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观察:中国重型燃气轮机研制新起点 引进日本30年前产品(2)

观察者网 2019-04-09 16:50:02

  1955年,在MS3002的基础上,GE开始了新一代的MS5000系列燃气轮机的设计,1957年开始生产。该燃气轮机最大输出功率25MW,能实现原油、天然气、柴油等三种燃料的切换,具有良好的燃料适应性,性能可靠,是日后GE公司MS系列工业重型燃气轮机的发展基础型号。

  1964年,日立制作所同美国GE公司签署合同,引进生产GE公司研制的各型燃气轮机,其中以25MW的MS5001型燃气轮机为主要机型。MS5001型燃气轮机燃烧室温度为980℃,热效率27%,到20世纪80年代,其性能已经明显落后。日立认为,将来会需要在热效率方面更具竞争力的机型,决定开发与MS5001同等出力,但热效率更高的燃气轮机,这就是H-25。

  H-25是日立结合多年制造MS5001的经验,又吸收了日立研究所和机械研究所新开发的新材料、新工艺,特别是新型耐热合金和叶片冷却技术而研制的产品。该燃气轮机最大输出功率与MS5001相同,但燃烧室温度为1260℃,热效率32%,达到了F级燃气轮机的水平,明显优于MS5001。该机的外部尺寸与MS5001相同,因此原来使用MS5001的电厂可以直接换用这种燃气轮机,更换后燃料费用可以降低约20%,经济效益明显。

  从以上介绍可以看出,H-25是日立在GE的MS5001的基础上研制的一款专用的工业重型燃气轮机。而中船重工七〇三所目前拥有的GT-25000燃气轮机,其原型是乌克兰曙光设计局研制的UGT-25000燃气轮机。两者虽然最大输出功率相当,但在结构上有着相当大的不同。

  乌克兰曙光设计局作为苏联时期专门设计舰船用燃气轮机的设计部门,它所研制的UGT-25000燃气轮机,是一款专用的船用燃气轮机。由于装船的应用环境对燃机的体积和重量有限制,UGT-25000燃气轮机采用的是类似航改型燃气轮机的燃气发生器+动力涡轮的结构,其中燃气发生器采用的是类似航空涡喷发动机的双转子设计,通过让高低压压气机分别在不同的转速上运转,获得比体积和重量相当的单转子压气机更高的增压比,从而在体积和重量相当的情况下,获得更大的输出功率。

  UGT-25000的这个设计虽然达到了目的,但也造成了一个后果:难以通过对压气机和燃烧室的简单放大,来达到功率提升的目的,发展潜力有限。

  目前来看,因为结构的原因,30MW可能就是GT-25000功率提升的极限了

  H-25则不同。作为一款陆地发电专用工业燃气轮机,它不需要考虑体积和重量问题,它更多需要考虑的,是工作寿命长,能长期安全运行,并在满足前两者的基础上,尽量少用贵重金属材料以降低制造成本。

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