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叶轮机械与动力工程专家、中国工程院院士蒋洪
作者: 万博体育3.0 来源: 未知 发布时间:2020-04-15 06:01

  北极星火力发电网讯:长期致力于推动重型燃气轮机核心技术自主研发的中国工程院院士、清华大学能源与动力工程系教授蒋洪德2020年1月4日在北京逝世,享年78岁。而他与中国燃气轮机行业梦想了几十年的国产重型燃气轮机,仍在路上。

  1968年从清华大学燃气轮机专业毕业后,蒋洪德在青岛汽轮机厂从事了近10年的一线研发工作,后又进入中国科学院叶轮机械与动力工程专业深造。上世纪90年代初,由他领导的团队带动了国内汽轮机制造行业设计理念与方法以及制造工艺的进步。2004年,蒋洪德重返清华园从事科研与教学工作。此后十多年间,他身先士卒,投入到“自主研发、设计在全球具备竞争力的重型燃气轮机装备”事业中。

  “如果不走出自主创新的路子,这个产业永远只能跟在GE、西门子、三菱后面打工。”蒋洪德曾多次在公开场合强调燃气轮机基础核心技术自主研发的迫切性。他认为,中国民用燃气轮机产品虽可从国外购买,但其维修和保障完全受制于人,会给能源安全带来隐患。“我国科技界在燃气轮机的设计原理、方法研究上与世界先进水平差距不大,但在设计软件精度和系统集成方面需要迎头赶上。”他还提出,国内重型燃机的研发力量须形成合力以加快自主研发进程,并确保产学研长期有效合作。

  造出自主设计、具备国际水平的重型燃气轮机,是中国燃气轮机行业追逐了六十多年的梦想。超大型燃气轮机被公认为世界上最难造的机械装备,将其誉作“制造业皇冠上的明珠”,毫不夸张。以目前全球最大的燃气轮机为例,其重量相当于一架加满油的空客A380,出力相当于1200辆保时捷911汽车的涡轮增压发动机,但核心部件的精度误差却最多仅为几十微米。

  从1939年世界第一台发电用重型燃气轮机诞生以来,经过半个多世纪技术进步和企业重组,GE、西门子和三菱公司各自形成了完整的技术体系和产品系列并垄断了全球市场。作为行业的后来者,过去十多年时间里,中国的燃气轮机自主化之路可谓荆棘遍布:受制于缺乏核心技术,燃气轮机产业发展一路起起落落。由于技术关联度高,从2012年开始,国家有关部门开始讨论航空发动机和燃气轮机两机科技重大专项;2014年,航空发动机和燃气轮机两机专项列为国家第20个重大技术专项。万博体育3.0

  国内燃气轮机产业发展的早期阶段是上世纪50年代到70年代,彼时是以前苏联技术为基础开展自主研发的阶段。在经历过自主研发小高潮后,上世纪80年代开始,中国燃气轮机产业走上了仿制与合作生产的道路,不再进行自主研究、设计、试验,进入“休眠期”。进入21世纪后,以西气东输和进口液化天然气为标志,为燃气轮机提供了燃料,燃气轮机产业又恢复发展,并成为了我国能源结构调整的重要组成部分。2001年至2007年六年间,我国以三次“打捆招标、市场换技术”方式引进GE、西门子、三菱公司的F/E级重型燃气轮机50余套,由哈汽-GE、东汽-三菱、上汽-西门子、南汽-GE四个联合体实现国产化制造。

  然而,由于燃气轮机设计研发的高精度高难度及外企技术封锁等原因,十余年的“市场换技术”并未让中方如愿掌握核心技术。据澎湃新闻了解,上述中外合作项目均不涉及燃机设计研发合作。也就是说,中国企业只能采用来图加工方式完成制造和销售,却无法参与联合研发,更别说涉足利润更为丰厚的燃机服务环节。

  “整个产业引进的只是部分制造技术,而且缺少两样核心:一是设计,外方不转让任何的设计技术;二是材料及核心部件,主要是热锻部件的制造技术,由于与航空关系密切,我们不可能从国外引进任何相关技术,必须要丢掉幻想!”在2010年的一次发电设备未来发展战略座谈会上,蒋洪德说道。

  2008年,由清华大学联合东方电气集团东方汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司、南京汽轮电机(集团)有限责任公司、上海电气电站设备集团公司、中船重工集团第703研究所、中国电力工程顾问集团公司等单位组成的燃气轮机与煤气化联合循环国家工程研究中心获得国家发展与改革委员会批准,蒋洪德院士担任该中心主任。万博体育3.02010年,清华控股有限公司与上述共建单位共同出资成立了北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司(下称华清燃机公司),承担国产重型燃气轮机和整体煤气化联合循环行业关键共性技术研究,由蒋洪德担任董事长。

  2016年5月,华清燃机公司研制的国产F级300MW(注:1MW=1000KW)重型燃气轮机技术验证机CGT-60F亮相北京科博会。该公司总设计师陈伟在接受行业媒体采访时介绍,CGT-60F功率为70MW,实际是F级300MW燃机的技术验证机,也称为原型机。华清燃机团队的技术路线是,从研制小功率的原型机入手,突破并掌握F级燃机设计和制造核心技术,然后采用模化放大或缩小的方法,在较短时期内形成同一技术等级的不同功率的系列化燃机型号。这也是国际燃气轮机巨头GE、西门子、三菱在过去几十年里研制重型燃机的成功经验。

  华清燃机公司副总经理余春华彼时介绍,2016年,累计申请燃气轮机相关专利391项,软件著作权39项,以及近百项的核心技术秘密。391项专利全部是设计技术专利,已授权245项,内容涵盖重型燃气轮机总体、压气机、燃烧室、透平、控制、结构强度等领域,尤其是目前外方垄断的热部件是其突破的重点,申请的专利中有70%以上是涉及燃烧室和透平两个热端部件的技术专利。“技术验证机CGT-60F不仅完全具有自主知识产权,而且还有很多我们自主独创的原始创新技术。”

  到了2017年,大型发电央企之一、重型燃气轮机重大专项牵头责任主体——国家电力投资集团公司与清华控股有限公司签署由前者旗下中国联合重型燃气轮机技术有限公司合并重组华清燃机公司的合作协议。双方在中国重燃与华清燃机重组及相关股权交易、CGT-60F研制及其知识产权、基础研究等方面达成了一致。

  今年5月,根据国家电投集团对外披露的科技创新成果,“已完成F级300MW重型燃机概念设计阶段主要设计工作,正在开展压气机、燃烧室和透平三大部件等关键零部件试制和试验工作,在设计研发、材料和试制、零部件试验等方面取得阶段进展。压气机完成进口多级试验件加工和装配,即将开始试验;燃烧室完成喷嘴和火焰筒等加工制造,正在进行喷嘴低压性能试验;透平完成第一级静、动叶铸件首件鉴定,实现重型燃机大尺寸高温透平叶片的自主设计及材料、冶炼、制造等国产化。”

  重型燃气轮机的自主研发是场长跑。国家“两机”专项重型燃气轮机工程行政副总指挥、中国重燃总经理仇明2017年12月接受上观新闻采访时称,中国重燃将通过重型燃气轮机国家科技重大专项的实施,突破重型燃气轮机设计技术、高温部件制造技术和运行维护技术,解决燃气发电项目设备瓶颈,在国内基本形成完整的重型燃气轮机产业体系。“我们计划用6年时间走完发达国家20年走过的研发历程,到2023年完成300MW级F级重型燃气轮机产品研制和定型;到2030年,完成400MW级G/H级产品研制,并进入世界燃气轮机先进国家行列。”

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