產(chǎn)線機器人放置完工葉片。 東方汽輪機 供圖
東方電氣集團東方汽輪機有限公司G50整機試驗臺。 東方汽輪機 供圖
中新網(wǎng)成都3月11日電 (單鵬 安源)F級50兆瓦重型燃氣輪機的高溫透平葉片，經(jīng)100多道工序的“千錘百煉”，能夠承受超1300攝氏度的高溫；1828毫米低壓轉(zhuǎn)子末級葉片，作為“華龍一號”“國和一號”等重點項目的核心部件之一，填補了中國核電領(lǐng)域技術(shù)空白……這些令人震撼的產(chǎn)品，顯示出“重裝之都”四川德陽打造清潔能源裝備的硬核實力。
制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重中之重。裝備制造業(yè)是中國國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，其中，燃氣輪機作為裝備制造業(yè)的最高端技術(shù)產(chǎn)品，可廣泛用于能源電力、工業(yè)驅(qū)動等重點領(lǐng)域，因研發(fā)和制造難度極大，被譽為“制造業(yè)皇冠上的明珠”。
四川是全國重要的動力設(shè)備制造基地。未來五年，清潔能源裝備將是四川重點發(fā)力的領(lǐng)域。在推進新型工業(yè)化背景下，四川將培育包括裝備制造在內(nèi)的3個“萬億級”世界級集群，加快推動成德高端能源裝備等3個國家先進制造業(yè)集群向世界級集群躍升。近日，記者來到位于四川德陽的東方電氣集團東方汽輪機有限公司(簡稱東方汽輪機)，探訪這座擁有50余年歷史的燃氣輪機生產(chǎn)基地。
“智慧車間”賦能先進生產(chǎn)
燃氣輪機是能源、電力等重點領(lǐng)域的動力來源，而葉片作為核心部件，猶如燃氣輪機的“心臟”。在東方汽輪機葉片加工數(shù)字化車間，記者看到，紅色和黃色的機械手臂靈活揮舞，在產(chǎn)線自動識別、放置葉片；藍色的ATV小車沿著地面上由一排二維碼組成的運行通道，快速進行物料輸送。在車間的數(shù)字孿生長廊，產(chǎn)線的每條生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時呈現(xiàn)在可視化系統(tǒng)中，大幅度減少葉片首件調(diào)試時間。
毫秒級精準(zhǔn)定位，40秒內(nèi)智慧供料，質(zhì)量合格率達99%，人均效率提升650%……一個個驚人數(shù)據(jù)的背后是直觀的經(jīng)濟效益。據(jù)了解，這是國內(nèi)首個葉片加工無人車間及首條黑燈產(chǎn)線，以數(shù)據(jù)驅(qū)動智能物流配送、機器人協(xié)同、自適應(yīng)加工、在線檢測，實現(xiàn)了產(chǎn)線集群數(shù)字控制新模式。
現(xiàn)場一位東方汽輪機工作人員透露，這條葉片黑燈產(chǎn)線包括一條F級黑燈產(chǎn)線和一條J型黑燈產(chǎn)線，其產(chǎn)出的壓氣機葉片廣泛應(yīng)用于F級和J型重型燃氣輪機。尤其是J型黑燈產(chǎn)線，其加工的燃氣輪機葉片精度達正負0.03毫米，誤差相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的四分之一，達到世界頂尖水平。
這間“智慧車間”還實現(xiàn)24小時無人干預(yù)連續(xù)加工。在葉片加工產(chǎn)線，記者鮮少看到工人的身影。在技術(shù)尚不發(fā)達的年代，生產(chǎn)葉片需要大量機床操作工人“三班作業(yè)”。而如今，工人在車間的“智慧大腦”——生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心實時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地掌握車間運轉(zhuǎn)情況，在工位上就高效完成了全車間的生產(chǎn)調(diào)度。
據(jù)介紹，在葉片的全生命周期中，生產(chǎn)只是其中一環(huán)。在裝備全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)賦能下，在銷售端，用戶通過數(shù)字化營銷系統(tǒng)直觀查看各類產(chǎn)品，根據(jù)需求生成數(shù)字化訂單，目前核電、火電、燃機等機組均已實現(xiàn)數(shù)字樣機模型交付。
在生產(chǎn)端，工廠收到訂單后迅速將訂單分解，把所需產(chǎn)品的數(shù)據(jù)下發(fā)至各生產(chǎn)車間。在葉片車間，收到葉片數(shù)據(jù)后，研發(fā)部門緊急進行葉片的參數(shù)化、模塊化三維設(shè)計。經(jīng)過技術(shù)準(zhǔn)備，生產(chǎn)任務(wù)隨即下發(fā)至產(chǎn)線和機床，“智慧車間”大大提高了加工效率。
此外，產(chǎn)品交付后，通過智能傳感、邊緣計算、自動控制等技術(shù)，在線平臺能夠?qū)崟r監(jiān)測機組運行數(shù)據(jù)。當(dāng)葉片發(fā)生故障或達到使用壽命年限，用戶可以在平臺上更換修復(fù)，實現(xiàn)葉片全生命周期管控。
燃氣輪機引領(lǐng)技術(shù)突破
燃氣輪機是發(fā)電、動力輸送以及大型艦船的重要工業(yè)設(shè)備，其工作原理十分清晰：空氣進入燃氣輪機后，壓氣機將其增壓；在燃燒器內(nèi)，經(jīng)壓縮的空氣與燃料混合、燃燒，產(chǎn)生膨脹熱氣；熱氣驅(qū)動動力透平，輸出機械能量。但目前，世界上僅有少數(shù)國家掌握了燃氣輪機全產(chǎn)業(yè)鏈研制能力。
據(jù)東方汽輪機“G50發(fā)展中心”副主任李鑫介紹，中國燃氣輪機技術(shù)曾長期落后國外。“以前能夠自主研制燃氣輪機的，只有幾個主流工業(yè)大國的個別公司，比如西門子、三菱、通用電氣。2003年前后，我國引進了一批國外燃氣輪機制造技術(shù)，部分實現(xiàn)燃氣輪機國產(chǎn)化。”
經(jīng)過發(fā)展，中國燃氣輪機國產(chǎn)化率接近90%，“但90%的國產(chǎn)化率并不意味著90%的利潤。”李鑫解釋說，這是因為部分核心的高溫部件(如燃燒器、透平葉片)仍掌握在國外公司手中，因此每賣出一臺設(shè)備，就不得不外購一套高溫部件。
為加快實現(xiàn)中國高水平科技自立自強，東方汽輪機從2009年開始，在缺乏設(shè)計規(guī)范、設(shè)計程序、設(shè)計經(jīng)驗的條件下，正式啟動國內(nèi)首臺自主知識產(chǎn)權(quán)F級50兆瓦重型燃機“G50燃機”研發(fā)，旨在突破產(chǎn)業(yè)鏈上的斷鏈環(huán)節(jié)。
“燃氣輪機的整體設(shè)計和制造非常難，包括壓氣機、燃燒器以及透平葉片的設(shè)計和制造，如果設(shè)計不好，整個項目都會失敗。”李鑫表示，經(jīng)過多年努力，國產(chǎn)燃氣輪機基本試制成功，形成自己的設(shè)計體系和制造體系，“我們現(xiàn)在可以拍著胸口說：燃氣輪機高溫部件都是自己設(shè)計、自己生產(chǎn)。”
東方汽輪機工藝部副主任工程師曹天蘭表示，經(jīng)過十余年全面攻關(guān)，燃氣輪機主機國產(chǎn)化率已實現(xiàn)100%，搭建出自主的F級燃機設(shè)計體系，具備燃機全部部件的制造能力，突破燃機關(guān)鍵部件材料選型，建成完備的燃機試驗驗證平臺，還培養(yǎng)出一支燃機攻堅的人才隊伍。
李鑫認為，國產(chǎn)燃氣輪機技術(shù)仍需進一步突破，“要持續(xù)優(yōu)化‘G50燃機’，使它的可靠性、耐久性、便利性達到甚至超越世界一流水平；提升‘G50燃機’的數(shù)字化、智能化、清潔化水平；同時開展系列化研制，開發(fā)大功率的燃氣輪機。”
布局燃氣輪機現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈
3月8日，“G50燃機”發(fā)電機組在廣東華電清遠華僑工業(yè)園天然氣分布式能源站順利完成“72+24”小時試運行，成功轉(zhuǎn)入商用階段。這標(biāo)志著我國已全面掌握F級重型燃氣輪機設(shè)計、試驗、施工、調(diào)試、運維等方面的標(biāo)準(zhǔn)體系和工藝規(guī)范，能夠為清潔能源領(lǐng)域提供自主可控全鏈條式的“中國方案”。
“四川清潔能源裝備制造實力雄厚，能源裝備研發(fā)設(shè)計和制造能力國際領(lǐng)先。”四川省德陽市委副書記，市政府市長劉光強表示，建議優(yōu)化國家清潔能源裝備重大生產(chǎn)力布局，以四川成都、德陽等地優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為重點，建立部省合作、央企地方協(xié)同共建機制，出臺專項激勵政策，推動新能源及配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)能力提升，培育世界級產(chǎn)業(yè)集群，建設(shè)世界級制造基地。
在曹天蘭看來，要設(shè)立“中小型燃氣輪機現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長”，以制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展推動中國式現(xiàn)代化，“建議給予專項財政資金支持，由‘鏈長’企業(yè)統(tǒng)籌謀劃產(chǎn)業(yè)布局，以10兆瓦至200兆瓦系列化燃氣輪機、摻氫/純氫燃氣輪機的主機裝備研制為抓手，加強制造能力提升、數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級、智慧化運行等配套能力建設(shè)，帶動基礎(chǔ)元器件、基礎(chǔ)科學(xué)等原創(chuàng)技術(shù)突破，促進創(chuàng)新鏈、供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，建成自主可控、安全可靠的燃機產(chǎn)業(yè)鏈。”
談及產(chǎn)業(yè)鏈打造，東方汽輪機副總工程師孫奇表示，要通過企業(yè)自身發(fā)展帶動全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。今年東方汽輪機將加強與周邊相關(guān)配套企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，中小企業(yè)通過支持、參與東方汽輪機的部分業(yè)務(wù)，從而參與產(chǎn)業(yè)鏈打造。為突破技術(shù)難關(guān)，東方汽輪機還將與部分外部企業(yè)開展聯(lián)合科研，共同推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和核心技術(shù)攻關(guān)。(完)
