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【燃机】燃气轮机分类及发展
作者: 时间:2017-08-10 14:04:34

皇冠上的明珠

燃气轮机被誉为“制造业皇冠上的明珠”,作为高科技的载体,其代表了多理论学科和多工程领域发展的综合水平,是工程热物理学界、材料学界最顶尖技术的体现,是21世纪的先导技术。

重型燃气轮机


设计特点
        零部件较为厚重,设计时不以减轻质量为主要目标,而是在应用不太好的材料情况下能够达到长期安全工作的目的,单位功率的质量为2~5千克/千瓦;
结构特点  
        1)机组的静子水平分为上下两半,称水平中分结构,可在现场装拆分解和大修;
        2)转子采用滑动轴承支承,已达到很长的工作寿命。

 

1
西门子SGT5—8000H重型燃气轮机

GE 9H

GE 9F
三菱
轻型燃气轮机
设计特点  
        较好的材料制造,结构紧凑,质量轻,单位功率的质量小于2千克/千瓦;
结构特点  
        1)采用轴向装配方式,即整个静子不是水平中分的,仅局部静子例如压气机气缸分为两半以便拆装;
        2)转子一律采用滚动轴承支承;
大修  
        可将其拆下返回制造厂或者维修中心。
        航空燃气轮机是最轻的轻型结构机组,单位功率的质量一般低于0.2千克/千瓦。
微型燃气轮机
设计特点 
        将燃气轮机与发电机设计成整体,体积很小,质量很轻;
结构特点  
        1)采用径流式叶轮机械;
        2)一些机组还采用了空气轴承,不
需要润滑油系统。
按用途分类
电站燃气轮机
        用于陆地固定电站、移动电站(列车电站、卡车电站或船舶电站)。
舰船燃气轮机
        用于水翼艇、远洋船、油船、护卫舰、驱逐舰、巡洋舰、直升机航母等。

中国QC185舰船用燃气轮机

中国QC280舰船用燃气轮机
航空燃气轮机
        用于涡轮喷气式、涡轮风扇式、涡轮螺桨式、涡轮轴式、涡轮桨扇式飞机上。
中国大涵道比航空发动机
CJ-1000A
中国“太行”航空发动机
WS-10

世界
燃气轮机发展
诞生

•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。
实用

•1939年,在瑞士制成了4MW发电用燃气轮机,效率达18%;  
•1939年,在德国制造的喷气式飞机试飞成功;  
•从此,燃气轮机进入实用阶段,并开始迅速发展。
发展

•在1941—1950年期间,应用扩展到舰艇、机车、汽车;  
•在1970年代中期出现了数种100MW级的燃气轮机,最高能达到130MW;  
•随着材料和冷却技术的不断进步,现如今简单循环单机输出功率已在340MW以上。
德国西门子燃气轮机发展
GE燃机发展
 
GE
中国燃气轮机发展
二十世纪50年代至70年代,以前苏联技术为基础自主研发、设计、实验;
二十世纪80年代至90年代,仿制、合作生产,不再自己研究、设计、实验;
二十一世纪,在2001—2007年期间,我国以三次“打捆招标、市场换技术”方式,引进通用(GE)、三菱重工(MHI)、西门子(Siemens)公司的F/E级重型燃气轮机50多套,由哈汽—GE、东汽—MHI、上汽—Siemens 、南汽—GE四个联合体国产化制造。
补充说明:外方坚持不转让燃气轮机任何设计技术、热端部件制造技术,更不可能转让先进级(G/H级)燃气轮机的任何技术。
航空发动机发展史
仿制生产
涡喷5(苏联BK-1φ),1956年量产,用于歼5;
涡喷6(苏联PⅡ-9B),1961年量产,用于歼6;
涡喷7(苏联P-Ⅱ-300),1966年量产,用于歼7;
涡喷8(苏联РД-3М),1967年定型,用于轰6;
自主设计
涡扇6,1964年初设完成,1982年地面试验完成,1983年歼9、强6项目下马,研制工作随之取消;
涡喷13A,1991年量产,用于歼8B(我国从仿制改型向自行设计制造的重要转变);
涡喷14(英国斯贝MK202),代号:昆仑,2002年定型,用于歼7、歼8(我国独立研制航空发动机的开始);
涡扇9(英国斯贝MK202),代号:秦岭,2003年定型,用于“飞豹”歼轰机(结束我国国产涡扇发动机装备上的空白);
涡扇10(俄罗斯AL-31F),代号:太行,2005年定型,用于歼10、歼11,美国80年代水平;
涡扇13(俄罗斯RD33或RD93),代号:泰山,2006年定型,用于“枭龙”战机;
涡扇15(俄罗斯P-79B-300),代号:峨嵋,预计2020年定型,用于歼20;
涡扇18A(俄罗斯D-30KP),2012年定型,用于轰-6k 轰油-6 、运-20 、运警-20 、运油-20;
涡扇20,以WS10为基础借鉴俄罗斯D30、美国CFM56大涵道比发动机技术研制,试飞阶段,用于大运-20、伊尔-76、大型客机;

舰船燃气轮机发展史
1959年底,前苏联向我国转让了M-1舰用燃气轮机技术,仿制成功后装备在一艘高速炮艇上。  
1967年,我国决定将轰涡喷8发动机改进为大功率舰载燃气轮机,这是我国首次进行“航改燃”实践,1974年完成耐久试验,但是最终因为英国同意出口“奥林普斯”TM3B舰用燃气轮机受到冲击无果而终。  
1993年,引进乌克兰舰用燃气轮机GT25000;1998年开始国产化,国产型号QC280;2003年装备052B“武汉”驱逐舰试用。
1996年,开始研制“太行”涡扇发动机改型舰用燃气轮机QC70,投入使用,应用于国产气垫登陆艇上。  
1998年,开始研制“太行”涡扇发动机改型舰用燃气轮机QC185,2010年投入使用。
电站燃气轮机
1995年,开始研制“昆仑”涡喷发动机改型电站燃气轮机QD128,2002年投入使用。
1996年,开始研制“太行”涡扇发动机改型电站燃气轮机QD70,2002年投入使用。      2002年,开始立项研制R0110重型燃气轮机,2012年完成试验运行考核。  
2008年,完成研制微型燃气轮机WD-95。

据统计,目前中国几乎所有已建、在建的天然气发电机组均来自国外巨头,美国GE、德国西门子及日本三菱公司凭借先进的技术和设备已垄断中国市场。更为严重的是,垄断将长期持续,甚至十多年都无法解决。
上海临港燃机的修理费全年平均为1.2亿元,其中备品备件一般占合同总额的50%~60%,燃烧热通道部件返修费用约占20%~30%,人工费用约占10%~20%。

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