50mw的国产燃气轮机整机和核心材料取得突破

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/02 06:51:10
东汽:让5万千瓦重型燃机全国产化



燃机压气机实验台空负荷试验。

 今年将完成全部实验,首台原型机力争今年底或明年初出炉

  春节假期未完,东方汽轮机有限公司(以下简称“东汽”)就进入加班状态,包括5万千瓦重型燃气轮机的自主研发项目攻关加紧进行。东汽总经理张文峰透露,今年要完成压气机、燃烧室、高温合金叶片以及控制系统等全部实验,首台完全国产化的5万千瓦重型燃机原型机力争在今年底或明年初出炉。

  抓好东汽重型燃机自主研发,是德阳推动高端装备产业创新发展的浓墨一笔。

  从2014年启动首次压气机实验,5万千瓦重型燃机的自主研发就吸引了众人的目光。燃气轮机被誉为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”,是典型的高新技术密集型产品,广泛应用于航空、发电、舰船等领域。然而,因为关键性核心技术长期被国外垄断,我国燃气轮机的关键部件仍依赖进口,目前发达国家燃气轮机发电率已达到25%,而我国才刚刚达到2%。从国内燃机行业来看,哈汽、上汽、东汽三强争霸,但三者背后的核心技术却分别来自通用电气、西门子、三菱。

  此前,东汽M701F4型燃机国产化比率已达79%以上,作为国内重型燃机行业的“先行者”,以此创下国内重型燃机国产化率的最高纪录。79%的极限能否突破?东汽决定迈步自主研发之路。

  按重型燃机发展现状,目前国外已能制造35万千瓦燃机,自主研发为何选择5万千瓦燃机?对此,张文峰解释道,5万千瓦燃机的涡轮叶片、燃烧室等关键技术基本与更大功率的燃机处于同一级别,研发一旦成功,是“从无到有”的突破,“向上走”可以生产大功率燃机,“向下走”也可以造体量较小的燃机,运用于分布式能源等诸多领域。“从无到有”,技术突破,协同创新至关重要。

  张文峰介绍,5万千瓦重型燃机从设计技术到材料机械,再到实验器械等一系列非常复杂的工程,都面临着一个接一个的难题。东汽重型燃机特聘专家马德新教授说:“燃气轮机的零部件达到上万个,技术要求各不相同,燃气轮机国产化对整个产业链将带来极大机遇和挑战。”为此,早在2014年3月,东汽牵头成立了我省战略性新兴产业第一家联盟——四川省燃气轮机产业联盟,整合中科院成都分院、二重、成发等共20余家川内单位资源,合力突破燃机研发的技术难关。

  业内普遍认为,重型燃机全国产化的技术突破,不仅是单一企业发展的问题,以此带来的技术突破和人才、经验的积累,都将成为“机械制造业的国家财富”。东汽:让5万千瓦重型燃机全国产化



燃机压气机实验台空负荷试验。

 今年将完成全部实验,首台原型机力争今年底或明年初出炉

  春节假期未完,东方汽轮机有限公司(以下简称“东汽”)就进入加班状态,包括5万千瓦重型燃气轮机的自主研发项目攻关加紧进行。东汽总经理张文峰透露,今年要完成压气机、燃烧室、高温合金叶片以及控制系统等全部实验,首台完全国产化的5万千瓦重型燃机原型机力争在今年底或明年初出炉。

  抓好东汽重型燃机自主研发,是德阳推动高端装备产业创新发展的浓墨一笔。

  从2014年启动首次压气机实验,5万千瓦重型燃机的自主研发就吸引了众人的目光。燃气轮机被誉为动力机械装备领域“皇冠上的明珠”,是典型的高新技术密集型产品,广泛应用于航空、发电、舰船等领域。然而,因为关键性核心技术长期被国外垄断,我国燃气轮机的关键部件仍依赖进口,目前发达国家燃气轮机发电率已达到25%,而我国才刚刚达到2%。从国内燃机行业来看,哈汽、上汽、东汽三强争霸,但三者背后的核心技术却分别来自通用电气、西门子、三菱。

  此前,东汽M701F4型燃机国产化比率已达79%以上,作为国内重型燃机行业的“先行者”,以此创下国内重型燃机国产化率的最高纪录。79%的极限能否突破?东汽决定迈步自主研发之路。

  按重型燃机发展现状,目前国外已能制造35万千瓦燃机,自主研发为何选择5万千瓦燃机?对此,张文峰解释道,5万千瓦燃机的涡轮叶片、燃烧室等关键技术基本与更大功率的燃机处于同一级别,研发一旦成功,是“从无到有”的突破,“向上走”可以生产大功率燃机,“向下走”也可以造体量较小的燃机,运用于分布式能源等诸多领域。“从无到有”,技术突破,协同创新至关重要。

  张文峰介绍,5万千瓦重型燃机从设计技术到材料机械,再到实验器械等一系列非常复杂的工程,都面临着一个接一个的难题。东汽重型燃机特聘专家马德新教授说:“燃气轮机的零部件达到上万个,技术要求各不相同,燃气轮机国产化对整个产业链将带来极大机遇和挑战。”为此,早在2014年3月,东汽牵头成立了我省战略性新兴产业第一家联盟——四川省燃气轮机产业联盟,整合中科院成都分院、二重、成发等共20余家川内单位资源,合力突破燃机研发的技术难关。

  业内普遍认为,重型燃机全国产化的技术突破,不仅是单一企业发展的问题,以此带来的技术突破和人才、经验的积累,都将成为“机械制造业的国家财富”。
在东方电气集团东方汽轮机有限公司(以下简称“东汽”)长寿命高温材料实验室内,一根合金材料被机器从两端夹住,放置在700℃的环境中,不断地进行拉伸压缩试验直至材料断裂,以研究不同合金材料在高温下抗疲劳的性能。
这是东汽研发燃机叶片材料的一个重要环节。2013年底,东汽材料研究中心获批成立“长寿命高温材料四川省重点实验室”,研究方向设置为长寿命高温材料设计、重型燃机高温叶片精确成形技术、大尺寸高温部件服役性能及可靠性,以帮助东汽实现燃机国产化。

突破燃机国产化率极限
长寿命高温材料必须突破

“燃机被誉为机械制造业‘皇冠上的明珠’,是一个国家工业综合水平和科技实力的重要标志之一。”东汽副总工程师、材料研究中心主任杨功显告诉记者,燃机内部最接近燃烧室的几级叶片需承受1500℃的进气温度,并在每分钟3000转的恒定转速下稳定运行超过五万小时。“在1400℃以上的条件下,大部分金属都将开始融化,且燃气中含有腐蚀性气体,因此不仅一般的钢铁材料无法承受,就连航天、航空发动机的材料也难以胜任。”
据了解,东汽材料研究中心成立于建厂初期的60年代,其任务就是研究和开发满足汽轮机工作要求的各种材料,帮助实现汽轮机制造的国产化。2010年,东汽制造的35万千瓦燃机国产化率达到79%,创下国内燃机国产化率的最高纪录。
然而,记录竟是“极限”。杨功显告诉记者,剩下的21%,正是包括高温叶片在内的一系列燃机核心部件。核心部件在整套燃机中体积不大,但是利润却最高,其研发和制造技术被国外企业严密封锁。
杨功显告诉记者,燃气轮机大致以温度定型号级别,如E、F、G、H级,更高温度意味着更高的效率和更少的污染,目前国外同行已经完成1600℃左右的H级燃机研制,正在向1700℃进军,而国内在高温材料的研究上才刚刚起步,与国外先进水平差距不小。
要突破燃机国产化率的极限,长寿命高温材料必须有所突破。2009年,在东汽启动5万千瓦燃机自主研发的同时,东汽材料研究中心就开始筹备长寿命高温材料实验室,今年4月13日,该实验室成功进入第三批企业国家重点实验室评审环节。“这意味着国家对长寿命高温材料及其制造技术的重视程度越来越高。”杨功显说。

    24小时不间断实验
严酷考验锻造工业重器“心脏”

记者了解到,该实验室占地面积达到1.2万平方米,拥有各类实验设备近千台,其中最大的一台实验设备地上近4米高,地下还有3米深。
在这座庞大的实验室里,包括高温合金、陶瓷、耐热钢等高温材料将接受最严苛的检验,以确定是否满足燃机高温部件的需要。“比如疲劳断裂试验,我们会将不同的材料放入恒定高温下进行反复拉伸以测试不同材料的抗疲劳性,有的材料可能几百次拉伸就断了,有的材料则能坚持几万次。”杨功显说。
此外,由于在高温下的材料寿命将影响燃机高温部件的性能,因此实验材料经历长达几万小时的不间断高温测试成为“家常便饭”。
“研发长寿命耐高温材料就像是一场‘孤独的探险’,试验必须做足时间才能得到有效数据,这也要求我们必须耐得住寂寞,沉得住气。”杨功显表示,“一组高温试验就是连续3万小时,算下来是4年多时间,而在材料研究中心的历史上,最长的一组实验做了7万多小时。“由于实验不能中断,因此实验室总有工作人员24小时值守,即使春节也不例外。为了保障实验顺利进行,我们甚至准备了3组不同的电源,以防万一。”
近年,东汽先后掌握了五万千瓦燃机高温燃烧室制造技术,并启动了压气机试验,而随着耐高温长寿命实验室的逐步运行,五万千瓦燃机高温叶片的研制工作也有了初步成果。记者了解到,东汽五万千瓦燃机项目设计温度1300多度,高温叶片共有8组。“目前我们已经完成其中两组叶片的工艺定型,剩下六组也正在研发中。”杨功显告诉记者。
除了五万千瓦燃机叶片及其它热端部件的研制外,实验室同样还承担着更为基础的科研项目,甚至还有院士专家在实验室长期驻扎。“比如我们正在进行1500℃单晶叶片材料及成型技术的研究,为我们开发制造更先进的燃机高温材料积累经验。”杨功显表示,通过产学研结合,实验室拟建设成为国内唯一的为长寿命高温材料设计、制备和保护提供共性技术支撑的开放性研究平台。
1300℃的叶片弄出来了,现在公关主1500℃
东汽五万千瓦燃机项目设计温度1300多度,高温叶片共有8组。“目前我们已经完成其中两组叶片的工艺定型,剩下六组也正在研发中。”
除了五万千瓦燃机叶片及其它热端部件的研制外,实验室同样还承担着更为基础的科研项目,甚至还有院士专家在实验室长期驻扎。“比如我们正在进行1500℃单晶叶片材料及成型技术的研究,为我们开发制造更先进的燃机高温材料积累经验。”
R0110是E+级,1200多度
这个50MW是1300多度,F级
要是能搞定1500度那就一步跨入G级了
风雨江城 发表于 2016-2-25 13:16
R0110是E+级,1200多度
这个50MW是1300多度,F级
要是能搞定1500度那就一步跨入G级了
请问,最高是什么级?
请问,最高是什么级?
好像是日本的J级对应好像是1700℃
有的新闻不是说兔子的燃气轮机已经达到国际先进水平了吗,比毛子的都强了吗?为啥还没全国产化?QC280不是挺NB了吗?
有的新闻不是说兔子的燃气轮机已经达到国际先进水平了吗,比毛子的都强了吗?为啥还没全国产化?QC280不是 ...
送气发电的,三菱也不能开发船舶燃机。
a2free 发表于 2016-2-25 13:51
送气发电的,三菱也不能开发船舶燃机。
那好像不是很贴合TG国情嘛?

虚空异形卡兹克 发表于 2016-2-25 13:55
那好像不是很贴合TG国情嘛?


少扯,三菱和西门子是工业重燃巨头,但是你让它们开发船舶燃机看看,根本就不会。
虚空异形卡兹克 发表于 2016-2-25 13:55
那好像不是很贴合TG国情嘛?


少扯,三菱和西门子是工业重燃巨头,但是你让它们开发船舶燃机看看,根本就不会。
有的新闻不是说兔子的燃气轮机已经达到国际先进水平了吗,比毛子的都强了吗?为啥还没全国产化?QC280不是 ...
那是船用的不一样,里面不是有一句吗还要连航空发动机的材料都不能直接用
少扯,三菱和西门子是工业重燃巨头,但是你让它们开发船舶燃机看看,根本就不会。
哦,受教了。那是不是说兔子的舰用燃气轮机现在NB了,达到了国际先进水平了。

龙巡天下 发表于 2016-2-25 14:09
哦,受教了。那是不是说兔子的舰用燃气轮机现在NB了,达到了国际先进水平了。


能开发船用燃机的本来就很少,英美中俄(乌),船用燃机主要由小巧的航发改成,能做航发的国家也不多。
龙巡天下 发表于 2016-2-25 14:09
哦,受教了。那是不是说兔子的舰用燃气轮机现在NB了,达到了国际先进水平了。


能开发船用燃机的本来就很少,英美中俄(乌),船用燃机主要由小巧的航发改成,能做航发的国家也不多。
能开放船用燃机的本来就很少,英美中俄(乌),船用燃机主要由小巧的航发改成,能做航发的国家也不多。
谢谢,谢谢。受教了
好消息,这方面的每一个进展都不容易。
龙巡天下 发表于 2016-2-25 13:44
有的新闻不是说兔子的燃气轮机已经达到国际先进水平了吗,比毛子的都强了吗?为啥还没全国产化?QC280不是 ...
船用机比这个的要求还是高了很多滴(但是通常来讲,热效率和燃料适应性方面,陆用机要比船用机高级了不少——或者说步子大得多)
a2free 发表于 2016-2-25 14:00
少扯,三菱和西门子是工业重燃巨头,但是你让它们开发船舶燃机看看,根本就不会。
……
我只是说,烧气发电不太贴合TG国情,而已。
你都扯到哪里去了?
regardless 发表于 2016-2-25 12:49
1300℃的叶片弄出来了,现在公关主1500℃
喷出来的蒸汽应当能点烟了。
和安萨尔多有关系没?
中国新型燃气轮机热效率超过英国燃气轮机,位列世界第一。
中国新型燃气轮机热效率超过英国燃气轮机,位列世界第一。
那是船用的不一样,一个烧油,一个烧天然气
……
我只是说,烧气发电不太贴合TG国情,而已。
你都扯到哪里去了?
不光是发电,工业原动机,还有什么输气管道里的泵也是靠燃气轮机的,很多应用。
再高一点,再高一点,,,
风雨江城 发表于 2016-2-25 13:16
R0110是E+级,1200多度
这个50MW是1300多度,F级
要是能搞定1500度那就一步跨入G级了
东汽五万千瓦燃机项目设计涡前温度1300多度,相当于F级燃机的标准,按照安萨尔多的分法,可称为小F级燃机。安萨尔多的AE64.3A就是小F级燃机,最大输出功率75MW,最大输出功率310MW的AE94.3A是它的放大版。按这个比例算,以东汽五万千瓦燃机为母型,可以放大为最大输出功率200MW以上的重型F级燃机。
虚空异形卡兹克 发表于 2016-2-25 13:55
那好像不是很贴合TG国情嘛?
未必。煤气化联合循环(IGCC),就是先把煤炭气化成煤气,再用燃气轮机烧煤气的发电方式,就需要燃气轮机。
射四花火 发表于 2016-2-25 20:25
未必。煤气化联合循环(IGCC),就是先把煤炭气化成煤气,再用燃气轮机烧煤气的发电方式,就需要燃气轮机 ...
这样的话,蒸燃联合循环,其中的蒸汽可以用来加热水煤气产生装置对吧?
这样的话,蒸燃联合循环,其中的蒸汽可以用来加热水煤气产生装置对吧?
你可以查一下天津华能IGCC电厂的设计。
没链接,版主会扣分。这个五万千瓦能用在哪里?发电可以,我说的是军舰,两台都十万千瓦也就是13万马力,用在洞呜呜足购吧,或者伯克2A?用在两栖攻击舰又需要三台吧。
龙巡天下 发表于 2016-2-25 13:44
有的新闻不是说兔子的燃气轮机已经达到国际先进水平了吗,比毛子的都强了吗?为啥还没全国产化?QC280不是 ...
这个是新机吧。其它的毛子还没有,没有能造的工厂。全国产化,不然你以为武松是用的乌克兰的?就是280,改进到34000千瓦还是马力忘记了。
a2free 发表于 2016-2-25 13:51
送气发电的,三菱也不能开发船舶燃机。
美帝牛牛不让?还是不愿去重复投资,惹美帝不痛快?
a2free 发表于 2016-2-25 14:00
少扯,三菱和西门子是工业重燃巨头,但是你让它们开发船舶燃机看看,根本就不会。
是的。经验和陆地那些燃机根本不一个概念,海军用的要求很高,仅次于空军,要可靠先进耐用空间和体积小,易维修性,经济可承受性,模块化,易维护性,寿命长,并不容易的。

陆地那些体积和重量,都小问题,主要考虑先进,经济,易维修性等。
龙巡天下 发表于 2016-2-25 14:09
哦,受教了。那是不是说兔子的舰用燃气轮机现在NB了,达到了国际先进水平了。
还差点。还不到罗罗和GE的功力,超越乌克兰和毛子就在弹指可数间
虚空异形卡兹克 发表于 2016-2-25 14:30
……
我只是说,烧气发电不太贴合TG国情,而已。
你都扯到哪里去了?
不。正合国情,现在要求干净的空气,煤什么的反而要完了。
amhs 发表于 2016-2-25 14:42
喷出来的蒸汽应当能点烟了。
不怕头发和自己变熟了就去点。哈哈。
未来航空兵 发表于 2016-2-25 15:39
不光是发电,工业原动机,还有什么输气管道里的泵也是靠燃气轮机的,很多应用。
对。西气东输的加压站要用滴。

小白兔真可爱 发表于 2016-3-2 15:02
美帝牛牛不让?还是不愿去重复投资,惹美帝不痛快?


没有这个技术,大部分船舶燃机是航空涡扇改的,日本的航发由IHI引进美英技术生产没三菱什么事,当然日本肯花时间的话也可以用P1上那个小推F7改成小型船舶燃机,船舶燃机用量也不大,造一艘才要2~4台,一年才造1~2舰,单独投资是不划来的。像战机的订单一批就是200架,要几百台航发,一年生产J11J16就有好几十架,航发部门也有的赚。
小白兔真可爱 发表于 2016-3-2 15:02
美帝牛牛不让?还是不愿去重复投资,惹美帝不痛快?


没有这个技术,大部分船舶燃机是航空涡扇改的,日本的航发由IHI引进美英技术生产没三菱什么事,当然日本肯花时间的话也可以用P1上那个小推F7改成小型船舶燃机,船舶燃机用量也不大,造一艘才要2~4台,一年才造1~2舰,单独投资是不划来的。像战机的订单一批就是200架,要几百台航发,一年生产J11J16就有好几十架,航发部门也有的赚。
a2free 发表于 2016-2-25 14:00
少扯,三菱和西门子是工业重燃巨头,但是你让它们开发船舶燃机看看,根本就不会。

最大的发电用的燃气机貌似是通用的 其次是西门子的
a2free 发表于 2016-3-2 15:09
没有这个技术,大部分船舶燃机是航空涡扇改的,日本的航发由IHI引进美英技术生产没三菱什么事,当然日本 ...
是的。感谢科普