国产燃气轮机的最新进展

1. 国产燃气轮机的最新进展

《 中国航空报》报道，中航工业动力所研制的两款燃气轮机都取得阶段性进展，这说明中国在装备自主研制生产的舰用燃气轮机道路上迈进了关键一步。而且从新型国产驱逐舰已经开工的情况来判断，国产燃气轮机已经基本解决问题，中国海军将展开新一波的造舰高潮。据新华网转发《中国航空报》的报道，中航工业动力所研制的两款燃气轮机都取得阶段性进展，其中一款是中档功率燃气轮机、另外一款是小功率燃气轮机。而根据《航空发动机》杂志的公开报道，中航工业动力所在发展QD128、QC185、QC70、R0110四款燃气轮机，其中R0110为重型燃气轮机、QD128和QC185是中档功率燃气轮机，QC70是小功率燃气轮机。R0110因为体积、重量过大，只适合用于陆上发电用途；QC128则已经通过新品鉴定，并实现了两套发电机组销售，可以说已研制成功。所以，这次取得进展的，应该是QC185和QC70两个型号。按照《中国航空报》的报道，QC185中等功率燃气轮机在8月29日实现了首次点火，并在慢车状态实现稳定运行。而QC70小功率燃气轮机则在8月22日完成第一阶段可靠性测试，即历时13个月的长期试车任务。从两者的体积、功率来看，两者都可以用于军舰动力，QC185可用于大型驱逐舰，QC70则可用于气垫船。这标志着我国在装备自主研制生产的舰用燃气轮机道路上迈进了关键一步。中国海军仅有6艘驱逐舰采用了燃气轮机作为动力。根据外媒报道，其中052型驱逐舰112、113号装备了美制LM2500燃气轮机，052B、052C型驱逐舰168、169、170、171号装备了乌克兰制的GT25000或国内仿制型号。为什么燃气轮机对于海军建设如此重要？网易军事为您作出独家分析。舰船动力装置主要有:蒸汽动力装置、柴油机动力装置、核动力装置、燃气动力装置和联合动力装置。前两种装置发展得比较早，广泛应用于各类舰船，后面三种，系近十多年来迅速发展起来的新型动力装置。舰船燃气轮机动力装置是指以燃气轮机为主机的全燃化动力装置。它自五十年代末期起，尤其是六十年代中期以来，已得到了极其广泛的应用。功率总数日益增长，装舰使用范围日益扩大，已由快艇发展到了护卫舰、导弹驱逐舰、巡洋舰和直升机航空母舰等，可谓是舍我其谁。

2. 燃气轮机的国内状态

燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，是典型的高新技术密集型产品。作为高科技的载体，燃气轮机代表了多理论学科和多工程领域发展的综合水平，是21世纪的先导技术。发展集新技术、新材料、新工艺于一身的燃气轮机产业，是国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。由于多方面的原因，我国燃气轮机同国际先进水平相比仍存在很大差距，尚未形成真正的产业。诸多领域动力落后的状态，已成为制约国民经济发展的“瓶颈”，其技术仅被世界上少数几个发达国家所控制，先进的燃气轮机在西方国家仍然限制对华出口。燃气轮机属于重大核心装备，如果长期依赖进口，在关键技术上受制于人，不利于我国燃气轮机动力产业及相关产业的健康、快速发展。从市场容量看，我国新世纪四大工程中“西气东输”、“西电东送”、“南水北调”等三大工程均需要大量30兆瓦级工业型燃气轮机，同时我国舰船制造业的健康快速发展需要大量30兆瓦级舰船燃气轮机，我国已成为世界最大的燃气轮机潜在市场。面对经济全球化、国际燃气轮机市场激烈竞争和国外高度垄断的新形势，国家对我国民族燃机产业的发展非常重视，国家发改委和科技部已经将我国燃气轮机市场发展的思路和对策纳入“十二五”及长期发展规划中，重型燃气轮机是国家优先发展的10项重大技术装备之一。是国家装备制造业重点发展的领域，特别是燃气-蒸汽联合循环机组和整体煤气化燃气-蒸汽联合循环机组。预计随着中国能源需求迅猛增长以及天然气资源进入大规模开发利用阶段，燃气轮机正在形成一个“爆发性增长”的市场。到2020年，全国燃气轮机联合循环装机容量将达到5500万千瓦，是2000年之前50年已建成同类装机容量的25倍。保守估计，仅中石油一家，每年需要的燃气轮机价值就达到了30亿元。到2015年，国内燃气轮机的市场容量能达到300亿元，而国际市场容量则能达到2700亿元。

3. 微型燃气轮机的现状

目前美国和日本都有多家企业在积极开发制造相应的设备。在美国, 卡普斯顿公司已经制造出65千瓦级微型燃气轮机发电装置,发电效率达到26%，年产量1万台；霍尼威尔公司开发成功了75千瓦级的发电设备,发电效率为28.5%。 日本的多家企业,如东京电力、丰田汽车、三菱重工、出光兴产、东京瓦斯和大阪瓦斯等公司，都在使用美国卡普斯顿公司的技术开发热电并用型系统。为促进该技术的发展,，日本通产省已计划在明年春减小对小型自用发电业的限制。鉴于我国目前的电力发展及其分布不很均衡以及微型燃气轮机的技术特点及其优越性，微型燃气轮机将在我国得到广泛的重视与应用。目前，在中科学技术部“863”项目支持下，由中国科学院工程热物理研究所、哈尔滨东安集团、西安交通大学三家单位组成的产学研联合体已经完成100KW级微型燃气轮机的样机设计，并通过了验收，预计在不久的将来推出市场。

4. 国产燃气轮机的介绍

《中国航空报》近日报道，中航工业动力所研制的两款燃气轮机近日都取得阶段性进展，这说明中国在装备自主研制生产的舰用燃气轮机道路上迈进了关键一步。而且从新型国产驱逐舰已经开工的情况来判断，国产燃气轮机已经基本解决问题，中国海军将展开新一波的造舰高潮。

5. 内燃机和燃气轮机对比

内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。
燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
燃气轮机结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却水等一系列优点。

6. 国产燃气轮机的美国经验

航空强国的动力发展经验是进行核心机预研，然后在同一个核心机上再衍生出航空发动机和舰用燃气轮机。世界著名的舰用燃机LM2500就是核心机预研工程的衍生产品。LM2500燃气轮机衍生自美国GE公司的GE9核心机。GE9核心机衍生出F101大涵道比军用加力涡扇发动机用于B1B超音速战略轰炸机，将GE9的换算流量进一步减小发展出了GE15核心机。GE15核心机衍生出的涡喷型号YJ101参与竞争F-15和轻型战斗机计划（F-16研制计划）但是输给了普惠的F100发动机。后来竞争YF-17也就是今天的F/A-18舰载机项目时，GE将YJ101的低压压气机放大成为风扇研制出了F404中推涡扇发动机。而将F404的风扇放大并与F101的小涵道比型号结合，就是F-15和F-16的著名动力F110。在GE9核心机基础上衍生的舰用燃气轮机LM2500是世界上最成功的舰用燃气轮机，装备了美国阿里伯克级等多个国家的军舰。而通用电气与法国斯奈克玛公司联合研制的CMF56大涵道比涡扇发动机也是以GE9核心机为基础的，CMF56发动机装备了空客A320等多种民航发动机，也是第三带民用涡扇发动机的典型代表。这就是说，GE9一个核心机解决了F-15，F-16，F-18这些世界知名战斗机、以伯克级驱逐舰为代表的各类舰艇乃至民航客机所有动力问题，这不得不说是核心机预研的巨大效益。可以说，一型核心机的研制成功，意味着整个国家从天空到海洋的全面突破。美国从上世纪五十年代末就开始核心机预研计划，而我国晚了大概30年，由于起步晚，经验和工业基础不足，至今未能拿出一款大规模实用的核心机型号。网络上开始流传所谓我国新驱逐舰分段开始建造的照片，网友和军迷们对于我国驱逐舰发展的热情随之更加高涨起来。后来出现了很多我国未来驱逐舰的想象图和技术分析，还有的朋友认为我国将来会建造满载排水量9000吨的防空驱逐舰，并且给它起了一个亲切的名字叫“九千岁”。 本国唯一可以立刻使用的舰载燃机是乌克兰GT25000舰用燃气轮机的仿制品，额定功率29兆瓦，实际输出功率在23兆瓦左右。据加拿大《汉和》杂志介绍，该国产燃气轮机已装在052B型驱逐舰上。2台GT25000燃机实际总功率在45兆瓦左右，而日本爱宕级防空驱逐舰和韩国KDX3级驱逐舰虽然都是万吨的满排，但也不过是70兆瓦的总功率水平。我国海军编队长期在非洲亚丁湾执行护航任务，每批舰艇都要在海外连续执行任务数月之久，从未听说过052B型驱逐舰在护航过程中出现过动力问题。这说明国产GT25000燃机的可靠性和经济性都是适合我国国情的。现阶段，立足于GT25000的动力系统一方面应该继续改进其工艺和性能上不足之处，一方面完全可以通过对动力方案的调整做到我国将来各类主力舰只都有适合的动力可用。可以认为制约我国水面舰艇的中型舰用燃气轮机瓶颈已经突破。但是需要看到的是，我国主力舰只也仅仅是可以放心使用国外燃气轮机的仿制改进型号。网友制作的中国万吨级驱逐舰想像图，中国海军新型驱逐舰仍将是使用仿制动力。 在驱逐舰方面，继续深挖GT25000燃机的功率潜力，采用两台GT25000和两台舰用柴油交替工作的方式可以为满排在7000吨左右的驱逐舰使用，这很可能就是网络盛传的052C+防空驱逐舰，也就是分段照片流出的舰型。将QC280功率降低从而增加寿命和经济性，然后采用四台方案为9000吨满排驱逐舰提供动力，这就可以突破以往限制达到网友心目中“九千岁”大驱的境界，这个水平也和阿里伯克级驱逐舰相当，意味着我国主力防空舰综合性能达到美国主力舰的基本水平。9000吨的防空驱逐舰和同级别反潜通用驱逐舰已经完全能够支撑起一个航母编队的防空反潜反舰等综合任务。另外考虑将来海军对陆远程精确打击和驱逐舰单舰独立执行任务的需求，直接采用四台GT25000燃机驱动满排在11000-13000吨的大型综合驱逐舰。该舰采用大容量垂直发射系统容纳独立作战自卫所需的远中近防空导弹和用于攻击的反舰导弹对陆巡航导弹，并在综合完善雷达电子设备支持下，在一定海域执行综合性任务具有相当高效费比。该级别驱逐舰参与舰队作战时该舰可以作为火力加强性节点，负责舰队中需要强火力支援作战任务图说明：052B型的169舰在亚丁湾执行护航任务，小图为其所配装的国产化的GT25000燃气轮机。该燃气轮机经受住了亚丁湾护航行动的考验，表现出可靠的性能。结束语：根据情况来看，虽然我国一定时期内海军主力舰只采用仿制GT25000燃机作为动力，但是这次新闻表明我国自研中等功率燃机项目正在稳定推进。为了避免以往航空发动机和燃机可靠性和持久性不足的问题，我国特别在小功率燃机试车中增加了长久试验特殊项目。而中等功率燃机QC185也完成了试制并且第一次点火开始试车工作，预计数年之内就能设计定型。

7. 燃气轮机

这是要扫盲啊。
密度高，总质量流量上升。压缩同样的体积流量的空气耗功相同，温度高，压缩的质量流量就少了。
增加燃料量后，理论上转速会进一步上升，但由于是并网发电机，故转速不变而是输出功率会上升。当然，如果你能无限的增加输出功率，转速（电网频率）最终也是会上升的。
进气量除与转速有关以外，还与进气导叶的角度有很大关系。燃机全速后，随着升负荷的需求，同步增加燃料量并开大进气导叶（吸入更多空气）。
压缩机压比和透平进气初温是影响功率和效率最大的两个因素。
温度越高（燃气）压力越大，带入的焓值越高。但是可燃气体和液体在管道输送时是有温度的安全限值的。
燃烧温度越高，透平进口处的工质获得越大的势能（压力越高），透平前后压差越大，流速越高，输出功率越大。

8. 燃气轮机的发展概述

1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13%、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85%的轴流式压气机。与此同时，涡轮效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。随着高温材料的不断进展，以及涡轮采用冷却叶片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高。单机功率也不断增大，在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机，最高能达到130兆瓦。与此同时，燃气轮机的应用领域不断扩大。1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验；1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力；1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应用。在燃气轮机获得广泛应用的同时，还出现了燃气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出现的是与活塞式内燃机相结合的装置；50～60年代，出现了以自由活塞发气机与燃气轮机组成的自由活塞燃气轮机装置，但由于笨重和系统较复杂，到70年代就停止了生产。此外，还发展了柴油机燃气轮机复合装置；另有一类利用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系统，可有效地节约能源，已用于多种工业生产中。 目前最经典的应用最多的发动机型有LM2500和GT25000。 全世界从事燃气轮机研究、设计、生产、销售的著名企业有28家，全世界使用的工业燃气轮机约有5万台，而且全球的燃机市场几乎被欧美公司所垄断。由于不同的历史背景，燃气轮机不同技术道路发展，用航空发动机改型而形成的工业和船用航改轻型燃气轮机（俗称“航改机”）；遵循传统的蒸汽轮机理念发展起来的工业重型燃气轮机（俗称“工业机”），主要用于机械驱动和大型电站。  我国解放前没有燃气轮机工业，解放后全国各地试制过十几种型号的陆海空用途的燃气轮机。1956年我国制造的第一批喷气式飞机试飞，1958年起又有不少工厂设计试制过各种燃气轮机。1962年上海汽轮机厂试制船用燃气轮机，1964年与上海船厂合作制成550KW燃气轮机，1965年制成6000KW列车电站燃气轮机，1971年制成3000KW卡车电站。在这期间还与703研究所合作制造了3295KW、4410KW、18380KW等几种船用燃气轮机。1969年哈尔滨汽轮机厂制成2200KW机车燃气轮机和1000KW自由活塞式燃气轮机，1973年与703研究所合作制成4410KW船用燃气轮机，与长春机车车辆厂合作制成3295KW机车燃气轮机。1964年南京汽轮电机厂制成1500KW电站燃气轮机；1970年制成37KW泵用燃气轮机；1972年制成1000KW电站燃气轮机；1977年制成21700KW快装式电站燃气轮机；1984年与GE公司合作生产了PG6541B型36000KW燃气轮机；从1984年至2004年已生产了PG6541B型、PG6551B型、PG6561B型、PG6581B型四种型号燃气轮机，功率由36000KW上升到43660KW。2003年国家发改委决定南京汽轮电机集团有限责任公司与GE公司进一步扩大合作生产范围，在南京汽轮电机集团有限责任公司生产S209E型燃气－蒸汽联合循环发电装置中的燃气轮机、汽轮机和发电机。1978年东方汽轮机厂制成6000KW燃气轮机；1972年杭州汽轮机厂制成200KW燃气轮机；1972年青岛汽轮机厂制成1500KW卡车电站燃气轮机。2003国家发改委决定在秦皇岛建一座燃气轮机生产基地，与美国GE公司合作生产MS9001FA型燃气轮机。该生产基地隶属于哈电集团，与哈尔滨汽轮机厂、哈尔滨电机厂共同生产S109FA-SS型燃气－蒸汽联合循环发电设备。2004年8月在秦皇岛组装的第一台MS9001FA型燃气轮机已发运到杭州半山电厂。2004年12月15日，中国具有自主知识产权的第一台重型燃气轮机、中航工业黎明R0110重型燃气轮机在中海油深圳电力有限公司现场完成72小时带负荷试验运行考核。此次运行考核验证了R0110重型燃气轮机的设计状态，是重型燃机研制过程的重要里程碑，为未来实现商业化运行打下了良好基础。