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日志

 
 

中国燃气轮机简史  

2012-12-31 06:48:11|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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   北纬42度

燃气轮机,就是高温燃气推着涡轮转。燃气轮机一般来说比柴油机轻,启动也快,但民用场合不常见,关键是太耗油。燃机满功率的耗油量比柴油机高一点点,但也差不了太多,可是因为燃机要时刻驱动压气机运转,非满功率时耗油跟满功率时差不多,这点跟柴油机没法比。所以民用一般用在对功率要求变化不大的场合,比如发电。交通上对功率要求变化很大,所以燃机除了少数高速游轮,就是军用。燃机火车以前也有,美国GE搞了款燃机货运车头,相当有劲,法国高铁原来也是要用燃机的,可70年代石油危机一来就都被淘汰了,复活燃机火车的消息一直都有,但到目前为止没有上马的项目。就是军舰,用燃机也麻烦得很,就算不差油钱还得考虑补给的问题呢,穷点的技术差点的比如中国,驱逐舰平时巡航用柴油机,跑高速才用燃机。高级点的比如英国日本,两台大的燃机两台小的燃机,巡航开小的,跑高速开大的。最有钱的狗大户美帝,装四台燃机,巡航开两台,跑高速开四台。

现在谈起燃气轮机一般都先想起飞机发动机。其实燃气轮机有两个不同的祖宗,燃气轮机是高温燃气推着涡轮转。如果用的不是高温燃气而是高温蒸汽,那就是蒸汽轮机;如果燃气不光推着涡轮转,还要高速喷出去,就是喷气发动机。这两条路线发展出来两类燃气轮机,一类叫工业燃机,一类叫航改机。

工业燃机,就是“傻大黑粗”那种(说的有点夸张,呵呵),动辄几十吨上百吨,功率倒不一定很大,从1万千瓦到30万千瓦都有,抗折腾,啥都能烧,因为对重量要求低,材料也相对容易,相对来说也便宜。话说第一台工业燃机也是第一台燃气轮机是三十年代搞出来滴,用蒸汽轮机改进来的,材料基本是不锈钢,那叫一个沉,以致于设计者作出一个让后人笑掉大牙的结论——燃气轮机太沉,不能用于航空动力。工业燃机一般两大用途,发电和压缩气体,燃机发电启动快,不象蒸汽轮机那样还得先烧开一锅水才行,所以特别适合用电高峰时期的调峰发电。压缩气体呢,管道输送气体需要大型压缩机加压,压缩机一般就用燃机驱动,如果输送的是天然气就更方便了,燃料从管道里分点就行了。

作为航空动力的喷气发动机则是另起炉灶,专门选用那些轻巧的高级材料,后来就有了航改机,顾名思义,就是从航空喷气发动机改来的燃气轮机,轻而贵,功率最大也就几万千瓦,但可用的地方多,除了发电和驱动压缩机,还可以用在游轮军舰上。

工业燃气轮机和航改机生产企业也不同,前者一般是汽轮机厂,后者自然是航空发动机厂,当然还有象GE这样二者通吃滴,两条产品线都有。

下面进入正题,中国研制燃气轮机的历史很长,1959年苏联转让了曙光设计生产联合体(Zorya-Mashproekt)的M1船用燃气轮机,3000千瓦,上海汽轮机厂生产,给高速炮艇用。60年代开始中国仿制和自行研制了诸多小型燃气轮机,比较重要的项目是汽轮机厂们牵头,和航空企业们联合研制4500千瓦的燃气轮机,给053护卫舰用,还有9000千瓦的改进型,后来问题多多,被迫下马,053护卫舰改用柴油机。航空企业哈尔滨东安,用涡桨5改进出中国第一台航改机,2000千瓦,后来又搞出一台燃气轮机火车头,相当的fashion,可惜燃机火车很快就被历史淘汰了。

70年代以南京汽轮机厂为主体,研制2万千瓦级烧天然气的工业燃气轮机,给天然气管道工程用,这款产品研制出来就下马了,原因未知。航空厂搞了涡喷8的航改机,也接近2万千瓦,给055驱逐舰用,但是涡喷8只有一两百小时寿命,给飞机用没事,因为飞机飞一次也就几个小时,给天天开的船用就麻烦大了,所以最后这个航改机和055驱逐舰全部下马。这段时间著名的航改机还有给直6直7用的涡轴5,因为直6直7下马,生产出来的涡轴5就给当成燃气轮机了,功率大约1600千瓦。

80年代汽轮机厂们基本放弃燃气轮机,只有南京汽轮机厂还在坚持,开始山寨美国GE的工业燃气轮机产品,大概1万多千瓦,但西方这时已经开始上10万千瓦的产品了。航空这边弄了一些涡喷6涡喷7改的燃机,值得一提的是斯贝的航改机型号,话说中国70年代从英国买了喷气发动机斯贝和相关技术,英国后来又向中国推销舰用航改机产品海斯贝,功率1万千瓦左右,中国航空企业说,不用花那个冤枉钱,我们自己搞,第一步搞个9000千瓦的,第二步发展到1万千瓦以上,弄出来打算给052驱逐舰用,但后来因为海军可以买到当时最先进的GE航改机LM2500,加上斯贝的国产化都拖到00年代才搞定,斯贝航改机型号最后就下马了。现在事后诸葛亮的看,斯贝虽然落后,但相对简单,中国手里的技术资料也比较多,成功的希望很大,要是能坚持下来,军舰动力不至于长期受制于人,LM2500对于现在的中国都很先进,就不要说当时了,只有欣赏的份,山寨不了。一个例子就是日本,军舰动力除了进口的LM2500,就是从英国引进技术自主生产的海斯贝。

到了80年代后期,航空口的成都发动机厂没活干,和美国普惠联合设计了一款航改机,2万5千千瓦,成发搞相对简单的低压部分,后来这个项目受众所周知的政治因素的影响,相当波折,但该项目出了个领军人物叫林左鸣,现在成了航空口的老大(沈飞哭着说,左盟主真的跟我没关系)。

90年代以后国内对工业燃机的需求增加,汽轮机厂们开始和国外企业合作、代工,到了00年代干脆直接引进技术,上海、哈尔滨、和德阳东方汽轮机三大厂分别打包引进西门子/GE/三菱F级燃机的技术,反倒是一直坚持燃气轮机的的南京汽轮机厂没轮上,但南汽跟GE有合作项目。打包引进学到多少就两说了——前几天的新闻,上海大学刚解决F级燃机叶片的问题。而且引进的是F级重型燃机,这是目前市场上的主流产品,十万千瓦以上,涡轮进口温度1300度,不过人家G级H级已经出来了,三菱发挥了小鬼子一根筋的精神做到J级1600度(但三菱的市场占有率不行)。

航空这边呢,开始弄自己的航改机,这十几年搞了几款自己的喷气发动机,比如昆仑啊太行啊,把它们做成航改机。另外就是淘来了两款前苏联产品,还记得前面那个苏联曙光设计生产联合体嘛,是苏联负责船用和工业燃气轮机的企业,被分到乌克兰,乌克兰无力继续发展,开始向中国转移技术。一款是前苏联的船用燃气轮机,苏联最新一代产品,3万千瓦(苏联上一代产品只有1万5千千瓦),但是乌克兰当时只能做到2万5千千瓦,据说西安做的国产化产品可以接近3万千瓦,已经给052驱逐舰用上了。还有一款半成品是前苏联重型工业燃气轮机,国产化型号就是黎明R110燃机,11万千瓦,水平据说在E级和F级之间。

总之,燃气轮机中国研究的历史很长,但一直没拿出来过成功的产品。一是技术不行,航空发动机我们长期搞不定,航改机自然也不行。二是没有长远规划,以前国家也不重视,能看到无数下马的项目。三是燃机发展的主导权也是个大问题,汽轮机厂和航空发动机厂互相抢,看过某人回忆录,90年代某燃机项目就在汽轮机厂和航空发动机厂的互相扯皮中不了了之了。据说乌克兰舰用燃机国产化项目,上面二位扯皮就够叫人头痛的了,还有船舶系统也要来掺活。。。

 
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