在工业发展领域,尤其是精密零部件制造,中国与西方至少有着几十年差距,其中重型燃气轮机就是被封锁的一项,早在1939年,西方燃气轮机就已经近日实用化阶段,并开始快速地发展,军用领域的舰艇,大型船舶,航母,民用领域的水电发电机组,风力发电机组,都需要燃气轮机做驱动,数据统计,我国重型燃气轮机使用目前以超过100台,而其中的核心部件均由西方提供,当我们想要西方传授技术时,国际厂商放话称:想要核心技术,除非你们全资收购我们。
按时间来算,重型燃气轮机已经被西方封锁了七十多年,直到2008年,中国才研发了R0110重型燃气轮机,实现了中国自主设计研发重型燃气轮机零突破,不过该燃气轮机输出功率仅为11.45万千瓦,只能满足万吨级船舶使用,而国际燃气轮机的最高功率已达到几百兆瓦。
有人曾说燃气轮机是世界上最难制造的机械设备,在研发中它涉及到结构力学,材料学,气体动力学,工程热力学,转子动力学,流体力学等等诸多学科,是名副其实的集大成之作,其中最难制造的则是燃机叶片,在运转时燃气轮机内部温度最高可达1600摄氏度,远超于火山喷发岩浆温度,目前没有一种材料能承受这种高温,此外当叶片非常快速地旋转时,叶尖部位要承受自身重力一万倍的离心力,普通金属材料进去分分钟会甩成面条。
目前西方针对这一问题的处理方法是,在叶片制造中加入镍基和钴基合金,并利用空气冷却原理来降低工作时候的温度,其中西门子集团研发的叶片可以顶得住满负荷一分钟13000转,同时能抗住1250摄氏度的工作时候的温度,而更重要的是该叶片是3D打造制造,价格非常低,可以大批量化生产,荷兰也是目前制造燃气轮机最先进的国家之一。
中国的R0110虽然功率低,但也是世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家,此外它的成本极低,西方最初的燃气轮机研发往往需要几十亿美元,而且经历了半个多世纪才开始成熟,而中国科研人员只用6亿人民币就搞了出来,还只花了短短5年时间,经过十年发展,近日我国重型燃气轮机也取得重大突破。
2019年9月27日,由中国自主研发的首台F级50兆瓦重型燃气轮机整机正式下线,该设备由我国东方电气集团公司研发,在首次测试时8个燃烧筒同时点火燃烧并稳定运行,整机点火试验一次成功,标志着我国从制造大国向制造强国开始转变。
东方电气负责人称,早在2009年研发人员就开始相关研发,那会研究团队的实验数据与制造经验都是零,所以初期开展起来十分艰难,整个燃气轮机零部件多达上万个,后来科研人员慢慢摸索,随着实验次数的增多以及经验累积,团队慢慢有了研究方向,并取得了一系列成果,其中在2017年,压气机,燃烧器,透平等三大核心部件相继取得了重大进展,这三大核心部件也是西方封锁最严厉的零部件,最终建成了国内第一台高比压,大流量重型燃气轮机。
如果说世界最先进的燃气轮机位于金字塔顶部的话,那中国此次突破的F级燃气轮机还处于最底部,燃气轮机一般按照燃烧温度划分等级,其中1100摄氏度,1200摄氏度为F级,1300摄氏度为G级,最高的是H级,燃烧温度能达到1400摄氏度,西方的F级燃气轮机输出功率在200兆瓦到300兆瓦之间,中国则只有50兆瓦,不过对我国仍有着重大意义,西方燃气轮机从设计到研发经历了半个世纪,而从几十千瓦提升到几百兆瓦只用了短短20年,此外我国研发的50兆瓦燃气轮机足以满足发电使用,如果两台配合使用,可以驱动一艘中型航母,据负责这个的人说,F级50兆瓦重型燃气轮机预计在2020年左右完成验证任务,2021年将会正式投入试验电站运行,此外基于此产品,科研人员已经着手更高等级的燃气轮机研发,相信在未来十年年内,属于中国的重型燃气轮机也将迎来井喷式发展,让我们一起为科研人员加油。
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