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【陕西科技报】国之重器“重型燃气轮机”的诞生
来源:陕西科技报 日期 2019-10-23 09:16 点击:

9月27日,西安交通大学参与东方电气集团大国重器项目——国内首台F级50兆瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功。这标志着我国在重型燃气轮机技术领域,历经十余年攻克,拥有了自主知识产权,打破了国际垄断。这是我国燃气轮机发展历程中的一个重要里程碑!也是西安交大在着眼国家战略、主动解决国家重大需求方面,又一次书写精彩,必将被载入史册!

为什么说重型燃气轮机研制难度极大?

据了解,燃气轮机技术广泛应用于航空、船舰和机车动力、管道增压、发电等国防、交通、能源、环保等领域。重型燃气轮机作为发电和驱动设备的核心设备,关乎国家能源安全和国防安全,是国家科技水平和综合国力的象征,具备极高的战略地位和巨大的市场前景。因为研制难度极大,被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。

2006年,西安交通大学王铁军教授作为项目首席科学家,组织并承担了我国第一个重型燃气轮机国家973计划项目,以F级重型燃气轮机制造为背景,重点研究高温透平叶片的气膜冷却机理、热障涂层技术、定向晶叶成形技术,以及叶片冷却孔及榫头的精密加工技术、大型盘式拉杆组合转子系统动力学与实验系统等问题,2011年项目结题获评优秀。

王铁军教授介绍,研发重型燃气轮机之所以难度大,不仅仅是因为其高新技术密集,而且每一项技术的突破都必须经历“基础理论→单元技术→零部件实验→系统集成→综合验证→产品应用”全过程,研制过程十分复杂而漫长。以日本三菱为例,从1961年引进世界著名电工设备制造企业的美国西屋高端技术,到1984年实现自主研发,整整花了23年。长期以来,只有美国、日本、德国等极少数发达国家能够自主研发重型燃气轮机,在这之前,我国一直处于无核心技术、无验证手段、无系统基础研究的状况,国外严格对我国进行技术封锁。

如何突破研制过程中“卡脖子”关键核心技术瓶颈?

本世纪初,包括东方电气集团在内的我国三大发电设备企业开始引进国外技术,制造相关产品。但截至目前,国内在运行的100多台重型燃气轮机,高温部件等核心技术仍掌握在国外企业手中。

如何突破“卡脖子”的关键核心技术瓶颈?2012年王铁军教授团队获该科研国家项目滚动支持,研究面向更严酷服役环境的大型高温叶片设计制造基础和实验系统、大型拉杆组合转子的设计与性能退化规律,于2017年再次结题优秀。东方电气集团东方汽轮机有限公司全面参与了这两个国家973项目,并主持其中4个研究课题。

2009年,东方电气集团启动50兆瓦重型燃机自主研发项目。项目组经过十多年艰苦努力、校企协同创新,将基础理论研究融入企业实践,攻克了先进重型燃气轮机高温叶片的冷却设计、定向晶成形、热障涂层制备、精密加工等核心技术,建成高温叶片综合冷效实验系统,初步形成了我国重燃高温叶片制备与实验验证能力。同时,系统建立起我国先进重型燃气轮机组合转子的设计理论,建成重型燃气轮机三级透平级间耦合试验台、全尺寸轴承试验台等一批重大试验系统,初步形成了我国重燃拉杆组合转子的制造与实验验证能力,实现我国先进重型燃气轮机自主研发“零”的突破,并出版我国第一套关于燃气轮机制造的系列专著。

2019年5月,F级50兆瓦重型燃气轮机的气缸、转子、燃烧器、透平叶片等关键部件在东汽公司全部加工完成;6月18日,原型机完成盖缸;7月29日,原型机测点安装完成;8月22日,原型机整机试验系统调试完成。

9月27日上午,我国首台重型燃气轮机整机点火试验,在东汽公司燃机试车台正式进行。随着点火令发出,重型燃气轮机8个燃烧筒同时点火燃烧并稳定运行,点火试验一次成功!这充分证明了我国初步建立起燃气轮机自主研发设计体系,实现了我国首次在重型燃机整机和关键部件设计、高温部件制造以及试验验证技术的全面突破。

据悉,2020年该项目完成优化设计和完善验证,2021年投入试验电站运行,进入商用。

原文刊载于2019年10月22日《陕西科技报》8版

报道链接:http://szb.snkjb.com/sxkjb/20191022/html/page_07_content_001.htm

文字:周励
编辑:朱萍萍

 
 
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