7月2日，凝聚中国水电装备顶尖智慧的全球首台单机容量最大500兆瓦、转轮尺寸最大6.23米的冲击式水轮机核心部件——转轮，在哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司（简称哈电电机）自主研制成功并发运，标志着我国在高水头、大容量冲击式水轮机组核心装备领域实现历史性突破。

该转轮将应用于西藏扎拉水电站。扎拉水电站由大唐西藏能源开发有限公司建设，是国家“藏电外送”骨干工程和世界在建综合难度最大的冲击式水电项目，电站装机两台全球单机容量最大、技术难度最高的500兆瓦冲击式机组。该机组作为国家能源局能源领域首台（套）重大技术装备项目，具有高海拔、高水头、大容量等技术特点，是服务国家“加快西南水电基地建设”战略的主力机型。

自主攻坚 尺寸与性能“双突破”

冲击式水轮机的水斗式转轮作为机组核心部件，承担着将水流动能转化为机械能的关键作用，堪称水电机组的“心脏”。哈电电机党委书记、董事长王贵介绍，作为国内冲击式机组研制的开拓者，哈电电机凭借数十年的技术积淀，先后参与研制了东川电站、秘鲁圣加旺等国内外30座电站67台套机组，形成了独具特色的研发制造体系。从水力开发到模型试验，从结构设计到加工制造，哈电在冲击式机组各环节积累了丰富的工程实践经验。

扎拉转轮对结构参数、水力性能及制造工艺的要求极高，代表着当前冲击式水电机组的最前沿技术水平。哈电电机为扎拉冲击式机组量身定制了高性能水斗式转轮。该转轮由21个精密水斗构成，外径达6.23米、整轮高度1.34米、重量约80吨。其核心部件——轮毂锻件，是目前世界最大的马氏体不锈钢锻件。这些突破性参数标志着该转轮在水力性能、高效运行区间和承压能力方面均实现行业颠覆性提升。 

作为世界水电技术的巅峰之作，该转轮的研发过程堪称系统工程创新的典范。哈电电机科研团队从机组安全与性能等维度出发，综合考量水斗与喷嘴的精密匹配、射流直径与效率的一致性、射流与水斗的相互作用、多喷嘴相邻射流的干涉效应，以及水斗的刚强度指标等，依托水力发电设备全国重点实验室的冲击式水力试验台，创新性地将计算流体力学流动分析、高速摄影与流态观测技术融合，通过持续优化，最终实现了过流参数的极致化设计。

整个研发过程历时4年，经历5次评审。研发团队对百余种方案进行系统论证，制造了6个不同设计方向的观测转轮和6个性能试验模型转轮，经高精度冲击试验台验证，其最优效率和加权平均效率均刷新世界纪录，为机组安全高效稳定运行提供了坚实保障。

“过去四年，我们在水电领域持续探索，不断突破。与白鹤滩水电站相比，扎拉的落差更大，开发难度更高。尽管扎拉机组的功率为50万兆瓦，是白鹤滩的一半，但其转速翻倍，综合难度相当。”哈电集团首席科学家覃大清说，该项目首先面临的是极限的制造问题。“转轮厚度达1.1米，锻件制造均达到行业极限。运输也是一大难题。最初的设计方案无法直接将重80吨、直径6.23米的转轮从哈尔滨运至扎拉电站。我们创新性地调整了运输策略，使转轮在运输过程中可变换姿态，避开了运输中的极限位置，也省去在项目地建设厂房进行加工制造的成本，同时保证了工期和质量。”覃大清感慨道，扎拉机组的设计与研发、制造均属前所未有，其成功不仅创造了世界纪录，更为未来水电开发和中国制造业的提升奠定了坚实基础。

制造登峰 科技与智造“双驱动”

哈电电机针对扎拉转轮500兆瓦级大型锻焊结构的特殊要求，统筹最优资源，严格执行质量管控体系，在结构设计、材料制备、焊接工艺及精密加工等关键环节实现全面突破。

哈电电机组织联合攻关，采取“化整为零、分散式加工”策略，优化数控程序，从38万条精简至27万条，并提升车序效率21%、镗序效率27%。面对超大尺寸带来的应力挑战，团队运用数字仿真技术指导模锻研究，创新采用锻焊结合结构，精准设计分瓣位置以避开水斗高应力区。

焊接环节采用三维检测模拟、焊机群控系统等数字化手段，实现全程监控，优化工艺参数，提升接头冲击韧性及耐疲劳性能。同时，构建“7序14检”全生命周期检测体系，形成“实体检测+数字仿真”双保障体系，实现焊后尺寸、应力、硬度测试一次合格，探伤合格率达98.04%，确保长期运行可靠性。

加工团队利用多轴数控机床，在狭小空间内攻克大深度、多曲面的复杂加工难题，确保转轮的水斗内型面加工符合精品标准。通过数字编程、三维扫描仪与摄影测量系统、大型水斗在位检测技术，实现加工过程实时监控与动态优化，为全球最大容量、最大尺寸冲击式转轮的研制提供加工保障。

哈电电机成功突破水力设计、材料制备、巨型锻件、复杂焊接、精密加工、质量管控等全链条上的世界级难题，自主研制出全球首台500兆瓦冲击式水轮机转轮，不仅标志着我国水电装备研制站稳世界之巅，更打破了高水头大容量冲击式机组的“卡脖子”困境，为世界能源装备技术发展注入了强劲的“中国动力”。

通讯员：王学善 魏子添；

记者：李爱民；