Công nghệ là bước tiến lên tầm cao mới

——Đánh giá công tác đổi mới khoa học công nghệ của Trạm thủy điện Ngũ Đông Đức

Ngày 11/6, dự án đập thủy điện Ngũ Đông Đức đã hoàn thành toàn bộ, lô tổ máy đầu tiên bước vào giai đoạn đếm ngược đến vận hành phát điện

Là bậc thang thượng nguồn nhất trong số bốn bậc thang thủy điện Wudongde, Baihetan, Xiluodu và Xiangjiaba ở hạ lưu sông Jinsha, Trạm thủy điện Wudongde đã lập nhiều kỷ lục thế giới, bao gồm lưu lượng lớn nhất thế giới trên mỗi chiều dài vòng cung đỉnh đập, chiều cao nhà máy điện ngầm lớn nhất thế giới và phần đào đường hầm chuyển hướng lớn nhất thế giới Đằng sau những “dữ liệu nổi bật” này là thực trạng điều kiện xây dựng phức tạp, gian khổ hiện nay, những thách thức chưa từng có về quy mô, độ khó xây dựng

Leo lên đỉnh thủy điện thế giới và hỏi khoa học công nghệ để tìm câu trả lời Các nhà xây dựng Dự án Wudongde đã áp dụng đổi mới khoa học và công nghệ vào tất cả các khía cạnh từ quy hoạch, thiết kế và xây dựng dự án, tạo thành động lực mạnh mẽ cho việc xây dựng đập

Hàng nghìn “nhiệt kế” xây dựng đập nhiệt độ không đổi

Đập Wudongde có chiều cao tối đa 270 mét, độ dày trung bình 40 mét và tỷ lệ độ dày trên chiều cao chỉ 0,19 Đây hiện là đập vòm cong đôi mỏng nhất thế giới dài 300 mét và cũng là đập vòm siêu cao đầu tiên trên thế giới có toàn bộ đập được đúc bằng bê tông xi măng nhiệt độ thấp

Thung lũng khô và nóng của sông Jinsha nơi đặt con đập thường xuyên có gió mạnh, nắng gắt và chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm Thân đập chịu ảnh hưởng của nhiệt độ không đồng đều và dễ bị nứt

Chất lượng và an toàn xây dựng của các đập cao, hồ chứa lớn có liên quan đến nền kinh tế quốc dân và sinh kế của người dân Ngày xưa trong nghề có câu “không có đập nào vỡ” Nhưng xây dựng một “con đập liền mạch” mới là mục tiêu cốt lõi của dự án Nhà máy thủy điện Wudongde Để đạt được sự “liền mạch”, trước tiên chúng ta phải “làm việc chăm chỉ” trên bê tông

Xi măng ít tỏa nhiệt trong bê tông có thể gọi là “thuốc hạ sốt” của đập - nó có nhiệt trị thấp và có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ tối đa của bê tông, giúp ngăn ngừa xuất hiện các vết nứt nhiệt độ trong đập Ngay từ khi xây dựng Dự án Tam Hiệp, Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc đã bắt đầu nghiên cứu và thực hành xi măng nhiệt độ thấp và lần đầu tiên thực hiện ứng dụng toàn đập trong việc xây dựng đập Trạm thủy điện Wudongde

Trong khi theo đuổi đổi mới vật liệu, Trạm thủy điện Wudongde cũng đang tiến thêm một bước trong lĩnh vực “xây dựng thông minh”

Trong hệ thống cấp nước thông minh Wudongde, hàng nghìn thiết bị giám sát được chôn trong thân đập Những thiết bị này giống như những “nhiệt kế” nhạy cảm, luôn ghi lại và phản hồi nhiệt độ của thân đập Khi hệ thống phát hiện phần thân đập quá nóng, các đường ống gắn trong đập sẽ truyền nước để làm mát phần thân đập Thông qua phân tích và phán đoán, thay đổi tốc độ dòng chảy và nhiệt độ nước trong đường ống nước, hệ thống có thể đạt được sự "tinh chỉnh" nhiệt độ thân đập

Ngoài thân đập, các ngọn núi xung quanh cũng nằm trong phạm vi “giám sát chặt chẽ” của các nhà xây dựng Các vết nứt trên núi sẽ ảnh hưởng đến việc trữ nước của hồ chứa, nếu có rò rỉ cũng sẽ ảnh hưởng đến an toàn của đập Để đạt được mục đích này, các nhà xây dựng cần đổ vữa xi măng vào các vết nứt trên núi để làm cho nó “liền mạch và có thể khoan được” giữa các khe đá và giữa đập và núi

Để nâng cao chất lượng vữa, Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc đã dành hai năm để phát triển hệ thống phun vữa thông minh điều khiển hoàn toàn tự động và lần đầu tiên áp dụng nó trong Dự án Wudongde Hệ thống có thể tự động thêm nước, thêm bùn và chuẩn bị bùn "Toàn bộ quá trình đơn giản như vận hành một chiếc máy giặt tự động tại nhà" Huang Wei, Phòng Dự án Đập thuộc Phòng Kỹ thuật và Xây dựng Wudongde của Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc cho biết

Trong lĩnh vực xây dựng, giao diện giữa công nghệ thông tin và xây dựng đập truyền thống đang được mở ra: Nhờ công nghệ hệ thống xây dựng thông minh đập vòm iDam20 của Wudongde, một nền tảng quản lý kinh doanh đập thông minh dùng chung, hợp tác và tương tác đã được hình thành Trên nền tảng này, các công nghệ như rung thông minh, dòng nước thông minh và phun nước thông minh phối hợp với nhau để đảm bảo quá trình thi công trơn tru và ổn định

Theo Yang Ning của Phòng Dự án Đập thuộc Cục Xây dựng Kỹ thuật Wudongde, "công nghệ đen" trong xây dựng đập đã thâm nhập vào mọi khía cạnh công việc: "Dự án Wudongde lần đầu tiên kết hợp công nghệ giám sát video hồng ngoại với trí tuệ nhân tạo và áp dụng nó vào toàn bộ quá trình đổ bê tông đập, giúp cải thiện hiệu quả mức độ kiểm soát tinh vi chất lượng công trình"

Xây “cung điện dưới lòng đất” bên trong “khối đậu phụ”

Nhà máy điện ngầm Wudongde nằm ở lòng sông trên dãy núi ở bờ trái và bờ phải Chiều rộng đào tối đa của nhà máy chính là 32,5 mét và chiều cao là 89,8 mét, tương đương với 30 tầng Đây hiện là nhà máy chính của nhà máy điện ngầm cao nhất thế giới

Theo Weng Yonghong, phó kỹ sư trưởng của Viện khảo sát, quy hoạch và thiết kế sông Dương Tử, đồng thời là kỹ sư trưởng thiết kế dự án Wudongde, việc xây dựng các nhà máy dưới lòng đất giống như “xây dựng trong khối đậu phụ”

Đảm bảo an toàn là ưu tiên hàng đầu và cũng là khó khăn khó khăn nhất khi thi công dự án

Trong quá trình đào nhà máy điện dưới lòng đất, các nhà xây dựng đã kịp thời thực hiện các biện pháp có mục tiêu như gia cố nông và sâu để tránh các vấn đề như biến dạng núi do đào gây ảnh hưởng đến tiến độ của dự án; đồng thời đổi mới phương án thi công “lỗ nhỏ thành lỗ lớn, hố trước rồi tường, gia cố sâu bằng cáp neo” để đảm bảo cân bằng lực trên núi Đồng thời, việc trám khe và trát vữa được thực hiện để tăng cường tính toàn vẹn của khối đá, từ đó ngăn chặn sự phát triển của biến dạng và đảm bảo an toàn cho công trình một cách hiệu quả

Do tác động của quá trình thi công, trạng thái và ứng suất của khối đá xung quanh nhà máy điện ngầm thay đổi theo thời gian thực Để nắm bắt được tình hình liên quan, "hệ thống phân tích phản hồi động thời gian thực đào tường bên cao" rất hữu ích Nó có thể thực hiện thiết kế ba chiều và thực hiện các phép tính theo thời gian thực dựa trên dữ liệu giám sát an toàn, không bỏ sót bất kỳ "khiếm khuyết nhỏ" hoặc "chuyển động nhỏ" nào trong khối đá xung quanh

Đồng thời, hệ thống định vị nhân sự và thiết bị còn có thể giúp người quản lý nhìn thấy vị trí của xe vận chuyển bê tông, máy đầm, tời cáp và các thiết bị khác theo thời gian thực, giúp tối ưu hóa kế hoạch thi công; Công nghệ nhận diện khuôn mặt được ứng dụng tại các phần quan trọng của dự án nhằm thay thế biển số công trình truyền thống

"Việc áp dụng nhiều công nghệ mới đã phá vỡ truyền thống Những thay đổi như vậy mang tính cách mạng" Liu Ke từ Cục Quản lý Kỹ thuật của Bộ Kỹ thuật và Xây dựng Wudongde cho biết

Đổi mới không chỉ ở công nghệ mà còn ở quản lý

Để nắm bắt kịp thời các điều kiện ứng suất và biến dạng của đá xung quanh các hang động lớn trong quá trình xây dựng và vận hành, Trạm thủy điện Wudongde đã thiết lập hệ thống “giám sát, đo lường, phân tích, phản hồi” và “hệ thống báo cáo hàng tuần về các điều kiện chung và báo cáo hàng ngày về các điều kiện đặc biệt” để đảm bảo an toàn xây dựng từ góc độ quy trình

Tiến tới “miền đất không người” của tổ máy thủy điện khổng lồ

Tổ máy 850000 kilowatt của Wudongde có thể được gọi là “vùng đất không người” của thủy điện trên thế giới

Từ năm 2006, Công ty TNHH Khảo sát, Quy hoạch, Thiết kế và Nghiên cứu Sông Dương Tử đã đi đầu trong việc thực hiện nghiên cứu đổi mới về các tổ máy phát điện thủy điện khổng lồ tại các nhà máy điện Wudongde và Baihetan Trong giai đoạn thiết kế xây dựng, hơn 170 triệu bộ phận cơ điện và bản vẽ lắp đặt công trình đã được thiết kế và gần 3000 tính toán và bản vẽ của nhà sản xuất đã được xem xét

Trong hệ thống truyền động cơ khí liên động của tổ máy phát điện thủy điện, bộ phận quan trọng nhất là bánh dẫn Nó là thiết bị chuyển động chính chuyển đổi năng lượng dòng nước thành năng lượng điện

Có thể nói, người chạy liên quan trực tiếp đến độ ổn định của thiết bị và hiệu suất chuyển hóa năng lượng Đây là bộ phận khó phát triển nhất trong đơn vị, có nhiều vấn đề về sản xuất nhất và cũng chính xác nhất

Để đạt được mục tiêu này, Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc đã tổ chức cho các nhà sản xuất trong và ngoài nước thực hiện thiết kế nâng cấp tổng thể tổ máy phát điện thủy điện Wudongde Sau hơn mười năm nghiên cứu miệt mài và hàng trăm phép tính mô phỏng, mô phỏng, thử nghiệm và tối ưu hóa, máy chạy tuabin Wudongde không chỉ đảm bảo hiệu suất cao mà còn cải thiện toàn diện các thông số cốt lõi của nó

Để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định, các vật liệu cấu thành quan trọng của thiết bị cần phải được "nâng cấp" tổng thể - một số cần nhẹ hơn và mỏng hơn, còn một số cần cứng hơn và bền hơn để đảm bảo rằng các bộ phận tương ứng có đủ khả năng chống nén và rách

Để đảm bảo hiệu suất chịu áp lực và kiểm soát chi phí dưới áp suất nước cao, lần đầu tiên tuabin xoắn ốc sử dụng thép cường độ cao 800 MPa trên quy mô lớn Loại thép này thường được sử dụng trong việc chế tạo máy móc nâng hạ So với thép cường độ cao 600 MPa được các nhà máy thủy điện Xiluodu và Xiangjiaba lựa chọn, dây xoắn tuabin Wudongde có cường độ năng suất và độ bền kéo lớn hơn, có thể tiết kiệm đáng kể tổng trọng lượng của dây xoắn, số lượng que hàn và chi phí nhân công trong khi vẫn đảm bảo hiệu suất làm việc cao

Những khó khăn về mặt kỹ thuật cũng rất lớn - so với các tấm thép thông thường, chưa có tiền lệ nào về việc hàn thép cường độ cao 800 MPa Đội ngũ công nghệ hàn đã mất hơn một năm để khắc phục hàng loạt vấn đề và làm chủ công nghệ hàn thép cường độ cao

Đằng sau những vật liệu mới, quy trình mới và công nghệ mới là những năm hợp tác chân thành của Tập đoàn Tam Hiệp với các bên thiết kế, sản xuất và xây dựng trong và ngoài nước tham gia xây dựng dự án, không ngừng chinh phục các công nghệ chủ chốt, đổi mới mô hình xây dựng và thúc đẩy trình độ sản xuất thiết bị thủy điện ngày càng trưởng thành của Trung Quốc

Từ những con đập hùng vĩ đến nhà máy điện ngầm cho đến máy phát điện thủy điện khổng lồ, thế giới đã chứng kiến ​​​​sự trỗi dậy của cơ sở năng lượng xanh này, và Wudongde cũng đã chứng kiến ​​​​sự theo đuổi đổi mới kỹ thuật thủy điện của Trung Quốc trong những năm qua

Lei Mingshan, Bí thư Đảng ủy, Chủ tịch Tập đoàn Tam Hiệp, cho biết: “Trong quá trình xây dựng Nhà máy thủy điện Wudongde, một loạt đổi mới về công nghệ và quản lý đã được thực hiện, đồng thời các vấn đề tầm cỡ thế giới lần lượt được khắc phục, giúp cải thiện trình độ phát triển của Trung Quốc và thậm chí cả khoa học và công nghệ thủy điện của thế giới trong kỹ thuật ngầm, công nghệ kỹ thuật đập, chế tạo thiết bị, vv, thể hiện 'trí tuệ Trung Quốc' trong việc xây dựng thông minh các dự án thủy điện quy mô lớn trên toàn thế giới" ("Tin tức dự án Tam Hiệp Trung Quốc" phóng viên đặc biệt toàn phương tiện truyền thông Wang Lu)