中国首台F级50兆瓦重型燃气轮机成功运行,打破国外技术垄断

   日期:2024-12-15     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:231    
核心提示:为改变被动局面,本世纪初,包括东方汽轮机在内的中国企业开始引进国外技术,虽然解决了重型燃机从无到有的问题,但一直处于组装型制造阶段,其高温部件设计制造和试验验证技术仍属空白,极大阻碍了重型燃机国产化进程和产业体系发展。”赵代银说,若继续做常规研究,会更轻松安稳;如果去研制叶片,道路肯定十分曲折。

选择一件事并做一辈子

大国制造自己的武器

2020年11月27日,从东方电气集团东方汽轮机有限公司(以下简称“东汽”)位于四川省德阳市的燃气轮机整机实验室传来喜讯:我国首台F级50兆瓦重型燃气轮机顺利完工满负荷稳定运行!这意味着中国科研团队成功攻克了完全自主开发重型燃气轮机的关键瓶颈,打破了国外长期技术垄断。中国重型燃气轮机100%国产!

重型燃气轮机是大型装备的“心脏”。几十年来,为了解决该领域技术短板引发的“心病”,以东方汽轮机为代表的中国企业和以西安交通大学为代表的高校科研院所共同攻坚克难,做出了不懈的努力。有多少人选择一件事,做一辈子,无怨无悔。他们是祖国的父母、爱人、孩子、科研人员。

有责任和使命

尽管已经过去一年多了,站在燃气轮机试验台边的监控室里,东方电气集团首席技术专家赵世全依然清晰地记得那个激动人心的时刻。

“三、二、一,点火!”

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随着点火指令的发出,重型燃气轮机8个燃烧管同时点火并稳定运行,标志着我国首台自主研发的F级50兆瓦重型燃气轮机点火试验成功。

“为了那一刻,我们努力了10年!”赵世全难掩激动,感慨万千。

重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备。它们关系到能源安全和国防安全。它们是国家科技水平和综合国力的象征。由于涉及多学科、多领域、多系统,设计制造难度极大,因此又被誉为装备制造业的“皇冠上的明珠”。

挑选这颗珍珠说起来容易做起来难!长期以来,只有美国、日本、德国等少数国家能够自主研发重型燃气轮机。 “我们采购时没有议价能力,要价很高,但没办法。”赵世全坦言,后续维护周期长、成本高。当时有一个笑话说,买一台设备就像给外企开一家银行。他们可以随时来取钱。此外,一旦供应“断电”,发电厂就只能“瘫痪”。

为了改变被动局面,本世纪初,包括东方汽轮机在内的中国企业开始引进国外技术。虽然他们从头开始解决了重型燃气轮机的问题,但始终处于装配制造阶段,其高温部件都是设计、制造和测试的。验证技术尚属空白,极大阻碍了重型燃气轮机的国产化进程和产业体系的发展。

这是为什么呢?

“只要涉及到关键核心技术的转让,外国企业总是拒绝的。”赵世全说道。事实证明,引进国外技术仅限于冷端部件,而核心热端高温部件的设计、制造和检测技术则长期被国外垄断所封锁。

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关键核心技术是无法获得、购买、乞讨的。只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能真正做到自力更生、自力更生!

2009年,东方汽轮机开始组建科研团队。在没有设计规范、设计流程、设计经验的情况下,毅然踏上了自主研发F级50兆瓦重型燃气轮机的艰辛历程,旨在突破国外关键核心技术封锁。冲刺开始了。

F级50兆瓦重型燃气轮机拥有数万个部件。从设计技术到材料机械再到测试设施,任何一项都是一个非常庞大和复杂的系统工程。不管多么困难,许多工程师仍然主动报名。在他们眼里,这是一种责任和使命。

“我们几乎是从零开始,一路奋斗,常常从一个坑里爬起来,又掉进另一个坑里。”赵世全说,没有人能清楚地说出他经历了多少次失败。如果问大家的想法,每个科研人员心里只会憋着一定的能量:再苦再累,我们一定要造出中国人自己的重型燃气轮机!被别人控制的感觉可不太好!

十年磨一剑

重型燃气轮机可分为E级、F级和H级。温度越高,技术等级越高。简单来说,它能承受的温度有多高,就决定了它的能力。 F级重型燃气轮机的工作温度可达1400摄氏度左右。确保高温部件能够在金属熔点以上安全稳定运行数万小时并非易事。

涡轮叶片是核心高温部件之一。对于赵代银来说,2011年有着特殊的意义。今年,他大学毕业来到东方汽轮机工作,这也迎来了他人生的一次重要选择。 “工作不到两个月,工厂新成立的高温部件实验室正在招人,研发高温涡轮叶片。”赵代银说,如果继续做定期研究,会更容易、更稳定;如果我们去研发刀片,路肯定会很艰难。曲折。 “但转念一想,我们还没能建造出来,但我可以参与其中,这真是人生的幸事啊!”

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就这样,赵代银下定决心,一干就是9年。 9年时间,他基本上读完了所有与精密铸造相关的文献和书籍; 3000多个日日夜夜,他致力于涡轮叶片的研发。

努力工作得到回报。以赵代银为代表的研发团队先后解决了叶片变形、松动、热裂、断芯等问题。还设计了国内第一套基于六点定位陶瓷芯的蜡模,获得国家发明专利,填补了空白。技术空白。

重型燃气轮机之所以研发难度大,除了研发关键高温部件外,还需要长期试验成果的积累。 “仅仅设计是不够的,它的有效性、合理性和可靠性必须通过反复的测试来验证。所以我们正在设计和搭建一个测试平台。”赵世全说道。

测试平台的建设也在进行中。 “失败、改进、调试、再失败、再改进、再调试……这就是试验台建设的常态。”田晓静说道。作为东方汽轮机燃烧器技术研发团队的首席研究员,她和其他成员一起挑战每一个困难。

有一天,燃烧器高压测试时突然出现问题。当时,整个试验厂房烟雾缭绕。面对1400摄氏度、18个大气压的高温气焰随时可能爆发的危险,田晓静没有退缩,而是紧张有序地组织事故处理。幸运的是,只是局部高温气体泄漏,引燃了一些外部管道。经过两个多小时的现场勘察,测试恢复。

“这些年你有没有后悔过自己的选择?”

“当个人价值观与国家需求紧密相连时,我绝不会后悔!”

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这是无数赵代银和田晓静的声音。正是因为他们的辛勤付出和奉献,东方汽轮机先后完成了压气机、燃烧器、透平叶片等重型燃气轮机核心部件和整体结构的设计制造,建成了压气机试验台、燃烧器试验台等。台和涡轮机测试台。高温叶片实验室和整机试验平台形成了完整的设计、制造和检测体系。

接下来进入整机测试阶段。经过点火试验和空载运行试验,负载按25%、50%、75%逐步增加……2020年11月27日,在6位院士和专家组的见证下,F级50 MW重型燃气轮机成功实现满负荷稳定运行。

满载试验是重型燃气轮机研发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。 “经过十年的努力,我们在发电设备领域攻克了一块‘硬骨头’!”赵世全表示,与同功率的进口燃气轮机相比,整机制造成本、运行维护价格可显着降低,维护周期可缩短。超过50%。

推动跨越式发展

历史上,科技的每一次突破、重大工程的每一步,都是团结协作的结果。自主研发重型燃气轮机也是如此。东方汽轮机在加强自身实践的同时,还与西安交通大学、上海交通大学、西北工业大学等高校科研团队开展全方位合作,协同攻关。

西安交通大学副校长王铁军带领的科研团队就是其中之一。 “无论你被困在哪里西安钢结构实验台价格,都要突破!”怀着坚定的信念,王铁军团队于2006年联合东方汽轮机等承担了重型燃气轮机领域第一个国家973项目,该项目于2012年获得国家滚动支持。

重型燃气轮机的每一项技术突破都必须经历“基础理论→单元技术→部件实验→系统集成→综合验证→产品应用”的全过程。其中,基础理论就是“基础”。事实证明,基础研究是科技创新的源泉。中国面临的许多“卡壳”技术问题的根本原因是基础理论研究跟不上,源头和底层的东西不清楚。

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“一是不求名,二是不求利,只要静下心来,集中精力攻克重型燃机关键核心技术及相关基础科学问题即可。”王铁军说道。

高温叶片热障涂层是国际公认的重型燃气轮机制造核心技术之一。与航空发动机相比,其工作时间更长,隔热面积更大,在性能要求、微观结构、制备方法等方面也有所不同。几十年来,王铁军团队系统研究了重型燃气轮机热障涂层的强度理论、实验方法、制备技术及应用,取得了一系列创新成果。

人们欣喜地发现,基础理论和关键技术正在慢慢形成。越来越多的高校科研成果应用于我国首台F级50兆瓦重型燃气轮机的研发并融入企业生产实践,大大缩短了基础研究到工程化的链条应用推动了我国自主重型燃气轮机产业的跨越式发展。

“大家团结协作、校企协同攻关,是我们攻克关键核心技术的法宝。”王铁军表示,未来,学校与企业将在更高层次上共同谋求创新、合作发展,共同搭建平台、共同承担任务、共同攻坚克难。 !

研究期间,王铁军带领团队出版了我国第一部燃气轮机设计与制造系列专着《先进燃气轮机设计与制造基础》,也培养了一支优秀人才队伍。

“人才的培养和建设非常重要,F级50MW重型燃气轮机投入使用后,我们将不断优化和提高其性能。目前,这方面的研发能力还存在很大差距。”与国外先进企业相比。”赵世全表示,不过西安钢结构实验台价格,企业和高校通过自主研发,建立了专业的科研团队。只要我们能坐上“冷板凳”,随着时间的推移,我们从“跟随”走向“并行”甚至“领先”也不是不可能。

 
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