作为国之重器,燃气轮机其实非常“接地气”。它的工作原理和烧开水类似,却可以让飞机、船舶、坦克装甲车动力满格、所向无敌。
今天带来《国家工业密码》有声故事第十二集《大力出奇迹!从“烧开水”到燃气轮机》。
在“先天不足”中实现“从0到1”
燃气轮机通过燃烧天然气、柴油等燃料产生高温高压气体再将它们转换成非常强大的动力。燃气轮机具有广泛的应用场景。除了最常用的发电,飞机上天、船舶远航都离不开它提供的源源动力。
燃气轮机工作原理
现在我国的燃气轮机制造水平在国际上已经占有一席之地。
但几十年前,由于国内相关制造还处于技术空白阶段,使用的燃气轮机只能从国外购买,所以我们长期沦为“被宰”的对象。
为了摆脱燃气轮机受制于人的窘迫局面我国的工程师们发愤图强迈上了自研之路,生动演绎了一场“大力出奇迹”的逆袭故事。
如此厉害的国之重器,为什么说是受到了烧开水的启发呢?
其实“烧开水”和燃气轮机之间还隔了一个汽轮机。
人类最早利用热能就是在瓦特改进蒸汽机的时候,瓦特烧开水的时候发现壶盖在水蒸气的作用下有节奏地跳跃。
经过深入研究,发现还真能将烧开水的热能变成机械能,虽然热效率只有2%-3%,但终究是让烧开水实现了“跨服上班”!
这一发现让人类走入了第一次工业革命。
彼时,正是中国的乾隆年间。
1788年瓦特建造的蒸汽机
到后来蒸汽机又经过了N代升级,不断提升功率。只是这段时间我国由于社会局势动荡导致蒸汽机技术发展一直处于落后状态。
直到新中国成立,国家推动“三线建设”,一批来自全国各地的工程师、工人都聚集在一个山沟里——西南地区龙门山脉的汉旺镇。
东方电气集团东方汽轮机建厂前旧貌
大家在这儿扎根下来研制中国自己的汽轮机。
当时,一并落户在西南的还有电机和锅炉的建设者们,他们共同来完成“三大动力”在祖国西南的战略备份使命,国家领导人把他们命名为“东方”。
自此,东方电气的电机、汽轮机、锅炉三大动力厂,第一次出现在新中国。
东方汽轮机建厂初期大门
但是此时此刻,我们已经比早早入局的发达国家落后太多。
在1970年左右,我们的发电汽轮机组功率始终在20万—25万千瓦徘徊。
不够用,根本不够用!连给北京供电都保障不了。
1971年东方汽轮机厂试制的第一台75兆瓦汽轮机试车成功
在筚路维艰中完成提质升级
1975年,东方汽轮机厂开始自主研发30万千瓦汽轮机组。
研发过程中,资金短缺的问题一度让科研陷入僵局。
厂子里上上下下的职工们都心有不甘,大家不想让数年的努力就这样付诸东流。
既然资金短缺,那就一起想办法赚钱。
他们开始利用制造余料,生产不锈钢菜刀、折叠椅、保险柜等,看起来“不务正业”的产品来“贴补家用”。
通过养鸡、养牛、种地来保障职工生活,通过“搞副业”赚钱“输血”汽轮机组研发,终于让科研事业得以继续开展下去。
东方汽轮机厂利用余料制造的折叠椅
东方汽轮机厂服务保障职工生活的养鸡场
科研之路更是凝结了全厂上下的心血,一个一米长的叶片就需要上千个坐标点的计算,而且每一个都必须100%的准确。
设计人员沉浸在办公室里夜以继日地计算。在深夜,有些老专家到家以后突然来了灵感又马上折返一路打着手电、借着月光回到办公室继续进行复杂的计算。
终于在1983年9月28日的夜晚,这天,所有人都紧张地盯着试验台看着机组转速缓缓上升,当平稳升至3000转每分钟时,每个叶片都承载着2400吨的巨大离心力。
在万众紧张期待中,现场调度员报告声响起:
机组运行正常、机组运行平稳、机组提速正常、机组提速平稳、机组降速正常。
在东方电气位于山沟沟的工厂里,我国第一台30万千瓦汽轮机组,成功完成了试车,全场一片沸腾。
在东方电气位于山沟沟的工厂里,我国第一台自主30万千瓦汽轮机组试车成功
在万众协力中实现历史跨越
成绩固然可贵,但摆在面前的问题是,到这个时候我们还是只能生产以蒸汽动力为主的汽轮机。
世界上已经出现了燃烧天然气、氢气的重型燃气轮机,这比蒸汽轮机功率更大、力量更强,我们岂能甘于落后。
重型燃气轮机必须也制造出来,但是燃气轮机对于制造技术的要求更加苛刻,要有能承受1600摄氏度的耐高温材料,要有能扛住龙卷风强度且不被扯碎的叶片。整机的点火试验更是难上加难,就相当于在十级狂风中点燃一根蜡烛。
但是纵然千难万险,也无法阻挡中国人民奋发图强的脚步。
这一次,我们交出了漂亮的答卷。
安装在中海油深圳电厂的国产R0110重型燃气轮机
2002年,中国船舶、中国航发等科研力量开始一起攻关重型燃气轮机。
2012年,国产R0110重型燃气轮机成功应用在中海油深圳电厂,替代了西门子的产品承担发电任务。
2020年11月,东方电气生产的首台全国产化50兆瓦重型燃气轮机G50实现满负荷稳定运行完成了历史跨越。
东方电气生产的首台全国产化50兆瓦重型燃气轮机G50发运
从祝融到普罗米修斯,从天雷引发的野火到触手可得的打火机,从蒸汽机到燃气轮机。
燃烧和控制燃烧,热能动力的效率提升一直伴随着人类前进的脚步。
我们期待着,下一次技术革命带来的滚滚动力。
75载岁月峥嵘,在中国共产党的领导下,新中国在几乎“一穷二白”的基础上,建立起今天门类齐全的现代工业体系。千千万万国有企业建设者用智慧和血汗筑就了立国之本、兴国之器、强国之基、富国之源。如今,国有企业作为新型工业化的主力军,在航空航天、信息技术、能源电力、装备制造等领域打造出一大批领跑全球的重大成果,推动我国工业实现高端化、智能化、绿色化的历史性变革。
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