
中國052型導彈驅逐艦首批艦采用了美國的LM2500燃氣輪機。但是由于美國的禁運,只能少量裝備。
記者從日前召開的首屆“金橋產業(yè)技術創(chuàng)新會議”上獲悉,經過了一段時間的沉寂之后,中國的燃氣輪機研發(fā)正蓄勢待發(fā)。上海,非?释俅纬蔀橥衅疬@一“中國動力”的創(chuàng)新、制造基地。
艦船、電站的新型動力“心臟”
作為繼蒸汽輪機、內燃機之后的新一代動力裝置,燃氣輪機被發(fā)達國家列為“保證國防安全、能源安全、保持工業(yè)競爭力的戰(zhàn)略產業(yè)”。
燃氣輪機以連續(xù)流動的氣體作為工質,推動渦輪葉片不間斷地旋轉做功,可有效降低傳統(tǒng)發(fā)動機的能量損耗,具有體積小、功率大、起動快、壽命長的特點,被廣泛用于輪船、艦艇、電站等高端裝備上。中國船舶重工集團公司第703研究所研究員、中國工程院院士聞雪友曾統(tǒng)計,世界上近千艘軍艦用了約2500臺燃氣輪機。
要讓看似“軟弱無力”的空氣成為推動巨輪的“大力士”,有幾項技術至關重要:首先,要有高性能的壓氣機,被壓縮的空氣越多,點火燃燒膨脹后所獲得的能量越可觀;其次,燃氣輪機不能“挑食”,最好是合成氣、煤層氣、頁巖氣都可以“消化”;第三,高速旋轉的渦輪葉片需要“戰(zhàn)高溫”,對新材料和新涂層十分渴望。
中國工程院院士翁史烈告訴記者,我國的燃氣輪機經歷了一個“馬鞍形”的發(fā)展過程:上世紀60年代起步,緊跟世界各國,而后由于天然氣和石油的匱乏,一度放棄了這條動力之路;近些年我國開始重新引進技術,消化吸收,目前全國已建有近百座E、F級的燃氣輪機發(fā)電站。但與國外相比,至少有30年的技術差距。
老牌動力基地欲“二次發(fā)力”
搞內燃機出身的翁史烈,多年來一直在為我國燃氣輪機的發(fā)展而奔走呼吁。他說,得益于國家相關重大攻關項目的支持,燃氣輪機有望迎來新的上升期。此次的目標指向非常明確,即在2020年前后,拿出擁有我國核心技術的燃氣輪機。

有了合適的高溫材料葉片,還需要先進的焊接技術。中航工業(yè)在這方面已經獲得突破。
作為老牌動力基地,上海已從基地、平臺等方面有所布局。在上海電氣閔行基地內,電機廠、汽輪機廠、重型機器廠和鍋爐廠被譽為重裝備業(yè)攻堅克難的“四大金剛”;而在“后起之秀”臨港新城基地內,具有國際競爭力的350噸轉子平衡器、具有1400噸吊裝能力和5000噸泊位條件的電氣重件碼頭等關鍵部件及設施的研發(fā),增加了趕超的砝碼。
早在2004年,上海電氣集團就聯手上海交大組建了成套設備集成工程研發(fā)中心。在不斷磨合與交流合作中,雙方梳理、啟動了一批有關燃氣輪機的重要課題。在不久前完成的“煤氣化燃氣輪機聯合循環(huán)關鍵技術”的研究中,上海交大成功解決了系統(tǒng)仿真、人工合成氣的燃燒等方面的理論難題,企業(yè)則在產品內在規(guī)律方面提供了豐富的經驗指導。
“心臟”帶動“血管”“肌肉”聯動
燃氣輪機被譽為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”,它對于產業(yè)上下游的帶動效應不可小覷。其上游產業(yè)是高溫材料、特種工藝和機械制造,下游產業(yè)則是大型電廠、分布式供能、船舶等,由這顆“心臟”連接的大網涉及能源和裝備制造的方方面面。
工作溫度的高低是衡量燃氣輪機先進性的一個最重要指標。目前,國內燃氣輪機研發(fā)制造所面對的是1450℃的技術門檻,到2020年可能要面對1700℃的關口。把我國擋在大門外的,正是耐高溫材料的缺失。去年,由上海大學任忠鳴教授領銜的30厘米長的F級重型燃氣輪機渦輪高溫葉片研制成功,標志著我國燃氣輪機發(fā)展取得重要突破。
“雜食”的燃氣輪機對我國新能源開采也提出了新的要求。根據我國《煤層氣開發(fā)規(guī)劃》、《頁巖氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》,到2020年,我國天然氣,包括頁巖氣、煤層氣能夠達到數千億立方米,這將為我國燃氣輪機的發(fā)展儲備豐富“口糧”。
聞雪友建議,此次燃氣輪機“再發(fā)力”,從頂層設計上就要摒棄單兵作戰(zhàn)的傳統(tǒng),應以“心臟”的發(fā)展帶動“血管”、“肌肉”聯動,要將燃氣輪機和燃氣技術、傳動裝置等關聯起來,“這種聯動帶來的效益和產值更為可觀。”

中國的R0110重型燃氣輪機已經通過用戶的試車試驗,為商用化打下堅實基礎。這也是中國燃機產業(yè)的一次重大進步。

燃氣輪機在國防、國民經濟領域有著廣泛的應用。目前,中國國內的燃氣輪機應用還比較狹小,這和我們國家的燃機產業(yè)總體落后密切相關。

中國國產QC185燃氣輪機?梢钥吹剑袊娜紮C產業(yè)已經形成系列家族,但是需要提高技術水平。

圖為國產QD128燃氣輪機出口伊拉克。

QD70小型燃氣輪機可用于氣墊登陸艇之類小型艦艇的動力。

國產QD70小型燃氣輪機。