第一节 发电机 一、水轮发电机组
1981年,哈尔滨电机厂(以下简称哈电机厂)为葛洲坝电站生产13台125兆瓦、62.5转/分大型轴流转桨式水电机组,单机容量为125兆瓦。水轮机采用五叶片转轮结构,转轮直径为10.2米,轴向推力为2 500吨,设计水头18.6米。导轴承为浸油式自润滑分块瓦结构,无冷却器,新型端面密封。发电机为伞形结构,最大直径17.2米,上导轴承采用密封自循,双路空气冷却方式,无风扇,推力轴承负荷为3 300吨。机组总高度为46.33米,总重量为3 200吨。机组汽蚀性能、叶片制造质量、机组效率、轴瓦湿度等达到世界先进指标。该机组1986年获得国家科技进步奖特等奖和质量金奖,这是中国发电设备制造行业获得的最高荣誉。标志着哈电机厂水电机组的设计、制造水平和能力在世界上已跃居到一个新的高度。
1982~1985年,哈电机厂与日本日立公司合作制造加拿大尼伯温水电站2台92兆瓦轴流式水轮机静止部分的制造。这次合作,只是来图加工,谈不上技术引进。
在水电机组方面与国外厂家的全面合作是从云南罗平鲁布革水电站150兆瓦水轮发电机组开始的。1984年,国家决定建设云南鲁布革水电站,电站单机容量150兆瓦,水头372.5米,采用高水头混流式水轮机。这类机组技术要求高、设计制作难度大、国内没有制造经验。国家决定4台机组由水电部通过国际招标进口,同时确定“技贸结合、合作生产”的原则,将外商与中国工厂合作作为优选供货厂商的条件。在机械部、水电部的大力支持下,1985~1990年4月,哈电机厂与中标的挪威KB公司(即后来的KE公司)、德国西门子公司合作生产鲁布革水电站4台150兆瓦高水头混流式水电机组,其中哈电机厂提供水轮机4个部套。在合同期内,哈电机厂共派出38名技术人员到挪威KB公司培训和工作,深入地学习和吸收挪威KB公司的试验研究、设计、工艺、生产技术。鲁布革项目是哈电机厂水电机组国际合作最成功的项目之一,学到了大量的水电机组设计、制造先进技术。由于哈电机厂具有高水头混流式水轮机的设计制造技术,在高水头的广西隆林天生桥Ⅱ级水电站机组的国际招标中独家中标。
1986年5月6日,在美国阿比丘水电站机组的投标中,中国、日本、联邦德国、挪威、奥地利等国参加投标,代表中国参加的哈电机厂中标,于1986年6月12 日正式签订合同。1987年9月,哈电机厂马海云、王文菊、王大宝、卜良峰、赵贵山等完成阿比丘水电站机组设计。这是哈电机厂首次独立设计制造出口的水电机组,水轮机容量7.09兆瓦,进水阀直径为1.93米。机组按无人值守远程控制设计,蝴蝶阀首次按重锤自关闭设计。该机组于1988年8月投运后稳定运行,得到用户的好评,哈电机厂在美国市场赢得好的声誉。
1987年3月~1988年,哈电机厂吴新润、李启军、张世德、闵凤宾、丁瑞根等在消化吸收鲁布革水轮机的设计制造经验的基础上,设计广西隆林天生桥Ⅱ级水电站220兆瓦SF220.5-30/9050立式水轮机组。天生桥Ⅱ级水轮机组采用了一些新结构、新材料和新工艺,如大轴与转轮采用摩擦传递扭矩,螺栓的预紧采用火焰加热法;导叶与连接板之间设置了摩擦装置;转轮材料采用了0Cr16Ni5Mo材料铸焊结构;水导轴承采用挪威KB公司的结构,2台机转轮叶片采用热弯成型技术;导叶采用电渣熔铸制造;高水头双平板式蝶阀等,并在真机运行中得到了验证。天生桥Ⅱ级水电站水轮机的研制成功,填补中国200米水头范围大容量水电机组的空白,为今后设计制造更大容量的高水头混流式水轮机奠定基础。
1987~1991年,哈电机厂吴新润、凌振赢、马海云、袁聪、余品珍等为广西岩滩水电站设计4台302兆瓦SF302.5—80/17000混流式水轮发电机组。该机组是国家“七五”重点工程项目,其转轮是中国自行开发研制的,在当时是中国尺寸最大、重量最重的水轮机转轮,在世界上仅次于美国大古力电站和巴西电站的转轮,它又是世界上最大的分瓣组焊转轮。岩滩巨型转轮在运行性能和可靠性方面达到和超过了国际标准所规定的要求。
1988~1993年,哈电机厂、哈尔滨大电机研究所吴新润、凌振赢、卢广明、李慧莲、夏曼英等研制“八五”国家重大技术装备项目福建省闽江水口电站200兆瓦水轮发电机组的水轮机。水口水电站前2台机组国际招标,哈电机厂与日本日立公司联合投标中标,哈电机厂为合同主包方,日立公司提供2台转轮,后5台机组全部由哈电机厂制造并提供。水口水电站的水轮机组是世界上单机容量最大、水头最高的轴流转桨式水轮机组。该机组1997年获国家科技进步奖二等奖。通过此项目使哈电机厂在转桨式水轮机方面跃居世界先进行列。
1988~1996年,哈电机公司与日本日立公司合作生产委内瑞拉玛卡古瓦电站水轮机部件、日本汤川电站水轮机、日本小野川电站水轮机部件;与德国伏依特(VOITH)公司合作生产北京十三陵抽水蓄能水泵水轮机。
1989~1993年,哈电机厂与加拿大GE公司和马林公司以换货方式合作生产湖北省清江隔河岩电站SF310—44/12440水电机组。
1991年,哈电机厂与德国VOITH公司联合设计制造湖南省五强溪电站5台240兆瓦混流式水电机组。1994年,首台五强溪电站机组投运。通过五强溪水轮机项目,哈电机厂学到了大量的先进技术和经验,如VOITH公司的设计规范、计算方法、检查方法、安装规程、项目管理等;大型转轮制造技术;大型机组转轮与大轴摩擦传递联结技术;座环与底环、顶盖的工地加工技术;水轮机主轴密封、水导轴承设计技术;6.4兆瓦的油压设备在国内的首次使用;轴中心孔补气装置技术等,使哈电机厂水轮机设计和制造工艺水平上了一个新台阶。
1993年,哈电机厂引进美国SDRC公司的I-DEAS程序,开发和推广有限元法计算。20世纪90年代,用I-DEAS程序计算了几乎所有新设计机组主要部件的刚强度。同时,产品设计开始全面推广计算机辅助设计(CAD),并在1996年全面实行了产品设计的计算机化,结束了绘图板时代。
同年,哈电机厂凌振赢、闵凤宾、余品珍、李国义、李正等完成云南省磨坊沟一级电站2台单机容量13.02兆瓦立式4喷嘴冲击式水轮机研制和产品设计。在喷射机构的设计中,首次采用了直流喷嘴结构。该机组1995年投入运行,是当时国内最大的立式4喷嘴冲击式水轮机。
1993~1997年,哈电机公司吴新润、袁聪、王泉龙、宫让勤、赵阳、卢景昌等在五强溪电站水轮机转轮模型的基础上,研制用于低水头混流机组的A551系列转轮,并成功地应用于黑龙江省莲花水电站(转轮直径6.1米)、吉林丰满水电站三期(转轮直径5.7米)、江西省柘林水电站(转轮直径6.91米)和土耳其波尔登水电站(转轮直径2米)等电站。
1994年,哈电机公司张凤娣、卜良峰、何社稷、李正、陈莉等完成2台出口土耳其波尔登电站水轮机和蝶阀产品设计研发任务,该机组于1996年投入商业运行。此项目是哈电机公司水电出口项目中最成功的项目之一。
同年,哈电机公司吴新润、宫让勤、周汉城、赵修全、冯国清等研究开发2台转轮直径6.4米、输出功率20兆瓦的重庆市江口电站大型灯泡贯流式水轮发电机组,2台机组先后于1998、1999年并网发电,机组运行稳定。2003年该水轮发电机组获黑龙江省优秀新产品奖。哈电机公司在江口电站灯泡贯流式水轮发电机组开发成功基础上,通过与日本日立公司、奥地利安德里兹公司等国外公司的技术交流和技术引进,灯泡贯流式水轮机的设计技术,达到国际先进水平。
1995年,四川省二滩电站6台单机容量550兆瓦巨型混流式水轮发电机组由加拿大GE公司为主包商、哈电机公司和东方电机公司为分包商所组成的联合体中标。哈电机公司制造的二滩电站2号机于1999年投运。二滩电站水轮机的成功制造,为哈电机公司设计制造高水头大容量大型混流机组奠定基础。
同年,哈电机公司与日本日立公司合作设计制造湖南省凌津滩电站9台30兆瓦贯流式水轮机。1999年首台机组投运,2001年该电站9台机组全部投运,该机组尺寸和容量居当时国内生产的该形式水轮机的首位。
1995~1997年,哈电机公司吴新润、袁聪、张凤娣、王泉龙、丁瑞根、徐南根等为伊朗卡伦Ⅰ电站设计制造4台单机容量为250兆瓦的大型混流式水轮机,后又为伊朗卡伦Ⅲ、苏里曼、卡尔河等3个电站设计制造水轮机和进水阀,开创了中国大型水电机组出口的记录,是哈电机公司从技术引进到技术输出迈出的重要一步。通过伊朗4个电站19台共4 400兆瓦容量的水轮机和大型进水阀门的研制并按合同向伊朗技术转让工作,哈电机公司锻炼和培养了一大批专业技术人才,为全面进入国际市场奠定坚实的基础。
三峡电站是中国单机容量及总装机容量最大的巨型电站,也是当时世界上容量最大的水轮发电机组之一,电站位于湖北省宜昌县三斗坪镇。1997年7月,三峡工程开发总公司与法国阿尔斯通、瑞士ABB(发电设备部分现已并入阿尔斯通)公司签订三峡水电站左岸电站14台机组中8台混流式机组合同,哈电机公司为其分包商。1997~2004年,哈电机公司与法国ALSTOM和瑞士ABB公司,采取联合设计、转让技术、合作制造方式,设计制造8台三峡700兆瓦混流式机组。
1999年,哈电机公司作为日本荏原公司(水泵专业制造厂)的分包商,为山西省万家寨引黄工程泵站中的4个梯级制造15台主、立轴离心泵,泵轮及其备品共19台,引黄工程泵的制造成功为哈电机公司产品向大泵领域扩展迈开了第一步。
2000年,哈电机公司与日本日立公司合作设计制造湖南省洪江电站高水头灯泡贯流式水轮机,2002年首台机组投运,2003年电站5台机组全部投运。洪江电站机组的成功投运,为哈电机公司2004年设计制造使用水头超过20米的康扬电站机组(单机容量40兆瓦)和印度竹拉兰电站机组(单机容量38兆瓦)创造了条件。
2001年,哈电机公司作为主包方承担河南省回龙电站2台60兆瓦高水头抽水蓄能机组制造任务,日本日立公司作为分包方提供水力设计及2台转轮,其余部分均由哈电机公司吴新润、袁聪、高欣、宫让勤、王泉龙等完成产品设计工作。机组于2005年6月投入商业运行。回龙抽水蓄能电站的研制成功,填补了国内制造厂在高水头抽水蓄能机组领域的自主设计制造的空白,为今后开发研制抽水蓄能机组积累了宝贵的经验。2001年,哈电机公司吴新润、王鉴、赵修全、闫志国、王春雷、郝继武等开始设计广西壮族自治区乐滩电站轴流转桨式机组,2004年首台投运,机组尺寸和容量均大于葛洲坝125兆瓦机组,标志着哈电机公司在巨型轴流转桨式机组的设计制造方面又上了一个新台阶。乐滩电站水轮机单机容量150兆瓦,转轮直径10.4米,电站总装机容量为600兆瓦,是哈电机公司成立以来设计制造的最大巨型轴流转桨式水轮机。2001年,哈电机公司从战略角度出发,首次签订了柬埔寨基里隆I级水电站的2台6兆瓦卧式双喷嘴冲击式水轮机合同。哈电机公司杨安滨、刘孝忠、张延滨、卜良峰、高欣等研制并完成了产品设计。该机在喷射机构的设计中采用了接力器内藏式直流喷嘴结构和浮动口环等先进技术并取得了成功。
2002年,哈电机公司为老挝南梦三个水电站研制立式4喷嘴冲击式水轮机。同年,哈电机公司吴新润、王泉龙、卜良峰、宫让勤、代然等研制并设计吉林省白山抽水蓄能泵站工程2X150兆瓦主机设备。吉林省白山抽水蓄能机组是哈电机公司自河南回龙电站项目完成后自行设计的第二套抽水蓄能机组,是当时中国自行设计的最大容量的抽水蓄能机组。此机组的研制成功确定了哈电机公司在抽水蓄能机组的设计、制造方面国内领先地位。2003年,研制西藏羊湖水电站立式3喷嘴冲击式水轮机。
2004年,哈电机公司研制四川大发水电站6喷嘴冲击式水轮机。在设计中,应用了回复杆压力平衡和抗磨表面喷涂炭化钨等先进适用新技术,同时还采用计算机三维设计。同年,哈电机公司制造的缅甸邦朗电站混流式70兆瓦机组顺利投运,后又为缅甸瑞丽江电站制造4台高水头混流式机组。同年,哈电机公司吴新润、王泉龙、卜良峰、贾允、张树邦等研制设计构皮滩电站5台单机容量600兆瓦的混流式水轮机。水轮机采用了自主开发的水力设计,水力性能达到世界先进水平,改变了以往大型混流式水轮机招标中一定要采用国外水力设计的局面。同年,哈电机公司吴新润、王泉龙、卜良峰、宫让勤、杨安滨等完成三峡水电站右岸电站12台机组中4台的700兆瓦水轮机组设计。同年,哈电机公司王泉龙、吴新润、刘光宁、李启军、朴春光等研制光照电站水轮机及圆筒阀。光照电站水轮机圆筒阀是哈电机公司设计制造的第一套水轮机圆筒阀,是哈电机公司一个重要技术进步,充分显示哈电机公司新产品开发的实力。同年,哈电机公司在国际竞标项目中与国内成套公司合作,获得越南西山电站及刚果英布鲁电站轴流转桨式机组制造合同。哈电机公司王泉龙、吴新润、王威、颜丽红、孙立军等参加并完成产品设计研制开发工作。
2005年,哈电机公司在水电项目竞标中中标的水轮机项目有云南省景洪电站、新疆维吾尔自治区擦汗乌苏电站、越南宣光电站、四川省龙头石电站等电站的混流式水轮机组和松花江大顶子山航电、甘肃省炳灵(寺沟峡)电站等电站的贯流式水轮机组。
二、水轮发电机
1994~2005年,哈电机公司水轮发电机设计技术取得长足的发展和进步,从设计世界最大单机容量、高速水轮发电机、灯泡贯流式水轮发电机,直至研制开发设计抽水蓄能发电机,填补哈电机公司技术空白,增加了水轮发电机的类型;与国外技术先进公司的合作设计、技术引进和交流,拓展了国内外市场,促进了水轮发电机设计水平的提高,使哈电机公司在激烈的市场经济竞争中赢得胜利。这期间,水轮发电机设计工作量有了显著增加,完成的整机设计就达50多套。其中,哈电机公司为广西龙滩水电站自主设计制造世界首台700兆瓦全空冷水轮发电机,是世界最大的空冷水轮发电机,2002年获得龙滩水电站9台700兆瓦全空冷水轮发电机制造合同。随后,在三峡电站右岸机组成功中标4台700兆瓦空冷水轮发电机。三峡电站700兆瓦空冷水轮发电机,单机容量达到世界最大756兆瓦;哈电机公司设计制造的第一台高速水轮发电机贵州省大七孔电站悬式水轮发电机,额定转速1 000转/分,飞逸转速超过1 500转/分,为当时世界上转速最高的立式水轮发电机;河南回龙电站、吉林省白山电站抽水蓄能发电电动机的设计制造,使哈电公司的抽水蓄能水轮发电机组设计技术有了较强的基础和实力,并填补公司空白;为适应市场经济和中国水力开发的需要,设计制造单机容量10兆瓦~45兆瓦灯泡贯流式水轮发电机。此外,通过与日本日立公司、法国阿尔斯通公司和德国西门子公司等国外技术先进公司的合作交流,吸收了其先进技术,改进了水轮发电机结构,并应用新材料、新工艺,提升了水轮发电机开发设计制造水平。哈电机公司的水轮发电机设计制造技术是中国水轮发电机技术的代表。
三、汽轮发电机
1980年9月9日,第一机械部电工局同美国西屋(WH)公司签订汽轮发电机组300兆瓦、600兆瓦级技术引进合同和第一台考核机组零部件购置合同,经两国政府批准于1981年2月5日合同生效。根据合同,1986年,哈电机厂生产国产首台考核型600兆瓦汽轮发电机,1989年11月1日在安徽省平圩电厂安装调试后投入运行。1990年,该厂生产第一台考核型300兆瓦汽轮发电机,安装在广东省珠江电厂,1992年3月14日运行发电。
1983年5月,水利电力部提出要求,第一机械工业部组织有关单位与美国西屋公司协商,对300兆瓦、600兆瓦汽轮机进行优化设计,并要求从1990年起生产引进优化型的300兆瓦、600兆瓦汽轮发电机。1987年开始,哈电机厂进行600兆瓦汽轮发电机优化设计开发工作,1996年生产首台优化型600兆瓦汽轮发电机,在哈尔滨第三发电厂正式投入运行。首台优化型300兆瓦汽轮发电机于1993年在广东省珠江电厂投入运行。至2000年底,哈电机公司生产7台引进优化型600兆瓦级汽轮发电机,其中包括2台秦山核电站650兆瓦机组;生产引进优化型300兆瓦汽轮发电机43台。优化型300兆瓦、600兆瓦汽轮发电机主要技术性能和技术经济指标达到当代国际先进水平,可替代进口产品,成为中国电力工业的主力机组。
1988~1991年,哈电机厂郑龙泰、石宴珍等自行开发设计6 500兆伏安冲击发电机,这是世界汽轮发电机制造史上的一项创举。该发电机电压14千伏,转速3 600转/分,定子、转子绕组冷却方式为空冷,励磁方式为交流三级励磁。在电气性能和可靠性方面处于世界领先地位。首台6 500兆伏安冲击发电机安装于西安高压电器研究所。哈电机厂已具备制造这种特殊用途发电机的能力。
1995年起,哈电机公司先后为乌鲁木齐石化公司等电厂设计制造QF-60-2、QF-50-2、QF-30-2空冷系列汽轮发电机。1996年,哈电机公司为湖南省益阳等电厂设计QFSN-300-2水氢氢冷却、自并励静止励磁的汽轮发电机;为辽宁电厂设计QFSN-350-2自并励静止励磁的汽轮发电机。
1997年,哈电机公司设计制造秦山核电二期工程QFSN-650-2水氢氢冷却和无刷励磁机组,开创了国内自行设计制造核电站发电装备的新篇章。为内蒙古自治区天骄电厂设计制造QF-100-2空冷汽轮发电机。因该电厂滞后装机,将此台机安装在江西省分宜电厂。此机型是当时国内自主设计的最大容量的空冷汽轮发电机。在此基础上,陆续开发设计制造QF-125-2、QF-135-2、QF-150-2、QF-82-2空冷系列汽轮发电机。该机型主要特点:无须特殊的冷却介质及辅助设备;定子绕组为空气表面冷却,采用F级绝缘,减薄主绝缘厚度,定子整浸等新技术;转子绕组采用径向副槽内冷通风,优化风量分布,控制总风量,减小转子绕组温度不均匀系数,提高风扇效率,优化通风系统,提高出风温升,采用较小直径光滑转子,降低了通风和风摩损耗,提高了效率。并且投资少,经济效益显著提高。在结构上,采用上、下层异截面线棒,使同槽线棒温度均匀,降低绝缘热应力;铁心轴向用高强度绝缘穿心螺杆压紧,减小端部压板尺寸和损耗,更好压紧铁心齿部等先进适用新技术。
1998年,哈电机公司为河南省沁北电厂、山西省大同第二电厂等完成QFSN—600—2YHG自并励静止励磁的汽轮发电机改型设计。至此,哈电公司汽轮发电机产品类型又增加了转子由凸风斗改为隐风斗、励磁方式由同轴励磁改为自并励静止励磁的结构形式。此结构的特点:机组的风摩损耗降低,而使温升降低,设备结构简单,制造周期短,轴系短,机械稳定性好,可以在线检测励磁电流和励磁电压,监测转子绕组的温度,能设置转子过电压及转子接地保护系统。
2000年,哈电公司先后为核工业部试验快堆工程,设计制造QF-25-2空冷汽轮发电机;为沈阳黎明发动机公司开发设计制造RQF-15-2空冷、无刷励磁形式的燃气轮发电机,此项设计填补国内及公司的产品空白。
2003年,哈电机公司为贵州野马寨电厂设计制造第三代QFSN3-200-2型水氢氢冷却的汽轮发电机,其主要技术特点:效率高,容量裕度大,出力可达220兆瓦,效率可达98.75%;冷却效果好,温升低,温升分布均匀,振动小,稳定性好;定、转子采取有效措施,适应调峰运行的要求;定子绕组端部固定更加合理,可靠性、整体性好,振动频率已避开倍频的±20%。同年4月,哈电机公司与美国GE公司合作签订GE390H型470兆伏安燃气轮发电机的制造技术转让协议,并设计制造全氢冷汽轮发电机的,该机装机于张家港、半山、望亭、戚墅堰等电厂。9月,又进行了该机型的国产化设计制造,这是国内首项设计的汽轮发电机。该产品充分体现了美国GE公司发电机技术的特点,是当时世界上单机容量最大的全氢冷汽轮发电机之一。该机定子绕组及定子铁心采用氢气间接冷却,转子采用氢气直接冷却方式,励磁系统采用自并励静止励磁方式。该机装机于浙江省镇海、南京市金陵、广东省珠江电厂等。
2003年8月~2004年3月,哈电机公司在多年研发的基础上,开始了1 000兆瓦级超超临界汽轮发电机、1 000兆瓦级核电站用半速汽轮发电机研究开发及初步设计工作,为逐步实现超大容量汽轮发电机的设计制造做好充分准备。
2004年8月,与日本东芝公司合作为内蒙古自治区满洲里电厂设计制造空冷200兆瓦汽轮发电机。
四、电站辅机
电站辅机主要产品有水轮机的调速器系统、油压装置系统、水轮发电机组自动化元件系统、水轮发电机和汽轮发电机的励磁系统、汽轮发电机的氢、油、水系统等产品。
(一)水轮机调速器系统
1995年,哈电机公司刘磷与浙江大学合作研制PLC型电液调速器,产品于1999年在山口电厂投入运行(黑龙江省:13 兆瓦)。1997年,哈电机公司郭记金等与华中理工大学合作开发使用MIC-2000型工控机的电液调速器,产品于1999年在岩滩电厂(广西壮族自治区;302.5兆瓦)投入运行。
1999~2005年,哈电机公司王广宇、朴秀日、关世刚、李晓峰等完成“三峡左岸水电机组调速系统引进技术消化吸收和研制”项目。哈电机公司刘玉彬、孙德阳、姜玉兰等完成“三峡水轮机调速系统制造工艺研究”项目。三峡电站工程的水轮发电机组,是世界最大的水轮发电机组之一,单机额定功率700兆瓦,既要有极高的安全可靠性,又要调节速度快、稳定性能好。为此,引进法国ALSTOM公司调速系统,掌握了巨型机组调速器系统的设计和制造技术,分包制造5台套调速系统,其各项技术性能指标和制造质量均达到法国ALSTOM公司的产品水平,缩短了调速器系统在结构模式、调节规律及控制功能上与国外的差距,为三峡右岸电站调速器系统的自主设计制造及为中国巨型机组配套调速器系统奠定基础。
2003~2005年,哈电机公司谢景儒、毛羽波研制电液比例阀液压自复中调速器机械液压系统。选用德国博世公司的电液比例阀作为电—液控制信号转换元件,开发研制新的调节控制部件—控制头(已获发明专利权)。国外的调速器(法国AlSTOM公司、德国VOITH公司、加拿大GE公司)均无纯手动控制功能,由于控制头的开发研制成功,使该机械液压系统满足了电站的要求。产品已运行于重庆市石板电站(35兆瓦),其价格仅为进口设备的1/10。
2004~2005年,哈电机公司朴秀日、毛羽波、关世刚、李晓峰、刘亚涛、王立贤等先后研制硬冗余PLC油压装置集中测控系统、调速器液压系统关键部件过速限制器及分段关闭装置、调速器液压系统关键部件组合阀和隔离阀主配压阀手动控制系统等,并应用上述科研成果设计制造三峡右岸700兆瓦机组调速系统,这是国内首台自主设计制造的巨型调速器系统。调速器电气部分,采用了加拿大GE公司Micornet TMR控制系统。该控制系统采用三冗余CPU和双冗余输入/输出模板的系统配置,以确保系统的高可靠性无冲击扰动。在机械液压系统配置上,采用三冗余设计方案、双比例阀和1套为三峡电站特殊需要开发的开环纯手动操作系统,以保证在系统失电的情况下机组能够正常运行。三峡电站已有2台机组发电运行,各项性能指标达到国际一流水平。
(二)水轮机油压装置系统
油压装置是为大、中型水轮发电机组调速器系统、进水阀操作系统、机组自动控制系统提供压力油的装置。
1987~1988年,哈电机厂周寿祺、袁铁茹等研制压力等级6.4兆帕的YZ-8-6.4分离式油压装置,已经在贵州省洪家渡电站(200兆瓦)、黑龙江省尼尔基电站( 602.5兆瓦)、青海省公伯峡电站(30兆瓦)等水电站投入使用,为哈电机厂填补此项空白。
1999~2000年,哈电机公司朴秀日,王淑艳、潘文军等研制HYZ-XX-4.0组合式油压装置,同时开发了由安全阀、止回阀、卸荷阀组合在一起的组合式安全阀。此阀结构紧凑、调试方便 ,提高了油压装置运行的可靠性。已在四川省杨村电站(22兆瓦)、甘肃省刘家峡电站(42兆瓦)、缅甸邦朗电站(73.44兆瓦)等水电站投入使用。
2004年,哈电机公司朴秀日、毛羽波、刘宏宝等为三峡右岸700兆瓦机组,设计哈电机公司首台压力罐容量32立方米、调速器与回油箱为一体式、泵组连续运行结构油压装置,已在2台机组投入运行。
(三)水轮发电机组自动化元件系统
机组自动化元件是指可对水电站油、气、水等的压力、流量、温度、液位等一系列非电量指标进行监测及控制,以保证机组正常运行的器件。随着机组容量的不断增大,自动化要求不断提高,新的元件不断涌现,其中水轮发电机圆筒阀自动控制系统和抽水蓄能机组的充气压水系统是有代表性的自动化元件系统。
2001~2003年,哈电机公司赵风英、李晓峰、唐逸泽、王国清、毛羽波等设计河南回龙抽水蓄能电站自动控制系统、调速器及油压装置。2003年,研制充气压水系统,2005年投入运行,为哈电机公司设计制造吉林省白山抽水蓄能电站、蒲石河抽水蓄能电站等电站机组自动化系统奠定基础。
2004~2005年,哈电机公司王国清研制水轮机圆筒阀自动控制系统。圆筒阀是应用现代自动化控制先进技术自主研制的水轮机的一种新型进水阀门。控制系统采用电液同步,以PLC为控制核心单元,配友好的人机界面,能满足用户对控制系统的任何要求,可随时检测出系统中的任何故障,控制系统的各项功能指标达到世界先进水平,填补国内圆筒阀自动控制系统技术上的空白,打破了产品依赖国外进口的局面。
(四)水轮发电机和汽轮发电机励磁系统
20世纪80年代初期,哈电机厂王文祥、孙辅晨、王英志、吴淑珍、李玉梅等在消化吸收美国西屋电气公司WTA型励磁调节器技术基础上,研制HWTA型励磁调节器,该产品配套国内300兆瓦、600兆瓦汽轮发电机组使用,遍及全国各大机组,直至20世纪90年代中期。
1997年开始,哈电机公司胡瑜、吴祚滨与华中科技大学合作开发了使用MIC-2000型工控机的HWLT-4型双微机励磁调节器。其中,石雨涛、李显彤等与华中科技大学李朝晖负责编辑软件部分;佟力、孟力军等负责调节器屏体装配设计。2000年通过国家技术鉴定,HWLT-4型励磁调节器成为哈电公司生产的所有类型的发电机配套用励磁装置。
为了满足国内市场对进口励磁装置的需求,2003年,哈电机公司徐福安、佟林晖、李国良、原芝琏、佟力等利用瑞士ABB公司提供的UNITROL系列励磁产品的主要零部件,成套组装UNITROL系列励磁产品,并负责开展售后服务。
(五)汽轮发电机氢、油、水系统
1982~1988年,哈电机厂在引进美国西屋公司600兆瓦机组先进的双流双环密封油系统、定子冷却水系统和氢气监控系统的基础上,进行国产化设计生产双流双环密封油系统,并交付电站使用,填补国内双流双环密封油系统的空白。
1996~1998年,哈电机公司孙俊波、梁勋等与日本三菱公司合作设计250兆瓦机组单流环式密封油系统和600兆瓦机组双流双环密封油系统,并为日本三菱公司制造5台250兆瓦机组和6台600兆瓦机组的双流双环密封油系统装置。
五、水轮机计算与设计技术
(一)水力设计技术
1986年,哈电机厂与清华大学合作开发的混流式叶片设计程序投入实际运用后,扩展开发了用于可逆式叶片设计和轴流式叶片设计程序。之后又开发了蜗壳设计、叶片几何与力学参数计算、叶片改型设计及综合特性曲线绘制等软件,并利用这些先进的技术开发了包括混流、轴流、冲击式在内的近300个模型转轮,其效率水平比20世纪70年代提高1%~2%。
1996~2000年,哈电机公司先后研究开发混流式转轮性能预估程序、反击式水轮机转轮准三元流动分析程序、长短叶片混流式水轮机流场计算程序、蜗壳优化设计程序、水轮机座环和导水机构流态计算程序、混流式水轮机CAD/CFD/CAM一体化程序、混流式转轮全三维粘性流数值分析程序、基于准三元方法的混流式转轮液固两相流动分析程序等,这些软件构成了水轮机水力计算软件的基本框架。使用这些软件进行水轮机内部流场的计算,实现了水轮机“数值试验”,缩短了水轮机水力模型的研制周期。
1999年,结合三峡电站700兆瓦水电机组技术引进.哈电机公司购置具有国际先进水平的CFX—TASC flow商业流体计算软件,水力设计进入一个崭新的时代。该软件可对水轮机的所有通流部件进行三维粘性流计算分析,水力设计人员可以比较准确地通过计算得到水轮机各通流部件内部的流动数值解。其强大的后处理软件,可以使人们看到各通流部件计算结果图片.直观地说明各通流部件内部的速度、压力分布和流线形状,并预估水轮机的性能指标。利用该软件已为江西省柘林电站、贵州省大生桥Ⅱ级二期电站、缅甸邦朗电站、湖北省水布垭电站、云南省小湾电站及四川省溪洛渡电站等大中型机组设计性能优良的转轮,其中大部分转轮最高效率已超过94%,同时开发了用于岩滩电站、新丰江电站、新安江电站和东江电站等老电站增容、改造的新转轮。为适应市场竞争要求,全面提高哈电机公司水力设计技术水平,哈电机公司将CFX—TASC flow计算软件用于轴流式转轮、可逆式水泵水轮机转轮、长短叶转轮和冲击式转轮的水力设计,取得良好效果。
(二)刚强度计算
1.有限元法计算
20世纪80年代初,哈电机厂在国内率先用SAP5程序计算几乎所有水轮机部件的刚强度。在力学模型的简化、单元的划分、边界条件的处理、载荷的施加等方面,进行多方案的计算和研究,并利用电站实测和模型试验结果,对计算模型进行改进,确定了比较切合实际的计算模型。
20世纪90年代初,哈电机厂引进前、后处理功能和分析功能均较强的美国SDRC公司的I—DEAS程序,对水轮机部件刚强度进行有限元法计算,从此所有新设计的主要部件均进行有限元法刚强度分析计算。特别是利用有限元法计算技术对为伊朗设计的4个项目大水轮机、蝴蝶阀及自行开发的国内最大的广东省江口电站贯流机组的刚强度计算进行了全面、深入的计算分析。20世纪90年代末,随着三峡电站的技术引进,哈电机公司又购买置世界先进的ANSYS软件,并通过系统的国外技术培训,培养了一批高素质、高水平的强度计算人才,使哈电机公司的有限元法计算技术达到世界先进水平。
2.优化设计
20世纪80年代中期,哈电机厂的刚强度计算研究进入了优化设计计算阶段,利用现代结构优化理论编制结构优化设计程序。并进一步开展了结构的拓扑优化和几何形状优化,通过对I—DEAS程序优化设计模块的开发与研究,提出了一种应用灵敏度信息来变更拓扑结构的方法。并在形状优化、尺寸优化的基础上,探索出一条集拓扑、几何、尺寸优化于一体的优化设计途径,使哈电机厂的水轮机的结构优化设计计算技术步入世界先进水平行列。
3.结构动态特性计算
20世纪80年代初,哈电机厂用SAP5程序计算了葛洲坝和三门峡电站转轮、叶片的固有频率和振型,所有计算结果与模型试验结果基本一致。与此同时,与山东工学院合作用群论和子结构法,计算混流式转轮的固有频率和振型,并配合模型试验和真机实测对混流式转轮的动态特性进行了全面的分析。
20世纪80年代中、后期,哈电机厂利用有限元法计算了岩滩电站、天生桥电站和水口电站等电站水轮机固定导叶的固有频率和振型,并据此对固定导叶在卡门涡作用下的振动进行了分析。
20世纪90年代中期,哈电机公司用I-DEAS程序计算多个机组部件的固有频率和振型,特别是对新开发的广东江口和木京灯泡贯流式电站机组,进行了整机的固有频率和振型计算,为分析灯泡贯流式机组的整机稳定性提供重要依据。
为精确计算分析转轮、固定导叶、活动导叶和灯泡贯流式机组的灯泡体等水轮机水下部件的水下振动,20世纪90年代中期,采用有限元与边界元耦合的方法,进行水轮机部件流固耦合振动的研究,编制成结构件水下流固耦合振动计算的大型通用程序和智能化流固作用面识别、边界元和有限元的网格划分程序,此项成果的应用大大提高了流固耦合状态振动计算的精确度。
(三)产品设计
1.产品设计软件
1986~2005年,哈电机公司的产品设计软件的引进开发和应用取得显著进步。其中,调节保证计算软件的开发,解决了水电站复杂管路和水泵水轮机过渡过程的调保计算难题;水推力计算软件,使水轮机的水推力计算可充分考虑到止漏环形式和间隙值,转轮上冠泄水孔、顶盖减压孔和减压板等各种复杂因素,提高了计算结果的准确性;导水机构操作系统的结构优化软件,能使设计人员获得一组接力器容量最优的传动机构几何数据;轴承性能和主轴密封性能计算软件的应用,实现了轴承承载能力最佳,主轴密封性能最好、寿命最长的水轮机两个关键部套的优化,提高了水轮机运行的安全性;水电机组投标专家系统的开发和应用,为设计人员提供高水平、高效率的投标及报价手段;新编的尾水管和蜗壳展开、下料程序,既考虑到各种尾水管、蜗壳结构形式、坡口形式,又兼顾程序使用的方便性、高效性及准确性,并可直接提供图形数据,即下料图、成型素线图、关键尺寸标注、下料数据、成型索线数据、检查弧长数据。该程序的应用使哈电机公司的蜗壳、尾水管的设计制造技术达到国际先进水平。
2.计算机辅助设计
20世纪90年代初,哈电机厂产品设计开始全面推广计算机辅助设计(CAD),并在1996年全面实行了产品设计的计算机化,结束了绘图板时代。基于计算机技术的发展,哈电机公司转变原有的产品设计思路和观念,开展了产品结构三维设计。此项设计方法的应用,为提高设计的准确性、合理性和提高产品设计质量提供可靠保证,特别是针对一些老电站的改造,通过三维造型设计、优选,以适应原机组尺寸要求的最佳改造方案。
20年来,哈电机公司共完成65套水轮机设计,还完成数十套进水阀和10余个电站增容改造的产品设计,完成出口美国、土耳其、菲律宾、伊朗、尼泊尔等国14套水轮机设计开发,为中国水电事业的发展做出突出贡献。
3.产品设计的新结构和新材料应用
1986~2005年,哈电机公司结构设计和材料应用取得可喜的进步:①在导水机构导叶轴套和传动机构轴套方面,在国内率先应用聚甲醛钢背复合材料轴套和聚四氟乙烯钢背复合材料轴套。该轴套摩擦系数小,自润滑和耐磨性能好.承载能力强、尺寸稳定,此项技术在全国得到推广应用。②引进和开发摩擦传递扭矩的主轴联轴技术,实现了转轮互换要求,解决了老电站增容改造联轴问题,已广泛应用于国内外大型水轮机的设计制造中。③开发导叶臂的摩擦保护装置,解决了剪断销剪断后由于巨大的水力不平衡给机组造成大的振动问题,避免了剪断销连锁剪断的可能性。④开发一系列性能优良的主轴密封结构,可供用户根据本机组的运行特性和泥沙条件进行选择,其中的水膜润滑端面自补偿式主轴密封技术达到世界先进水平。⑤开发多项新型的导叶立面和端面密封技术,其优良的性能使导叶的漏水损失大大减小,同时密封件的寿命也得到很大提高。⑥开发一系列新型的水导轴承结构,解决了轴承甩油及间隙不稳定问题,提高轴承运行的安全性和稳定性,拓宽了用户对轴承选择的余地,其中采用新型轴承材料的环保型水润滑水导轴承的应用前景广阔。⑦引进和开发新型的水轮机中心孔补气系统,优化了补气装置的几何形状和尺寸,改善了补气效果,提高了机组运行的稳定性。⑧应用超高分子化工材料,解决了多泥沙河流水轮机顶盖、底环抗磨板的磨蚀问题。⑨开发应用D型密封,解决了长期困扰水电行业的转桨式转轮在长期运行后的漏油问题。⑩开发应用新型材料和结构的接力器活塞,环解决了传统活塞环的窜油问题,减小了油压设备的起动频率,提高了机组运行安全性.节省了电站运行成本。B11大、中型高水头水力自关闭蝴蝶阀产品已成系列,其中大型高水头蝴蝶阀技术为世界先进水平。B12研发中、小型超高压一体式蝴蝶阀,该阀为PLC可编程控制器,无独立油压装置,无专用控制柜,占用空间小。
(四)水轮机制造工艺技术
1.转轮叶片制造技术
1997年,哈电机公司采用CAM/CAD技术制造产品,水轮机关键部件的加工基本实现数控;完成三峡电站水轮机转轮中间机组的叶片数控加工试验研究,在国内首次实现叶片全部过流面的数控加工;用端铣刀代替球头铣刀加工水轮机叶片,大幅度地提高了工作效率和加工质量,这是在数控加工任意曲面领域里一项重大突破;应用计算机进行水轮机叶片装焊的配重程序,并在生产中广泛应用。该技术已达到国际先进水平;应用工地用大型平面打磨设备,对莲花电站水轮机座环平面进行打磨取得良好的效果;进行了三峡电站水轮机转轮中间机组转轮下环热压成形工艺的试验研究,为三峡电站机组的制造做了充分的技术储备;完成电镀仿形电流补偿阳极的研究,解决了大厚度硬铬镀层不均的质量问题。
1998年,哈电机公司完成大型混流式水轮机叶片热弯成形技术研究,高水头试验台VX总线技术综合测试系统研制,天生桥Ⅱ级5、6号机组转轮水力试验研究,大型抽水蓄能机组国产化研究,60 000千牛顿推力轴承模拟试验,其试验项目包括有油膜压力分布、油膜温度分布、轴承损耗、油槽温度分布、瓦体温度分布等,为三峡电站机组提供技术依据。其中,热弯成型叶片精度高,材质致密性好,表面光整,节省大量铲磨人工劳动,生产率较高,造价适中。哈电机公司应用叶片热压成型技术模压了20多个转轮的叶片(最大容量为天生桥电站225兆瓦水轮机),特别是具有180。叶片包角的万家寨电站大泵转轮叶片也已模压成功,共完成20个泵轮的叶片模压。
叶片的五轴联动数控加工技术是世界水轮机设备制造业中最先进的技术之一,也是发达国家近20年来普遍采用的一种叶片加工方式,哈电机公司经过经10年的研究开发,20年代中后期开始采用该方法先后加工了刘家峡电站机组叶片(2片),二滩电站机组1个叶片,天生桥Ⅱ级电站5、6号机组转轮叶片,毛家村电站机组斜流式转轮叶片、柘林电站1、2号机组转轮叶片等。
哈电机公司完成的“大型水轮机水力设计和转轮设计与制造工艺研究”“大型水轮机焊接材料、关键部件制造技术及工艺研究”“大型水轮机推力轴承仿真机全模拟试验研究”3项研究成果获“九五”国家重大技术装备研制和国产化项目优秀科技成果奖,“水轮机转轮制造工艺模拟及质量控制研究” 2001年获国家科技进步奖二等奖。
2004~2005年,哈电公司完成三峡电站机组转轮埋弧焊焊接材料研制及工艺研究,解决了马氏体不锈钢自动焊接熔敷金属韧性偏低的技术关键,熔敷金属的力学性能尤其是冲击韧性超过了国外同类产品的水平。该材料已应用于三峡电站机组活动导叶的焊接,填补国内13—5型埋弧焊焊丝和焊剂的空白,为大型OCr13Ni5Mo马氏体部件焊接提供材料保证,降低了生产成本。
2.贯流式水轮机制造工艺技术
贯流式水轮机尺寸大,结构刚性差,大部分部件为空间曲面加工,装配工艺复杂,其设计制造难度要比常规的混流式和轴流式大得多。20世纪90年代中期,哈电机公司,在广东江口电站2O兆瓦贯流式水轮机开发设计过程中,攻克了在焊接加工和装配等各方面的技术难关,研究出转轮室、管形座、导水机构和转轮等关键部件的焊接、加工和装配工艺技术,自行设计制造国内最大贯流式水轮机。并在此基础上,1996年结合凌津滩电站30兆瓦贯流式水轮机的制造,进一步完善和优化了部分关键部件的制造工艺,使哈电机公司的贯流式水轮机的制造技术达到世界先进水平,具备了成批生产能力,为哈电机公司开发和占领贯流式水轮机组市场奠定坚实基础。
3.转轮静平衡技术
转轮静平衡是涉及机组运行时机械平衡的一个关键环节。哈电机公司在原有的钢球镜板式和球面液压式静平衡法的基础上,研究开发了测杆应变法,其特点是平衡不受摩擦力和转轮重心位置影响,平衡精度高。此外该公司还完成了对500吨混流式水轮机转轮静平衡装置的改进。500吨混流式水轮机转轮静平衡装置是世界上最先进的集机械、液压、电子于一体的巨型转轮静压轴承静平衡装置,应用该装置在辽宁省葫芦岛完成首台三峡电站机组转轮的静平衡。
4.蝴蝶阀制造技术
哈电机公司经20年的制造工艺技术研发,2005年解决了蝴蝶阀制造中为确保良好密封性能的高精度加工问题,所加工的蝴蝶阀操作灵活,主密封能做到基本上不漏水,并在国内首次进行了直径5 O00毫米蝴蝶阀厂内全模型电站实际操作试验,实现了活门靠偏心和重锤作用进行自关闭的功能,测量了一些关键技术数据,为下一步的更优化设计提供宝贵经验。
六、发电机试验研究技术与设备
(一)水力试验技术
哈尔滨大电机研究所( 简称哈大电机研究所)建成国内最大的水力机械试验室,共有两座高水头水力试验台。其中高水头试验I台1984年10月鉴定合格投入使用。1996年对其进行测试系统及电气控制系统改造,使其具备进行各种形式水轮机模型试验的能力。2000年建成并投入使用的高水头试验Ⅱ台,以抽水蓄能机组和贯流机组为试验对象,是世界一流水平的水力试验台。该试验台增设了水轮机圆筒阀模型试验装置,并自行研制现场流态观测成像系统,使水轮机模型试验从外特性试验发展到内特性研究。高水头试验Ⅱ台的主要参数:最高试验水头:150米;最大流量2.0 立方米/秒;测功机转速:2 500转/分;测功机功率:600千瓦;效率测量综合精度≤±0.2%。该所研制的冲击式水轮机专用试验台,可进行1~4个喷嘴的冲击式转轮试验。利用水轮机圆筒阀接力器驱动结构试验和主轴密封结构试验台,研究开发了中国自己的水轮机密封结构形式。水轮机的水力设计,从一元、二元理论发展到现代水力设计方法和全三维粘性流体计算分析;研究范围包括流体机械方面的水轮机的能量性能、空化性能以及稳定性的专题研究,大型泵和特殊用泵的性能研究,新的水轮机结构研究,水轮机模型验收试验,大型水电机组的现场试验,贯流和可逆式水轮机等新产品开发。通过三峡电站机组水力设计技术引进与消化吸收,改进了模型制造手段并提高测试精度,在各个不同的水头段,研制一大批模型效率超过95%的转轮。2000~2005年,该所完成三峡电站右岸、缅甸邦朗电站、公伯峡电站、新丰江电站改造、岩滩电站、乐滩电站、尼尔基电站、戈兰滩电站、构皮滩电站等一大批大型水电项目的模型试验研究。
(二)推力轴承
1986年,哈大电机研究所建成面积3 073平方米的国内最大的电机试验室。推力轴承是水轮发电机械部分的关键部件,其性能直接影响机组的安全运行可靠性。1990年,该试验室又装备了国内最大的3 000吨推力轴承试验台(最大承载量3 000吨,试验转速范围50~600转/分)。1992年对广西岩滩电站30兆瓦机组的3 000吨推力轴承试验台进行了真机试验,同时对该所自行研制的岩滩电站机组弹性金属塑料瓦推力轴承进行了真机试验,并在电站得到应用。1997年和1999年与瑞士ABB公司合作,对三峡电站水电机组6 000吨级弹性金属塑料瓦和瑞士ABB设计的巴氏合金瓦进行了模拟试验,为三峡电站机组的安全运行提供可靠的依据。1999年改造后的3 000吨推力轴承试验台,可进行抽水蓄能机组发电电动机双向推力轴承的全尺寸模拟试验,对润滑参数作全面的测试,2003年进行了高水头大容量抽水蓄能机组双向推力轴承的试验研究,为国内企业自主制造抽水蓄能机组创造条件。
(三)水轮发电机通风冷却系统
哈大电机研究所拥有1∶5的广西龙滩电站700兆瓦、青海省拉西瓦电站700兆瓦、云南小湾电站700兆瓦和三峡电站右岸700兆瓦等多台用以进行通风研究的试验模型,在大容量全空冷技术研究方面居行业前列。针对700兆瓦以上容量或更高转速的大型机组,建成800兆瓦蒸发冷却试验台,为大容量水轮发电机组及抽水蓄能机组提供新型冷却方式。开发的大型水轮发电机径向供风无风扇端部回风式通风系统,已为国内外制造厂广泛采用。
(四)绝缘
1986年,哈电机厂完成600兆瓦汽轮发电机定子绝缘国产化研究。1994年后高压电机防晕技术又有了新的发展,防电晕结构已由18 千伏 级发展到27 千伏 级,定子线棒的起晕电压达55 千伏,瞬时闪络电压达115千伏以上,可以满足各种高压线棒的各种耐电压试验,进入世界先进行列。在主绝缘技术方面,经多年研究,于1991年使云母含量由40%提高到48%以上,达到美国GE公司水平。1994年后在F级环氧粉云母绝缘日益完善的基础上,开发高云母含量的F级环氧粉云母绝缘,从而使绝缘中云母含量大幅提高,额定电压13.8千伏级的主绝缘厚度由原来的4.25毫米减到3.5毫米,绝缘性能达到一个新水平。在大型高压发电机绝缘方面,研制定子线棒导线角部的新结构,从而使大型高压发电机的主绝缘厚度和性能接近世界先进水平。采用该技术的二滩电站18千伏、550兆瓦水轮发电机和三峡电站20千伏、700兆瓦水轮发电机的定子线棒分别通过了加拿大GE公司和瑞士ABB公司的严格考核。在定子绕组固定方面,在原有槽部采用波纹板和斜槽楔的基础上,开发半导体无纺布槽衬结构,已应用于三峡电站和洪江电站水轮发电机。
(五)轴系震动分析
1984年以后,哈电机厂开展水电机组轴系动态特性分析研究,水电机组轴系振动分析技术达到国际先进水平。1991年进行优化型300兆瓦汽轮发电机研究,哈电机厂300兆瓦汽轮发电机运行的稳定性明显优于国内其他厂家。1992年开发和应用了I—DEAS强度的结构有限元分析功能,强度计算技术的研究达到了国际先进水平。1994年以来,完成三峡电站水轮机蜗壳座环、顶盖、导叶等结构,国内最大的轴流式机组——福建省水口电站水轮机各部件,广东省江口电站贯流式机组整个部件以及伊朗苏里曼电站、卡伦-Ⅰ电站等国际、国内数十个大型电站水轮机部件的刚强度计算分析,保证了电站机组的可靠运行;建立发电机—水轮机整机有限元计算模型, 可进行循环对称结构的模态分析;转轮与主轴的摩擦传扭连接,已应用于10余个电站的设计安装中;转轮的电测法平衡和锤击法应用,实现了水轮机、发电机各部件,汽轮发电机端部,水轮机转轮叶片等结构的固有频率测量与振动模态分析,避免国际上共性的水轮机共振问题发生。