“工业皇冠上的明珠”重器始成,国内自主F级重
中国大型装备制造集团“十年磨一剑”,从“一张白纸”开始的重型燃气轮机自主研发之旅再次迎来关键节点。
11月27日,在东方汽轮机有限公司(以下简称东方汽轮机有限公司)燃气轮机整机实验室,中国工程院院士,50MW重型燃气轮机全负荷运行见证专家组组长陈学东正式宣布:“东方电气自主研制的国内首台F级50MW重型燃气轮机达到满负荷,各项运行指标正常,专家组亲眼见证。”< /p>
满负荷试验是燃气轮机研发过程中最关键的验证节点,也是电站长期运行前的最后一次性能试验。整机成功实现满负荷稳定运行后,将进入电站长期商业运行考核,预计2021年正式投入试电站。
以世界上最大的燃气轮机为例。它的重量相当于一辆满载的空客A380,其输出功率相当于1200辆保时捷911汽车的涡轮增压发动机,但核心部件的精度是不正确的。然而,它最多只有几十微米。燃气轮机的高温部件长期在金属熔点以上运行,高温部件暴露在极高的应力和腐蚀环境中,设计难度极大。
自1939年世界上第一台发电用重型燃气轮机诞生以来,经过半个多世纪的技术进步和企业重组,GE、西门子、三菱各自形成了完整的技术体系和产品系列,垄断了全球市场。作为行业的后来者,中国燃气轮机自主化之路可谓荆棘密布:受核心技术缺乏制约,燃气轮机行业发展起伏不定。
从2001年到2007年的6年间,中国通过三种“捆绑招标、市场换技术”的方式,从通用电气、西门子和三菱引进了50多台F/E级重型燃气轮机。 -三菱、上汽西门子、南汽通用四大财团实现本土化制造。但由于燃气轮机设计开发精度高、难度大,加上国外公司的技术封锁,十几年的“市场换技术”并没有让中国如愿以偿地掌握核心技术。根据文件(),上述中外合作项目均不涉及燃气轮机设计和研发方面的合作。也就是说,中国企业只能通过加工方式完成制造和销售,而不能参与联合研发,更谈不上参与利润更高的燃气轮机服务环节。
据四川日报2014年报道,2005年,东汽首台F级重型燃气轮机试车成功。五年后,福建莆田电厂3号机组投产。东汽制造的这台35万千瓦机组(即350MW)燃气轮机,达到世界领先水平。这是东汽多年来的“综合性工作”,国产化率达到79%,创下国内内燃机国产化率的纪录。
不过,这个数据对于我国整个燃气轮机行业来说也是一个痛点——79%,这是燃气轮机行业国产化率的极限。 “燃气轮机中的涡轮叶片必须能够承受超过 1400°C 的超高温。在中国没有人能做到。与此类似的核心部件占21%,被老外牢牢掌握。”当时,东奇负责设计开发。 50MW燃气轮机产品开发部总监方宇说。
东奇决定突破79%的国产化率极限。为突破燃气轮机的设计制造技术,在既没有设计规范、没有设计程序、也没有设计经验的困难条件下,从2009年开始,东方电气集团就聚集科研资源,在下属子公司组建了科研团队。东方汽轮,开始主动出击。 F级50MW MW重型燃气轮机研发的艰辛历程。
一台 50MW 的重型燃气轮机有数以万计的零件。从设计技术到材料机械再到试验设施,是一个非常庞大而复杂的系统工程。据东方电气公开资料显示,其团队先后完成了燃气轮机及部件结构的总体设计,建成了国内首台高压比大流量压气机试验台、国内首台F级燃烧器试验台。床和多个涡轮机部件测试。成功攻克了高温涡轮叶片毛坯制造难点。 2019年9月27日,自主研发首战胜利,国产首台F级50MW重型燃气轮机点火试验成功。
这个点火测试有多难?东方汽轮机有限公司总经理助理赵士全曾为此打过一个比喻,“这就像在十级风中点燃蜡烛。”
根据运行时的燃烧温度和机组功率,目前主流的重型燃气轮机分为E级、F级和H级。燃气轮机的进气温度越高,级别越高,热效率越高。国际先进的燃气轮机已发展到400MW以上的H级额定输出功率。东汽为何选择50MW燃气轮机自主研发?
“选择这个模型是因为它可以上下移动。”在前述《四川日报》的报道中,方宇曾对模特评选做出回应。 50MW燃气轮机的涡轮叶片、燃烧室等关键技术基本相同 更高功率的燃气轮机处于同一水平。研发成功后,大功率燃气轮机可以“往上”生产,没有技术壁垒。而“往下”可以建造更小的燃气轮机,广泛应用于船舶动力、分布式能源等诸多领域,具有广阔的市场前景。
文章来源:《电站系统工程》 网址: http://www.dzxtgczz.cn/zonghexinwen/2021/0716/541.html