20年来，跨越百兆瓦门槛：“太行110”重型燃气轮机攻关实录
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科技日报.
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高功率，高效率，低排放…
与汽油、柴油等其它内燃机相比，
重型燃气轮机具有明显的优势
尖端装备作为能源领域的尖端装备
重型燃气轮机的研制难度极大
功率达到百兆瓦级的重型燃气轮机
以前世界上只有少数发达国家
掌握其关键核心技术
2023年6月
110兆瓦的设计功率
国产重型燃气轮机
“太行110”在中国航发
通过产品验证鉴定
一举超过百兆瓦门槛
突破百兆瓦级别
这背后是20年持之以恒的奋斗。
2002年
纳入“十五”863计划立项启动研发
2008年
完成工厂全速空载试车。
2012年
中海油深圳电厂试验平台正式建立
2016年
中国航空发展有限公司成立，加速飞机发动机和燃气轮机的自主研发和生产
2018年9月
重型燃气轮机改进研发工作正式启动。
2019年4月
“太行110”重型燃气轮机成立于中国航空发燃机，作为重点商品加速研发
2019年9月
“太行110”重型燃气轮机被列入国家能源局首批燃气轮机改革创新示范工程。
2020年12月
重型燃气轮机“太行110”总装下线
2021年10月
中国航空发展与中国海油签署战略合作协议，共同推进“太行110”重型燃气轮机研发
2021年11月
“太行110”重型燃气轮机完成厂内空载试车并发往深圳中海油电厂
2022年3月
中海油深圳电厂现场安装了“太行110”重型燃气轮机，进入调试阶段。
2022年4月
重型燃气轮机“太行110”首次成功点火
2022年5月
重型燃气轮机“太行110”首次成功并网
2022年10月
通过72小时满负荷连续运行的“太行110”重型燃气轮机
2023年6月
通过产品验证鉴定，“太行110”重型燃气轮机
扭动设计“牛鼻子”
开发重型燃气轮机
涉及材料，结构，气动，
燃烧，工艺，实验测试等等
专业领域超过20个
装备制造业被称为“皇冠上的明珠”
在开发“太行110”时启动
我们国家对重型燃气轮机的了解
就像“一张白纸”
为集智攻关
R&D部门联合全国100多所高校，
研究机构和大型制造企业
“摘珠联盟”的建立
“牛鼻子”是设计开发出来的
涉及大量的计算、验证、检验
以及复杂的图纸绘制，
管道规划、标准制定等
扭转，R&D方向可以走对，
没有现成的计算程序
R&D人员参考飞机发动机
自行开发通用计算程序
电脑性能跟不上
每个人都想尽一切办法
模型优化，算法改进
日夜测试参数，绘制曲线
"饿了就啃馒头，
疲倦地趴在图纸上打个盹，
醒来继续工作。”
正是这样
五个技术人员只需要半年时间。
燃气轮机的重要部件已完成。——
透平叶片的设计与改进工作
即使在今天
那也是难以想象的事情
凭借废寝忘食的刻苦钻研
R&D人员相继突破
整体设计，压气机设计，
燃烧仓库设计，透平设计，
强度设计等一系列困难？
重型燃气轮机“太行110”数字样机图
最后
R&D部门完成了包含1600多个零件号码，
总共有超过2000张图纸
总体设计方案“太行110”
并顺利完成科技部验收
越过制造“绊马索”
有了设计方案
真正的考验才刚刚开始——
如何制造关键部件？
它就像一个“绊马索”
面对R&D部门
当时
国产重型燃气轮机材料
不成熟的制造技术
很难铸造出合格的部件。
特别是透平叶，
关键部件，如大尺寸转盘等
找不到任何参考
以透平叶为例
这需要很长时间
在高温、高速、高气动负载环境下运行
尤其工作温度高达1200℃至1500℃。
对于其生产材料和工艺要求非常高。
第一件事就是找一个
耐高温模具材料
考虑再三
研发部决定从陶瓷芯开始
方向确认后
通过不断尝试，R&D部门不断尝试
创造性地制备了一种重要的添加剂材料
再次尝试了10多种配比方案
最后确定了模具材料的配方
模具有了
生产透平叶片
但是还是要尽量找出降温的方法。
R&D部门煞费苦心
在叶片结构上下功夫
首先，在叶片上设计异形气膜孔结构。
提高冷却效率
在此基础上
又摸索出了叶子内部的设计。
“迷宫式”密布
使冷却气体进入叶片内壁，迂回前进
进一步加强冷却效果
关键部件的开发过程
R&D部门创新研究开发
陶瓷型芯、耐热合金、热扩散镀层等
各种新材料及其制造工艺
打破多项海外技术垄断
获得市场“通行证”
中国航发于2016年成立。
由它的全力推动
全面加快太行110的研发进程
一个个凝聚着R&D人员心血的零部件
“太行110”组装
此时，整机长期稳定运行成为一个重大考验。
这个测试是“太行110”
性能是否达标的重要环节
同时也是决定其能否进入市场的“通行证”
2021年
身穿红色丝带的太行110
来到中国海油深圳大鹏电厂。
整机长期实验运行
试验过程并非一帆风顺。
仅仅燃烧仓库就经历了多轮循环验证。
在燃烧室内
空气和天然气被压缩。
混合，点燃
产生高温高压气流形成压力起伏
就像“哪吒闹海”一样，横冲直冲
很容易造成整机震荡
在震荡超过一定幅度时，
可以损坏透平的叶片，甚至整个燃烧仓
造成整机故障
如何解决这个问题，没有经验可循。
每个人都只能选择“笨方法”
循序渐进地探索改进方案
经过多轮尝试
R&D部门找到了最适合的
太行110的燃料比例和喷射方法
重型燃气轮机成功突破
核心技术如干试排放燃烧仓设计等
最后解决了震荡问题
经测算
设计开发的燃烧仓库
不但符合震荡要求
而且燃烧效率高于99%
既符合基本负载运行要求
同时符合我国低排放设计规范
经过多个阶段的试运行后
2023年6月4日
单台太行110运行时间长
超过7000当量小时，
累计运行量超过14000小时。
全机验证顺利完成
这标志着
我们国家已成功开发
拥有完全自主的知识产权
110兆瓦重型燃气轮机
中国航空燃气轮机系列产品
雄关漫道真如铁，如今迈步从头越来越多。
太行110是大国重器
突破从“0”到“1”
证明了我国高端制造业的实力
期望“国家队”依靠先进技术
继续推进国产重型燃气轮机
向更大的功率迈进
为中国制造增添新的亮色！
原题：20年，跨越百兆瓦门槛：“太行110”重型燃气轮机攻关实录
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