2023年12月23日,华电电科院自主研制的E级燃气轮机透平一级动叶在华电上海奉贤燃机发电有限公司顺利通过48小时试验验证,实现国内首次挂机运行,标志着中国华电在国内率先迈出重型燃机核心部件自主研制应用的关键一步。
志之所趋 无远弗届
燃气轮机被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”,是现代制造业的“动力之源”。透平一级动叶是重型燃机典型热端零部件,制造工艺复杂、难度大。华电电科院勇担重任,挑战“最难制造”装备,锚定解决燃气轮机核心技术难题,联合国内顶尖装备制造企业,开展E级燃机透平一动的国产化研制。
面对行业基础弱、攻关任务重的现状,自2022年项目伊始,华电电科院立即抽调精兵强将,组成燃云党员突击队,笃志打赢本次创新攻坚战。突击队发挥迎难而上的精神,秉承中国华电“马上就办,办就办好”的工作作风,连续作战争分夺秒,集中力量攻坚克难,确保2023年实现E级燃气轮机一级动叶国产化的目标。
踔厉奋发 笃行不怠
一级动叶叶片内部冷却孔能够有效降低叶片温度并保护其不受过热和损坏,其设计制造涉及冷却效率、流动阻力、制造难度大等问题,是本项目亟待攻克的技术难点。
面对行业空白领域难题,突击队没有前人经验可以借鉴,只能摸着石头过河,不断尝试。为此,突击队联合加工制造单位,定制了4种不同优化方案,通过流体和有限元计算逐一校核。经过不断的迭代优化,终于获得了与原厂件不同的、优化的叶片冷却孔分布、尺寸和扰流结构,达到冷却效率与原厂件相当的水平。
攻克了技术难题,突击队迈出了万里长征第一步。但是他们并不满足于原有设计,励志做到行业顶尖。经过不断的评估和验证,突击队创新性提出了将原厂件中的金属涂层升级为热障涂层,在抗腐蚀的基础上增加了叶片的承温能力,以降低叶片服役过程中的温度和应力值,提升叶片的可靠性。结果显示这套方案不仅可行,而且进一步提升了国产叶片的可靠性和寿命。在质量验收规范制定方面,通过对原厂件的分析、数据积累,并联合加工厂家共同制定了能够满足国产化的质量验收标准。
为了确保方案的可行性,突击队联合国内叶片研制单位、高校进行了多方面的充分验证,制定出能够保障叶片安全挂机的试验验证体系,为国产叶片的挂机运行保驾护航。
经过前期的技术积累和夜以继日的拼搏奋斗,突击队攻克了叶片结构优化设计、精密铸造、叶片加工和热障涂层升级等一系列技术难点,在设计优化、规范制定、铸造、精加工、热障涂制备等全流程实现自主可控,成功研制了与原厂件总体性能相当、部分指标领先的一级动叶,实现了燃气轮机高温通流部件的100%国产化,并形成了一套固化的工艺体系和质量保证体系,为E级燃机关键部件质量检验与评定提供依据,填补了国内空白。
艰难困苦 玉汝于成
岁末寒冬,冷风猎猎。2023年12月,上海已是隆冬时节,在寒潮的影响下,气温已跌至零下,不少地方出现了冰冻或薄冰。
在这样寒冷的天气里,突击队为了挂机试验顺利完成,不辞辛苦、不畏艰难,连续奋战30天。他们有时需要深入现场亲自拆装和搬运沉重的机械;有时需要和寒冷的天气“搏斗”,在呼啸的冷风中坚持作业;为确保机组平稳运行,有时需要在现场连续坚守24小时。
“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”2023年12月23日,项目团队顺利完成E级燃气轮机一级动叶装机运行48小时考核,各项指标参数正常,项目取得圆满成功,成功突破最后“一公里”。
在燃机国产化的道路上,华电电科院将继续在科技成果转化方面发挥作用,创新奋进、奋勇争先,聚焦重点研究方向,为实现燃机整体行业形成安全可靠的产业链、供应链,保障我国能源和国防战略安全作出更大贡献。