寒冬臘月，四川省雅安市石棉縣田灣河畔，山林早已褪去綠色。坐落在河流上游的金窩水電站，一刻不停地工作著。

2023年6月，由東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司自主研制的國內(nèi)首臺單機(jī)容量最大功率150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪裝入金窩水電站。

近日，東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司總工程師、150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪項目負(fù)責(zé)人梁權(quán)偉接受科技日報記者采訪，講述了研制大型沖擊式轉(zhuǎn)輪的艱辛歷程。

為水電機(jī)組裝上“中國心”

記者：水電機(jī)組是水電站的核心組成部分。它主要由哪些設(shè)備構(gòu)成？

梁權(quán)偉：水電能源是我國應(yīng)用較廣的清潔能源。水電機(jī)組由水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和其他輔助設(shè)備構(gòu)成。

記者：目前我國有哪些比較有代表性的水電工程？

梁權(quán)偉：比較有代表性的有很多。以三峽水電站為例，它是目前世界上已建成的最大水電站，能夠攔蓄特大洪水，保障長江下游沿岸城市安全，也能提高上游區(qū)域的航運(yùn)能力。三峽水電站安裝了32臺70萬千瓦和2臺5萬千瓦的水電機(jī)組，總裝機(jī)容量2250萬千瓦。

記者：能否說當(dāng)前我國水電機(jī)組的研發(fā)水平已處于世界前列？

梁權(quán)偉：大體上可以這么說。我國擁有世界上最大的水電機(jī)組裝機(jī)容量，還研制出了不同類型水電機(jī)組的全系列產(chǎn)品。此外，我國水電機(jī)組技術(shù)在節(jié)能環(huán)保、發(fā)電效率和可靠性等方面取得了顯著進(jìn)步，國產(chǎn)水電機(jī)組已經(jīng)走出國門，得到廣泛應(yīng)用。

不過，我國沖擊式水電機(jī)組、可變速抽水蓄能水電機(jī)組等技術(shù)水平，與國外還存在一定差距。

記者：我們在哪里能看到?jīng)_擊式水電機(jī)組呢？

梁權(quán)偉：從水電站外觀是很難看到它的。沖擊式水電機(jī)組通常用于高水頭水電站。利用水頭落差，該類水電機(jī)組將勢能轉(zhuǎn)化成動能，再利用噴射機(jī)構(gòu)出口處形成的高速射流沖擊轉(zhuǎn)輪水斗，將水的動能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，最后轉(zhuǎn)輪帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

記者：這么看，轉(zhuǎn)輪在其中起了關(guān)鍵作用。

梁權(quán)偉：沒錯。轉(zhuǎn)輪被稱為水電機(jī)組的“心臟”，承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換的重要任務(wù)。

記者：轉(zhuǎn)輪的研發(fā)設(shè)計難度想必也不小。

梁權(quán)偉：是的。在設(shè)計階段，研發(fā)人員要考慮水電站復(fù)雜的環(huán)境因素，兼顧水電機(jī)組運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性，還要考慮特殊、極端條件下的運(yùn)行工況。在研制階段，研發(fā)人員既要注重轉(zhuǎn)輪性能的提升，又要考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和制造可行性。其中涉及的難題非常多，每一步走得都不容易。

記者：以前大型沖擊式水電技術(shù)一直被國外壟斷？

梁權(quán)偉：是的。我國大型沖擊式水電機(jī)組的關(guān)鍵部件曾長期依賴進(jìn)口。直到2023年6月，我們自主研制的150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪成功實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，翻開了我國高水頭大容量沖擊式水電機(jī)組研制的新篇章。但從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我國在該領(lǐng)域的自主創(chuàng)新征程才剛剛開始，需要積累的技術(shù)非常多。

“孤勇者”艱難前行

記者：在研制150兆瓦級大型沖擊式轉(zhuǎn)輪時，您主要負(fù)責(zé)哪些工作？

梁權(quán)偉：作為項目負(fù)責(zé)人和團(tuán)隊帶頭人，我主要負(fù)責(zé)組織水力開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、剛強(qiáng)度設(shè)計、工藝制造等領(lǐng)域的工作人員進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)，帶領(lǐng)團(tuán)隊不斷優(yōu)化方案。同時，我還要為團(tuán)隊研發(fā)做好保障工作，調(diào)配資源解決關(guān)鍵問題，直至轉(zhuǎn)輪成功下線，順利實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。

記者：回顧研發(fā)歷程，您覺得比較難解決的技術(shù)難題是什么？

梁權(quán)偉：我們基本從零起步。國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域前期積累非常少，而國外的技術(shù)又學(xué)不到，遇到難題只能靠自己慢慢摸索。

由于缺乏相關(guān)研制經(jīng)驗(yàn)，我便帶領(lǐng)技術(shù)人員開展大量調(diào)研工作，同國內(nèi)外高校、科研院所開展深入交流與合作。同時，我還帶領(lǐng)項目團(tuán)隊成員到金窩水電站等沖擊式水電站進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，收集一手?jǐn)?shù)據(jù)。最終，我和團(tuán)隊成員闖過多道難關(guān)，將沖擊式轉(zhuǎn)輪的研發(fā)平臺和技術(shù)體系搭建起來。

記者：在此期間，有沒有什么讓您印象深刻的事情？

梁權(quán)偉：我記得在一場綜合評審會上，我們的方案已經(jīng)經(jīng)過100多次優(yōu)化，卻依舊難以讓評審專家滿意。此時，我和團(tuán)隊決定另辟蹊徑，放棄傳統(tǒng)的設(shè)計思路，大膽提出一種新造型及設(shè)計方案。

在驗(yàn)證方案時，我們既緊張又期待。最終，分析數(shù)據(jù)出來，大家都驚呆了——應(yīng)用新方案后，轉(zhuǎn)輪各項參數(shù)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。那一刻，我和團(tuán)隊成員感到前所未有的輕松。

記者：從零開始著實(shí)不易。

梁權(quán)偉：的確。我們團(tuán)隊每個人幾乎為這個項目付出了全部。在研制初期，我和團(tuán)隊成員頻繁到金窩水電站出差。我們基本都是到站下車就馬上去現(xiàn)場，吃住就在水電站附近解決，為的就是快速獲取數(shù)據(jù)，盡快趕回公司做研究。

2022年9月5日，四川省甘孜藏族自治州發(fā)生6.8級地震。在余震不斷的情況下，我們團(tuán)隊仍然冒著山體隨時可能落石的風(fēng)險，堅持去現(xiàn)場了解水電機(jī)組的運(yùn)行情況。如今回想起來，我覺得太冒險了。

記者：2023年12月，由東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司牽頭研制的世界首臺單機(jī)容量最大功率500兆瓦沖擊式水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪開工制造。轉(zhuǎn)輪的最大功率從150兆瓦提升至500兆瓦，研制難度是否也成倍增加？

梁權(quán)偉：研制500兆瓦沖擊式轉(zhuǎn)輪的過程，我覺得稱得上“孤勇者探路”。其中最大的技術(shù)難點(diǎn)在于，如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升轉(zhuǎn)輪的性能，同時使其具有較強(qiáng)的抗泥沙磨蝕能力。這需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累和試驗(yàn)驗(yàn)證。我們對上百個方案進(jìn)行了計算分析。

記者：制造功率如此大的轉(zhuǎn)輪，過程順利嗎？

梁權(quán)偉：制造面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼘?shí)在太大了。150兆瓦沖擊式轉(zhuǎn)輪整體重量只有20多噸。500兆瓦沖擊式轉(zhuǎn)輪，僅中心體鍛件的鍛造重量就接近150噸。

記者：您和團(tuán)隊是怎么造這個龐然大物的？

梁權(quán)偉：我們想的辦法是通過技術(shù)創(chuàng)新把“巨物做小”。要實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，我們需依靠工藝創(chuàng)新，更需與專業(yè)的合作伙伴“抱團(tuán)”。

我們和國機(jī)重型裝備集團(tuán)股份有限公司、中信重工機(jī)械股份有限公司等企業(yè)開展合作。通過聯(lián)合創(chuàng)新，我們有效控制了轉(zhuǎn)輪中心體鍛件尺寸和重量，降低了大型鍛件制造風(fēng)險，確保大型沖擊式轉(zhuǎn)輪中心體鍛件高效、可靠制造。

給青年人施展才華的平臺

記者：下一步，您和團(tuán)隊的研發(fā)計劃是什么？

梁權(quán)偉：2024年，我們計劃把全三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計制造中。這樣能夠有效提升數(shù)據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率和產(chǎn)品產(chǎn)出周期，產(chǎn)品質(zhì)量也可以得到保證。同時，我們會推出一些新工藝提高水電設(shè)備的耐用性和穩(wěn)定性，降低后期維護(hù)的頻率和成本。

記者：您和團(tuán)隊是否會用上人工智能等新技術(shù)？

梁權(quán)偉：當(dāng)然。全球數(shù)字化浪潮正在不斷推進(jìn)，人工智能等新技術(shù)在智能設(shè)計、設(shè)備監(jiān)管、故障預(yù)警等方面可以為我們提供幫助，在提升水電機(jī)組可靠性、可用性、經(jīng)濟(jì)性與安全性方面具備較大潛力。

記者：您覺得我國水力發(fā)電行業(yè)存在人才缺口嗎？

梁權(quán)偉：目前在水力發(fā)電行業(yè)，我國已經(jīng)擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)、制造、安裝、調(diào)試和運(yùn)行人才隊伍。但在某些領(lǐng)域，如沖擊式水電機(jī)組、可變速抽水蓄能水電機(jī)組、三機(jī)式水電機(jī)組等領(lǐng)域，優(yōu)秀人才數(shù)量還不足，需加大培養(yǎng)力度。

記者：在這部分人才培養(yǎng)上，您有什么建議？

梁權(quán)偉：要重視經(jīng)驗(yàn)的積累和知識的傳承，幫助青年人才建立自主知識體系。鼓勵員工多參加對外交流活動，加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新的力度、廣度和深度。新員工一進(jìn)公司，單位就要選派經(jīng)驗(yàn)豐富的骨干工程師為其量身打造成長路線，并隨時進(jìn)行輔導(dǎo)。相關(guān)部門可以將關(guān)鍵核心崗位的必備知識技能整理成知識地圖，方便新員工盡快成長成才。

記者：還可以借助高校的力量，促進(jìn)水電領(lǐng)域人才培養(yǎng)。

梁權(quán)偉：沒錯。我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與相關(guān)高校溝通，更積極地鼓勵校企合作，搭建產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人平臺。同時，針對水力發(fā)電行業(yè)的人才需求，校企聯(lián)合制定培養(yǎng)方案。

另一方面，水力發(fā)電相關(guān)企業(yè)要與高校共同探索產(chǎn)學(xué)研合作，打造產(chǎn)學(xué)研融合創(chuàng)新平臺，推動科技成果快速轉(zhuǎn)化落地。

記者：您認(rèn)為如何才能吸引更多優(yōu)秀青年投身水電領(lǐng)域？

梁權(quán)偉：我認(rèn)為要給青年人才足夠大的平臺去創(chuàng)新創(chuàng)造。青年人才通常缺乏經(jīng)驗(yàn)，但他們有熱情、有創(chuàng)意、有干勁。如果讓他們有機(jī)會展示自己的才華，那么他們就有可能成為重大科技創(chuàng)新項目的領(lǐng)導(dǎo)者。

同時，我們需要建立更為科學(xué)的評價機(jī)制，給本地青年人才和引進(jìn)青年人才公平競爭的機(jī)會。特別是要加強(qiáng)對本地青年人才的支持和培養(yǎng)，進(jìn)一步提高本地青年人才項目支持力度。

記者手記

對梁權(quán)偉的采訪，是在一家咖啡館里進(jìn)行的。在淡淡的咖啡香氣中，梁權(quán)偉不疾不徐地講述著自己數(shù)十年的從業(yè)經(jīng)歷。

梁權(quán)偉談吐儒雅，不時還顯露出鄰家大男孩般靦腆。梁權(quán)偉話不多，卻對說出的每句話反復(fù)斟酌，他說“工程師最重要的就是嚴(yán)謹(jǐn)”。

梁權(quán)偉是寄情山水之人。聊到實(shí)地調(diào)研時看過的大好山川，他的眼睛便閃出光芒。

作為績溪抽水蓄能電站、長龍山抽水蓄能電站等著名水電站水電機(jī)組研發(fā)團(tuán)隊的帶頭人，梁權(quán)偉將自己的青春奉獻(xiàn)給了水電事業(yè)。對于自己主持研發(fā)的每臺水電機(jī)組，他都如數(shù)家珍，甚至連多年前的設(shè)計細(xì)節(jié)都記得清清楚楚。

當(dāng)說起研制沖擊式水電機(jī)組、可變速抽水蓄能水電機(jī)組等高難度水電機(jī)組時，梁權(quán)偉語速明顯加快。他說，科研人員不能滿足于現(xiàn)有成績，一切才剛剛起步，“要走的路還很長，要攀的山還很高”。

不過，路再長，走下去定能到達(dá)；山再高，往上攀總能登頂。梁權(quán)偉相信，只要一直在前行，就會有很多可能與驚喜。祝他一路好運(yùn)。

（芶文涵 黃浩然 科技日報實(shí)習(xí)記者 劉俠）