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科技日報.

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高功率，高效率，低排放…

與汽油、柴油等其它內燃機相比，

重型燃氣輪機具有明顯的優(yōu)勢

尖端裝備作為能源領域的尖端裝備

重型燃氣輪機的研制難度極大

功率達到百兆瓦級的重型燃氣輪機

以前世界上只有少數發(fā)達國家

掌握其關鍵核心技術

2023年6月

110兆瓦的設計功率

國產重型燃氣輪機

“太行110”在中國航發(fā)

通過產品驗證鑒定

一舉超過百兆瓦門檻

突破百兆瓦級別

這背后是20年持之以恒的奮斗。

2002年

納入“十五”863計劃立項啟動研發(fā)

2008年

完成工廠全速空載試車。

2012年

中海油深圳電廠試驗平臺正式建立

2016年

中國航空發(fā)展有限公司成立，加速飛機發(fā)動機和燃氣輪機的自主研發(fā)和生產

2018年9月

重型燃氣輪機改進研發(fā)工作正式啟動。

2019年4月

“太行110”重型燃氣輪機成立于中國航空發(fā)燃機，作為重點商品加速研發(fā)

2019年9月

“太行110”重型燃氣輪機被列入國家能源局首批燃氣輪機改革創(chuàng)新示范工程。

2020年12月

重型燃氣輪機“太行110”總裝下線

2021年10月

中國航空發(fā)展與中國海油簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同推進“太行110”重型燃氣輪機研發(fā)

2021年11月

“太行110”重型燃氣輪機完成廠內空載試車并發(fā)往深圳中海油電廠

2022年3月

中海油深圳電廠現(xiàn)場安裝了“太行110”重型燃氣輪機，進入調試階段。

2022年4月

重型燃氣輪機“太行110”首次成功點火

2022年5月

重型燃氣輪機“太行110”首次成功并網

2022年10月

通過72小時滿負荷連續(xù)運行的“太行110”重型燃氣輪機

2023年6月

通過產品驗證鑒定，“太行110”重型燃氣輪機

扭動設計“牛鼻子”

開發(fā)重型燃氣輪機

涉及材料，結構，氣動，

燃燒，工藝，實驗測試等等

專業(yè)領域超過20個

裝備制造業(yè)被稱為“皇冠上的明珠”

在開發(fā)“太行110”時啟動

我們國家對重型燃氣輪機的了解

就像“一張白紙”

為集智攻關

R&D部門聯(lián)合全國100多所高校，

研究機構和大型制造企業(yè)

“摘珠聯(lián)盟”的建立

“牛鼻子”是設計開發(fā)出來的

涉及大量的計算、驗證、檢驗

以及復雜的圖紙繪制，

管道規(guī)劃、標準制定等

扭轉，R&D方向可以走對，

沒有現(xiàn)成的計算程序

R&D人員參考飛機發(fā)動機

自行開發(fā)通用計算程序

電腦性能跟不上

每個人都想盡一切辦法

模型優(yōu)化，算法改進

日夜測試參數，繪制曲線

"餓了就啃饅頭，

疲倦地趴在圖紙上打個盹，

醒來繼續(xù)工作?！?/p>

正是這樣

五個技術人員只需要半年時間。

燃氣輪機的重要部件已完成。——

透平葉片的設計與改進工作

即使在今天

那也是難以想象的事情

憑借廢寢忘食的刻苦鉆研

R&D人員相繼突破

整體設計，壓氣機設計，

燃燒倉庫設計，透平設計，

強度設計等一系列困難？

重型燃氣輪機“太行110”數字樣機圖

最后

R&D部門完成了包含1600多個零件號碼，

總共有超過2000張圖紙

總體設計方案“太行110”

并順利完成科技部驗收

越過制造“絆馬索”

有了設計方案

真正的考驗才剛剛開始——

如何制造關鍵部件？

它就像一個“絆馬索”

面對R&D部門

當時

國產重型燃氣輪機材料

不成熟的制造技術

很難鑄造出合格的部件。

特別是透平葉，

關鍵部件，如大尺寸轉盤等

找不到任何參考

以透平葉為例

這需要很長時間

在高溫、高速、高氣動負載環(huán)境下運行

尤其工作溫度高達1200℃至1500℃。

對于其生產材料和工藝要求非常高。

第一件事就是找一個

耐高溫模具材料

考慮再三

研發(fā)部決定從陶瓷芯開始

方向確認后

通過不斷嘗試，R&D部門不斷嘗試

創(chuàng)造性地制備了一種重要的添加劑材料

再次嘗試了10多種配比方案

最后確定了模具材料的配方

模具有了

生產透平葉片

但是還是要盡量找出降溫的方法。

R&D部門煞費苦心

在葉片結構上下功夫

首先，在葉片上設計異形氣膜孔結構。

提高冷卻效率

在此基礎上

又摸索出了葉子內部的設計。

“迷宮式”密布

使冷卻氣體進入葉片內壁，迂回前進

進一步加強冷卻效果

關鍵部件的開發(fā)過程

R&D部門創(chuàng)新研究開發(fā)

陶瓷型芯、耐熱合金、熱擴散鍍層等

各種新材料及其制造工藝

打破多項海外技術壟斷

獲得市場“通行證”

中國航發(fā)于2016年成立。

由它的全力推動

全面加快太行110的研發(fā)進程

一個個凝聚著R&D人員心血的零部件

“太行110”組裝

此時，整機長期穩(wěn)定運行成為一個重大考驗。

這個測試是“太行110”

性能是否達標的重要環(huán)節(jié)

同時也是決定其能否進入市場的“通行證”

2021年

身穿紅色絲帶的太行110

來到中國海油深圳大鵬電廠。

整機長期實驗運行

試驗過程并非一帆風順。

僅僅燃燒倉庫就經歷了多輪循環(huán)驗證。

在燃燒室內

空氣和天然氣被壓縮。

混合，點燃

產生高溫高壓氣流形成壓力起伏

就像“哪吒鬧?！币粯?，橫沖直沖

很容易造成整機震蕩

在震蕩超過一定幅度時，

可以損壞透平的葉片，甚至整個燃燒倉

造成整機故障

如何解決這個問題，沒有經驗可循。

每個人都只能選擇“笨方法”

循序漸進地探索改進方案

經過多輪嘗試

R&D部門找到了最適合的

太行110的燃料比例和噴射方法

重型燃氣輪機成功突破

核心技術如干試排放燃燒倉設計等

最后解決了震蕩問題

經測算

設計開發(fā)的燃燒倉庫

不但符合震蕩要求

而且燃燒效率高于99%

既符合基本負載運行要求

同時符合我國低排放設計規(guī)范

經過多個階段的試運行后

2023年6月4日

單臺太行110運行時間長

超過7000當量小時，

累計運行量超過14000小時。

全機驗證順利完成

這標志著

我們國家已成功開發(fā)

擁有完全自主的知識產權

110兆瓦重型燃氣輪機

中國航空燃氣輪機系列產品

雄關漫道真如鐵，如今邁步從頭越來越多。

太行110是大國重器

突破從“0”到“1”

證明了我國高端制造業(yè)的實力

期望“國家隊”依靠先進技術

繼續(xù)推進國產重型燃氣輪機

向更大的功率邁進

為中國制造增添新的亮色！

原題：20年，跨越百兆瓦門檻：“太行110”重型燃氣輪機攻關實錄

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