机电工程主要包括机电设备的采购、仓储与运输、安装工程和金属结构安装工程。机电设备的采购又包括水轮发电机组采购、辅机设备采购和金属结构设备采购。龙滩工程70万千瓦水轮发电机组是至今世界最大的空冷式水轮发电机组。从2005年1月~2008年12月23日,龙滩工程先后完成1~7号水轮发电机组的安装及72小时试运行工作,全部机组比预定工期提前8~18个月投产发电。机电设备安装全部单元合格率100%,优良率100%。
机电设备的采购主要包括:7台套水轮发电机组;7台套调速器、励磁、788兆伏安电力变压器、500千伏GIS及高压电缆等机电设备;近 30000 吨金属结构闸门及启闭机、约15000吨压力钢管等。
7台水轮发电机组按7台水轮机+7台发电机横切,分批分包同时公开招标采购。这种集中招标采购的方式能适应工程设计进度要求,保证采购设备性能、参数、量价的准确性,业主能更合理的分批次安排工程投资进而节约投资,同时分批集中采购节省一次次单项招标的费用,为设备采购的制造、交货留足一定的提前量,以应对各类风险。
龙滩机组容量大,水头变幅大,设计、制造技术难度大,经过大量的考察、咨询、论证,确定机组采购采用国内公开招标采购,某些关键技术由国外著名厂商提供技术支持、合作生产的模式。龙滩工程在国内大型水轮发电机组生产制造方面首开了由国内制造厂牵头的先河。
机组几个关键要素的选定为龙滩机组成为世界第一流水轮发电机组奠定了坚实的基础。
(1)机组额定转速在111.10转每分钟与107.10转每分钟之间通过优选决定。在不改变地下厂房原设计跨度和机组段尺寸的前提下,107.10转每分钟稳定性较好,应力较低,对强度有利,并可降低空化系数。经过深入论证和比较,最终选定额定转速为107.10转每分钟。
(2)发电机冷却方式在空冷、半水冷、全水冷、蒸发冷却4种方式中作选择。蒸发冷却尚属初步试用阶段,设计制造技术尚不成熟;全水冷多用于高速发电机,安装、运行、维护复杂且费用较高,半水冷增加水处理设备,布置困难,运行不灵活、启动慢。经过比较、论证,龙滩机组的冷却方式最后采用的是密闭自循环空气冷却方式,在国内开创了700兆瓦巨型机组采用全空冷冷却方式的先例。
龙滩工程在世界上首次进行700兆瓦巨型水轮机转轮工地整体制造。转轮工地制造可降低造价、缩短周期、降低运输风险,更利于业主对转轮的质量和工期进行直接控制。为此,“巨型水轮机转轮工地制造”成果荣获广西科技进步奖及中国电力科技进步奖。在其他关键设备的生产制造上,龙滩工程一如既往坚持走国产化为主的道路。778兆伏安世界最大三相组合式变压器以及调速器系统、励磁系统、计算机监控系统都是采用国内品牌,打破了国外垄断的局面。5号、6号、7号机组首次采用国产500千伏干式交联聚乙烯电缆,为500千伏干式交联聚乙烯电缆的国产化走出了一大步。
机电设备安装分为2个阶段,第一阶段为1~4号机组埋件及主厂房桥机安装;第二阶段分为机电设备安装Ⅰ标(Ⅰ标Ⅰ包和Ⅰ标Ⅱ包)和机电设备安装Ⅱ标。
机电设备安装过程中各参建单位集思广益,创造了多项优化措施:座环、基础环、顶盖、底环等分瓣到货后在现场组装成整体、现场加工、现场配钻,这样可有效校正由于座环在现场组装、焊接和浇筑混凝土后产生的变形,确保了机组安装质量;机组蜗壳、尾水管、机坑里衬等在现场制造,节省了机组埋件整体运输费用,保证了现场拼装质量及进度;在9号机坑搭设施工平台,作为定子组装场地,几台定子可同时组装;增加2套定子组装下线封闭工位、下线工具,缓解了安装工位的紧张,解决了多台机组、多个施工单位同时施工的场地矛盾;在蜗壳探伤时,机组段之间设置铅屏蔽,防止射线对其他施工人员造成伤害,保证了工程进度;为解决土建与机电桥机使用矛盾,在主厂房2台2×500吨桥机基础上,新安装1台30吨桥机,机电安装监理统一调度;为确保水轮机与发电机大轴连接垂直度,提前对水发大轴试连,避免转轮联轴吊入机坑后,缺陷处理困难及对工期的影响;实行“建管结合”的管理模式,龙滩公司机电物资部、电厂与设备安装的施工、监理单位4方联合进行设备验收、试验、生产移交等各项工作,实行工程闭环管理,达到基建、电厂运行的无缝交接。为此,“龙滩700MW水轮发电机组安装技术”荣获中国电力科技进步二等奖。
机电设备的仓储体系主要包括左岸纳玩货场、姚里沟货场和右岸的那边沟货场。3处货场总面积约67000平方米,分别配备了适应多种设备存储的库棚和装卸机械,并制订了缜密的管理体系和业务流程。机电设备的运输,因龙滩工地无铁路和足够吨位的水路交通,设备只能从北海港、金城江火车站或南丹火车站分别通过公路运达工地。3处港、站至工地的距离约分别为627千米、160千米和81千米。
金属结构设备安装主要包括:压力钢管安装;进水口快速事故闸门、液压启闭机(含控制柜)、检修闸门及门库、坝顶门机、清污门机、拦污栅及清污抓斗安装与调试;尾水管金属结构和尾水洞出口金属结构安装调试;泄洪系统金属结构及闸门监控系统安装调试。
1~3号机组进水口压力钢管为全段钢衬,4~9号机组压力管道的上下两段钢衬,中间段是混凝土衬砌。原设计每台机组压力管道均设有伸缩节,经优化后保留前3台机组伸缩节,后6台伸缩节取消,这两项优化既节省投资又节省制造安装工期,为大坝提前浇筑至坝顶创造了条件。同时在姚里沟设置了大型金属结构制造车间,后期在雷公滩增设一个钢管制造车间,压力钢管在现场制造,解决了钢管运输的瓶颈及钢管安装与大坝混凝土浇筑的矛盾,保证了现场拼装质量及进度。