今天就来好好夸夸这个追上了世界第一梯队完全突破世界技术封锁百分百纯中国制造血统 的大宝贝50MW（兆瓦）重型燃气轮机这是个什么东西 听起来一点都不高科技美国人是怎么在这上边卡了咱们脖子的我们又是怎么突破了世界性的技术封锁造出这台功率足有50MW-的大宝贝的呢首先来讲讲 燃气轮机是个啥有的朋友 可能会把它和蒸汽机搞混觉得这东西 听起来像上个世纪的产物但其实 你知道吗燃气轮机的技术 高着呢说到底 燃气轮机就是通过烧燃料让气体作为工质 连续流动起来 吹动叶轮从而让叶轮持续转动的动力机械是内燃机的一种按照输出功率可以分为微型 轻型 重型三种前两种燃气轮机可以从另一种机械改造而来它的名字可就高大上多了 叫 航空发动机航空发动机改装成的微型 轻型燃气轮机又名“航改燃”一般来说 功率小于50MW工业发电机 船舶发动机 管道增压设备坦克发动机 分布式小型发电机 热电一体化联供机等等 这些提供动力源的大任务都可以由微型 轻型燃气轮机担纲而重型燃气轮机也就是50MW以上的燃气轮机则一般用于 位置固定的发电任务比如 为城市电网供电听到这里 聪明的朋友可能已经发现了没错 从研发的血统上来说我们之所以会在重型燃气轮机技术上被卡脖子就是因为 这条科技树我们从根上就没长好航空发动机 作为一种小体积 高输出功率的内燃机械可以说是轻型燃气轮机的超级高配型号为了减轻发动机重量提高发动机功率人类可以说是费尽心思把手上最高科技的材料全部堆了上去这些材料就是卡我们脖子的 那只手的材质我们的航空发动机不行其根源就在于耐热性材料不够好发动机叶轮强度不够其他性能在保证安全性后 也比外国同类产品低设计能力不够强因为生产出来也没有市场买 更没人提供意见所以一直跟不上别人的技术只能跟在后边吃尾气在重型燃气轮机上我们曾经面对的问题也一样燃气轮机的叶片和航空发动机的叶片有点相近两者 都要在极高温度下稳定工作重型燃气轮机的叶片正常的工作温度可以达到1600℃在这种温度下长期工作没有金属能做得到为了让叶片不仅能工作还要长期稳定运转第一是要寻找材料 实验合金靠热处理 精密铸造定向拉伸制造单晶 等方式制造出性能最好的叶片材料其二是从设计上入手材料强度上不去那么高的话叶片散热就得好叶片形状要好转动 减少阻力内部要做中空 方便通入冷却空气表面覆盖陶瓷涂层 冷却气膜把高温空气隔出去一层不让它直接接触叶片表面 等等而且 生产出来了还不算完不能让工作人员拿命试我们设备的安全性啊为了安全起见 极限工况测试必不可少重型燃气轮机叶片的寿命期限是三万到五万个小时那么极限工况测试就必须要让材料经受五万小时连续不断的材料实验光是一项极限工况测试就要花差不多六年一个人一辈子都做不了几个母合金配方而且 就燃气轮机叶片来讲还另外有一项大问题不仅比上两个问题更难解决而且纯靠老师傅的手感和经验找不到有理可循的进路那就是 我们在上边提到的 拉单晶这项工艺 只能通过老师傅的手紧盯参数 控制补偿多位高手通力合作 才能实现事情是这样的拉单晶 是定向铸造的一个环节也是制造燃气轮机叶片不可缺少的一部分可能还记得大D之前解释的 晶格这个词你知道吗 在普通状态被铸造 凝固的金属中因为金属是自然冷却形成的就是很多个晶格 以各种方式堆积在一起这种多晶状态 在低倍显微镜下会被看成是 金属表面有一道道冰裂纹似的形状被称为 晶界对于一千多度的高温环境来说金属上的晶界就和真正冰面上的裂纹一样脆弱所以 为了不让叶片真的像冰块一样崩碎必须在铸造叶片的时候对温度加以控制引导着金属一点一点 慢慢凝结让所有的金属原子都作为一块完整的个体凝结起来形成一个完整的大晶粒这个过程 时间长问题多 参数调控复杂相关人员 一刻不能走神凝固环境的湿度 温度降温速度 振动频率等等都可能产生影响让凝固过程失败这个工作 对于工作人员的心理 生理 知识储备都提出了超高要求由于需要同时关注多个数据场的变化数据标准 和经验磨练 哪个都不能少工艺 设备 设计 工匠哪个环节都不可或缺没错 我们曾经克服的困难光是纯技术领域 就是这么一大堆如果再考虑到国际政治 经济其实 难题还远远不止这些重型燃气轮机技术在世界上曾经只有四家大型生产商分别是美国GE 日本三菱德国西门子 和意大利安萨尔多他们貌似热心愿意向中国出让技术并且比例还不小 足足70%但实际上 他们只卖周围设计不卖核心技术设计图纸和技术不提供核心的 像叶轮之类的热端部件制造技术也完全不卖在中国 他们只卖制造许可证你得先付钱买许可证 才能做生产不然 他们就全球追杀在各国对你提起诉讼他们 利用中国的低廉人力成本和受教育程度高的优势在中国制造非核心部件然后他们付劳务费把成品零件收回去把在他们本土制造的核心部件拼上再把整机以一个高到吓人的价格卖回给中国别看数据好看 80%国产率但仔细一看 剩下20%全是核心零件这样 让出了市场 技术却没全换回来我们不仅没赚到钱连用什么样的重型燃气轮机怎么维护 怎么保养甚至从哪买零件 都得听人家的而且 哪天人家公司不高兴一声令下 许可证收回已经建好的工厂 工人 配套设施全部都会当场失去存在的意义有的公司甚至连生产设备从哪买的都要管不从指定商家买设备许可证就迟迟不下所谓卡脖子其实就是这么回事幸好的是 没错这些憋屈 都是老黄历了就在去年的11月 东方电气集团成功制造出了50MW重型燃气轮机我们的国产“大国重器”终于到了走上擂台与外国竞争者 正面对碰的时候根据东方电气集团的官方数据与同等功率的进口燃机相比这台国产燃机的整体制造成本低了好大一块特别是运行与维护的价格降到了原来的二分之一另外 因为是全国产设备如果机器出了问题也不用漂洋过海送到别人的地盘上修复再等着它慢腾腾运回来检修周期 算下来能缩短一半还多有一些爱担心的朋友可能这时候就会问了听你说重型燃气轮机这个设备工作温度高 转速快 很危险咱们不能拿咱们自家子弟的命开玩笑啊这国产设备 安全吗这个问题 结果当然是肯定的因为 这并不是个一蹴而就的研发燃气轮机的研究历史从我们刚建国就开始了一方面 是上海电气入股了意大利安萨尔多有句话讲得好打不过他就加入他通过往对手腹地打入观察员的方式我国有了初步制造E级 F级重型燃气轮机的能力另一方面 就是今天大D要夸的自主研发一个是国家电投和三大燃气厂合作成立的联合重燃他们攻关的300MW燃机技术已经在2019年实现了第一级动叶 静叶和燃烧室的制造相当于 制造完成的进度条已经跑了一半而东方电气的这个项目50MW燃气机是他们在2009年就开始攻关的科研团队有100多人投入的资金先后有将近20个亿他们花了四年重构了整个重型燃气轮机的设计图把压气机 燃烧器 燃气透平这三大核心部件以及总体的结构设计都完整的做了一遍然后 他们又花了三四年建成了一座试验台这是国内第一台高压比 大流量的重型燃气轮机压气机试验台另外 他们还建了一个全尺寸燃烧器综合试验台先把测验设备造出来才能想用就用 想测就测在2018年 试验台建造完成又过两年后收获的日子终于到了2018年5月30日叶轮毛坯制造完成12月30日整机试验台调试完成可以进行整机试验2019年6月18日第一台原型机制造完成2019年9月27日原型机整机点火一次成功2020年5月12日开始带负荷试验 测试安全性实验一直持续到11月27日在院士专家政府领导和客户代表的见证下我们自己的燃气轮机实现了满负荷稳定运行一切 都按照国家能源局的计划开展着其实 在2016年 能源局发布的能源技术革命重点创新行动路线图就已经明确写出了这些计划而同样按照这份计划声称到2030年我们自己的燃气轮机就能真正走出国门奔向世界朋友们 请看和别人吹牛假大空不同咱们 这是玩真的呢各位觉得 在发展燃气轮机的过程中是采用了收购政策的上海电气跑得快还是联合重燃 东方电气这种自主研发的一边会跑得更快呢
