AGT-7燃氣輪機的研制與發(fā)展

■ 高鑫 / 中國航發(fā)燃機

在第十三屆中國國際航空航天博覽會上，中國航發(fā)展出了AGT-7燃氣輪機。AGT-7燃氣輪機是在“太行”發(fā)動機基礎(chǔ)上，衍生發(fā)展的我國完全自主研制的7MW級輕型航改燃氣輪機，對于國產(chǎn)燃氣輪機提高市場份額，打破國外廠商壟斷局面，具有重要意義。

目前，在能源各細分領(lǐng)域，尤其是海上平臺、西氣東輸?shù)汝P(guān)乎國家能源安全命脈領(lǐng)域，市場仍被GE、索拉、西門子等國外公司的產(chǎn)品壟斷，存在使用和維護成本高、使用受限等風(fēng)險，迫切需要發(fā)展國產(chǎn)動力裝備，確保我國能源動力安全。因此，自主研制7MW級燃氣輪機具有廣闊的市場前景，在推動國家科學(xué)技術(shù)進步，保障國家能源供應(yīng)安全，促進能源裝備國產(chǎn)化進程，協(xié)同能源領(lǐng)域全鏈條發(fā)展方面具有重要意義。

研制方案

AGT-7燃氣輪機是在“太行”航空發(fā)動機基礎(chǔ)上，吸收航空發(fā)動機的成熟技術(shù)衍生發(fā)展的我國完全自主研制的7MW級輕型航改燃氣輪機，為軍民兩用型：軍用方面可用于氣墊登陸艇等特種艦船推進系統(tǒng)主動力；民用方面主要用于海上采油平臺、備用電源和分布式供能、機械驅(qū)動等領(lǐng)域。

AGT-7燃氣輪機為分軸結(jié)構(gòu)，在繼承“太行”航空發(fā)動機核心機（高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪）和低壓渦輪（改為動力渦輪）結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上進行優(yōu)化改進，并研制燃氣輪機專用部件和系統(tǒng)。通過基于性能的多部件氣動匹配設(shè)計、空氣冷卻方式優(yōu)化、熱端部件長壽命設(shè)計、海洋環(huán)境整機防護設(shè)計、雙燃料燃燒技術(shù)、冷端高效密封技術(shù)、數(shù)字式控制系統(tǒng)綜合設(shè)計、機匣強度綜合提升等核心技術(shù)攻關(guān)，不僅實現(xiàn)了整機性能、可靠性及壽命的合理兼顧，各項技術(shù)性能滿足指標(biāo)要求，還具有優(yōu)越的功率密度特性。

AGT-7燃氣輪機及其發(fā)電機組主要性能參數(shù)（ISO條件） （攝影：張文冬）

研制歷程

1998年，中國航發(fā)動力所作為總設(shè)計師單位，各參研單位通過自籌經(jīng)費，啟動了7MW級AGT-7工業(yè)發(fā)電用燃氣輪機研制工作。2000年，國防科工局在國防基礎(chǔ)科研“軍民兩用技術(shù)”重大專項中給予了重點支持。2002年8月，完成原理驗證機設(shè)計、試制、試車臺架建設(shè)和整機調(diào)試試驗，成功實現(xiàn)全轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，驗證了在“太行”航空發(fā)動機基礎(chǔ)上改型研制7MW級燃氣輪機的技術(shù)可行性。2004年，在總結(jié)原理驗證機研制經(jīng)驗基礎(chǔ)上，各參研單位通過自籌資金，啟動了技術(shù)驗證機研制工作。2007年11月，完成技術(shù)驗證機設(shè)計、試制、整機性能調(diào)試及發(fā)電機組聯(lián)調(diào)試驗，成功實現(xiàn)額定工況穩(wěn)定運行，整機各項技術(shù)性能基本達到設(shè)計指標(biāo)。2008年至今，結(jié)合原型燃氣輪機研制，完成了性能和可靠性設(shè)計改進及工程驗證。2019年，AGT-7燃氣輪機被列入國家能源局第一批燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展示范項目。截至目前，在中海油海南東方終端累計帶載運行5500余h，燃氣輪機運行狀態(tài)穩(wěn)定、參數(shù)正常、整機性能未見明顯變化，主機各部件經(jīng)孔探檢查，無明顯異常，初步驗證了運行可靠性，積累了一定的運行經(jīng)驗。

中海油海南東方終端AGT-7燃氣輪機發(fā)電機組

研制意義

作為技術(shù)密集型重大裝備，燃氣輪機動力裝置涉及學(xué)科多，上下游產(chǎn)業(yè)鏈長，其技術(shù)發(fā)展不僅有利于能源動力的高效利用，也大大促進了原材料、加工工藝、熱處理工藝、材料表面處理、電氣設(shè)備、自動化控制等方面技術(shù)的發(fā)展，對動力機械、工程熱物理、流體機械、熱能工程、機械設(shè)計與理論、燃燒等多個國家重點學(xué)科的建設(shè)具有極大的促進作用，對拉動國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

AGT-7燃氣輪機源于軍用技術(shù)，在民用領(lǐng)域應(yīng)用驗證后取得的成果又可用于支撐軍品的研制和可靠性考核，有效地利用民品研發(fā)制造成本優(yōu)勢降低軍費開支，同時提升原材料行業(yè)、精密制造業(yè)以及高科技行業(yè)的技術(shù)水平，可成功實現(xiàn)軍民一體化發(fā)展、以軍用推動民用、以民用反哺軍用的目標(biāo)，體現(xiàn)軍民結(jié)合、寓軍于民，對保障國家安全和增強綜合國力具有重大戰(zhàn)略意義。通過AGT-7燃氣輪機的研制，還可建立軍民結(jié)合、軍民共用的科技基礎(chǔ)條件平臺，建立軍民有效互動的協(xié)作機制，實現(xiàn)軍用產(chǎn)品與民用產(chǎn)品研制生產(chǎn)的協(xié)調(diào)，促進軍民科技各環(huán)節(jié)的有機結(jié)合。AGT-7燃氣輪機的研制對于打破國外廠家在我國能源動力裝備領(lǐng)域的壟斷，建立核心設(shè)備自主生產(chǎn)和維保能力，填補國產(chǎn)燃氣輪機發(fā)電機組在能源各細分領(lǐng)域的應(yīng)用空白，提升我國在能源生產(chǎn)領(lǐng)域的安全性和抵抗國際爭端的能力具有重要意義。

結(jié)束語

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及電氣化進程不斷加速，對燃氣輪機發(fā)電機組的需求量也在不斷增加，這為AGT-7燃氣輪機帶來了更廣闊的市場。成功將國產(chǎn)燃氣輪機發(fā)電機組應(yīng)用于海上采油平臺、分布式能源以及應(yīng)急電源等領(lǐng)域，對于國產(chǎn)燃氣輪機提高市場份額，打破國外廠商壟斷局面，有效降低燃氣輪機維保費用有重要意義。