2023年12月23日,華電電科院自主研制的E級燃氣輪機透平一級動葉在華電上海奉賢燃機發電有限公司順利通過48小時試驗驗證,實現國內首次掛機運行,標志著中國華電在國內率先邁出重型燃機核心部件自主研制應用的關鍵一步。
志之所趨 無遠弗屆
燃氣輪機被譽為裝備制造業“皇冠上的明珠”,是現代制造業的“動力之源”。透平一級動葉是重型燃機典型熱端零部件,制造工藝復雜、難度大。華電電科院勇擔重任,挑戰“最難制造”裝備,錨定解決燃氣輪機核心技術難題,聯合國內頂尖裝備制造企業,開展E級燃機透平一動的國產化研制。
面對行業基礎弱、攻關任務重的現狀,自2022年項目伊始,華電電科院立即抽調精兵強將,組成燃云黨員突擊隊,篤志打贏本次創新攻堅戰。突擊隊發揮迎難而上的精神,秉承中國華電“馬上就辦,辦就辦好”的工作作風,連續作戰爭分奪秒,集中力量攻堅克難,確保2023年實現E級燃氣輪機一級動葉國產化的目標。
踔厲奮發 篤行不怠
一級動葉葉片內部冷卻孔能夠有效降低葉片溫度并保護其不受過熱和損壞,其設計制造涉及冷卻效率、流動阻力、制造難度大等問題,是本項目亟待攻克的技術難點。
面對行業空白領域難題,突擊隊沒有前人經驗可以借鑒,只能摸著石頭過河,不斷嘗試。為此,突擊隊聯合加工制造單位,定制了4種不同優化方案,通過流體和有限元計算逐一校核。經過不斷的迭代優化,終于獲得了與原廠件不同的、優化的葉片冷卻孔分布、尺寸和擾流結構,達到冷卻效率與原廠件相當的水平。
攻克了技術難題,突擊隊邁出了萬里長征第一步。但是他們并不滿足于原有設計,勵志做到行業頂尖。經過不斷的評估和驗證,突擊隊創新性提出了將原廠件中的金屬涂層升級為熱障涂層,在抗腐蝕的基礎上增加了葉片的承溫能力,以降低葉片服役過程中的溫度和應力值,提升葉片的可靠性。結果顯示這套方案不僅可行,而且進一步提升了國產葉片的可靠性和壽命。在質量驗收規范制定方面,通過對原廠件的分析、數據積累,并聯合加工廠家共同制定了能夠滿足國產化的質量驗收標準。
為了確保方案的可行性,突擊隊聯合國內葉片研制單位、高校進行了多方面的充分驗證,制定出能夠保障葉片安全掛機的試驗驗證體系,為國產葉片的掛機運行保駕護航。
經過前期的技術積累和夜以繼日的拼搏奮斗,突擊隊攻克了葉片結構優化設計、精密鑄造、葉片加工和熱障涂層升級等一系列技術難點,在設計優化、規范制定、鑄造、精加工、熱障涂制備等全流程實現自主可控,成功研制了與原廠件總體性能相當、部分指標領先的一級動葉,實現了燃氣輪機高溫通流部件的100%國產化,并形成了一套固化的工藝體系和質量保證體系,為E級燃機關鍵部件質量檢驗與評定提供依據,填補了國內空白。
艱難困苦 玉汝于成
歲末寒冬,冷風獵獵。2023年12月,上海已是隆冬時節,在寒潮的影響下,氣溫已跌至零下,不少地方出現了冰凍或薄冰。
在這樣寒冷的天氣里,突擊隊為了掛機試驗順利完成,不辭辛苦、不畏艱難,連續奮戰30天。他們有時需要深入現場親自拆裝和搬運沉重的機械;有時需要和寒冷的天氣“搏斗”,在呼嘯的冷風中堅持作業;為確保機組平穩運行,有時需要在現場連續堅守24小時。
“千淘萬漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金。”2023年12月23日,項目團隊順利完成E級燃氣輪機一級動葉裝機運行48小時考核,各項指標參數正常,項目取得圓滿成功,成功突破最后“一公里”。
在燃機國產化的道路上,華電電科院將繼續在科技成果轉化方面發揮作用,創新奮進、奮勇爭先,聚焦重點研究方向,為實現燃機整體行業形成安全可靠的產業鏈、供應鏈,保障我國能源和國防戰略安全作出更大貢獻。
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