坚持自主创新 铸就大国重器——郑小康校友
时间:2022-01-14 来源:校友会办公室 作者:校友会办公室
郑小康,合肥工业大学1982届电机专业校友,东方电机副总工程师、首席专家,集团首席专家,东方电气集团第四届科技杰出贡献奖获得者,享受国务院政府特殊津贴,先后获四川省学术和技术带头人、国家科技进步二等奖、四川省科技进步一等奖、集团技术创新杰出贡献奖、集团首批干事创业典型“大国重器”逐梦人等荣誉称号。2017年4月,作为主研人员参与完成的“巨型贯流式水轮发电机组关键技术研究及杰瑞机组研制”,荣获四川省2016年科技进步特等奖。
在30多年水轮发电机的设计开发及研究工作中,郑小康挑战行业科研课题之最,完成单机容量最大的李家峡400MW水轮发电机研发;他填补技术空白,开发出具有自主知识产权的三峡地下电站700MW蒸发冷却发电机;他推进国产自主化,开发出仙游300MW抽水蓄能发电机;他勇攀高峰,积极研发1000MW等级水电和大容量抽水蓄能发电机。
郑小康自1982年参加工作以来,始终满怀热情投身水轮发电机设计工作中。从发电机的设计理论,到电站的实际运行状况;从一个部件的下料准备,到整个机组的合理结构,每一个细节他都仔细探究,扎实的基本功为郑小康的科研创新之路奠定了坚实的基础。
刻苦钻研,技术不断取得突破
“设计工作是保证产品质量的关键”。这是每个从事水轮发电机设计的工作者走上岗位后老同志给上的第一课。一句质朴的嘱托,与生俱来的强烈的责任感让郑小康在三十多年的技术设计生涯中,始终不忘初心,刻苦钻研,勇于创新。
经过长期独立的探索,1989年郑小康第一次提出用单根线棒连接法来增加水轮发电机对称支路数的方法。该方法突破了传统电机绕组理论所规定的支路对称条件的限制,增加了机组转速的选择范围,使水轮机效率和稳定性大幅提升。2016年,他组织样机的生产和试验,并通过了院士专家鉴定。目前,该技术已应用于永泰、蟠龙和阜康300MW428.6转/分的共12台抽水蓄能发电电动机。
1993年,郑小康担任黄河上游位于青海省海拔两千多米高原的李家峡水电站400MW水轮发电机的主任设计师,当时该机单机容量为我国之最。发电机定子铁芯长3.2米,仅次于世界最长铁芯的古里Ⅱ电站水轮发电机,项目设计难度大。郑小康迎难而上,开发设计出适合我国的大容量水轮发电机,在各个关键部件采用了多项新技术,为东方电机未来全空冷600MW—770MW水轮发电机的开发立下汗马功劳。
三峡地下电站
2007年,郑小康担任三峡地下电站700MW蒸发冷却发电机的技术负责人,该项目是蒸发冷却技术在特大型机组上的首次应用。他带领技术团队,开发出一系列独创技术,为蒸发冷却发电机的产业化和更大容量蒸发冷却发电机研制奠定了基础。该项目两台机组投运后,各项参数指标全面优于合同要求。
大胆创新,成功实现自主设计
抽水蓄能电站是我国优化能源结构、促进新能源开发利用和保护生态环境的重要手段,它运行灵活、反应快速,是电力系统中具有调峰、填谷、调频、调相、备用和黑启动等多种功能的特殊电源,但以往大容量抽水蓄能机组只能依赖进口。
2009年,郑小康担任我国首批自主设计的仙游300MW抽水蓄能机组的项目负责人和发电电动机技术负责人。抽水蓄能发电电动机的开发设计具有极高的技术难度,其高转速、双向旋转、工况转换等特点,使其电机难度指标—每极容量远高于常规水轮发电机,是我国水轮发电机技术要攻克的最后一个堡垒。
郑小康介绍说,相比常规水轮发电机组,可逆式抽水蓄能机组在运行中需要正、反两个方向旋转来实现常规的发电和抽水两种工况;除此之外,抽蓄机组还要承担电网的调峰、调相、空载备用等辅助服务。其运行工况的高度复杂性和多样性,使得机组的设计、生产难度大大增加,被很多人喻为水力发电设备制造行业中复杂度最高、难度最大的产品。
在研制过程中,郑小康大胆创新,采用磁极线圈固定结构、推力轴承弹簧束支撑结构和端部回风的通风系统,最终仙游项目完美收官,仙游抽水蓄能电站荣获“国家优质工程金奖”。
仙游电站发电机转子在现场安装
仙游抽水蓄能项目意义重大,按照目前的价格计算,今后十年抽水蓄能机电设备的市场份额接近一千亿,更重要的是郑小康和他的团队彻底打破了国外垄断的局面,大幅度提升我国高端水电装备的技术水平,使东方电机在抽水蓄能项目上实现了从无到有、从弱到强、从进口到出口的重大跨越。
2002年开始,中国水电市场复苏,火爆的市场需求使郑小康的设计工作显得异常的繁重,特别是大型和超大型项目的开发设计创历史最高纪录。为了推动新技术、新产品、新产业的蓬勃发展,助力企业转型升级,郑小康将近年的工作重点放在1000MW级白鹤滩和大容量抽水蓄能发电电动机的研发上。作为白鹤滩发电机技术负责人,郑小康早在机组研发初期就提出了安全、高效、清洁的设计理念,不仅要创造世界最大的水轮发电机,更要创造世界最精的水轮发电机。开创并主导研发了水轮发电机转子绕组空内冷技术和推力轴承低损耗喷淋润滑技术,显著提高了水轮发电机转子绕组的冷却能力、大幅降低了推力轴承损耗,使发电机效率首次突破了99%。机组投运后表现出了优异的性能。
科研合作,展现自主研发优势
如果把转轮比为水电机组的“心脏”,那线圈绝对是水电机组的“血管”了。大容量发电机采用何种冷却方式是发电机设计、制造中的重大问题,也是制约大型发电机发展的主要因素。随着发电机容量的增大,电机各部分的损耗也明显增加。因此,改进电机的冷却,有效带走各种损耗所产生的热量,降低电机各部分温升,是设计、制造大容量发电机的一个重要课题。为了适应自主研制大型水轮发电机的需要,建立起我国拥有自主知识产权的大型水轮发电机冷却技术体系,以郑小康为代表的东方电机项目团队积极探索,与中科院电工所合作研发了具有自主知识产权的蒸发冷却水轮发电机技术。蒸发冷却技术与国外一些公司的水冷却发电机技术相比,无论在技术上,还是安全可靠性以及操作维护等方面都有它独特的优点,而且还能突破空冷发电机设计制造的极限容量,充分体现出该技术的先进性。
在成功建设三峡700兆瓦水轮发电机蒸发冷却改造试验台,完成系统的试验研究基础上,东方电机又针对三峡地下厂房电站700兆瓦水轮发电机建设了1∶1蒸发冷却模拟试验台,进行真机结构的工业试验,水轮发电机定子蒸发冷却联合循环装置获得国家发明专利,确保用先进和可靠的“中国血管”装备三峡地下厂房机组。
目前,两台世界最大的三峡地下厂房电站700兆瓦蒸发冷却机组,正在长江三峡稳定运行,令领先世界的中国技术装备的三峡工程更加闪亮,奏响了三峡创新的第三部曲。
回首三十多年的研发工作历程,面对累累硕果,几许自豪,几许骄傲,但奋进的步伐不会因此停止。郑小康深知自己肩上的重任,他将带领更多的年轻研发设计工作者为东方电气打造成世界一流公司,为中国装备制造业铸就国之重器,为我国发电机事业的蓬勃发展做出更大的贡献。