سازندگان GCB چینی مجموعه کامل برای کاربردهای واحد ۱ گیگاوات توسعه داده‌اند

اخیراً، یک سازنده چینی برش‌کن ژنراتور موفق به توسعه برش‌کن‌های ژنراتور برای واحدهای هیدروالکتریک و ترمیک با ظرفیت ۱۰۰۰ مگاوات شده است که از طریق تأیید و پذیرش گروه عبور کرده‌اند. عملکرد جامع آن‌ها به سطح بین‌المللی رسانده شده و فاصله داخلی را پر کرده است. این یک پیشرفت مهم دیگر پس از تسلط گروه بر تکنولوژی مجموعه‌های برش‌کن ژنراتور با ظرفیت ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ مگاوات است که نشان می‌دهد سازندگان چینی برش‌کن‌های ژنراتور موفق به غلبه بر یک مشکل "گلوگاه" فنی دیگر شده‌اند و مشارکت مهمی در بومی‌سازی تجهیزات فنی مهم چین داشته‌اند.

صعود به قله تحقیقات علمی، هرگز متوقف نمی‌شود

برش‌کن ژنراتور یک برش‌کن با جریان بالا است که بین خروجی ژنراتور و ترانسفورماتور نصب می‌شود. این دستگاه اساساً برای حفاظت از ژنراتورها و ترانسفورماتورها استفاده می‌شود و می‌تواند به طور مؤثری امنیت سیستم را افزایش دهد، آزمایش و نگهداری را تسهیل کند و مزایای اقتصادی قابل توجهی ایجاد کند. با این حال، تکنولوژی ساخت این تجهیزات پیشرفته به مدت طولانی در دست شرکت‌های خارجی بوده و کشور هر ساله مقدار زیادی از ارز خود را برای واردات صرف می‌کند. برای بومی‌سازی تجهیزات مهم و غلبه بر مشکلات فنی هسته‌ای، از سال ۲۰۰۸، سازنده چینی برش‌کن ژنراتور تصمیم گرفت تا با چندین گروه توسعه محصولات برش‌کن ژنراتور را مشترکاً انجام دهد.

پس از سال‌ها تحقیق و توسعه سخت، در سال‌های ۲۰۱۱ و ۲۰۱۲، سازنده چینی برش‌کن ژنراتور موفق به اتمام توسعه برش‌کن‌های ژنراتور برای واحدهای ۶۰۰ و ۸۰۰ مگاوات شد؛ در سال ۲۰۱۸، موفق به توسعه برش‌کن ژنراتور برای واحد ۴۰۰ مگاوات شد و به طور اولیه سریال‌سازی محصولات را انجام داد و تجربه مؤثری برای تسلط بر تکنولوژی‌های سطح بالاتر به دست آورد.

بر اساس تنظیمات پارامترهای سیستمی واحدهای ۱۰۰۰ مگاوات، برش‌کن ژنراتور باید قادر به تأمین جریان قطع کوتاه مداری اسمی ۱۷۰ کیلوآمپر باشد. "ما هرگز از صعود به قله تحقیقات علمی متوقف نشده‌ایم و تیم فنی باید با توسعه برش‌کن‌های ژنراتور برای واحدهای ۱۰۰۰ مگاوات به جلو حرکت کند"، گفت رئیس پروژه. بنابراین، از سال ۲۰۱۸، تیم پروژه به گذر از برش‌کن‌های ۱۷۰ کیلوآمپر روی آورد.

مانند سایر ساخت تجهیزات، فرآیند توسعه محصول باید از طریق طراحی، تولید آزمایشی، آزمایش و غیره عبور کند. با این حال، برای تجهیزات کلیدی بزرگ، هر لینک پر از چالش‌ها است. بدون ذخایر فنی مداوم و یک تیم پروژه قوی، تکمیل گذر از تکنولوژی‌های هسته‌ای کلیدی بسیار دشوار است.

به این منظور، سازنده چینی برش‌کن ژنراتور به طور مداوم سرمایه‌گذاری فنی و آموزش نیروی انسانی را افزایش داد، از تجمع فنی عمیق خود در زمینه ساخت تجهیزات انتقال و توزیع برق در طول ۶۰ سال گذشته بهره برده و مداوم به استفاده از مزایای منابع و نیروی انسانی خود ادامه داد و به طور قاطع وظیفه مهم تحقیق و توسعه برش‌کن‌های ژنراتور ۱۷۰ کیلوآمپر را بر عهده گرفت. از طراحی تا شبیه‌سازی (شامل قطع، افزایش دما، مکانیک، عایق‌بندی و غیره)، تا کنترل دقیق مواد، فناوری‌های پردازش و مونتاژ قطعات کلیدی، آن‌ها با شجاعت پیش رفتند و هرگز دست از کار نکشیدند. با تلاش مشترک و همکاری صادقانه تمام طرف‌ها، بالاخره این "استخوان سخت" را گاز گرفتند.

تحکم بر تکنولوژی‌های کلیدی، پایداری در مواجهه با دشواری‌ها

در مقایسه با برش‌کن ژنراتور برای واحدهای ۸۰۰ مگاوات، محصول ۱۷۰ کیلوآمپر جریان قطع بزرگ‌تری دارد و باید کنترل و حفاظت از واحدهای ۱۰۰۰ مگاوات در نیروگاه‌های بزرگ را تأمین کند. نه تنها سطح محصول افزایش یافته بلکه سختی R&D نیز چندین برابر شده است. "اما در چین تجربه‌ای برای مراجعه وجود ندارد و فقط تعداد بسیار کمی از شرکت‌های خارجی این تکنولوژی هسته‌ای را در دست دارند، که R&D و طراحی را بسیار دشوار می‌کند"، گفت طراح.

پارامترهای برش‌کن ژنراتور ۱۷۰ کیلوآمپر غالباً چند برابر برش‌کن‌های خطی هستند، که این نقطه کلیدی و دشوار در R&D برش‌کن‌های ژنراتور با ظرفیت بزرگ است. جریان اسمی یک پارامتر مهم برای قابلیت اطمینان طولانی مدت محصول است که نیاز به حل مسائل مختلفی است که در محیط‌های دمای بالا مانند افزایش دما و سن‌زدگی عایق‌بندی نمایان می‌شود. 

در طول فرآیند قطع کوتاه مداری اسمی، پلاسمای دما بالا بین تماس‌ها ایجاد می‌شود. دما بین تماس‌ها باید در چند میکروثانیه وقتی جریان از صفر عبور می‌کند به دمای معینی برسد، که شرط ضروری برای قطع برش‌کن است و دشواری آن بسیار بالا است. همزمان، پلاسمای دمای بالای ده‌ها هزار درجه بین تماس‌ها نیز باعث خوردگی شدید قطعات مختلف در کámara خاموش‌کننده می‌شود. بنابراین، چگونگی طراحی و حفاظت از هر قطعه در برابر خوردگی نیز یک مسئله دشوار است. 

برای تأمین انرژی خاموش‌کننده قوس ۱۷۰ کیلوآمپر جریان کوتاه مداری، نیاز به طراحی نوآورانه جامع کámara خاموش‌کننده است. با این حال، فرآیند قطع یک فرآیند گذرا با جفت‌شدن و ترکیب چندین میدان است. تجمع فنی در صنعت داخلی و خارجی بسیار محدود است و تجربه در تحقیقات قوس‌های جریان بسیار بزرگ و مکانیزم‌های خاموش‌کننده ناقص است. روش‌های طراحی موجود فقط می‌توانند برخی مراجعه‌ها را ارائه دهند و نمی‌توانند طراحی کمیتی انجام دهند. در آزمایش تحمل جریان قله‌ای اسمی، نیرو الکتریکی ایجاد شده توسط جریان بسیار بزرگ یک آزمون بزرگ برای قدرت، عملکرد تماس الکتریکی و ساختار انتقال قطعات است. به این خاطر، تیم پروژه زمان R&D زیادی را سرمایه‌گذاری کرد و پایداری کرد. "بعد از بهینه‌سازی و بهبود مکرر و چندین دور تحقیق و آزمایش، برنامه R&D و طراحی در نهایت تعیین شد"، گفت اعضای تیم پروژه.

چالش آزمایشی محدودیت، با یک قدم به جلو حرکت کردن

"حتی اگر شرایط وجود نداشته باشد، باید شرایط را برای پیش‌روی ایجاد کنیم." برای بیش از ۶۰ سال، آنها همیشه به جلو پیش می‌روند. هرچه دشوارتر است، بیشتر پیش می‌روند و تا زمانی که هدف خود را به دست نیاورند متوقف نمی‌شوند. آنها بی‌شمار معجزه صنعتی ایجاد کرده‌اند، بسیاری از خلأهای داخلی را پر کرده‌اند و زمینه‌ای حاصلخیز برای توسعه قطعات مداری ژنراتور ۱۷۰kA فراهم آورده‌اند. پس از تعیین برنامه تحقیق و توسعه، محصول رسمی به مرحله تولید آزمایشی وارد شد.

از آنجا که پارامترهای جریان قطعات مداری ژنراتور چندین برابر محصولات سوئیچ معمولی است، اندازه شعاعی آن بسیار بزرگتر از محصولات معمولی است. لازم است نه تنها نیازهای عملکردی را برآورده کند بلکه دقت پردازش و تولید را نیز تضمین کند، که چالش‌های جدیدی را در تولید، نصب و راه‌اندازی محصولات قطعات مداری ژنراتور ایجاد می‌کند. تیم تولید آزمایشی باید مشکلات بی‌سابقه را غلبه کند و ترکیبی از انواع مختلف فرآیندها را برای انجام این کار اتخاذ کند.

در این زمان، دوره بحرانی کنترل و پیشگیری از همه‌گیری ملی بود. بسیاری از شرکت‌های همراه تعطیل شده بودند، که منجر به طولانی‌تر شدن چرخه پردازش قطعات می‌شد. برای کاهش تأثیر همه‌گیری بر پیشرفت کلی پروژه، اعضای حزب در تیم پروژه به طور فعال رهبری کردند، با زمان سباق دادند، وقت اضافه کار کردند تا طرح را اصلاح کنند و نقشه‌ها را بهبود بخشند، زمان باارزشی را برای پیشرفت پروژه کسب کردند.

در مرحله آزمایش، اجرای آزمون قطع دیگر نقطه کلیدی شد. پس از هر آزمون، پروتوتیپ بازیابی‌شده گازهای محرک و غباری را باقی می‌گذاشت، اما اعضای تیم پروژه این موارد را نادیده گرفتند و فوراً به محل جداسازی رفتند تا وضعیت پروتوتیپ پس از ابلاسیون جریان بالا را بررسی کنند، داده‌های اولیه را به دست آورند و پایه‌ای برای بهبودهای بعدی فراهم کنند؛ تیم پروژه نظرات متخصصان را به طور گسترده شنید، عوامل تأثیرگذار مختلف در آزمایش را به طور مداوم تحلیل کرد، نتایج آزمایش را با محاسبات شبیه‌سازی به طور آلی ترکیب کرد و طیفی از طرح‌های فنی و آزمایشی را تدوین کرد.

از عدم وجود نقطه قطع در ابتدا تا ظهور نقاط قطع، از داشتن نقاط قطع تا رسیدن به قطع کامل محدوده، از آزمون‌های مستقیم تا آزمون‌های ترکیبی، پس از چندین دوره تحقیق آزمایشی و بهینه‌سازی طرح، گلوگاه محدودکننده پروژه در نهایت شکسته شد. همزمان، مشکلات بسیاری مانند تغییر دهنده جریان کوتاه مداری بسیار بزرگ، حمل جریان پیوسته بسیار بزرگ برای مدت طولانی و تولید و پردازش قطعات کلیدی غلبه شد و پیشرفت‌ها و نوآوری‌های جدیدی در زمینه طراحی، تولید و مونتاژ تجهیزات مهم ملی ایجاد شد. علاوه بر این، در فرآیند توسعه محصول، تیم قوی از استعدادهای فنی تربیت شد و پایه‌ای محکم برای گروه برای رهبری صنعت در زمینه‌های فنی اصلی مانند قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت در چین فراهم شد.

اجرای توسعه سریالی، گام برداشتن به جلو

از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۲۱، در بیش از ۱۰ سال، آنها با وجود دشواری‌ها پیش می‌روند و پابرجا می‌مانند. آنها نه تنها سریال‌سازی محلی قطعات مداری ژنراتور را کامل کردند بلکه سطح تحقیقات در زمینه قطع و خاموش‌سازی جریان بسیار بزرگ را بهبود بخشیدند و پیشرفت‌های قابل توجهی در روش‌های تحقیق و توسعه و فرآیندهای تولید تجهیزات سوئیچ بزرگ داشتند.

همزمان، قطعات مداری ژنراتور برند با موفقیت در پروژه‌های کلیدی ملی مانند سد شیانجیابا، سد شیلوتو و سد وودونگده استفاده شد و به پیشرفت فرآیند محلی‌سازی تجهیزات مهم ملی کمک کرد. در سال ۲۰۱۹، قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت از تولیدکننده چینی برای اولین بار به خارج از کشور صادر شد و با موفقیت به بازار بین‌المللی وارد شد.

● ۲۰۰۸: راه‌اندازی توسعه قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت برای واحدهای ۶۰۰MW؛

● ۲۰۱۱: قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت برای واحدهای ۶۰۰MW تمامی آزمون‌های نوع را در مرکز کنترل و ارزیابی کیفیت تجهیزات الکتریکی فشار بالا ملی به پایان رساند، که نشان‌دهنده این است که چین به رسمیت وارد عصر تحقیق و توسعه قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت شد و چین یکی از کشورهای کم‌تری در جهان شد که تجهیزات پیشرفته تولید می‌کند؛

● ۲۰۱۲: قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت برای واحدهای ۸۰۰MW تمامی آزمون‌های نوع را در مرکز کنترل و ارزیابی کیفیت تجهیزات الکتریکی فشار بالا ملی به پایان رساند؛

● ۲۰۱۷: اجرای توسعه سریالی قطعات مداری ژنراتور و موفقیت در توسعه قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت برای واحدهای ۴۰۰MW در سال ۲۰۱۸، که سری محصولات قطعات مداری ژنراتور گروه را کامل‌تر کرد؛

● ۲۰۲۱: کامل کردن توسعه قطعات مداری ژنراتور بزرگ ظرفیت برای واحدهای ۱۰۰۰MW برق آبی و حرارتی، گام برداشتن به یک زمینه پیشرفته‌تر.

تولیدکننده چینی قطعات مداری ژنراتور همیشه به "مسائل مهم ملی" خواهد یادآوری شد، شتاب خواهد داد "ساخت منبع فناوری اصلی و رهبر زنجیره صنعتی مدرن"، تلاش خواهد کرد تا یک پیشنهاددهنده نیاز، سازماندهنده نوآوری، ارائه‌دهنده فناوری و کاربر بازار برای نوآوری اصلی و فناوری‌های اصلی شود، مبادرت به گرفتن ابتکار در پیشرفت فناوری و صنعت را ادامه خواهد داد، همچنان رهبری توسعه صنعت انتقال و توزیع برق را ادامه خواهد داد و به تأمین امنیت برق و انرژی چین کمک خواهد کرد.