凜冬歲末,山海關外,落雪紛飛,寒風起。自沈陽驅車向東100余公里,位于清原滿族自治縣北三家鎮境內的最高峰摩離紅山海拔僅1030米,山間河流蜿蜒曲折,多年來甚至不曾有“姓名”,后被稱之為樹基溝河。就在這樣一個“平平無奇”、鮮為人知之處,卻“孕育”著一項大國重器—清原抽水蓄能電站,它迎著山河的律動,沐浴日月星輝,在這白山黑水之間,走過了17年的建設歷程。電站首臺機組即將正式投產發電。
清原抽水蓄能電站是東北地區最大抽水蓄能電站,是國家“十三五”期間重點工程、新一輪國家振興東北老工業基地139個重大項目之一,也是國內首個百萬千瓦級包含設計、施工、采購完整產業鏈的 EPC 總承包抽水蓄能建設試點項目。電站由北京院牽頭水電六局、水電八局組成 EPC總承包聯合體建設。
風起雪落,似水流年。關外的寒風夾雜著雪花,吹進歲月,空出片片留白,書寫著建設者們十年飲冰的無聲歷程,和他們揮毫筆墨寫意山水的精妙與灑脫。
還原-工業本美
行走在清原抽水蓄能電站廠區,可見絕大部分工程部位墻面圓潤平整,富有光澤,無不呈現著樸實無華、自然沉穩的韻味,處處散發著“高級灰”的質感與精湛細膩的工藝氣息。
“清原抽水蓄能電站除特殊活動區域外,全部采用清水混凝土設計施工,包括上下庫大壩防浪墻、上下庫進水口、啟閉機樓、地下廠房、主變室、開關站等部位?!北本┰焊笨偣?、清原抽水蓄能電站EPC總承包部總經理姚寶永介紹,“混凝土的顏色是最美的,我們在建設過程中,就是要還原它本質的美感,呈現工業之美”姚寶永說。
清水混凝土工藝不做任何額外裝飾,直接展現混凝土本身的肌理、質感,使工程建筑與周圍環境融為一體。
據悉,清水混凝土只能一次澆筑成型,對施工工藝及工序的要求極高,在原料配合比、澆筑工藝、模板的設計及使用、施工環境溫度等方面都有著特殊的要求。清水混凝土由水電六局、水電八局進行施工,被他們形象地稱之為“六年磨一鏡”。
“清蓄電站一些工程部位的清水混凝土墻面,可以呈現出鏡面效果,就像站在鏡子前一樣?!鼻逶O計項目部項目經理張建富說,“目前很多博物館、火車站等公共設施領域都采用這種工藝?!?/p>
將清水混凝土工藝融入工程建設中,呈現建筑物本身所特有的美感,力求塑造與展現建筑美學,是姚寶永的“執念”,也代表了北京院牽頭EPC總承包的清原抽水蓄能電站促進人與自然和諧發展的建設理念。
光陰流轉,那些源于工業建筑自然的美感不會被時光侵蝕,而是在歲月的見證和洗禮下散發獨有的光澤,將其魅力傳承永續,這或許即印證了人們津津樂道、眾口相傳的“經典”一詞。
求解-“破冰”之路
風雪漫舞,冬日綿長。在這里,寒冷是“標簽”,也是常態。朔風吹起千堆雪,對于建設者來說,帶來的不僅是嚴寒,還有電站如何“過冬”的問題。
當火熱的工程建設遇到了冷酷的冰天雪地,如何“破冰”成為亟待解決的問題。
“嚴寒地區抽水蓄能電站具有水位變幅大、凍融循環次數高等特點,復雜的運行環境對庫區建筑物的抗冰凍性能提出更高要求?!鼻逶O計項目部設總謝剛說。
依托清原抽水蓄能電站,北京院與國內知名科研單位合作,通過監測手段和試驗模擬研究庫區冰情、冰害形成及發展規律,結合庫區建筑物在低溫運行環境下的要求,針對性地開展一系列止水材料、抗冰凍新材料的研究,包括在-40℃具有良好的塑性變形能力的新止水材料和冰粘附強度小的防冰涂料等,提升嚴寒地區面板堆石壩接縫止水的可靠性和面板結構的耐久性。
截至目前,結合新材料研制及運用,配套研究新工藝、新設備等,研究成果已申報國家專利10余項,發表核心論文10余篇。隨著研究的深入,將形成一套嚴寒地區抽水蓄能電站庫區抗冰凍關鍵技術體系,填補行業抗冰凍研究領域多項空白,提升嚴寒地區抽水蓄能設計的核心競爭力。
“面板堆石壩在抽水蓄能電站上下庫大壩設計的占比較大,推進止水系統的技術創新和材料突破,提高工程的耐久性和安全性,對確保嚴寒地區大壩運行安全至關重要”謝剛談到。
相關研究目前已通過一個越冬期的實踐,取得了良好效果。
“破冰”之路畫下句點?;蛟S,比冬季更漫長的,是建設者們不斷探尋答案、突破求解的心路歷程。
融合-自然之道
清原抽水蓄能電站生態蓄水池內,一尾錦鯉躍出水面,劃出一道金色弧線,與這里的藍天、碧水相映,融合在這座鋼筋水泥構成的現代化工業電站里,繪就了一副生動的綠色生態畫卷。
據悉,生態蓄水池由北京院設計,于2020年4月投入使用,主要用于下水庫營地生活污水處理站處理后的中水儲存。截至目前,當年投放的幼魚均已成長為成年錦鯉且已繁殖上千尾。
源于自然、造福自然,回歸自然,這樣的理念在清原抽水蓄能電站,得到了更多的思考與探索。
“清原項目是第一個水利水電工程施工期生產廢水處理全部由設計院設計的”清原設計項目部環保專業負責人崔小紅說,包括砂石料生產廢水處理站、生活污水處理站、地下洞室排水處理站、混凝土拌和站生產廢水處理站等,實現了污廢水全處理、中水全利用、污廢水“零排放”。
其中,砂石加工系統廢水處理采用直接將“板框或箱式壓濾機脫水”作為核心工藝環節的處理新工藝,較傳統工藝減少了2個處理環節和大量設備,不僅將處理效率提高至99.5%左右,同時實現了節約投資、減少占地面積、降低運行能耗和提高系統穩定性。
生活污水處理采取地埋式一體化設備,采取特殊工藝,整體處理能力達到99.9%,出水水質清澈,懸浮物、化學需氧量等項目均達到城市污水再生利用標準,全部回用,并暫存于生態蓄水池中。
除此之外,基于機組設備事故檢修中不定期產生的含油廢水危害較大的問題,北京院對傳統處理方法進行優化,創造性提出超聲、雙向脈沖、陶瓷膜過濾與電催化技術耦合原理與方法,實現運行期機組含油廢水裝備化、智能化、綠色化處理。
以山為紙,以綠為墨,這是清原電站致力繪就的新畫卷。
在完成了一個“得意”的跳躍后,這尾金色錦鯉緩緩游向遠方,水面又恢復了平靜。
探索-數智轉型
當冰冷的山河遇到同樣冰冷的數字,在抽水蓄能電站建設過程中,會擦出怎樣的火花?
“清原數字化電站結合了清原EPC管理模式,以電站三維模型為載體,依托可視化平臺,進行動態模型構建及業務數據融合,通過構建數字孿生電站,為工程建設提供全面可視化管理,保障工程建設質量?!鼻逶樗钅茈娬綞PC總承包部技術質量工藝部主任田政介紹。
如,傳統電站施工管理模式主要通過大量統計報表對施工過程數據進行統計和分析,數據量大,內容繁瑣復雜,同時產生大量內業數據處理工作。遼寧清原數字化電站通過建立構件化、抽屜式的電站三維數字平臺,將施工現場數字化的管控應用產生的數據掛接在各電站主體模型上,將抽象的安全、質量、進度管理數據通過電站數字模型直觀展現,為現場管理提供了全方位的數據底座。
針對存放電站所有主機設備零件的安裝間空間受限問題,為充分規劃利用空間,數字電站系統通過構建機電設備模型庫與施工機械模型庫,采用交互拖拽方式,對安裝間設備存放進行可視化策劃,在虛擬空間進行機械操作過程推演、機電設備存放安裝與碰撞檢測,解決了傳統施工過程圖文不直觀,不易驗證等問題,滿足安裝間設備流轉過程三維可視化策劃與優化的需要。
此外,數字化電站利用三維激光掃描儀精度高、速度快、單次測量范圍廣的特性,結合電站地下廠房洞室群施工特點,研究高精度測量模型應用點,通過生成高精度施工面貌的點云重構模型,在引水隧洞、尾水隧洞、地下廠房、壓力鋼管等特定工作面開展工程量測量、變形監測和超欠挖分析等應用研究,保證了工程質量。
冰冷的山河+冰冷的數字,得到的是帶有科技體溫的“數字山河”。
在清原抽水蓄能電站,科技創新百花齊放,蔚然成風。
如,首次在水電行業成功使用雙絲埋弧自動焊技術,效率提高70%以上,相關工藝居國內領先水平;首次嘗試使用1000MPa級別國產水電高強鋼板,減少鋼材用量,助力實現“綠色建造”;首次開發使用智能化焊接數據監測系統,實時采集、記錄焊接參數,并進行多維度分析,實現智能化制造、數字化生產,焊縫一次合格率98%以上;采用自主研制的焊接工作站進行加勁環焊接,焊縫成型質量更加穩定,施工效率提高2倍以上,等等。
此外,“依托項目建設,北京院不同專業領域將匯編完成相關著作并出版發行,留下寶貴的一手資料,可以為年輕的工程師們提供詳實的設計施工參考?!睆埥ǜ徽f。
17年,在浩瀚的歷史長河中不過一瞬,卻凝聚了一座大國重器從無到有歷經的一切,它的故事或寫在山川,或付之江河,或成為風景,但應該與這座電站的名字一樣,為大家所銘記。
冬日的暖陽尤為吝嗇,特別是在這里,16時剛過,當最后一絲帶有溫度的余暉被寒意沒收,夜色便籠罩在遼沈大地。星火輝映、霓虹璀璨的背后,是置身荒蕪、點亮黑夜的電力建設者,他們不曾在山河歲月里留下姓名,卻有這萬家燈火無言的訴說。
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