7 o& x- u8 y; ]3 l2 t$ |, D% p- d, }
% q$ T+ A4 C& {) b. s. x' C
1 C5 R3 u. x0 h2 ^& ?* e 5 p$ U7 N/ `0 ^* w; _. ^6 y# R
我国自主研发的50兆瓦重型燃气轮机有着非比寻常的意义
+ v7 r! t0 q. t# `5 C( }3 K4 X 时评/三杉 图/来自网络
) v: m( h# W5 N+ K7 z. L# i
在航空、船舶、发电等许多领域,燃气轮机可以说代表了一个国家的科技水平。重型燃气轮机最常用的领域是中型航母,是舰船动力传动领域的核心设备,也是目前最高效的热转换发电设备。我国在这方面的起步比较晚,但是现阶段也在快速前行中。近期我国自主研发的50兆瓦燃气轮机终于现世,据说该动力一举超过055大驱装备的C208。
$ W" X; U' q/ G0 A& z
燃气轮机有重型和轻型两类。重型的零件较为厚重,大修周期长,寿命可达10万小时以上。轻型的结构紧凑而轻,所用材料一般较好,其中以航机的结构为最紧凑、最轻,但寿命较短。
/ _: B6 K0 \- g+ v0 Y, a 重型燃气轮机用于为舰船提供动力,燃气轮机的启动速度很快,加速性能比较好,功率大,效率高,功率重量比很突出,特别适合舰船突然加速,而这种机动对于舰艇来说是很重要的。
5 S* h9 b* N9 k! e 2009年,中国东方电气公司成立了一个研究小组,对50兆瓦的重型燃轮机进行研究。研究团队在相当于白纸阶段起步,之后随着实验次数的增加和经验的积累,团队逐渐有了研究方向和成果。
* ]7 c6 m. W: J
2017年我国第一台重型燃轮机压气机试验台诞生,2018年高温透平叶片毛坯难题被攻克,2019年我国第一台50兆瓦重型燃轮机原型,点火试验成功,标志着我国从无到有的重大突破。
* n# p" U( B0 ^2 F) T 我国之前在燃轮机方面一直都没有取得重大的突破,直到2008年我国第一台R0110重型燃气轮机才算是研制成功。其基本负荷11.45万千瓦,转化率36%,轮机等级是在EF级别。
9 _3 C4 Q, r* }7 Y4 a" u8 c4 v 50兆瓦重型燃轮机是国际标准中的f级。一般来说,F级重型涡轮功率在200-300兆瓦之间,单循环功率在38%左右,而中国F级重型涡轮功率为50兆瓦,只要两个就可以驱动一艘中型航母。
% @8 e1 Q, a9 ]0 s% x1 ^" _( C0 Y 因为现目前055舰艇的C250轮机动力才30兆瓦,所以这次50兆瓦的研制对于我国有着非比寻常的意义,预计将于2021年正式投入试验电站运行。
8 k( A7 H/ @( q# K9 S2 b7 X! N
中国曾经引进国外先进技术制造重型汽轮机,但高温部件和其他核心部件的制造技术已被国外封锁,中国没有机会获得。
3 k& d6 T( k: @
这导致东方电力公司生产了70多台300兆瓦的重型燃气轮机,由于核心部件被国外公司控制,重型燃气轮机国产化没有取得突破。
7 F! c e5 t5 d
所以这次50兆瓦重型轮机的自主研发也为30兆瓦轮机打下了很好的基础。
% f/ D$ F: L" h( i% |) q2 O 50兆瓦重型燃气轮机在去年9月27日启动空负荷试车,整机点火试验一次成功;今年5月12日起,正式开始设计转速下的带负荷试验,并于9月22日首次运行至100%负荷。
* J4 v6 }0 R* P A5 R5 B 满负荷试验是燃气轮机研发环节最关键的验证节点,也是发电站长期运行前的最后一项性能试验。此次满负荷试验圆满成功,标志着中国已完整掌握燃气轮机自主设计、制造、试验全过程能力,我国自主燃机产业实现重要跨越。
+ w- Q! w# p' E* _ 未来将以50兆瓦重型燃气轮机作为母型机,衍生出更多的系列化机型,满足不同功率等级及用途的需求。
# k* S9 K8 `- N/ T 据资料显示,在军舰动力方案选择上,燃机轮机的主要竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机,但是由于燃气轮机先天优势与军舰动力系统性能要求更为吻合,燃气轮机成为了各国军舰动力系统发展的唯一选择。
/ ]( u' V2 ~$ V. z# n9 b X7 S+ s( x
燃气轮机第一个优势是功率密度极大。一般情况下,同等功率的燃机体积是柴油机的三分之一到五分之一,是蒸汽轮机的五分之一到十分之一左右。这是由于燃气轮机本身精巧的连续转动热力学循环结构造成的,体积小、功率大,非常适合军舰分舱小、航速要求高的特点。
) \5 Y! I& e- _) L+ T$ B. b
燃气轮机的第二个优势是启动速度快。虽然燃机的转速是三种动力系统中最高的,但是由于整个转子十分轻巧,在启动机帮助下在1-2分钟就可以达到最高转速。
' S0 O6 Y* K" P5 x0 W
而柴油机由于转子运动源于活塞的往复,加速较慢,蒸汽轮机更是“反应迟钝”,整个系统达到最高功率输出可能需要长达一小时的时间。而启动速度,对于军舰的战时出动和反潜作战时加减速性能有着直接的影响。
5 m7 ~5 ]* B% B" M4 A
燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中,产生的噪声更多是高频啸声。而柴油机的活塞往复产生了大量低频机械振动噪声,恰好迎合了海洋容易传播低频噪声的特点,导致军舰容易被敌方声纳探测。所以柴油机动力尤为不适合给反潜军舰作动力系统。
" C2 [/ H+ |5 A! f5 L 我国解放前没有燃气轮机工业,解放后全国各地试制过十几种型号的陆海空用途的燃气轮机,直到现中国已完整掌握燃气轮机自主设计、制造、试验全过程能力,我国自主研发的燃气轮机产业实了现重要跨越。
! b0 Q# U3 q, b( Y# a I 那些想打压、封锁中国的国家,在燃气轮机领域再也卡不住中国的脖子了!
, V( }: L; `# O) f