水是陇原大地的命脉,一座座水利大坝、一条条输水渠道,撑起了甘肃百姓的生产生活。但很多人不知道,相比于看得见的水利工程骨架,藏在其中的机电设备,才是整个水利系统的“心脏”,决定着水流能不能稳、准、畅地送到千家万户。几十年来,甘肃省水电设计院机电设计院的工程师们,始终扛着守护这颗“水利心脏”的重任,以技术作刃,剖解工程难题,以责任为盾,守护工程安全,用智慧和汗水,谱写着独属于他们的治水华章。
说起水利工程中的难题,高扬程、长距离引调水绝对榜上有名。始建于上世纪七十年代的景电工程,依靠多级泵站提水灌溉,滋养着一方土地,是当地重要的水利命脉。受限于当年的技术水平,工程历经数十年运行,叠加用水负荷激增、设备管道老化等问题,供水不稳、设备故障频发,严重影响当地群众的生产生活。
“老旧工程靠修补治标不治本,必须从技术根源破解隐患。”机电设计院项目组成员直言。因此,团队摒弃传统修缮模式,整合水力机械、电气、金属结构多专业技术力量,打造出一套适配老旧高扬程工程的全新方案——“水力仿真+高压变频电控+平面自控闸门”三位一体方案,全方位筑牢大型泵站输水安全防线。这套成熟技术成功落地榆安大型灌区、庆阳应急供水、西和中部供水等多个项目,可有效应对460米超高扬程、上百公里超长管线等极端工况。从系统运行仿真计算、电路变频调控,再到大跨度钢桁架管道架设,每一步都扎实落地,保障超长输水线路稳定运行。
积石山抽水蓄能电站设备及榆安
灌区110kv变电所三维设计模型。
如果说长距离提水考验的是设备稳定性,那山区大落差自流输水,考验的就是技术巧劲。天水引洮、庄浪应急供水、阿克塞城乡供水这些工程,都建在深山峡谷之间,几百米的自然落差,既是天然输水优势,也是最大的工程痛点。
“山区地势落差大,如果水流直接顺管道放下来,对整条管线冲击力极大,管道根本撑不住。”一名工程师介绍,为了啃下这块硬骨头,团队跳出传统设计思维,摸索出一套专属解法:“以机代阀、机阀联控”,通过多级减压消能,搭配水力机械设施协同作业,完美化解高落差水流的巨大冲击力。即便面对450米超高落差、每秒4.4立方米的大流量,也能实现水流平稳输送。其中,阿克塞城乡供水项目,更是答出了“供水、发电双赢”的漂亮答卷。设计团队巧用山区水流落差势能,加装小型发电装置,将废弃水流动能转化为清洁能源,年均发电量可达12558万千瓦时。项目搭配风光互补供电,适配特种防腐管道抵御山区极端工况,既牢牢守住供水安全底线,又靠绿色发电节约了大量运维成本。
从洮河九甸峡电站到讨赖河三道湾深山电站,从常规机组到300米高水头攻坚工程,一代代机电人扎根陇原深山,坚守治水初心。“我们治水用水,一辈子就专注一件事,啃别人啃不动的硬骨头,做适合甘肃水土的水利工程。”从业多年的老工程师感慨道。
依托一个个省级标杆水电项目,团队持续打磨、迭代技术,在高水头机组宽负荷优化、新型机组应用、抽水蓄能工程等领域不断突破。硬件攻坚之外,他们紧跟数字化浪潮,为全省重点水利工程搭建智能监测管控平台,全面覆盖景电提灌、陕甘宁盐环定、中部供水等核心项目。“以前风吹日晒守在山里,一点问题都不敢放过,现在智能化系统全覆盖,精准高效还省心。”一名一线运维工作人员坦言,智慧系统实现了灌区、水库的无人值守运维,既解放了人力,又大幅提升了工程运行的安全性。
穿山越岭的钢架输水管道、因地制宜的提水设备、全域覆盖的智慧管控、绿色低碳的供电体系,没有一个是纸上谈兵的理论,皆是工程师们踏遍陇原山川,结合本地实际打磨出的实用成果,更是机电设计院深耕甘肃水利一线、精准破解属地工程难题的生动实践。
多年前,机电设计全靠二维图纸手绘,水泵、电缆、钢结构管线密密麻麻画在一张纸上,多专业设备空间重叠、管线“打架”是常态,等到工程施工时才发现问题,返工费时又费力。而机电设计院早早意识到数字化转型的重要性,组建起省内顶尖的三维数字化团队,把数字化贯穿水力机械、电气、金属结构全部设计环节,彻底革新传统设计模式。
“数字化转型不是一蹴而就的,我们第一步就是要打基础、建库存。”设计院一线设计师说,转型初期,团队全员沉下心来,一点点梳理、打磨,从零开始搭建属于自己的数字化设计资源库。几年来分类整理了300余项工程常用机电设备三维模型,小到阀门、变压器,大到水轮发电机组、巨型闸门,全都建成标准化模型族,现在部门九成以上工程项目都能直接使用三维正向设计。与此同时,搭建起“标准化图集、设计报告、计算书、设备模型”四位一体的完整标准体系,不管是泵站、水电站还是灌区改造,设计师都能调取统一标准模板,大幅压缩了设计周期。
实打实的技术革新,也收获了行业的高度认可。《陕甘宁盐环定扬黄甘肃专用工程提质改造项目BIM正向设计及应用》拿下甘肃省第七届BIM大赛一等奖,没过多久,《景电一、二期迁改建大型立式临库泵站机电金BIM+GIS多专业协同设计与应用》又斩获第八届BIM大赛一等奖。
谈及未来发展,机电设计院数字化团队表示,革新的脚步不会停歇。立足“十五五”发展规划,团队将持续升级完善数字模型资源库,把大数据、人工智能技术和水利工程设计深度融合,让机电设计更智能、更精准、更高效。
技术走得远,离不开持续的科研攻关;业务做得稳,离不开凝心聚力的团队。机电设计院一边深耕科创,沉淀自主知识产权,一边凝聚人才,内外双向交流,稳稳撑起了甘肃水利机电一体化设计标杆品牌。
在科研创新这条路上,团队坚持多专业联合攻关,产出一大批贴合甘肃水利实际的科研成果。《高扬程梯级泵站无人值班智能远程测控技术集成应用与示范》《黑河流域中小水电站增效关键技术研究与应用》等多项课题,先后拿下甘肃省科技进步奖。行业标准编制方面,团队不仅参编全国通用《中小型水利水电工程典型设计图集-水电站机电分册-水力机械》,参与4项阀门、机电相关团体标准,还牵头主编甘肃省水利、水电工程消防地方标准,统一了全省水利机电消防设计规范,填补了省内行业标准空白。
知识产权是科创实力落地生根的核心关键。短短7年间,机电设计院跨专业协同研发硕果累累,累计产出14篇核心期刊论文,拿下3项发明专利、18项实用新型专利,还自主研发取得13套计算机软件著作权。其中1项发明专利已成功转化,正式投入工程实际应用。
这些科创成果覆盖面极广,包括水力机械、电气、金属结构各大专业。无论是改良升级的水轮机专用喷嘴、全新研发的智能闸门结构,还是便捷高效的阀门选型计算软件、大跨度特种钢构设备,都是贴合工程刚需的实用技术,真正实现了科研从“实验室”走向“施工现场”。
用硬核科创实力筑牢核心竞争堡垒,用一项项优质工程助力甘肃水利事业高质量向前迈进,这是机电设计院的不变坚守。
来源:甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司供稿