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[四川科技報]打破國外封鎖 東方電氣重型燃氣輪機技術獲重大突破

時間:2019-10-16    來源:本網    點擊次數:0     字體:【大】 【中】 【小】    打印本頁
       調試設備、記錄參數、進行試驗……近日,東方電氣集團東方汽輪機有限公司(以下簡稱“東汽”)50MW重型燃氣輪機整機試驗室里一片忙碌。在9月27日,同樣在這個實驗室里,國內首臺自主研發F級50MW重型燃氣輪機點火試驗一次成功,標志著東方電氣在重型燃氣輪機技術領域擁有了自主知識產權,這也是東汽為祖國70華誕的最好獻禮。
       重型燃氣輪機作為發電和驅動領域的核心設備,廣泛應用于航空、船艦和機車動力、發電等國防、交通、能源、環保領域,是國家科技水平和制造水平的重要體現,被譽為裝備制造業“皇冠上的明珠”。然而,重型燃氣輪機一直都是少數幾個國家的專利,因為高溫部件等核心技術的缺失,我國也有過被“卡脖子”的過去。如今,“卡脖子”即將成為歷史。

攻堅克難
讓“卡脖子”成為歷史
       “由于燃氣輪機工作溫度接近1700℃,高溫部件長期運行在金屬熔點以上,同時承受著極高的應力和腐蝕環境,設計難度極大。”從東汽副總經理兼G50發展中心主任方宇的介紹中,重型燃氣輪機的設計和制造的難度可見一斑。高新技術密集、結構復雜精細、零部件高達數萬個……以燃氣輪機的葉片為例,葉片在機器運行中要同時承受高溫、高壓、巨大的離心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蝕和振動以及濕蒸汽區水滴沖蝕的共同作用,其空氣動力學性能、加工幾何形狀、表面粗糙度、安裝間隙及運行工況、結垢等因素均影響汽輪機的效率、出力,而結構設計、振動強度及運行方式又對機組的安全可靠性起著決定性的影響,一個小小的葉片,所需的設計難度可以說是超乎想象。
       據介紹,燃氣輪機按燃燒溫度分為1100攝氏度級、1200攝氏度F級、1300攝氏度G級和1400攝氏度H級,西方發達國家F級燃氣輪機出力介入200MW~300MW之間。目前,美國通用電氣(GE)、日本三菱(Mitsubishi)、西門子等國外企業已在生產工作溫度已接近H級。
       近年來,東汽在水電、火電、風電等領域不斷進取,基本實現了核心技術從追趕到并跑再到局部領跑的局面。但在重型燃氣輪機領域,此前該項目一直處在研發階段。方宇介紹,東汽此次突破的正是處于1200攝氏度的F級,雖然出力只有50MW,等級也不算世界領先,但終于將核心技術掌握在自己手中。未來,自主知識產權的具備將為我國研究出更高等級重型燃氣輪機打下堅實的基礎,預料未來數年我國在這一領域將會取得更大的突破,進一步縮小與發達國家的差距。

十年一劍
未來研發新機型周期將大大縮短
       燃氣輪機的設計制造技術既沒有設計規范、設計程序,也沒有設計經驗可供參考。為了打破國外封鎖,2009年起,東方電氣集團匯聚科研資源,在東汽組建科研團隊,正式開啟自主研發F級50MW重型燃氣輪機的征程。
       2017年,東汽相繼完成了50MW重型燃氣輪機的壓氣機、燃燒器、透平三大核心部件以及總體結構的設計,建成了國內第一臺高壓比、大流量重型燃氣輪機壓氣機試驗臺,完成了壓氣機部件試驗;2018年,東汽抽調精銳專門成立G50發展中心,匯聚燃氣輪機研發、制造、試驗驗證優勢資源,推動研制工作全面提檔加速,先后完成透平葉片毛坯生產、燃燒器實壓試驗、整機試驗臺拖動系統設備安裝等;今年,伴隨著原型機整機點火試驗一次成功,整機試驗初戰告捷。
       從2009年啟動F級50MW重型燃氣輪機研發工作至今,東汽累計投入研發資金超過10億元,目前已建立起了完整的設計、制造和試驗體系。“公司以50MW燃機為基礎,可形成自主技術燃機系列產品,未來研發燃氣輪機新機型的周期將大大縮短。”方宇介紹,根據計劃,東汽將在2019年完成原型機制造并進行整機試驗,2020年完成優化設計和完善驗證任務,2021年投入試驗電站運行,正式實現商業化。(本報記者 羅瀟郁)
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