【ZiDongHua之“高質(zhì)量發(fā)展”收錄關(guān)鍵詞：中國水科院 水力機(jī)械 清潔能源 高質(zhì)量發(fā)展】
 
 
　　科技支撐|中國水科院水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室高精度測試助力高質(zhì)量發(fā)展
 
 
　　當(dāng)青藏高原的融雪一路奔涌注入長江時(shí)，遠(yuǎn)在北京大興的一座實(shí)驗(yàn)室里，工程師們正在忙碌，他們可以通過試驗(yàn)設(shè)備讓每一滴水變得乖巧，將水中攜帶的高原勢能化作清潔能源。
 
 
　　中國水科院水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室
 
　　這里僅有不足1萬平米的試驗(yàn)場地，卻完成了超過中國水電總裝機(jī)25%的水電機(jī)組模型試驗(yàn)；這里的模型轉(zhuǎn)輪比家用的臉盆稍微大一點(diǎn)，卻可準(zhǔn)確繪制直徑近9m的白鶴灘百萬千瓦水輪機(jī)的綜合特性曲線；這里聽不到金沙江的咆哮，卻能捕捉每一滴水的能量密碼，水科專家們觀測到每一個(gè)漩渦每一個(gè)空泡，都是讓一滴長江水穩(wěn)定發(fā)電6次的重要支撐——中國水科院水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)藏著60余年馴水基因的試驗(yàn)平臺，正在為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)繪制水力能源新答卷。
 
　　1958年，當(dāng)大慶油田的鉆頭首次觸及深埋地下的石油時(shí)，一群水利水電行業(yè)的專家在北京木樨地的鐵皮廠房里，用特殊研制的儀器設(shè)備測量著水中旋轉(zhuǎn)的模型機(jī)組。就是這一年，地下深藏的黑色液體和地面流淌的藍(lán)色水流開始快速奔涌，共同形成國家發(fā)展的能源命脈。
 
　　隨后幾十年里，葛洲壩、三峽等電站的水輪機(jī)先后在這里開展大量模型測試與研究。在這里，通過精確控制模型機(jī)組轉(zhuǎn)速和相對導(dǎo)葉開度，就可以獲得模型機(jī)組不同單位轉(zhuǎn)速下的單位流量-模型效率曲線，通過相似換算就可以為三峽電站不同蓄水位條件下的經(jīng)濟(jì)調(diào)控提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；在這里，把光導(dǎo)內(nèi)窺鏡放入模型機(jī)組無葉區(qū)，可以觀察轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口的復(fù)雜流態(tài)，這些研究既能為水力機(jī)械的設(shè)計(jì)提供重要反饋，也能為電站安全調(diào)控起到關(guān)鍵作用。正是這些細(xì)致入微的研究工作，為葛洲壩和三峽兩座大國重器成功建設(shè)投運(yùn)作出貢獻(xiàn)，先后獲得國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，也為我國后續(xù)開啟大規(guī)模水電建設(shè)提供了強(qiáng)勁信心！
 
　　國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)證書
 
　　2004年，水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室遷至中國水科院大興試驗(yàn)基地，實(shí)驗(yàn)室保留“準(zhǔn)確、誠信、公正、科學(xué)”基因，又實(shí)現(xiàn)平臺升級，提升測試能力，“流量測量相對誤差0.01%”“高準(zhǔn)確度換向器相對不確定度0.02%”……只有測量環(huán)節(jié)中所有測量的不確定度和相對誤差都保持在萬分之二左右，才能保障這些誤差疊加、累積后的總偏差小于千分之二。經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)，三座水力機(jī)械模型通用試驗(yàn)臺（TP1/TP2/TP3）的所有試驗(yàn)參數(shù)的測量精度和運(yùn)行穩(wěn)定性均滿足GB和IEC有關(guān)規(guī)程要求，清水試驗(yàn)?zāi)Ｐ托试囼?yàn)的綜合誤差小于±0.2%。經(jīng)鑒定，“水力機(jī)械研發(fā)平臺”達(dá)到國際領(lǐng)先水平，獲大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
 
　　白鶴灘電站水輪機(jī)模型試驗(yàn)
 
　　遷建完成后，試驗(yàn)臺先后完成溪洛渡、向家壩、烏東德、大藤峽、白鶴灘等多項(xiàng)標(biāo)志性水電站的水輪機(jī)模型同臺對比試驗(yàn)，在這里完成試驗(yàn)的電站總裝機(jī)超過1億千瓦！其中，珠江流域廣西大藤峽水力樞紐工程水輪機(jī)是國內(nèi)最大的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組、銀江電站水輪機(jī)是亞洲最大貫流式機(jī)組、白鶴灘同臺對比是國際上唯一的1000兆瓦級水輪機(jī)第三方模型同臺對比試驗(yàn)……可以說，這個(gè)試驗(yàn)臺見證了中國水電裝備穩(wěn)步走向世界領(lǐng)先。
 
　　2021年，水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室第四座模型試驗(yàn)臺——TP4沖擊式水輪機(jī)模型試驗(yàn)臺建成并通過驗(yàn)收鑒定。2024年4月，某水電站沖擊式水輪機(jī)模型的驗(yàn)收在TP4試驗(yàn)臺成功進(jìn)行，為世界首臺500兆瓦機(jī)組的誕生提供了技術(shù)支撐。
 
　　TP4沖擊式水輪機(jī)模型試驗(yàn)臺
 
　　時(shí)間回到1958年，在木樨地的廠房里，忙碌測試的專家們或許想象不到，不僅助力中國水科院研發(fā)的水輪機(jī)模型效率在國內(nèi)率先突破93%、94%大關(guān)，也促進(jìn)整個(gè)水機(jī)行業(yè)形成技術(shù)打擂、良性競爭的發(fā)展局面，為一系列堪稱“大國重器”的關(guān)鍵項(xiàng)目選定了指標(biāo)一流性能可靠的水機(jī)方案。
 
　　正是試驗(yàn)臺的一代代水科人不斷探索、戮力同心、薪火相傳，經(jīng)過六十余年不間斷的努力，才能建成這座具有國際領(lǐng)先水平的水力機(jī)械研發(fā)平臺。
 
　　水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室成員合影
 
　　在浙江天臺山地下迷宮般的隧洞深處，藏著全球水頭最高的抽水蓄能電站-天臺抽蓄電站，而它的“胚胎”早在水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室經(jīng)歷了層層考驗(yàn)。當(dāng)一座座抽水蓄能電站如同巨型"電力銀行"，從四面八方與水風(fēng)光互補(bǔ)重塑中國能源版圖，位于北京郊區(qū)的水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室也悄然完成業(yè)務(wù)升級，試驗(yàn)專家們用精益求精的態(tài)度調(diào)試好每一個(gè)設(shè)備、校正好每一個(gè)傳感器，全力支持抽蓄發(fā)展。十年來，試驗(yàn)臺累計(jì)完成55座抽水蓄能電站模型試驗(yàn)，總裝機(jī)容量突破6000萬千瓦，相當(dāng)于4座三峽電站的調(diào)節(jié)能力。
 
　　試驗(yàn)臺的工程師們沒有止步，做好常規(guī)抽蓄模型試驗(yàn)的同時(shí)，他們通過測試技術(shù)精確測量變速抽蓄機(jī)組運(yùn)行范圍進(jìn)而提升對電網(wǎng)穩(wěn)定支撐作用。2018年完成中國水科院為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目自研的春廠壩全功率變速水泵水輪機(jī)模型試驗(yàn)，見證了國內(nèi)首臺套全功率變速恒頻抽水蓄能的關(guān)鍵突破；2021年豐寧二期雙饋式變速機(jī)組模型試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證可實(shí)現(xiàn)±7%轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；2024年先后完成中洞和肇慶變速抽蓄電站模型試驗(yàn)，見證了國產(chǎn)300MW、400MW級變速抽蓄機(jī)組技術(shù)突破，也標(biāo)志著試驗(yàn)臺完成華麗升級。
 
　　水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室內(nèi)景
 
　　習(xí)近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路為新階段水利高質(zhì)量發(fā)展提供了重要指引。中國水科院水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室，以十余項(xiàng)國家級重大引調(diào)水工程的水泵模型試驗(yàn)為國家水網(wǎng)建設(shè)、為實(shí)現(xiàn)“空間均衡”增加了水泵性能可靠保障。
 
　　大型立式離心泵模型試驗(yàn)
 
　　從秦嶺腹地的黃金峽到瓊州海峽的輸水隧洞，從毛烏素沙地邊緣的榆林黃河?xùn)|線馬鎮(zhèn)引水工程到華南最大跨流域調(diào)水工程環(huán)北部灣水資源配置項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室的水泵模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，正在轉(zhuǎn)化為縱橫中國的"水網(wǎng)神經(jīng)元"。
 
　　在實(shí)驗(yàn)室二層的會議室里，一塊手寫“水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室”的樸素牌匾安靜佇立，它見證了不知道多少次靜靜的嘗試和激烈的討論，正是這些穩(wěn)扎穩(wěn)打不斷修煉內(nèi)功的嘗試，正是這些兼容并包開放激烈的討論，匯聚了行業(yè)的智慧，讓這座試驗(yàn)臺持續(xù)提升自己的精度、不斷突破自己的技術(shù)邊界。這些點(diǎn)點(diǎn)滴滴的技術(shù)迭代，讓一個(gè)個(gè)閃光成果在這個(gè)樸素牌匾的見證下出現(xiàn)，“最高水頭”“最低水頭”“最高轉(zhuǎn)速”“最大單機(jī)容量”“最大變速運(yùn)行范圍”等等。
 
　　除了模型試驗(yàn)，試驗(yàn)平臺在計(jì)量工作及標(biāo)準(zhǔn)化方面也取得豐碩成果：水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)建設(shè)的靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置獲得國家市場監(jiān)督管理總局頒發(fā)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書，填補(bǔ)了水利行業(yè)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的空白，標(biāo)志著依托中國水科院籌建的國家水資源計(jì)量站建設(shè)取得關(guān)鍵進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)室的水科專家們參與十余項(xiàng)修制定國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，近年來，更參編多項(xiàng)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，將中國水電的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)寫入全球規(guī)則。
 
　　計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書
 
　　每年數(shù)百位國內(nèi)國際專家學(xué)者的到訪，也讓大興試驗(yàn)基地成為世界水電技術(shù)的“交流中心”。這些來自世界各地的水利人，在大興的實(shí)驗(yàn)室里交流碰撞，共同回答一個(gè)跨越千年的命題——如何讓水的力量，永遠(yuǎn)流淌在自然與文明的平衡點(diǎn)上。
 
　　當(dāng)實(shí)驗(yàn)室的燈光穿透夜色，“水力機(jī)械實(shí)驗(yàn)室”的牌匾默默佇立，那些旋轉(zhuǎn)的模型機(jī)組仍然在繪制著綜合特性曲線，而在窗外，廣袤的山川大地間，白鶴灘的混流式水輪機(jī)、中洞的變速抽蓄機(jī)組、珠江口的巨型水泵正為國家發(fā)展注入能量，一起繪制更大的藍(lán)圖。
 
　　供稿：中水科技孟龍、陳瑩