打从21世纪起,中国在工业和制造业的好多领域都有了大量的技术突破。以前在国内被当成「现代工业皇冠上的明珠」的那些产品和技术,如今正被咱们一个接一个地拿下。就说那中国完全自己研发的300兆瓦级F级重型燃气轮机吧,这可是咱们的一个新突破。央视新闻客户端说,中国联合重型燃气轮机技术有限公司研制的这个300兆瓦级F级重型燃气轮机,在上海头一回点火就成功了。这就表明,中国自己研制的功率最大、技术等级最高的重型燃气轮机的研制有了重要进展,整个儿进入到整机试验验证阶段了。
好多人啊,一听「300兆瓦级F级重型燃气轮机」,就觉得这名字又拗口又陌生。还有些人呢,都不明白为啥这东西能被叫做「国之重器」。其实啊,这事儿简单得很。在全世界里,能把重型燃气轮机完完全全掌握住,还能自己研制的国家就4个。要是再缩小范围呢,也就是4家企业能做到,就是美国通用电气公司、德国西门子公司、意大利安萨尔多工业公司和日本三菱重工集团。这4家企业啊,把重型燃气轮机的核心技术攥得死死的,在这个领域那地位可不得了,谁要是想有这方面的产品,可自己又研制不了的国家,那就只能低三下四地找它们去买喽。
燃气轮机啊,这东西在如今的各种热功转换设备里,效率可是最高的,能达到蒸汽轮机效率的差不多两倍呢。它还有个特别突出的好处,就是「胃口好」,好多燃料都能让它运转起来。它的调峰能力也相当厉害,几十秒到几分钟的时间里,就能快速提高做功效率或者调整发电出力。就因为这样,不管哪个现代国家,燃气轮机在民用和军用方面,都有着很大的使用价值。
这里头啊,重型燃气轮机燃烧室温度又高,出力还大,在所有燃气轮机里,它的研制难度那是最高的,技术也是最复杂的。要是按照温度和出力这俩指标再细分一下呢,重型燃气轮机能分成E级、F级、H级和J级。E级的难度相对低点儿,F级难度在中间,H级和J级难度最高。这次成功点火的国产新型重型燃气轮机,就是F级的,它出力能达到300兆瓦,这种机种的出力一般在200兆瓦到300兆瓦之间。
为啥重型燃气轮机,特别是中高难度的F级、H级还有J级燃气轮机技术难度那么高呢?说到底,主要就在温度和出力上。要想热功转换效率更高,燃气轮机的燃烧室和涡轮叶片都得经受住1200摄氏度以上的高温,有些J级的能到1600摄氏度往上呢。这就对相关零件的耐热和冷却能力要求特别严,说不定还得用上又贵又复杂的航天材料和技术。光耐高温可不行,还得长时间耐高温,这样燃气轮机才能长时间全速转。再有,飞快旋转的涡轮叶片得顶住特别大的离心力,叶片边缘的运动速度能达到1.5倍到1.7倍音速呢。在这种工作状态下,涡轮叶片可不能有超出规定误差的变形。所以啊,凡是能把重型燃气轮机搞明白的国家,肯定是先在冶炼、化工和材料学这些领域都达到很高的水平了,不然就别想迈进重型燃气轮机技术这扇大门。
中国在重型燃气轮机这块儿算是后起之秀,那快要全面进入整机试验验证阶段的300兆瓦级F级重型燃气轮机,基本上就代表着国内现在的最高水平了。中国呢,以前通过引进和跟外资合作也造过更高端的H级重型燃气轮机。可要是说最新的而且有100%自主知识产权的产品,那还得是300兆瓦级F级重型燃气轮机。没错儿,这就说明咱们在这个领域跟美国、日本、德国和意大利还是有一定差距的。不过这差距啊,那是肉眼都能瞧见在快速缩小呢,至少不再是那种让人特别难受的「人家有我没有」的情况了,也就是说中国在很大程度上已经不被「卡脖子」了。咱们有理由相信,以后肯定会朝着难度和水平更高的H级和J级重型燃气轮机使劲儿,彻底把外面的那些「技术垄断」都给打破喽。
这儿得说一下,笔者在网上发现了一种挺有意思的说法。有些网友和军迷寻思啊,中国在大功率的重型燃气轮机方面有了新成绩,那相关的产品能不能弄出个衍生的,给大吨位的舰艇用呢,甚至给未来10万吨级的国产航母用的舰用燃气轮机呢?就拿英国皇家海军的「伊丽莎白女王」级航母来说吧,它装了2台MT - 30燃气轮机,一台的功率能到40兆瓦呢。靠着2台总功率22兆瓦的16V38B柴油机组帮忙,MT - 30就能让这7万吨级的航母跑到差不多27节的最大速度。咱国产的新型F级重型燃气轮机功率都高达300兆瓦了,照理说在它的基础上搞出个功率小点儿、适合当舰艇动力的舰用燃气轮机,好像也不是不行。不过呢,笔者得给这个想法浇盆冷水,这事儿能成的可能性啊,恐怕不太大。
国产300兆瓦级F级重型燃气轮机头一回成功点火,这东西基本上就只会在民用领域发电呀,给工业生产服务啥的。哪怕以后发展出一种功率适合大型舰艇用的型号呢,想上舰也难。为啥呢?这燃气轮机打一开始研发就没琢磨过上舰的事儿,在适装性上天生就不适合当舰用主机。跟民用的燃气轮机比起来,军舰上用的燃气轮机,不但要求有同样的功率和热功转换效率,对体积、重量,还有适应恶劣工况的能力这些方面,那要求可严了。
舰用燃气轮机呢,得少占舰内舱室的地儿,这样舱室的结构和功能才能分得更合理。重量也得尽量轻,这样能少占舰艇排水量,全舰重量分配和重心配平也方便。在恶劣工况下得特别能扛事儿,特别是舰内封闭舱室热得很,还有高海况下晃得厉害的时候,也得稳稳运转。另外,运转的时候发出的噪音和震动得尽量小,这些军事标准啊,民用产品可不会特意加大研制难度去追求。
不管咋说,国产300兆瓦级F级重型燃气轮机头一回点火就成功了,这就是说,在这个领域里,国内又有了特别大的新突破,这是值得大伙肯定的事儿。中国还没拿到手的那些「现代工业皇冠上的明珠」啊,肯定是会越来越少喽。