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中国重型燃气轮机的叶片之殇:核心技术受制于人

  • 产品时间:2022-07-16 05:28
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简要描述:重型燃气轮机(以下全称重燃),名副其实的大国重器。作为迄今为止热/功切换效率最低的动力机械,普遍应用于机械驱动(如舰船、火车)和大型电站。我国现不具备轻型燃机(功率5万千瓦以下)自主化能力;但重燃(功率5万千瓦以上)仍基本倚赖引入。 据报,重燃发电机组目前占到全国发电装机总量的3%左右,虽不是一大块,毕竟不可或缺的一块启停快捷、热效率更高、污染较少的燃机机组,作为大电网调峰容量的最佳自由选择,在国家能源安全中扮演着无可替代的全局性角色。...

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本文摘要:重型燃气轮机(以下全称重燃),名副其实的大国重器。作为迄今为止热/功切换效率最低的动力机械,普遍应用于机械驱动(如舰船、火车)和大型电站。我国现不具备轻型燃机(功率5万千瓦以下)自主化能力;但重燃(功率5万千瓦以上)仍基本倚赖引入。 据报,重燃发电机组目前占到全国发电装机总量的3%左右,虽不是一大块,毕竟不可或缺的一块启停快捷、热效率更高、污染较少的燃机机组,作为大电网调峰容量的最佳自由选择,在国家能源安全中扮演着无可替代的全局性角色。

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重型燃气轮机(以下全称重燃),名副其实的大国重器。作为迄今为止热/功切换效率最低的动力机械,普遍应用于机械驱动(如舰船、火车)和大型电站。我国现不具备轻型燃机(功率5万千瓦以下)自主化能力;但重燃(功率5万千瓦以上)仍基本倚赖引入。

据报,重燃发电机组目前占到全国发电装机总量的3%左右,虽不是一大块,毕竟不可或缺的一块启停快捷、热效率更高、污染较少的燃机机组,作为大电网调峰容量的最佳自由选择,在国家能源安全中扮演着无可替代的全局性角色。没自主化能力,意味著我国能源安全的重要一环,依然受制于人,不存在被卡脖子的风险。淋漓尽致技术:对质量和性能几近变态的执着把熔融的液态金属浇入模具,等它凝结;在显微镜下看其金相,不会呈现出形如干裂农田状的缝隙,专业术语称作晶界。晶界是金属的薄弱环节。

国家科技根本性专项重型燃气轮机技术负责人回应。为提升金属材料在高温下的强度,就要想要办法避免晶界。这是一个极为简单、漫长的过程,还包括准确的温度控制,以及仪器铸、定向/纳单晶等工艺。

其核心部件的毛坯都是来自国外;核心设备单晶炉,也须从国外进口。该技术负责人说明,作为一种转动叶轮式热力发动机,燃气轮机的叶片是最重要的核心部件之一。它要在1400℃1600℃的高温下长年平稳地工作,目前没任何金属可以做。

怎么办?无限大工况费伊淋漓尽致技术,一种对质量和性能可怕到几近变态的执着。除了避免晶界、提升所用材料本身的强度之外,只有靠加热:叶片是中空的,以便合冷却空气;表面有陶瓷涂层、加热气膜,使它跟高温燃气隔绝,等等。更加关键一点,在以上简单流程的所有环节,任何一项技术参数都无法有丝毫偏差,这是它跟常规生产流程仅次于的有所不同。他特别强调,常规生产中还有一个安全系数,即一定的容错裕量;而无限大生产几乎是另一概念:叶片是空心的、又外壳,除了精铸,目前没其他工艺手段可以做到出来,未来3D打印机能无法解决问题还不确切;铸过程中,材料的夹渣、裂纹、质地、气孔以及变形等,都会影响叶片的强度和性能。

因为它本身是不有可能的,要靠好多无限大手段软让它显得有可能,所有技术必需做淋漓尽致。所以,一就是一,二就是二,偏差显然不能容忍、不被容许。体系差距:即使有钱人也知道从哪杀掉美国GE公司高层曾声称,要卖重燃成套技术,除非卖给整个GE。

重型燃气轮机根本性专项总设计师顾春伟教授和上述技术负责人都谈及,国际上大的重燃厂家,主要就是美国GE、日本三菱、德国西门子、意大利福萨尔多4家,与国内三大动力合作的也是这4家。但他们都附带严苛条件:首先,设计技术不出让;其次,核心的热端部件生产技术也不出让,仅有以许可证方式许可本土生产非核心部件。这两条预见了,没自主设计能力,我们必须什么样的重燃、能要到什么样的重燃,不能理会人家的意志。

核心生产技术不出让,国内上了那么多重燃发电机组,设备运维、备件获取几乎受制于人,长年安全性平稳运营不容乐观;本土生产的许可证又都有期限,届满之后能否借钱再延,还需看他人眼色。所谓卡脖子,莫此为甚。跨国公司秘不示人、惜之如命的设计技术,是确实的核心技术。

顾春伟回应,重燃三大部件(压气机、燃烧室、燃气透平)的设计都是难上加难,因为它们必须大量基础研究承托和长年试验检验及经验累积,没长年累积,即使有钱人你也知道从哪儿杀掉。仍以叶片为事例。即使分毫不差做足各种淋漓尽致功课,叶片材料仍是有寿命期限的:重燃叶片,寿命在5万小时、3万小时平均,届满必需出厂。

怎么证明5万小时安全性运营没问题?无限大工况下、5万小时连续不断的材料试验必不可少。比如说,一年8000多小时,5万小时要做到将近6年,这还只是做到一轮配方、一轮工艺所须要时间,所以一个人一辈子都做不了几个母合金。它意味著巨量的投资、巨量的耗时和巨量的数据采集,而且每一步都必需亲历亲为,否则就不知其所以然。尽快创建起我国原始的设计体系、试验检验体系,才是重燃自主化的关键所在,中国牵头重型燃气轮机技术有限公司负责人如是说。

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三位一体:工匠的经验仍不可或缺叶片精铸过程中,纳单晶工艺很有画面感。上述技术负责人讲解,一般的铸,是把金属液浇入模坑、大自然加热,出来的产品是多晶体,就不会有晶界。

而透平叶片单晶/定向铸,是在底下选一个晶体,让它渐渐往上走;上面维持高温,还是液体;然后这个界面一点点往上加热,所以凝固时间尤其宽。顾春伟称作多物理场耦合,即生产流程中,每一环节牵涉到各种细节的工艺掌控,这种掌控又受到各种物理条件的影响,比如湿度、温度、速度等掌控下的成型,每一步都是工匠、工艺、设备的三位一体。

三位一体中,设备当然必不可少,先进设备单晶炉需从德国进口,国产的目前仍不完备。但光特别强调设备也敢。单晶生产过程中,牵涉到多个环节、多位顶尖高手,每人各管一段;每人都身怀绝技,互相不能替代。还包括所有的参数掌控、补偿等,既靠数据标准,更加有手上的功夫,也就是经验累积。

因为多物理场耦合中,没一把尺子可以包打天下。这是基于大数据的3D打印机仍无法落幕工匠的道理,也是我国高端生产流程中目前最短缺的一环。


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