微博2024年10月14日发布:中国重型燃气轮机惊天逆袭:打破欧美80年垄断,055将再无短板!
⭐发布日期:2024年10月14日 | 来源:微博
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文|编:史争旦夕
信息源:本文陈述所有内容皆有可靠信息来源赘述在文章结尾
我国工业设备又一次迎来了重大突破。
在23年元旦,成功点火的50兆瓦的燃汽轮机,并且在今年三月份成功进行商用,这说明我国的燃汽轮机技术已经打破欧美80年垄断,并且成功驱动055万吨驱逐舰。
那么,我国是如何打破欧美80年垄断?我国重型燃气轮机又发展到何种程度?为何055大驱将再无短板?
中国重型汽轮机的诞生
2023年1月3日中国首个自主研发的F级50兆瓦重型燃汽轮机成功点火,并且成功并网发电,工程师曾经比喻此次点火难度相当于在10级狂风中点一根蜡烛。
这种大型的燃汽轮机不仅能发电,并且还能运用到万吨级055驱逐舰,使得驱逐舰的速度有所提升,使我国在海洋上的威慑再次提升一个等级。
汽轮机的发展
十八世纪六十年代,蒸汽时代开始,到十九世纪第二次工业革命,使得蒸汽机与电联系了起来,进入了电气时代。
十九世纪,瑞士在世界首次的创造出了第一台单级冲动式汽轮机,之后的几个世纪从石油能源逐渐转变为电能,乃至现在,燃汽轮机仍然是火电的重要组成部分。
但是就这项技术,被外国人整整封锁了80年,这80年被各种卡脖子,如今终于实现了技术独立。
工作原理
燃汽轮机的工作原理跟吹风机差不多,里面有很多的叶片,但是不同的是,并不是扇叶吹气,而是吹动扇叶,将水在锅炉里加热成蒸汽以及燃料,来自锅炉的蒸汽进入燃汽轮机后,依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶,将工质的热能转化为燃汽轮机转子旋转的机械能。
主要由进气道、压气机、燃烧式和燃气透屏排气道等几部分组成,此外还包括启动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤、氢气进气和排气消声器等辅助系统。
在这里面最困难的竟然是叶片,动叶又称工作叶片,是高速旋转的叶片,它把透屏的机械工传给空气,是压缩空气的关键部件。
将叶片放大你可以看到蒸汽涡轮机的叶片有一个独特的异形,当高能量流体从叶片上流过时,这样的异形设计会产生压力差,这个压力差时叶片产生升力,升力会使涡轮旋转,这样流体中的能量就能够迅速的转化为转子的机械能。
根据热力学第二定理,蒸汽温度越高,发电效率就越高,但是我们不能让温度超过600°C,因为涡轮叶片材料难以承受超过600°C的高温,蒸汽定转子液片排流动时温度降低。
而这次中国研究出的燃汽轮机有两万多个零件,工作温度超过了1300度的高温达到了F级燃气轮机的标准,并且能产生十八个大气压压力,让转子能保持6000转/分的高速转动。
中国燃汽轮机崛起过程
1951年初辽宁的一家发电厂一台仅有1.5千瓦的燃汽轮机发电机产生故障,却导致了整个东北地区的电力全部瘫痪,但是这是进口的燃汽轮机,维修成了一件麻烦事。
当时的燃汽轮机都是进口,其他地区也有坏的情况,但是上海的一家机械厂成功的维修了5000瓦的燃汽轮机,从此名声鹊起。
走投无路的辽宁向上海寻求帮助,面对更大功率更复杂的机械结构,上海接受并且成功的完成这一任务,尽管没有现成的技术图纸,也没有专用的设备和材料。
随着第一个五年计划的实行,这一时期,全国对发电设备的需求急剧增加,为了摆脱对进口发电设备的依赖,提升国家的工业自主能力,中国政府决定采取行动。
通过与中国和捷克斯洛伐克共和国的科学技术合作,中国引进了先进的火电汽轮发电制造技术,旨在发展和振兴国内的电气电站设备制造业。
上海通用机器厂因在修复大连发电厂1.5万千瓦燃汽轮机方面的表现而声名远扬,因此顺理成章地成为了首家制造燃汽轮机的工厂。
这一举措标志着中国在电力设备制造领域迈出了重要的一步,为国家的工业化进程和电力自给自足打下了坚实的基础。
有了捷克斯洛伐克的帮助中国燃汽轮机的技术突飞猛进,仅仅70年就赶超欧美国家,并且比他们功率更大,更加环保。
在军事上的贡献
众所周知航母是一个国家的实力见证,中国第一艘航母辽宁舰,是购买了当时苏联还没完工的瓦良格号,经过整整十年的时间才将这艘航母完工,用的还是四台柴油发动机,最大速度仅有27节。
我们整整晚了好几年才开始研究燃汽轮机,一度禁止出售给中国的一项技术,仗着技术垄断,向外国漫天要价,甚至扬言中国一百年都做不出来这样的机器。
但是我国奋起直追,经过十几年的潜心研究,终于成为继欧美国家,第五个成为可以独立制造生产内燃机的国家,并且已经占据了巨大的国际市场。
21年投入使用的第二艘万吨级055驱逐舰,用上了中国乃至世界最大功率的燃汽轮机CGT-25M型燃气轮机,单单一个这样的机器就能产生38000匹的马力,而055驱逐舰有4台这样的燃汽轮机,总功率达到了110兆瓦。
以英国的伊丽莎白女皇为例,其最大动力仅为100,000马,美国海军阿利伯克级导弹驱逐舰仅为105000马。
所以,055大驱采用的是完全燃烧式的发动机,一扫中国人和它的拥趸所担心的功率问题,让这艘拥有13000吨重的大船,已经可以达到34节的时速,并且有爆料,俄罗斯向我国购进20台这样的机器。
如今中国是全球工业燃汽轮机产量最大的地区,2021年底中国工业燃汽轮机产量占全球总产量的比重接近40%。
全球工业燃汽轮机的主要产区还包括美国、欧洲、日本等地,其中美国的产量占比约为28%,欧洲的产量占比约为20%。相比之下,中东、俄罗斯、东南亚和南亚等国家或地区的产量占比均在2%-4%之间。
结语
燃汽轮机技术的突破在军事上有着深远的影响,随着美国的国运衰退,中国终将崛起,在未来,中国的技术必须超过美国。
中国最大的燃汽轮机的研发和生产不仅在国内具有重要意义,也在国际上产生了广泛的影响。它展示了中国在高端装备制造领域的进步和潜力,对全球能源装备市场和技术发展都具有积极的推动作用。
参考信源:
中国新闻网:(中国300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机总装下线。2024.02.28)
中国能源网:(GE HA级燃机联合循环效率超64%,再创行业新高。2017.12.08)
上海工业旅游促进中心:(工业遗存探秘|新中国第一台电站汽轮机:诞生自上海的工业奇迹与国家骄傲2024.01)
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凌元
5秒前:主要由进气道、压气机、燃烧式和燃气透屏排气道等几部分组成,此外还包括启动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤、氢气进气和排气消声器等辅助系统。
IP:53.21.1.*
徐嘉苇
1秒前:那么,我国是如何打破欧美80年垄断?
IP:32.28.3.*
科达·巴和·迪范
3秒前:为何055大驱将再无短板?
IP:62.79.3.*