白鹤滩投产发电！建成世界唯一百万千瓦机组水电站有多难(3)

三峡建工（集团）有限公司白鹤滩工程建设部机电项目部主任康永林对《中国新闻周刊》表示，水轮机效率的提升，越接近100%，每提升一个小数点都非常困难，中国在这方面的性能优化上已经达到了世界领先水平。
在稳定性上，左岸机组运行摆度已经进入“五道时代”（1 道=0.01 毫米）。试想一个重8000多吨、高50多米的庞然大物，正以每分钟111.1圈的速度旋转，但整个机组的摆动幅度却比一根头发丝的直径还要小。1号机组并网后，整个机组摆度的最大值只有0.05毫米，即“五道”。每个水头下，从空载到最大保证负荷范围内，都实现了无空化运行。
造成机组不稳定的另一个重要因素是压力脉动。哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司（简称哈电）副总经理陶星明对《中国新闻周刊》解释，当水进入一个混流式水轮机，在真机运行时稳定运行的范围较窄，由于现实中的水流千变万化，一旦偏离设计工况，水流内部容易产生紊流或扰动，也就是所谓的压力脉动。当压力脉动增大到一定程度时，可能带来叶片损伤、机组疲劳、机组寿命缩短等后果。
历史上有很多因为振动而产生重大安全事故的例子，最典型的是俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站事故。2009年8月17日，该电站水轮机顶盖轴承的振动振幅超过了允许值的4倍，造成顶盖螺栓断裂，并瞬间爆发出来。涡轮连同发电机转子被强大的能量弹射出运转位置，近200米高程的水压从机组残破漏洞中喷射而出，瞬间摧毁了整个发电厂厂房，造成75人死亡。
和其他机组相比，白鹤滩百万机组水头高，最高落差达243.1米，容量大，对机组的稳定性提出了更大挑战。哈电负责右岸机组研发，为了提高水轮机的稳定性，哈电在右岸采用了长短叶片的创意。常规的转轮都是15个叶片，但哈电的转轮结构由15个长叶片，15个短叶片组成，一共是30个叶片。
陶星明指出，和常规叶片相比，长短叶片由于叶片总面积的增加，做功面积增加，整体效率更高，最高效率达到了96.7%，加权平均率是96.16%。此外，叶片进口适应来流的能力增强，经过转轮的水流更平稳，转轮出口流速分布更合理，水轮机稳定性会更好。叶片数的增多，也降低了无叶区（导叶出口和转轮进口之间的区域）的压力脉动幅值。
百万机组的难度系数成倍增加，指的是其综合技术难度系数，单机容量仅仅是一个最直观的指标，在它的背后，需要把所有性能指标全部优化提升，成为全能冠军，这才是最大的挑战。