【ZiDongHua之“高質(zhì)量發(fā)展”收錄關鍵詞：中國水科院 水力機械 清潔能源 高質(zhì)量發(fā)展】
 
 
　　科技支撐|中國水科院水力機械實驗室高精度測試助力高質(zhì)量發(fā)展
 
 
　　當青藏高原的融雪一路奔涌注入長江時，遠在北京大興的一座實驗室里，工程師們正在忙碌，他們可以通過試驗設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。
 
 
　　中國水科院水力機械實驗室
 
　　這里僅有不足1萬平米的試驗場地，卻完成了超過中國水電總裝機25%的水電機組模型試驗；這里的模型轉(zhuǎn)輪比家用的臉盆稍微大一點，卻可準確繪制直徑近9m的白鶴灘百萬千瓦水輪機的綜合特性曲線；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漩渦每一個空泡，都是讓一滴長江水穩(wěn)定發(fā)電6次的重要支撐——中國水科院水力機械實驗室，這個藏著60余年馴水基因的試驗平臺，正在為實現(xiàn)雙碳目標繪制水力能源新答卷。
 
　　1958年，當大慶油田的鉆頭首次觸及深埋地下的石油時，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備測量著水中旋轉(zhuǎn)的模型機組。就是這一年，地下深藏的黑色液體和地面流淌的藍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組轉(zhuǎn)速和相對導葉開度，就可以獲得模型機組不同單位轉(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)濟調(diào)控提供數(shù)據(jù)基礎；在這里，把光導內(nèi)窺鏡放入模型機組無葉區(qū)，可以觀察轉(zhuǎn)輪葉片進口的復雜流態(tài)，這些研究既能為水力機械的設計提供重要反饋，也能為電站安全調(diào)控起到關鍵作用。正是這些細致入微的研究工作，為葛洲壩和三峽兩座大國重器成功建設投運作出貢獻，先后獲得國家科技進步特等獎，也為我國后續(xù)開啟大規(guī)模水電建設提供了強勁信心！
 
　　國家科學技術進步特等獎證書
 
　　2004年，水力機械實驗室遷至中國水科院大興試驗基地，實驗室保留“準確、誠信、公正、科學”基因，又實現(xiàn)平臺升級，提升測試能力，“流量測量相對誤差0.01%”“高準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)過嚴格檢驗，三座水力機械模型通用試驗臺（TP1/TP2/TP3）的所有試驗參數(shù)的測量精度和運行穩(wěn)定性均滿足GB和IEC有關規(guī)程要求，清水試驗模型效率試驗的綜合誤差小于±0.2%。經(jīng)鑒定，“水力機械研發(fā)平臺”達到國際領先水平，獲大禹水利科學技術獎一等獎。
 
　　白鶴灘電站水輪機模型試驗
 
　　遷建完成后，試驗臺先后完成溪洛渡、向家壩、烏東德、大藤峽、白鶴灘等多項標志性水電站的水輪機模型同臺對比試驗，在這里完成試驗的電站總裝機超過1億千瓦！其中，珠江流域廣西大藤峽水力樞紐工程水輪機是國內(nèi)最大的軸流轉(zhuǎn)槳式機組、銀江電站水輪機是亞洲最大貫流式機組、白鶴灘同臺對比是國際上唯一的1000兆瓦級水輪機第三方模型同臺對比試驗……可以說，這個試驗臺見證了中國水電裝備穩(wěn)步走向世界領先。
 
　　2021年，水力機械實驗室第四座模型試驗臺——TP4沖擊式水輪機模型試驗臺建成并通過驗收鑒定。2024年4月，某水電站沖擊式水輪機模型的驗收在TP4試驗臺成功進行，為世界首臺500兆瓦機組的誕生提供了技術支撐。
 
　　TP4沖擊式水輪機模型試驗臺
 
　　時間回到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)的水輪機模型效率在國內(nèi)率先突破93%、94%大關，也促進整個水機行業(yè)形成技術打擂、良性競爭的發(fā)展局面，為一系列堪稱“大國重器”的關鍵項目選定了指標一流性能可靠的水機方案。
 
　　正是試驗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先水平的水力機械研發(fā)平臺。
 
　　水力機械實驗室成員合影
 
　　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”早在水力機械實驗室經(jīng)歷了層層考驗。當一座座抽水蓄能電站如同巨型"電力銀行"，從四面八方與水風光互補重塑中國能源版圖，位于北京郊區(qū)的水力機械實驗室也悄然完成業(yè)務升級，試驗專家們用精益求精的態(tài)度調(diào)試好每一個設備、校正好每一個傳感器，全力支持抽蓄發(fā)展。十年來，試驗臺累計完成55座抽水蓄能電站模型試驗，總裝機容量突破6000萬千瓦，相當于4座三峽電站的調(diào)節(jié)能力。
 
　　試驗臺的工程師們沒有止步，做好常規(guī)抽蓄模型試驗的同時，他們通過測試技術精確測量變速抽蓄機組運行范圍進而提升對電網(wǎng)穩(wěn)定支撐作用。2018年完成中國水科院為重點科技攻關項目自研的春廠壩全功率變速水泵水輪機模型試驗，見證了國內(nèi)首臺套全功率變速恒頻抽水蓄能的關鍵突破；2021年豐寧二期雙饋式變速機組模型試驗，經(jīng)試驗驗證可實現(xiàn)±7%轉(zhuǎn)速動態(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，見證了國產(chǎn)300MW、400MW級變速抽蓄機組技術突破，也標志著試驗臺完成華麗升級。
 
　　水力機械實驗室內(nèi)景
 
　　習近平總書記“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。中國水科院水力機械實驗室，以十余項國家級重大引調(diào)水工程的水泵模型試驗為國家水網(wǎng)建設、為實現(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
 
　　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東線馬鎮(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目，實驗室的水泵模型試驗數(shù)據(jù)，正在轉(zhuǎn)化為縱橫中國的"水網(wǎng)神經(jīng)元"。
 
　　在實驗室二層的會議室里，一塊手寫“水力機械實驗室”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，讓這座試驗臺持續(xù)提升自己的精度、不斷突破自己的技術邊界。這些點點滴滴的技術迭代，讓一個個閃光成果在這個樸素牌匾的見證下出現(xiàn)，“最高水頭”“最低水頭”“最高轉(zhuǎn)速”“最大單機容量”“最大變速運行范圍”等等。
 
　　除了模型試驗，試驗平臺在計量工作及標準化方面也取得豐碩成果：水力機械實驗室主導建設的靜態(tài)質(zhì)量法水流量標準裝置獲得國家市場監(jiān)督管理總局頒發(fā)的計量標準考核證書，填補了水利行業(yè)最高計量標準的空白，標志著依托中國水科院籌建的國家水資源計量站建設取得關鍵進展。實驗室的水科專家們參與十余項修制定國家標準和行業(yè)標準，近年來，更參編多項IEC國際標準，將中國水電的試驗經(jīng)驗和標準寫入全球規(guī)則。
 
　　計量標準考核證書
 
　　每年數(shù)百位國內(nèi)國際專家學者的到訪，也讓大興試驗基地成為世界水電技術的“交流中心”。這些來自世界各地的水利人，在大興的實驗室里交流碰撞，共同回答一個跨越千年的命題——如何讓水的力量，永遠流淌在自然與文明的平衡點上。
 
　　當實驗室的燈光穿透夜色，“水力機械實驗室”的牌匾默默佇立，那些旋轉(zhuǎn)的模型機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、中洞的變速抽蓄機組、珠江口的巨型水泵正為國家發(fā)展注入能量，一起繪制更大的藍圖。
 
　　供稿：中水科技孟龍、陳瑩