2006年，三峽機電公司總經(jīng)理胡偉明開始組織團隊深入一線調(diào)研，努力推進國內(nèi)鑄鍛件制造企業(yè)參與科技攻關(guān)，重點研究優(yōu)化制造工藝，提高制造水平。
回憶起鑄鍛件技術(shù)水平的點滴提升，團隊成員、三峽機電科技管理部高級工程師劉功梅直言不易。
在一次關(guān)于轉(zhuǎn)輪馬氏體不銹鋼鉻元素標(biāo)準(zhǔn)制定的討論會上，團隊告知機組和材料制造廠家，為保證轉(zhuǎn)輪的防銹蝕能力，應(yīng)將鉻元素的最低含量由12%提高到12.5%。但是各原材料廠家都表示，12%的含量已經(jīng)很難控制了，如果提高到12.5%，更是縮小了成分含量允許的波動范圍，產(chǎn)品的報廢率會大幅增加，成本也會因之提高。
“就為了這看似微不足道的千分之五的提升，我們花了一下午的時間講事實、找依據(jù)，真是費盡了口舌，絞盡了腦汁。”但好在各廠家都最終同意按照新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行制造，這讓劉功梅如釋重負(fù)。
“其實，這樣的例子還有很多。雖然國家重大工程項目的建設(shè)過程可能會讓制造廠家覺得我們很不好打交道，任何一點參數(shù)調(diào)整都要較真到底，但我們就是要在技術(shù)和質(zhì)量上做到絕對可靠。”劉功梅表示，“杜絕人云亦云，敢于堅持原則、精益求精，正是我們作為科技工作者和工程建設(shè)者的底線操守。”
在科研創(chuàng)新的征途中，除了精益求精的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，烏東德人還展示出勇于擔(dān)當(dāng)、銳意進取的品質(zhì)姿態(tài)。
為應(yīng)對定子線棒電暈問題，發(fā)電機團隊果斷提出“真機線棒必須進行型式試驗”，打破了水電行業(yè)的傳統(tǒng)做法。面對業(yè)內(nèi)一片質(zhì)疑，三峽機電科技管理部副主任鄒祖冰堅持道，“經(jīng)過型式試驗驗證的真機線棒才是可靠有保證的產(chǎn)品，這也是烏東德最需要的”。
當(dāng)時國內(nèi)外定子線棒型式試驗沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，那就自己來研究制定。為了啃下這塊“硬骨頭”，半年時間里，鄒祖冰率領(lǐng)團隊收集、整理和研究了大量國內(nèi)外材料，最終推出了新的試驗標(biāo)準(zhǔn)。
“事實證明，我們的要求是正確的。新試驗標(biāo)準(zhǔn)保證了發(fā)電機核心部件的可靠性。”鄒祖冰告訴記者，高電壓定子線棒耐壓試驗一次性通過，運行十分可靠。
如今，烏東德水電站已成功進入收尾階段，但烏東德人“勇攀科技高峰”的腳步并未停歇。“下一步，我們要結(jié)合工程建設(shè)實際，全方位開展好工作總結(jié)，將科研成果固化為烏東德經(jīng)驗，進而繼續(xù)向大型水電工程建設(shè)‘無人區(qū)’深入進發(fā)。”楊宗立說。
烏東德水電站建設(shè)成績單
7項指標(biāo)世界第一：(1)世界最薄300米級雙曲拱壩;(2)大壩單位壩頂弧長泄量世界第一;(3)地下廠房開挖高度世界第一;(4)尾水調(diào)壓室開挖半徑世界第一;(5)導(dǎo)流洞開挖斷面世界第一;(6)導(dǎo)流洞高度世界第一;(7)已建成投產(chǎn)單機容量世界第一。
12項技術(shù)為行業(yè)首次：(1)首個采用靜力設(shè)計動力調(diào)整設(shè)計方法設(shè)計拱壩;(2)首個采用長有壓短落尾獨立消力池的泄洪洞;(3)首個采用半圓筒形的調(diào)壓室和明滿流尾水洞;(4)首個高拱壩壩身不設(shè)底孔、導(dǎo)流隧洞改建生態(tài)放水洞工程;(5)首個采用上部封閉自排下部透水的復(fù)合水墊塘;(6)首次大壩全面采用低熱水泥混凝土;(7)首個采用運行期不抽排檢修期少抽排的二道壩;(8)首個采用低熱水泥碾壓混凝土二道壩;(9)首次高拱壩全壩采用無蓋重固結(jié)灌漿;(10)首次國內(nèi)大規(guī)模采用國產(chǎn)800兆帕高強鋼;(11)首個采用±800千伏特高壓多端柔性直流輸電工程;(12)首個采用遙感解譯進行移民實物指標(biāo)調(diào)查和安置規(guī)劃工程。
關(guān)鍵詞： 金沙江烏東德水電站
責(zé)任編輯：Rex_01
