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11月27日,在多名院士的见证下,我国内首台拥有自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机整机在四川德阳实现满负荷稳定运行,各项指标正常,这标志着我国重型燃气轮机自主研制国产化迈出了关键一步。然而实现这项突破并不容易,这样的突破背后充满了艰辛,也包含各产业的通力配合才产生的"集群效应"。那么我们是如何实现突破的呢?

大国重器再添新突破,首台F级50兆瓦重型燃机满载运行,超越难-1.jpg

克艰攻难,大国重器必须掌握在自己手里

燃气轮机是电力能源等方面的重要装备,一直以来被誉为制造业"皇冠上的明珠"。主要是燃气轮机常常运行在金属熔点以上,部件必须要克服这一困难。最为关键的是部件还要经受极高的应力和腐蚀环境。其设计和制造难度极大,数十年来,燃气轮机高温部件设计制造和试验验证技术在我国仍属空白,极大地阻碍了我国自主燃气轮机产业体系的建立发展。

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先来说下概念,F级燃气轮机是内燃机的一种,是通过燃料燃烧(燃料主要为天然气)产生强大的气体来推动叶轮转动,从而产生动力。按照燃烧室温度的不同,分为E、F、H级别,其中H级别最高,联合循环效率可以达到61%。此次我国研制并且满载运行的就是F级具有50兆瓦的功率输出的燃气轮机,其单循环在38%左右,联合循环在57%左右。

我国的燃气轮机发展历史比较短,2008年国内首台R0110重型燃气轮机才研制成功,实现零的突破。现在有了完全国产化的50MW的燃气轮机成功满载运行,无论是给能源行业还是给船舶动力方面都带来的巨大的飞跃。

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据介绍,燃气轮机按燃烧温度分为1100摄氏度级、1200摄氏度F级、1300摄氏度G级和1400摄氏度H级,西方发达国家F级燃气轮机出力介入200MW-300MW之间,更高级的G级、H级则在300MW-400MW区间。中国此次突破的正是处于1200摄氏度的F级,虽然出力只有50MW,但将为中国研究出力300MW的重型燃气轮机打下了坚实的基础,预料中国未来数年在这一领域将会取得更大的突破,进一步缩小与发达国家的差距。

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作为生产企业,之前也引进过国外的技术,可以设计制造相关产品。但是高温部件还是依赖进口,比如该公司虽然已经生产过70多台300MW的重型燃气轮机,虽然宣称称国产化率80%以上,但实际上近20%被外企控制,这部分恰好是最核心的技术,公司想要通过合作和技术转让方式获得,但是无一例外都被回绝。所以,在国产50MW重型燃气轮机试验厂,我们所用的标语就是"关键核心技术要不来、买不来、讨不来"。是的,大国重器必须掌握在自己手里。

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十年磨一剑,大国重器国产化的集群效应

重型燃气轮机最核心的部件也就是压气机、燃烧室和高温透平。2009年开始我国成立了科研团队,专门立项进行攻关。从设计方案,部件实验、原型机制造、整机测评都采用自主知识产权,旨在全力突破技术壁垒,带动燃气轮机上下游产业链协同发展,填补我国燃气轮机产业体系空白。

50WM的部件多达数万个,是一个系统工程,一直到2017年,该公司才完成50MW重型燃气轮机的压气机、燃烧器和透平三大核心部件以及总体的设计。突破了叶轮制造、耐高温部件、综合实验平台建造等任务后,2018年项目进展迅速。不光如此在2018年底我们还实现了完全自主化300WM重型燃气轮机涡轮第一级静叶铸件的技术鉴定,也就意味着50WM知识一个开始,更大更强的还在后面。

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然而这些突破并不容易,就拿燃气轮机涡轮第一级静叶来说,首先加工精度需要控制在几微米以内,对于这个庞然大物来说,就必须要有良好的制造设备和制造工艺。其次,该部件作为最先接触高温燃气,需要短时间升温和降温,热冲击较大。并且一直在高温环境中运行必须要有足够强度和刚度的钢材来制造。最后就是综合检验部分,因为技术限定,不能用计算的方法验证,只能实测,这就必须要建立相关试验台。

在其他行业、人才不断进步的带动下,在项目科研人员不断努力下,该项目先后完成了重点核心设计,建成了国内首个高压比大流量压气机试验台、国内首个F级试验台、多个透平部件试验台和国内最大功率的整机测试平台,攻克了高温透平叶片毛坯制造等难关。

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根据《科技日报》2016年的报道,北京华清在当年的7月29日就宣布具有完全自主知识产权的F级重型燃气轮机CGT-60F(燃气温度1400℃)全三维复合倾斜透平第一级静叶片在中国燃气涡轮研究院顺利完成高温冷却效果试验,各项性能指标包括叶片冷却效率、叶片温度分布均优于设计要求,标志着我国重型燃气轮机核心设计制造技术的重大突破。

正是国内产业相互合作,联合攻关,形成了合力,才逐渐打破坚冰,铸就大国重器。有了通力合作,项目自2018年进入飞速发展的阶段,到2019年9月27日整机研制宣告成功,中国首台完全自主研发的F级50MW重型燃气轮机整机点火试验在东方电气集团获得成功,重型燃气轮机8个燃烧筒同时点火燃烧并实现了稳定运行。

2020年5月12日该机组进行了首次负荷试验开始,按照逐级增加25%负荷运行,终于在今年9月22日,该燃气轮机终于首次运行至100%负荷,达到额定功率50兆瓦,额定转速6000转每分钟,主要指标达到设计目标。

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2020年11月27日,在该公司试验室里,由中国工程院院士陈学东(50兆瓦重型燃气轮机满负荷运行见证专家组组长)宣布见证:"我国自主研发的国内首台F级50兆瓦重型燃气轮机达到满负荷,各项运行指标正常,专家组见证完毕。"

至此,我国又一重器圆满完成,而这一切才刚刚开始,最为关键的是我国已经掌握了燃气轮机自主设计、制造、试验全过程核心技术,宣告了西方技术壁垒的失效,同时带动了一大批相关产业发展,而这一切将为我国高端装备发展带来集群效应。

本文由[电动工具迷]原创,图片来源于网络,侵权删除。

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天然气加工圈
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  • 艳墨染

    2021-3-21 15:36:04 使用道具

    重型燃气轮机最核心的部件也就是压气机、燃烧室和高温透平。2009年开始我国成立了科研团队,专门立项进行攻关。从设计方案,部件实验、原型机制造、整机测评都采用自主知识产权,旨在全力突破技术壁垒,带动燃气轮机上下游产业链协同发展,填补我国燃气轮机产业体系空白。
    50WM的部件多达数万个,是一个系统工程,一直到2017年,该公司才完成50MW重型燃气轮机的压气机、燃烧器和透平三大核心部件以及总体的设计。突破了叶轮制造、耐高温部件、综合实验平台建造等任务后,2018年项目进展迅速。不光如此在2018年底我们还实现了完全自主化300WM重型燃气轮机涡轮第一级静叶铸件的技术鉴定,也就意味着50WM知识一个开始,更大更强的还在后面。
  • 警报司

    2021-3-21 21:58:04 使用道具

    据介绍,燃气轮机按燃烧温度分为1100摄氏度级、1200摄氏度F级、1300摄氏度G级和1400摄氏度H级,西方发达国家F级燃气轮机出力介入200MW-300MW之间,更高级的G级、H级则在300MW-400MW区间。中国此次突破的正是处于1200摄氏度的F级,虽然出力只有50MW,但将为中国研究出力300MW的重型燃气轮机打下了坚实的基础,预料中国未来数年在这一领域将会取得更大的突破,进一步缩小与发达国家的差距。
  • 智愚兼备

    2021-3-22 08:58:49 使用道具

    11月27日,在多名院士的见证下,我国内首台拥有自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机整机在四川德阳实现满负荷稳定运行,各项指标正常,这标志着我国重型燃气轮机自主研制国产化迈出了关键一步。然而实现这项突破并不容易,这样的突破背后充满了艰辛,也包含各产业的通力配合才产生的"集群效应"。那么我们是如何实现突破的呢?
  • 失眠浪人

    2021-3-22 22:11:54 使用道具

    大国重器,加油!
  • 我是毒草

    2021-3-23 13:18:45 使用道具

    东方电气
  • mack5

    2021-3-23 19:54:48 使用道具

    国之大器
  • 沧海一声咳

    2021-3-24 07:26:22 使用道具

    加油。国之重器必须掌握在自己手中
  • 番茄晒太阳好臭

    2021-3-25 04:58:05 使用道具

    大国重器就得拿在自己手机
  • 蔚蓝。

    2021-3-26 02:00:33 使用道具

    军用燃气轮机地位等同航空发动机,民用的就不要炒作了,先不说工艺与功能的差别,如果军用燃气轮机能达到50兆瓦那绝对排在英美前面。另外民用重型燃气轮机国外已经H级了,填补空白也值得鼓掌,但是拿它与军事燃气轮机混淆视听炒作,着实让人不齿。
  • 邪恶的桐人

    2021-3-26 10:29:57 使用道具

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