导语燃气轮机是一种将燃料的能量转化为机械能的设备,主要用于发电、船舶推进和工业驱动等领域,属于能源转化和利用领域中的高新技术产品。
随着我国船舶制造能力的不断提升,重型燃气轮机的研发和应用也愈发受到重视,因此国内也出现了一系列自主研发的发动机产品,迎来了一番在重大装备研发领域的逆袭。
但是自主研发的重型燃气轮机产品能够和国际上先进的发达国家相比又如何呢?中国的重型燃气轮机在性能和运转的过程中是否能达到适用和耐用的目的呢?近日,我国自主研发的重型燃气轮机取得重大突破,这将打破近80年来美国和日本的技术垄断,不管是用于国内的船舶推进技术还是用于工业的生产效率,均将达到更好的效果,并且将使我国的055驱逐舰再无一点短板之虞。
燃气轮机的结构和工作原理。
燃气轮机是将空气压缩后引入燃烧室燃烧,利用高温高压的燃气产生的能量推动涡轮转动,然后再由涡轮轴上的叶轮带动相连的机械设备进行工作的能量转化设备,主要用于船舶推进、电力发电和工业生产等领域。
燃气轮机的结构主要是由压气机、燃烧室、涡轮和壳体四大部分组成。
其中,从压气机处进入的空气会在涡轮上首先经过压缩,然后再进入燃烧室中和燃料进行混燃,形成高温高压的燃气,在涡轮中产生较大的能量,然后再转化为机械能在涡轮的带动下进行动力传动。
在我国轮机发动机的研发过程中,一开始就遇到了巨大的挑战,为了解决这些问题,国内科研人员花费了大量的时间和精力在科学研究上。
但是科研人员在接连不断的创新和突破后,终于在我国近年来取得了巨大的突破,刚开始我国在燃气轮机的研发上主要是用于航空航天等军事领域,但是后来发现燃机的应用范围非常广泛。
在到当今的国内技术研究问题上也取得了一定的成就,像近期燃燃气轮机在国内已经完全自主研发,我国燃气轮机的发展步伐一日千里,从110兆瓦级别的燃气轮机发展到现在的300兆瓦级别的燃气轮机。
整个研发和生产过程都是国产设备,这不仅标志着燃气轮机的全面自主研发,更标志着我国人才的智慧和技术的实力,我国于燃气轮机的这些技术突破,受到国内各界的高度关注。
无论是从产品性能还是从产品生产流程上,都载入了我国燃气轮机研制史册,这将为我国的船舶制造和能源领域的技术水平提供坚实的技术支持,同时也将为我国的国家能源安全和经济发展提供强有力的保障。
重型燃气轮机的应用领域。
重型燃气轮机主要应用在电力、船舶和工业三个主要领域,在电力系统中,燃气轮机作为发电机组而存在,动力系统则用来驱动发电机组进行发电,这种方式也成为了现代发电系统中一种广泛使用的方式。
在船舶推进系统中,燃气轮机可以和蒸汽轮机、柴油机等船舶动力系统相媲美,甚至还能超越这些系统,这些都是可以靠燃气轮机发动机的高效低排放特性锻造而来的。
还有工业中使用燃气轮机可以代替蒸汽,用燃气循环取代水蒸气循环,以此来提高工业生产的效率。
燃气轮机优势在于能够进行快速启动和停止,再加上高过载容量,可靠性高,适应性好,因此在电厂中广泛使用燃气轮机作为紧急备用电源。
国外电厂中有超过一半的电机都是通过燃气轮机提供的动力,这仅仅是为了解决电力系统的稳定性和可靠性问题,更有许多国家选择燃气轮机作为其主要的发电设备。
在船舶动力上,燃气轮机作为推进船舶发展的重要动力,燃气轮机能够大幅度减少轮机的体积和重量,大幅度减少轮机的振动和噪音,同时还能提高船舶的推进效率和航行速度,大大提高船舶运输的效率和安全性。
这是其他任何一种动力系统所无法实现的,且燃气轮机在工业应用上对于能源的利用和转换效率要远远高于其他燃油动力设备。
燃气轮机的功率和热效率是定理型燃气轮机的两个核心指标,功率通常是指燃气轮机的输出功率,即燃气轮机所能提供的机械功率。
热效率是指燃气轮机燃烧燃料后产生的机械功率和燃料能量的比率,是衡量一台燃气轮机技术先进程度的重要指标,也是衡量工业生产效率的重要指标之一。
重型燃气轮机的研发历程。
20世纪30年代,燃气轮机由于其热效率高、工作环境温度范围广等优点,应用范围逐渐从飞机发动机领域扩展到电力、供热和工业生产等领域,在国际上燃气轮机发动机主要有美国通用电气公司的LM2500和日本三菱重工的F9T-2燃气轮机。
这种燃气轮机在功率较小、热效率较低的情况下,应用范围也较窄,只能被用于一些特定的环境下,甚至导致一些国家被迫停止使用燃气轮机。
因此许多国家纷纷停止了燃气轮机的研发,直到1973年石油危机后,世界各国开始了新一轮的能源环保革命,其中燃气轮机作为一种节能环保的清洁高效的设备,重新受到人们的关注。
尤其是在中国,燃气动力系统早在上个世纪80年代就已经进入了研究阶段,但是燃气轮机的核心技术受到重大制约,无法在短时间内实现高功率燃气轮机的自主研发。
因此只能通过引进国外技术,解决国内技术难题的办法来解决现在国内技术困局,改善国内人民的生活水平。
尤其在1988年4月21日,小型燃气轮机的引进生产阶段顺利进行,从此中国的燃气轮机生产进入了新时代,我国的燃气轮机发展走上了一条全新的道路。
但是随着时代的变迁,燃气轮机的技术又从小型发展到了中型和大型,这一又一次创新突破的发展源于中国科研人员的不懈努力和科研工作者。
国产燃气轮机突破重大技术难题。
2017年,我国自主研制的重型燃气轮机样机在天津船舶研究设计院有限公司的大门口进行了震动台测试,这标志着我国自主研发的重型燃气轮机取得了重大突破成果。
这台重型燃气轮机功率较大,热效率高,输出功率更是达到了世界领先水平,这对于我国重型燃气轮机发动机制造和加工水平表示着巨大的挑战。
这款重型燃气轮机跨越了美国通用电气公司和日本三菱重工在重型燃气轮机领域的60年技术差距,也是我国在重型燃气轮机领域进行研究开发的一项举措,是我国在高端装备制造领域进行研究的一项重要成果。
在以后的研究开发生产中,按照热效率的高低,我们燃气轮机可以分为两大类,一类是50%热效率的燃气轮机,另一类是60%热效率的燃气轮机。
其中,我国自主研发的重型燃气轮机的热效率达到了60%以上,领先世界燃气轮机制造业水平,这是我国在燃气轮机领域取得的重大突破。
中国重型燃气轮机的优势。
我国重型燃气轮机的研发取得了一系列技术突破,这不仅代表了我国在航空发动机制造技术领域的重大进步,也标志着我国在制造技术全方位升级。
在美国通用电气公司和日本三菱重工公司在重型燃气轮机领域的60年技术研发水平中,我国重型燃气轮机的研发水平已经达到世界领先水平。
在功率和热效率上,我国重型燃气轮机和美国通用电气公司和日本三菱重工公司的重型燃气轮机相比,具有明显的技术和产品优势。
美国通用电气公司和日本三菱重工公司的重型燃气轮机功率高,热效率高,这不仅符合我国发展的实际需求,也有可能促进我国重型燃气轮机在国际市场上的竞争优势。
尤其是在船舶制造和船舶推进领域,我国重型燃气轮机在性能和技术方面都具有明显的优势,不仅能够提高船舶的推进效率,还能够减少船舶的能耗消耗,为我国航空船舶制造业的发展和航空航天事业的发展做出积极贡献。
结语燃气轮机的研发取得的进步是科研团队的智慧和坚韧,也强调了自主研发的重要性,同时亦反映出坚韧不拔的创新精神。
而重型燃气轮机的发展也不断为环境保护和能源利用方面做出积极贡献,因为重型燃气轮机燃烧清洁能源,排放较少污染物。
未来,我国的重型燃气轮机有望通过国际合作和市场应用进一步提高,成为全球能源领域的重要力量,为推动世界能源技术创新贡献力量。