白鶴灘水電站16臺100萬千瓦水電機組轉輪全部吊裝完成。圖片由受訪單位提供
□黑龍江日報全媒體記者 桑蕾 黑龍江日報全媒體見習記者 杜清玉
3月末，《黑龍江省創(chuàng)意設計產(chǎn)業(yè)專項規(guī)劃2022-2030年》和《黑龍江省支持創(chuàng)意設計產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策措施》正式發(fā)布，其中關于工業(yè)設計的內(nèi)容引發(fā)了各界對工業(yè)設計如何賦能產(chǎn)業(yè)轉型升級的關注。
說起工業(yè)設計，我們不得不將眼光瞄向“黑龍江省首屆工業(yè)設計大賽”金獎作品——哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司（簡稱哈電電機）白鶴灘100萬千瓦水輪發(fā)電機組。
“100萬千瓦水輪發(fā)電機組體現(xiàn)了多項工業(yè)設計之美?！边@是哈電電機副總工程師覃大清，在參加黑龍江省首屆工業(yè)設計大賽時陳述的理由。
這段話超出了評委會對作品的預判——人人都知道100萬千瓦水輪發(fā)電機設計的難度和制造的精妙。卻都沒想到可以用“美”來形容概括！
超乎想象的工業(yè)設計之美
——白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界處，矗立在金沙江下游干流河段上，百萬機組的研制成功，使得電站總裝機容量1600萬千瓦可以布置發(fā)電站機組16臺，正好是2的指數(shù)，水工電氣，機組布置，兩兩組合，左右兩岸對稱，猶如白鶴亮翅，呈現(xiàn)對稱協(xié)調之美。
——百萬千瓦水輪發(fā)電機中，磁極個數(shù)56個，每個支路7個單元，共8個支路數(shù)，八方布置，也同樣呈現(xiàn)協(xié)調對稱之美。
——設計額定電壓24千伏，保證發(fā)電機出口端電流不超過已有電氣設備最大值，解決百萬水電機組的與已有電力系統(tǒng)正常銜接和電能送出的問題，呈現(xiàn)水輪發(fā)電機組與電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)調之美。
——15長+15短的長短葉片轉輪，呈現(xiàn)出流體力學和結構力學美。設計團隊對葉片進行稱重，根據(jù)稱重結果，精確計算每一個葉片的位置。在15個長葉片的進口部分，插入長度約為一半的15個短葉片。這樣的搭配，在不增加出水口水流擁擠程度的同時，提高了機組穩(wěn)定性，同時將白鶴灘轉輪的最優(yōu)效率提升至96.7%。
——轉輪創(chuàng)下全球首個巨型長短葉片轉輪“零配重”，堪稱打造一顆天然“完美心臟”。體現(xiàn)出精細的工藝設計之美。單機容量最大的水電機組，轉輪“零配重”，在全球尚屬首次。意味著一根手指就能撥動338噸重的轉輪。
以上這些話，是面對我省工業(yè)設計大賽的評審組時，覃大清的精彩表述。
100萬千瓦時水電機組的成功運轉，代表著我國水力發(fā)電技術已經(jīng)登頂世界水電之巔。有這樣重磅的意義和硬核設計，拿到黑龍江省首屆工業(yè)設計大賽金獎本在意料之中，但覃大清卻覺得只說成績，勝之不武，于是工業(yè)設計之美念頭在他參賽之前靈光乍現(xiàn)。
從跟隨國外到走入“無人區(qū)”
這濃縮的美，背后是14年的研發(fā)設計和制造，更是設計者對這段歲月的凝練表達。
在覃大清的水電設計生涯里，有兩個階段特別值得書寫——三峽和白鶴灘。而他也一路跟隨中國的水電發(fā)展，成為中國水力發(fā)電技術連續(xù)上三個臺階的參與者和見證者——
1997年之前，包括三峽左岸在內(nèi)的許多大型水輪發(fā)電機組的研發(fā)是與國外合作完成的。當時三峽水輪發(fā)電機組的單機容量是70萬千瓦，是當時世界最大容量之一。1998年~2003年，覃大清率領團隊迎難而上，負責三峽右岸水輪機的模型研發(fā)。2003年10月，哈電突破了“高部分負荷壓力脈動”這一世界性難題，在與國際企業(yè)同臺競技中勝出，為打破國外企業(yè)在水輪發(fā)電機組關鍵技術的壟斷，實現(xiàn)大型水輪發(fā)電機組及成套設備自主化做出了重要的突破。此后，中國水電裝備開始走上領先世界之路。覃大清還記得三峽右岸同臺對比的時候，正是楊利偉乘神舟五號飛船首次進入太空?？赐曛辈?，覃大清從辦公樓走出來，心里很激動，因為中國的水力發(fā)電也要邁上新征程了。
2003年到2007年，覃大清他們團隊乘勝前行，成功自主研制了溪洛渡、向家壩水輪發(fā)電機組，將世界水輪發(fā)電機組的最大容量從70萬千瓦提升到80萬千瓦。中國水電裝備領先世界，中國水力發(fā)電技術登上第二個臺階。
2007年，哈電集團電機公司水力發(fā)電設備國家重點實驗室開始為白鶴灘項目設計研發(fā)水輪發(fā)電機組，目標設定為100萬千瓦。2021年，白鶴灘水電站首臺百萬級水電機組投產(chǎn)發(fā)電成功。中國水力發(fā)電技術登上第三個臺階，登上了世界水力發(fā)電的“珠穆朗瑪”。此時，距離哈電集團承接這一任務已經(jīng)過去14年。
在“無人區(qū)”里如履薄冰
單臺白鶴灘100萬千瓦水輪發(fā)電機組，50米高、8000多噸重，運轉1小時能產(chǎn)生100萬度電，可滿足一個現(xiàn)代家庭150年的用電需求，是當之無愧的水電“巨無霸”。
可如今再提起“100萬”，覃大清謙虛地說，那早就是輕舟已過萬重山的事了。
研發(fā)，一定是面向未來。2007年承接研發(fā)任務，用了5年研發(fā)成功。對于覃大清來說，“100萬”已經(jīng)是10年前的技術。
站上世界之巔，新的研發(fā)任務接踵而至，覃大清和他的團隊壓力倍增——這就像一場馬拉松，在前面有對手的時候，你只管追著跑。當進入無人區(qū)，前面是險灘，還是地雷陣，不得而知。
在我國提出建設“小康社會”的時候，老百姓曾經(jīng)開玩笑地把小康社會定義為“樓上樓下，電燈電話”。這個表達雖然簡單，但覃大清認為正因為有了這種前瞻性，才使得夢想得以變?yōu)楝F(xiàn)實。
水電機組設計屬于工業(yè)設計中的“私人定制”。定方向、定選擇，做決策，這對像覃大清這樣的技術決策者來說是最重要的考驗。對未來世界的想象，是人思想的解放。從無到有，有中出新、新中求優(yōu)，生產(chǎn)一代，研發(fā)一代。覃大清和他的團隊已經(jīng)和白鶴灘100萬千瓦水輪發(fā)電機組“告別”，開始進入新階段。
