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          工業燈塔十城行·德陽丨“爭氣機”背后的硬核進階

          川觀新聞     2023-03-30 11:11            

          記者 吳憂 寇敏芳 侯沖 攝影 李強

          3月8日,廣東清遠,我國首臺全國產化F級50兆瓦重型燃氣輪機(G50)商業示范機組通過72+24小時試運行,正式投入商業運行。消息傳回四川德陽,東方電氣集團東方汽輪機有限公司(簡稱“東方汽輪機”)科技管理部副部長文圓圓在朋友圈感嘆:“咱們的孩子,太爭氣了!”

          “爭氣機”,立起了四川高端裝備制造業的新高度。

          在中國的工業版圖中,德陽的角色一直很“硬核”——高加工度的裝備制造業,意味著產業技術密集化和高附加值化?!爸匮b之都”,在以清潔能源、人工智能等為主的新一輪技術革命中,將如何進階?四川日報全媒體工業“燈塔”十城行采訪組來到德陽,在東方汽輪機總部園區,尋找答案。

          打牢基礎

          突破“卡脖子”的關鍵核心技術

          走進東方汽輪機總部園區,文圓圓帶領記者來到海鷗廣場,一座泛著金屬光澤的大型裝置映入眼簾。

          這是一臺300兆瓦蒸汽輪機的“心臟”——轉子,誕生于1983年,上世紀90年代退役后被東汽人買了回來,成為一個地標,“它是我國大功率發電設備制造國產化的奠基之作,也是最早的‘爭氣機’?!?/p>

          東方汽輪機總部園區正門。

          40年后,東汽人有了新的“爭氣機”:F級50兆瓦重型燃氣輪機(G50)。

          提起重型燃氣輪機,人們常常這樣形容:它是“除了基因工程以外最復雜的工程”,是裝備制造業“皇冠上的明珠”?!澳軌蜃灾餮兄浦匦腿細廨啓C的國家,屈指可數?!蔽膱A圓表示,它的研發制造是一個國家工業水平的體現,此前只有美國、日本和德國等少數國家實現。

          本世紀初,我國開始與國外企業合作,在國內制造重型燃氣輪機。但當時,核心技術仍掌握在國外企業手中。文圓圓說,特別是高溫部件等核心技術,談到技術轉讓,國外企業一口拒絕,“要不來、買不來、討不來?!?/p>

          2009年,東方汽輪機組建科研團隊,啟動F級50兆瓦重型燃氣輪機自主研制工作。10年后的2019年,高溫部件實現100%自主制造,整機點火試驗一次成功。2023年,正式轉入商業運行,標志著G50的研制、安裝、調試工作圓滿完成。

          東方汽輪機自主研制“華龍一號”核電汽輪機主機設備。東方汽輪機供圖

          10多年來,東方汽輪機在G50項目上投入超過20億元?!百嵅换貋??!蔽膱A圓說,同第一代“爭氣機”一樣,G50是公司為國家鍛造的大國重器,研制過程中掌握的關鍵核心技術、積累的經驗和鍛煉出的人才,才是最寶貴的財富,“這是公司未來發展的堅實基礎?!?/p>

          據統計,在G50研制過程中,東方汽輪機獲得授權發明專利136項,參與制訂國家/行業標準6項,形成燃機設計/制造標準超1000項,完整掌握了重型燃氣輪機自主設計、制造、試驗全過程能力。

          推動數字化轉型

          打造葉片加工無人車間及黑燈產線

          隨著G50首發,更多燃氣輪機的訂單正在涌來?!吧a計劃已經排到兩年后?!睎|方汽輪機工藝部副部長徐健告訴記者,保質保量加快生產是當務之急。

          機器人放置葉片。東方汽輪機供圖

          在徐健的帶領下,記者走進生產一線,在東方汽輪機葉片數字化車間直擊燃氣輪機、汽輪機最核心的制造環節?!叭~片就像芯片?!毙旖≌f,一臺重型燃氣輪機有上萬個零部件組成,其中葉片占比四分之一,其制造技術最為復雜、制造周期最長。

          車間入口,下線的葉片擺成一行,最小的長度不到5厘米,最大的長度超過兩米。徐健介紹,一臺燃氣輪機、汽輪機要用到大小不一的20多級葉片,不同機型的葉片規格不一。在燃氣輪機、汽輪機當中,這些大小不一的葉片將組成環形陣列,每個葉片的位置固定,相互之間的角度固定,對精度要求極高。

          “J型重型燃氣輪機的葉片工藝誤差不能超過0.03毫米,不到普通A4紙的1/3?!毙旖≌f,俗話說慢工才能出細活,在保證質量的基礎上再提升效率就更難了。

          AGV智能配送葉片

          走進車間,一輛自動導向小車(AGV)從身旁駛來,記者尾隨上去。只見小車載著金屬坯料,駛向一臺機床,在機床附近的線邊庫自動卸料;上方的軌道開始轉動,機器人來到線邊庫,伸出手臂將坯料抓起,將其移到機床外;待機床打開隔離門,機器人便把坯料放入其中;機床將坯料固定,刀頭開始轉動車削,一支葉片漸漸成型。

          徐健一邊走一邊向記者解釋,這里是國內首個葉片加工無人車間及首條黑燈產線。通過5G,AGV、機器人、數控加工中心等智能設備接入工業互聯網,依靠背后的大數據、人工智能驅動運行,葉片加工全過程都能像眼前這樣自動運轉,不需要人工介入。

          國內首條葉片加工黑燈產線

          “24小時不停轉,設備利用率達到90%,更重要的是加工精度達0.03毫米?!毙旖「嬖V記者,這樣世界頂級精度的葉片就是在這條產線上源源不斷地生產出來。

          延伸產業鏈

          探索二氧化碳+飛輪儲能等新領域

          “充電2小時,存電2萬度?!痹跂|方汽輪機總部園區東南一隅,東方汽輪機儲能技術事業部副總經理王鑫讓我們見識了一個“超級充電寶”。

          這里有一座藍白相間的小山包,小山通過管道與附近的廠房相連,廠房又伸出一排管道接入旁邊的罐區,整個“超級充電寶”至少有兩個足球場大。

          王鑫介紹,這是全球首個二氧化碳+飛輪儲能示范項目,這座小山包可以儲存15萬立方米的氣態二氧化碳,罐區則可以儲存同樣質量的液態二氧化碳,體積為氣態的1/400,“利用透平機將氣態二氧化碳液化,就是充電的過程;液態二氧化碳氣化推動透平機,就是放電的過程?!?/p>

          這里講到的10兆瓦透平機,就是公司研發的核心設備。什么是“透平”?王鑫解釋說,透平是英文turbine的音譯,俗稱渦輪,壓縮機、汽輪機、燃氣輪機都是透平機。這座儲能設施所用到的透平機,輸入電能就可以成為壓縮機,反過來也能推動電機發電,“模式的轉換只需要幾分鐘?!?/p>

          由于原理相通,東方汽輪機在汽輪機、燃氣輪機領域積累的先進技術,也有了更多用武之地。王鑫介紹,與汽輪機、燃氣輪機以蒸汽、燃氣為工作介質不同,此處使用的透平機以二氧化碳為工作介質,在部件材料和結構設計方面作了定向優化,能夠實現更加高效的功率輸出,“在長達30年的使用壽命中,循環效率能一直保持在60%以上?!?/p>

          以氣電、清潔高效煤電、核電設備為基石,發揮先進透平設備研發制造的長板優勢,積極發展儲能業務,已經成為東方汽輪機延伸產業鏈的重要方向之一?!皬膬δ艿娇諝鈨δ?,再到二氧化碳儲能,方向越來越精準?!蓖貊伪硎?,二氧化碳具有無毒、不易燃、易于獲取的優勢,常溫下即可液化,可以方便實現液態存儲,存儲成本低且安全可靠,未來發展前景可期。

          文圓圓告訴記者,除了儲能業務,東方汽輪機還在工業透平、電站服務、新能源工程等多個領域探索?!爸攸c圍繞清潔能源裝備產業?!蔽膱A圓說,公司正加快先進技術轉化應用,為構建新型電力系統、實現“雙碳”目標作出貢獻。


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