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国务院日前发布的《中国制造2025》，描绘出我国建设制造强国的宏伟蓝图。在这样的蓝图中，任何一个概念被提及，都是激动人心的，因为这背后意味着国家的长远规划和产业的跨越发展。燃气轮机，便是其中一个概念。《中国制造2025》在高端装备创新工程方面提出，要组织实施包括航空发动机及燃气轮机等在内的一批创新和产业化专项、重大工程。开发一批标志性、带动性强的重点产品和重大装备，提升自主设计水平和系统集成能力，突破共性关键技术与工程化、产业化瓶颈，组织开展应用试点和示范，提高创新发展能力和国际竞争力，抢占竞争制高点。
由此不难看出，在建设制造强国的过程中，我国誓要摘取燃气轮机这颗“制造业皇冠上的明珠”。这不禁让人期待，向来被欧美国家企业垄断的燃气轮机领域，会有我国企业不断加入，甚至成为强有力的市场竞争者。当然，对照现实，我国燃气轮机产业发展尽管已经取得一定的成绩，但仍然存在很多瓶颈问题，需要一一加以解决。
燃气轮机产业迎良机
“制造业皇冠上的明珠”，这样的说法毫不夸大。燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。粗略算来，燃气轮机涉及结构力学、材料学、气体动力学、工程热力学、转子动力学、电子学、流体力学等诸多学科，而超大型燃气轮机更是被公认为世界上最难造的机械装备。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。
发展集新技术、新材料、新工艺于一身的燃气轮机产业，是国家高技术水平和综合实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。这也是作为我国顶层设计的“中国制造2025”专门提及燃气轮机的重要原因。事实上，今年3月，李克强总理在政府工作报告中就曾指出，新兴产业和新兴业态是竞争高地。要实施高端装备、新能源、新材料、航空发动机、燃气轮机等重大项目，把一批新兴产业培育成主导产业。
燃气轮机的应用范围广泛，包括作为船舶推进设备被用于海洋领域，以及作为源动力用于电力领域等。对我国而言，燃气轮机行业还是一个朝阳产业，发展潜力巨大。特别是随着我国节能减排工作的全面推进，燃气轮机作为能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备，在海洋和电力领域将迎来高速发展期。不过，业内专家也指出，我国燃气轮机技术基础相对薄弱，核心技术储备不足，系统和配套装备的国产化率不高，难以满足我国经济快速发展和实际应用的需要，都是必须正视的现实。
目前，燃气轮机核心技术仍掌握在欧美几个发达国家的企业手中。其中，通用电气（GE）公司一直稳坐世界燃气轮机生产销售的头把交椅，在船用燃气轮机方面也有着丰富的经验，并且仍未放慢研发的步伐。去年，GE公司的船舶部门与英国劳氏船级社（LR）签署了将燃气轮机作为商船动力的合作谅解备忘录，联手研究商船用燃气轮机。在此之前，GE公司已经在17艘邮轮、5艘高速游艇和19艘高速渡船上安装了90台船用燃气轮机。同时，其LM6000航改燃气轮机具有长达2100万运行小时的用于船舶和工业领域的可靠跟踪记录，并已有1110台PC型LM6000航改燃气轮机被应用于路基发电、驱动液化天然气（LNG）压缩机，以及海洋浮式生产储油船、海上平台和自行驳船。
相比之下，我国的燃气轮机研发起步较晚。据了解，我国的燃气轮机起步于上世纪50年代末期，当时还是从前苏联引进的。改革开放以后，我国曾引进西方的先进燃气轮机，并进行过仿制。随后，在引进国外燃气轮机并且国产化的过程中，我国真正消化、吸收了相关技术。当然，鉴于技术基础的薄弱，我国在这方面还亟待奋起直追。
当前，我国作出了发展海洋经济、建设海洋强国和强大国防的战略部署。同时，进行能源结构调整，节能减排的呼声越来越高。这些都使得燃气轮机在船舶和电力等领域的应用有了潜在需求和广阔前景。在《中国制造2025》的指引下，我国相关企业及研发机构唯有加强自主研发，打破技术瓶颈，才能抓住难得的发展良机。
关键设备研发需给力
事实上，不仅是燃气轮机，我国在燃气轮机关键部件方面同样主要依靠进口，其中就包括进排气系统。就进气过滤系统而言，其作用在于过滤掉空气中微米级的杂质、盐、雾等，相当于燃气轮机的“口罩”。如果“口罩”不给力，污染物便会对燃气轮机造成损害，包括叶片冲蚀、叶片结垢、堵塞冷却通道、金属腐蚀等，从而影响机组运行安全、增加维护成本、降低运行经济性。同时，进气过滤系统还可以调节进气的温湿度。我国相关研发机构从上世纪80年代开始从事进排气系统的国产化工作，目前已经形成系列产品，掌握了先进技术。
不过在实际应用过程中，不管是客户还是生产企业，都感觉燃气轮机这一高端产品的推广还存在巨大的挑战。挑战之一，便是燃气轮机进气系统“千人一面”所造成的困扰。由于我国幅员辽阔，气候环境差异巨大，燃气轮机进气系统所面对的空气湿度和污染物种类差别很大。然而，目前燃气轮机进气系统基本上是企业根据统一的设计进行生产，并没有针对用户现场环境进行“私人定制”。这样一来，不同地区、不同环境的燃气轮机使用相同的进气系统，难以实现最优设计。尤其是近年来部分地区大气污染严重，影响了燃气轮机的装机适应性。
据了解，海洋高湿、高盐环境对燃气轮机也会带来一定影响，包括影响其性能、可靠性、寿命，带来机械损害、化学损害、热损害等。为此，业内专家纷纷建议，对燃气轮机进气系统“量体裁衣”，也就是针对不同燃气轮机、应用环境、工作平台进行特殊化的设计，以满足空气品质要求。这就要求企业在深入分析具体环境和客户需求的基础上，充分论证技术可行性与先进性，以及关键技术解决方案，确定系统的组成、功能和技术特性，并围绕这些方面开展各项设计、研发和测试工作。
除此之外，我国燃气轮机进气系统领域还存在其他突出问题。首先，尽管燃气轮机本体设备的技术研究相当成熟，但是燃机进气系统研发方面的投入不足，导致这一领域的理论体系不完善、研究滞后。其次，国内目前还没有针对燃机进气系统和进气过滤器的设计规范和标准，燃机进气系统的设计主要依靠经验及主机厂商的内部规范。再次，我国燃机进气系统和进气过滤器性能检测缺乏相关标准、测试能力和测试方法，导致用户无法对进气系统的性能进行评价。同时，燃机进气过滤器第三方检测机构的缺乏，也对燃机用户的进气过滤器采购工作造成不小的困扰。
日前，中船－国电燃气轮机进气过滤器检测联合实验室在北京正式揭牌。联合实验室以建设成为国内最权威的发电用空气过滤器材料检测实验室为目标，主要开展发电用空气过滤器材料检测业务，规范燃机进气过滤器生产和检测行为。据介绍，联合实验室已成为国内第一家通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认证的燃气发电进气系统领域第三方检测权威机构。这在我国燃气轮机进气系统领域发展进程中有着重要意义，也会为推动燃气轮机在国内的应用发挥积极作用。通过点滴的进步，我国燃气轮机及关键设备方面有望迎来新的跨越。
来自中国船舶报
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发表于 2015-6-5 15:30
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