大型燃氣輪機是典型的高端工業(yè)產(chǎn)品纤掸,是國家高端裝備制造能力的體現(xiàn)旬陡,其結構及原理與先進航空發(fā)動機相似,因此也同樣被譽為制造業(yè)“皇冠上的明珠”井辆。
西門子H級大型燃氣輪機轉子
燃氣輪機主要由壓氣機关筒、燃燒室和燃氣透平這三大部件組成燃氣輪機循環(huán),通稱為簡單循環(huán)杯缺。大多數(shù)燃氣輪機均采用簡單循環(huán)方案蒸播,只有重型燃機使用聯(lián)合循環(huán)方案。由于不同的歷史背景萍肆,燃氣輪機不同技術道路發(fā)展袍榆,用航空發(fā)動機改型而形成的工業(yè)和船用航改輕型燃氣輪機(俗稱“航改機”);遵循傳統(tǒng)的蒸汽輪機理念發(fā)展起來的工業(yè)重型燃氣輪機(俗稱“工業(yè)機”)笆犀,主要用于機械驅動和大型電站柜步。
燃氣輪機工作原理與航空發(fā)動機相同
全世界從事燃氣輪機研究、設計锉纹、制造冲或、企業(yè)有數(shù)十家,其中比較著名的三大巨頭分別是美國通用電氣(GE)林邪、德國西門子喜即、日本三菱肾轨。
代表產(chǎn)品分別為西門子SGT5-8000H超級燃氣輪機初禁,重390噸(相當于一架加滿油的空客A380),長13.1米档徘,寬4.9米棘魏,高4.9米 ,聯(lián)合循環(huán)功率為595MW宝各。1臺SGT5-8000H的發(fā)電量烹豫,足夠1個工業(yè)化大城市用電量,它的渦輪葉片婴削,要承受超過1500°C的高溫廊镜,超過了GE90渦扇航空發(fā)動機與F404噴氣發(fā)動機的渦輪進口溫度。由于渦輪葉片葉尖轉速超過1700公里/小時唉俗,巨大的離心力使每個刀片一端接觸到的10,000倍地球的引力嗤朴。葉片不能有任何瑕疵,誤差僅為幾十微米虫溜,否則就算報廢雹姊。因此有說法是一片葉片等價于一輛寶馬股缸。
SGT5-8000H超級燃氣輪機
三菱公司最新型號則為M701J型超級燃機,聯(lián)合循環(huán)功率650MW吱雏。配備壓比為23:1的15級軸流壓氣機,燃燒器和4級軸流透平都采用空氣冷卻敦姻,并且前3級采用了最新高溫保護涂層,陶瓷熱障涂層和高性能氣膜冷卻等高技術歧杏,在擁有全球最高的燃機入口溫度1600℃的情況下镰惦,仍能保證高溫部件的長期壽命。
日本三菱公司的M701J型燃氣機
盡管上述兩家企業(yè)均宣稱自己的超級燃氣輪機為世界之最得滤,不過完實際上真正的第一如今確是美國通用電氣的9HA系列重型燃氣輪機娇建,作為世界上效率最高的聯(lián)合循環(huán)燃機,其最新型的9HA.02重型燃氣輪機菊虏,不僅聯(lián)合循環(huán)效率超過64%厘举,而且它的功率輸出高達826MW。這兩項關鍵指標均大幅超越它的兩大競爭對手桦材,并且使用了目前最為前沿的3D打印技術制造關鍵部件屋赌。
通用電氣9HA重型燃氣輪機
目前世界上的火力發(fā)電廠大多數(shù)都在使用上述3大廠家的產(chǎn)品或技術轉讓產(chǎn)品。國內(nèi)的東方電氣引進日本三菱炮惕、哈電集團引進GE瓜坎、上海電氣引進的西門子技術,引進技術均為次一級的F系列射贡,最大功率不超過400MW瞪歹。而在艦船用燃氣輪機上,最知名的當屬美國LM2500燃氣輪機演苍,最大功率接近4萬馬力蛇热,不僅美艦艇如伯克級驅逐艦全面裝備,包括我國在內(nèi)的其他國家海軍的艦艇也大量采用LM2500作為推進動力氧吐。
到上世紀末讹蘑,LM2500燃氣輪機的總裝機數(shù)已經(jīng)超過1800臺,近30個國家的海軍共350多艘各類艦艇裝備了870多臺艦用LM2500筑舅,累計海上運行時間超過600萬小時座慰,總運行時間超過了1800萬小時。
裝備LM-2500燃氣輪機的我國艦艇
當然我國還有引進烏克蘭技術轉化生產(chǎn)的GT25000以及QC280系列燃氣輪機翠拣。最大功率達到30MW級別版仔,目前已廣泛應用于各領域,不過奇怪的是误墓,日本三菱民用燃氣輪機雖然領先蛮粮,但艦用輪機依舊是美國LM2500系列∮派眨可見軍用與民用產(chǎn)品在設計與工藝上還是存在一定差別的蝉揍。
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