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婷婷五月色综合 [川報觀察]十年“備胎”,即將轉正!了不起的G50

時間:2019-09-27    來源:川報觀察    點擊次數:0     字體:【大】 【中】 【小】    打印本頁

      川報觀察記者 朱雪黎 余如波 /文  何海洋/圖、視頻


      今年上半年,電子信息領域,華為海思十年“備胎”,一夜轉正的消息,感動并激勵了無數國人。

       今天,我們也要為你講訴一個在能源裝備領域,為國爭“氣”的“備胎”故事。它的名字叫——G50。

      正視差距,迎頭追趕

      G50,是東方電氣集團對國內首臺自主研發F級50MW(兆瓦)重型燃氣輪機的一個內部代號。
      事實上,從目前市場來看,無論從級別還是功率來看,它都不算了不起。
      F級重型燃氣輪機工作溫度1300℃(攝氏度)以上。目前,美國通用電氣(GE)、日本三菱(Mitsubishi)、西門子等國外企業已在生產工作溫度接近1700℃的H級。
      但對我國而言,G50又確實很了不起。
      國外曾有人評價燃氣輪機是人類除了基因工程以外最復雜的工程。本世紀初,包括東方電氣集團在內的我國三大發電設備企業開始引進國外技術,制造相關產品。但截至目前,國內在運行的100多臺重型燃氣輪機,高溫部件等核心技術仍均掌握在國外企業手中。
       “我國還沒有完全自主研發的重型燃氣輪機投用,這也是我國發電裝備領域國產化的最后一塊‘硬骨頭’。“東汽副總工程師、G50發展中心副總設計師楊功顯說。經過近幾十年發展,在水電、火電,甚至核電、風電等多領域,我國都逐漸從跟跑,逐漸成長為并跑,甚至局部領跑。但遺憾的是,在被譽為裝備制造業“皇冠上的明珠”的重型燃氣輪機領域,我們依舊是“學生”,還落后國外先進水平。因此,它也被稱作是我國發電裝備領域國產化的最后一塊“硬骨頭”,最后一塊高地。

       打造“備胎”,為國爭"氣"

       2009年,東汽開始組建科研團隊,啟動F級50MW重型燃氣輪機,很大程度上,就是希望能正視差距、迎頭追趕,期待為國爭“氣”。
       還有一個非常現實的原因,就是希望能給目前國內大量在運的重型燃機輪機,打造高溫核心關鍵部件的“備胎”。
       東汽總經理助理趙世全全程參與了該項目的研發。他介紹,本世紀初,國家大力引進重型燃氣輪機項目,東汽與三菱合作。目前,已生產了70多臺300MW以上的重型燃氣輪機。但雖然國產率已達到80%以上,但最核心的那近20%依然只能依靠進口。“最核心的主要是壓氣機、燃燒室、高溫透平這‘三大件’。”
       “以前引進重型燃氣輪機,只要一談到技術轉讓,國外企業都是一口拒絕。”趙世全說,這些就是“要不來、買不來、討不來”的關鍵核心技術。
       同時,目前燃氣輪機最高工作溫度已接近1700℃,“三大件”依靠材料、冷卻技術、涂層等得以長期運行在金屬熔點以上,但壽命有限。“基本一臺重型燃氣輪機,運行3萬至5萬小時,就需要更換一輪部件。”方宇說。而這些核心關鍵技術掌握在國外企業手中,不僅貴,還充滿變數。
       “目前,國內投入運行的F級重型燃機已逾百臺。”方宇說,如果采購費用是1,后期運維費用就是2,“買得起,用不起”不是開玩笑。
       技術更關系到能源安全。燃氣輪機核心部件都有設計壽命,一旦達到就得更換備品備件。如果因為某些原因“買不到”,電廠就只能癱瘓下來。

       功在當下,更在未來

       突破“卡脖子”技術,自主研發勢在必行。十年走來,更是一路跌跌撞撞。
       東汽副總工程師楊功顯表示,燃氣輪機是人類目前能制造的最復雜的機器之一,涉及20多個不同的學科。
       “過去我們沒有搞過,設計規范、工藝、程序一無所有。”趙世全直言。
       舉個簡單的例子:整臺F級50MW重型燃機,光是零部件就多達數萬個,從設計技術到材料機械,再到試驗設施,都是非常龐大復雜的系統工程。
       該燃機燃氣溫度超過1300攝氏度,高溫部件長期運行在金屬熔點以上。同時每分鐘旋轉6000轉,承受著極高的應力和腐蝕環境,對材料、涂層和加工精度要求極高。“等于是在懸崖邊上做設計,稍有閃失就可能損壞機組。”方宇說。
       即使目前已從原型機制造轉向整機試驗,但前路也并不平坦。“但我們不畏懼,東汽有不服輸的精神,面對困難往往能團結一心,迸發出更強大的力量。”G50發展中心黨支部書記兼副主任胡戰利說。
      上世紀70-80年代,在沒有財政撥款的條件下,東汽自籌資金,依靠制造菜刀、沼氣提糞機等產品求生產、籌資金啟動設計研制30萬千瓦蒸汽輪機,用于火電機組。歷時11年,終于在1983年研制出首臺30萬千瓦火電機組,并在廠內試車。這臺機組也成為東汽成長路上一個重要的里程碑,當時積累的人才隊伍,也為日后的發展打下了堅實的基礎。在東方電氣集團內部,大家一直將其稱為“爭氣機”。
       “G50,就是東汽新時代的‘爭氣機’。”胡戰利說。點火現場,類似的標語也隨處可見。
       “商品化是我們的目標,但經濟效益并不是唯一的追求。

       十年研發歷程——

       2009年,國內首臺自主研發50MW重型燃氣輪機研制項目啟動;
       2009年至2013年,完成總體、壓氣機、燃燒器和透平的研發設計,轉入工程施工設計;
       2014年至2016年,建設完成并投用燃氣輪機壓氣機試驗臺、燃燒器試驗臺、涂層試驗臺以及透平高溫葉片試驗室,其中高溫部件試驗室獲批為國家重點試驗室。該系列試驗臺均為國內首創,突破了缺乏燃氣輪機研發部件試驗平臺的瓶頸;
       2014年至2017年,完成了三種壓氣機試驗,各項試驗數據與設計基本吻合,其中2017年壓氣機成功運行到設計點,50MW燃氣輪機壓氣機部件研發成功;
       2015年至2019年,完成核心高溫部件燃燒器制造工藝研發和試驗件制造,完成燃燒器常壓、實壓燃燒試驗,成功獲得燃燒器由點火至滿負荷燃料和空氣運行曲線,50MW燃氣輪機燃燒器部件研發成功;完成透平葉片鑄造、加工、噴涂工藝技術研發,完成透平冷效試驗、冷卻流動試驗、二次空系統試驗、透平葉片調頻試驗, 完成50MW燃氣輪機全套透平葉片全過程實物制造,50MW燃氣輪機高溫透平葉片研發成功;
       2017年至2019年,建設完成燃氣輪機整機空負荷和滿負荷試驗臺,東方電氣形成了完整的燃氣輪機研發試驗平臺體系。
       2016年至2019年,先后完成50MW燃氣輪機原型機制造、總裝、整機試驗系統連接和調試,正式進入整機試驗階段;
       2019年9月,50MW燃氣輪機整機空負荷試驗點火成功,目前正在按計劃進行整機試驗。


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