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日期: 2024-05-14 | 來源: 科技日報 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
大功率、高效率、低排放……相比汽油、柴油等傳統內燃機,重型燃氣輪機有著顯著優勢。
作為能源領域的尖端裝備,重型燃氣輪機研制難度極大。功率達百兆瓦級的重型燃氣輪機,此前世界上僅有少數發達國家掌握其關鍵核心技術。
2023年6月,設計功率為110兆瓦的國產“太行110”重型燃氣輪機通過產品驗證鑒定,壹舉跨過百兆瓦門檻。
圖片來源:中國航發
“燃氣輪機與航空發動機相似,體現著壹個國家的高端裝備制造能力。”日前,中國航空發動機集團有限公司(以下簡稱“中國航發”)“太行110”研發團隊總指揮趙勇告訴科技日報記者,“百兆瓦級的突破,背後是20年堅持不懈的奮戰。”
扭住設計“牛鼻子”
重型燃氣輪機研制涉及材料、結構、氣動、燃燒、工藝、試驗測試等20多個專業領域,被譽為裝備制造業“皇冠上的明珠”。
“當年啟動‘太行110’研制時,我國對重型燃氣輪機的了解如同‘壹張白紙’。”趙勇介紹,為了集智攻關,研發團隊聯合全國各地100多家高校、科研院所與大型制造企業,成立了“摘珠聯盟”。
“設計是研制的‘牛鼻子’。扭住了,研發方向才能走對。”“太行110”研發團隊副總指揮陳克傑說,“設計工作涉及大量計算、驗證、測試,以及繁雜的圖紙繪制、管路規劃、標准制定等。”
沒有現成的計算程序,研發人員就參考航空發動機通用計算程序自行開發;計算機性能跟不上,大家就想方設法優化模型、改進算法,通宵達旦試參數、繪曲線。
“通過自主開發程序,我們解決了熱力循環計算與驗證這壹難點,實現了比功率、熱效率等參數的准確設置。”陳克傑說,針對重型燃氣輪機的特點,研發人員還構建了多個專用計算模型,計算出不同工況下機器的性能。
“餓了就啃口饅頭,困了趴在圖紙上打個盹兒,醒來繼續幹。”陳克傑回憶道,“5位技術人員僅用半年時間,就完成了燃氣輪機重要部件——透平葉片的設計與改進工作。即便放在今天,這也是難以想象的事。”
壹張張設計圖紙、壹項項制造標准、壹頁頁技術文檔……憑借廢寢忘食的刻苦鑽研,研發人員先後攻克總體設計、壓氣機設計、燃燒室設計、透平設計、強度設計等壹系列難關。
最終,研發團隊完成了涵蓋1600余個零件號、總計2000多份圖紙的“太行110”總體設計方案,並順利通過科技部驗收。
跨過制造“絆馬索”
設計方案有了,真正的挑戰才開始——核心部件怎麼造?它如同“絆馬索”壹般,橫在研發團隊面前。
當時,國內重型燃氣輪機的材料與制造技術並不成熟,難以鑄鍛出合格的部件。特別是透平葉片、大尺寸輪盤等核心部件,國外技術封鎖、國內從未做過,找不到任何參考。
“以透平葉片為例,它需要長期在高溫、高轉速、高氣動負荷環境下運行。”研發團隊冶金負責人叢健介紹,尤其是高達1200℃至1500℃的工作溫度,對其制作材料與工藝要求極高。
首先需要找到壹種耐高溫的模具材料。考慮再叁,研發團隊決定從陶瓷型芯著手。
方向確定後,叢健與同事通過不斷嘗試,創造性制備出壹種重要添加劑材料,又反復嘗試10多種配比方案,最終確定了模具材料的配方。- 新聞來源於其它媒體,內容不代表本站立場!
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