一、任务来源或研究背景： 抽水蓄能电站属于大规模的储能装置，是世界公认的运行灵活可靠的调峰电源，可承担电网的调峰、调频、调相、稳定电力系统的频率和电压等任务，为电网经济高效、安全稳定运行提供保障。为了提高抽水蓄能电站的经济性，当代水泵水轮机和发电电动机向着高水头、高转速、大容量化方向发展。因此，大容量抽水蓄能机组的关键技术对抽水蓄能行业的发展居于重要的意义。 作为国内单机容量最大的抽水蓄能电站，浙江仙居抽水蓄能电站安装4台单机容量为375MW的混流可逆式水轮发电机组，机组水泵工况入力最大413MW，为国内首台400MW级的抽水蓄能机组，居世界第5位。仙居项目于2010年获得国家发改委的核准，被列为抽水蓄能电站设备国产化后续工作的依托项目，为保证机组设备采用国内最先进的技术，进行同台对比试验竞标采购，哈电以绝对的技术优势拿到仙居蓄能机组水泵水轮机及进水阀门合同。 作为国内单机容量最大的抽水蓄能机组，其设计、制造难度超过引进技术水平，需要在机组参数匹配、机组稳定性性能保证、机组结构设计等关键技术方面深入开展研究工作。哈电公司对国内单机容量最大的抽水蓄能机组的自主研发、设计、制造难度十分重视， 考虑到抽水蓄能机组的发展趋势和仙居抽水蓄能电站400MW级机组的设计、研发需要，进行科技立项，对大容量的抽水蓄能机组设计、研发、制造的一些关键技术进行研究、总结，为我国400MW级大型抽水蓄能机组的国产化提供技术保障，也为中国的抽水蓄能技术"走出去"打下了坚实的基础。 二、成果的主要技术创新点： 1、攻克了水泵水轮机动静流道参数匹配设计难关，在大容量水泵水轮机稳定性方面取得重大技术突破；解决了高水头、大容量机组刚强度设计难题，研制出国内首台400MW级水泵水轮机。（专利4个、论文5篇、论著2部） ① 交互应用CFD和"双向帕累托性能最优搜索技术"，开发出适应可调固定叶栅与旋转叶栅的压力场、速度场和旋转导向合理匹配的水力通道，攻克了大容量水泵水轮机 "S"特性区和驼峰区运行稳定性的世界性难题，实现了双向运转稳定性和效率的最优匹配，使得水泵水轮机加权平均效率水轮机工况达到90.98%，水泵工况达到93.48%；无叶区压力脉动幅值水轮机工况降低到7.1%，水泵工况降低到3.6%。 ② 创造性地将部件拓扑优化和刚强度灵敏度分析应用到结构有限元计算之中，与疲劳分析和全寿命周期设计相结合，解决了承受极高内水压力的顶盖、蜗壳座环等部件的结构设计难题，大幅提高了高水头、大容量水泵水轮机刚强度设计的可靠性。 ③ 提出整圆式止推压板结构，彻底解决了水泵水轮机导叶与顶盖刮碰的技术难题。 2、攻克了高水头、大直径进水球阀技术难关，成功研制出最大难度系数双向过流高压球阀。（专利2个、论著1部） ① 针对最大HD值（2038.4mom）的进水球阀，首次采用三道密封组合结构，有效解决了球阀枢轴防泥沙、防卡阻和防外渗的难题；创新了密封操作系统，提高球阀密封运行安全可靠性。 ② 提出激光跟踪测量和数控编程相结合的活门加工工艺新方法，确保球阀（DN2600）活门的加工精度在0.05mm以内。 发明进水阀打压试验三维优化布点技术，全面自动采样压力、应力、变形、时间等多参数、多通道综合试验成果，分析验证进水阀设计正确性；提出进水球阀打压试验准则，并列入了行业标准《水轮机进水球阀选用、试验及验收规范》（报批稿）。 三、成果的主要技术指标： 1) 水泵水轮机 与目前投运的进口和国产300MW水泵水轮机组相比，自主研制的大型抽水蓄能电站水泵水轮机组性能指标达到国际先进水平，在"S"区特性、驼峰区安全裕度等方面优于国外进口设备，达到国际领先水平，具有很强的市场竞争力。 2) 进水球阀 国内最大HD值（2038.4mom）的进水球阀，首次采用三道密封组合结构，有效解决了球阀枢轴防泥沙、防偏磨和防外渗的难题；球阀（DN2600）活门的加工精度在0.05mm以内。

哈尔滨电机厂有限责任公司

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