浅析重型燃气轮机的现状及发展趋势论文_张晓娟1,周科伟2,陈炳润2

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摘要:重型燃气轮机是一种动力设备,在电力、航空、海运等领域应用广泛,其结构复杂,应用的专业技术较多,其研发与制造水平,一定程度上反映出我国制造业发展水平的高低。本文对我国重型燃气轮机发展现状进行分析,探讨其未来发展趋势,以供参考。

关键词:重型燃气轮机;现状;发展;趋势

重型燃气轮机具有较高的发电热效率,自从1939年瑞士研发出第一台发电用重型燃气轮机以来,在科技发展推动下得以迅速发展,被广泛应用在各个领域。我国重型燃气轮机发展起步比较晚,与发达国家相比存在一些差距,所以对我国重型燃气轮机发展状况进行探讨,具有重要的现实意义。

一、我国重型燃气轮机发展现状

我国职能部门高度重视重型燃气轮机的发展,在生产与研发上给予了大力支持,经过科研人员多年的努力,取得了一定成绩。接下来就从发展与研发技术、基础及应用基础、试验设施建设方面入手,对我国重型燃气轮机的发展现状进行阐述。

1.发展与研发技术现状

随着我国工业化进程的不断推进,对重型燃气轮机的需要越来越大,为满足重型燃气轮机的市场需求,2000年起,我国重型燃气轮机制造企业分别从国外引进了E级与F级重型燃气轮机的制造技术,一定程度上推动了我国燃气轮机的发展。不过相关备件、热端部件以及其他技术均由外国提供,相关部件的制造与维修技术,我国并未完全掌握。整体上来看,处于产业链的最下游,无法在国际竞争中占据优势。针对这一现状,在国家职能部门的主导下,我国积极研制重型燃气轮机,目前R0110燃气轮机的设计、制造、带负荷发电试验已圆满完成,有关重型燃气轮机的设计、制造、材料标准化体系逐渐构建起来。

2.基础及应用基础现状

我国在重型燃气轮机基础及应用基础方面取得显著成效,主要体现在:一方面,实施“燃气轮机高性能热-功转换关键科学技术问题研究”项目,完成机理性实验研究平台的构建,对燃气轮机展开一系列基础研究,得到宝贵的实验数据,尤其在设计理论、传热机理、燃烧等问题上取得了突破,与国际间的差距正在逐步缩小。另一方面,实施“大型动力装备制造基础研究”项目,对蒸汽/空气双工质超强冷却机理展开研究,成功研制出F级透平高温动叶片。同时,盘式拉杆组合透平转子系统设计体系得以逐渐构建,重型燃气轮机转子综合试验系统成功建成。虽然两个项目的实施取得了显著成绩,但在核心技术方面仍需做出进一步研究与探索。

3.试验设施建设现状

我国重型燃气轮机试验设施建设处在不断探索与摸索中,尤其随着自主研发技术的逐渐突破,我国在大型试验设施方面取得了突出成绩。例如,我国成功建设25MW驱动功率的多级轴流压气机实验台。同时透平冷却高温实验台、全尺寸燃烧室也在紧张的规划与建设之中。另外,在航空发动机研究方面,建设成功了透平、燃烧室、压气机等实验平台,一定程度上满足了航空发动机部件研制相关参数研究,不过其无法应用在重型燃气轮机研究中。

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二、我国重型燃气轮机发展趋势

通过分析我国在重型燃气轮机上的研发现状,得知与发达国家相比仍存在较大差距,尤其在核心技术上仍需要做出更大努力。在未来发展中应注重从以下内容寻求突破,争取研制具有自主知识产权的重型燃气轮机。

1.做好燃气轮机基础研究工作

结合我国重型燃气轮机发展现状,未来我国应将重点放在基础研究工作上,构建自主创新体系的同时,促进我国燃气轮机竞争力的进一步提高。一方面,制定科学合理的基础研究计划,并严加落实。同时,做好相关人才的培养以及核心技术的研发。另一方面,做好重型燃气轮机生产材料研究突破。研究发现,高温陶瓷材料能够在1360℃条件下工作,因此,可用其制作燃烧室火焰筒以及透平叶片,促进燃气轮机效率的提高。

2.加快基础研究重大设施建设

加快重型燃气轮机基础研究重大设施建设工作,重点可从以下内容入手:首先,做好重型燃气轮机制造技术与核心部件工作原理研究工作,增加资金投入力度,建立相关部件基础研究实验设施。其次,积极推进机械制造工艺、材料科学、控制科学等学科的发展,为重型燃气轮机的研发奠定基础,尤其应及时建立多学科交叉的实验设施。最后,结合重型燃气轮机在造船业的应用实践,构建相关部件性能研究平台,积累丰富的研究经验,掌握轮机部件相关参数。

3.构建重型燃气轮机产业体系

结合我国重型燃气轮机发展实际,我国应注重构建相关的产业体系,不断提高自主研发能力,缩小与发达国家的距离。一方面,注重国外重型燃气轮机技术研究,结合在轮机研究中取得的成果,充分发挥自身优势,突破发达国家技术壁垒。另一方面,以船用重型燃气轮机为突破点,构建产品研发、制造、售后为一体的产业体系,逐渐提高在轮机领域的竞争力,在满足我国工业生产对重型燃气轮机需求的同时,逐渐提高在国际市场中的竞争力。

三、结论

我国重型燃气轮机研究工作取得的成绩值得肯定,但也应清晰地认识到与发达国家的差距,充分了解我国重型燃气轮机发展现状,明确未来发展方向。本文通过研究得出以下结论:

(1)我国重型燃气轮机在发展与研发、基础与应用基础以及试验设施建设方面存在较大提升空间,仍需在国家职能部门的主导下,做好基础设施建设工作,为重型燃气轮机的研发创造良好条件。

(2)为逐渐缩小与发达国家之间的差距,我国一方面应在人才培养方面做出努力,增加研发经费投入,不断突破技术上的限制。另一方面,在构建燃气轮机工业体系方面做出努力,以推动我国重型燃气轮机更好、更快的发展。

参考文献:

[1]刘毅敏.浅谈重型燃气轮机现状与发展展望[J].中国设备工程,2017,(10):155-156.

[2]徐慧宁.燃气轮机产业现状与技术发展趋势[A].四川省机械工程学会.四川省机械工程学会第二届学术年会论文集[C].四川省机械工程学会:,2016:6.

[3]蒋洪德.重型燃气轮机的现状和发展趋势[J].热力透平,2012,(02):83-88.

论文作者:张晓娟1,周科伟2,陈炳润2

论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期

论文发表时间:2017/12/4

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