歷時7年的自主攻關(guān)，國家能源大動脈西氣東輸管線核心設(shè)備——國產(chǎn)30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組實現(xiàn)零的突破。
本報記者從中石油西北聯(lián)合管道有限責(zé)任公司獲悉，首臺國產(chǎn)30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組——西三線煙墩站1號機于2015年12月26日首次點火成功，目前正在緊鑼密鼓的有序推進投產(chǎn)測試工作。
我國天然氣干線及支干線管道輸送壓力等級以10兆帕和12兆帕為主，輸量在100×108立方米/年以上，要保持高壓力大輸量管道安全、平穩(wěn)、高效輸送，每隔150-170千米需要設(shè)置一座由2-4臺大功率壓縮機組組成的增壓站，因此壓縮機組被譽為長輸管道的“心臟”。
據(jù)了解，用來驅(qū)動壓縮機組的主要設(shè)備是燃氣輪機和電機，燃氣輪機由于技術(shù)攻關(guān)難度高，截至目前，除西二線東段應(yīng)用7臺國產(chǎn)電驅(qū)壓縮機組外，其余電驅(qū)機組和全部燃驅(qū)機組均為進口，造成運行維護費用居高不下、戰(zhàn)略能源輸送受制于人等問題。國家能源大動脈迫切需要“中國動力”。
分步實施
時間回溯到2009年11月，國家能源局確定開展20兆瓦電驅(qū)壓縮機組、30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組和高壓大口徑全焊接球閥三大天然氣長輸管道關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。在國家能源局的主導(dǎo)和推動下，中國石油西氣東輸管道公司代表中國石油天然氣集團公司與研制總承單位中國船舶重工集團公司第七〇三研究所及哈電集團哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司、沈陽鼓風(fēng)機集團股份有限公司等參研企業(yè)簽訂了研制合同。
記者從七〇三所了解到，在該項目研制過程中，七〇三所充分考慮國內(nèi)船用燃氣輪機的研制和生產(chǎn)情況，利用現(xiàn)有條件和存量資源，引進和國產(chǎn)化研制相結(jié)合，分步實施，降低技術(shù)風(fēng)險。
第一階段，采用進口燃氣輪機與國產(chǎn)壓縮機及輔助系統(tǒng)集成，國產(chǎn)化率達52%，形成樣機“產(chǎn)品一”；第二階段，采用國產(chǎn)燃氣輪機與國產(chǎn)壓縮機及輔助系統(tǒng)集成，形成樣機“產(chǎn)品二”，其目標是自主設(shè)計完成燃氣輪機總裝、集成并通過性能試驗考核，最終形成國產(chǎn)化率96%以上的30兆瓦級燃驅(qū)壓縮機組。
“產(chǎn)品一”已在2011年10月27日通過國家能源局、中國機械工業(yè)聯(lián)合會和中國石油天然氣集團公司組織的新產(chǎn)品鑒定。
自主研制
“產(chǎn)品二”的研制是30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組國產(chǎn)化的重頭戲。30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組由功率等級為30MW的燃氣輪機、離心式壓縮機，以及進排氣、燃料、潤滑油、機組監(jiān)控和保護、配電、消防等附屬系統(tǒng)組成。
七〇三所項目負責(zé)人告訴記者，“產(chǎn)品二”研制重點和難點在于30兆瓦級燃氣輪機的設(shè)計和生產(chǎn)，以及機帶燃料系統(tǒng)、機組監(jiān)控和保護系統(tǒng)的設(shè)計和集成。在研制過程中，七〇三所突破了以貧燃預(yù)混燃燒為核心的低排放燃燒室設(shè)計技術(shù)，自主研制了低排放燃燒室，并通過了部件試驗和整機燃料比例影響試驗；突破了30兆瓦級大功率高速動力渦輪的設(shè)計技術(shù)，在國內(nèi)首次自主研制30兆瓦級大功率高速動力渦輪，整機試驗表明高速動力渦輪性能滿足設(shè)計要求，并在國內(nèi)首次完成了整機性能試驗和與壓縮機聯(lián)合機械運轉(zhuǎn)試驗，機組性能滿足研制要求。
哈汽首次承接30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組核心部分——燃機本體國產(chǎn)化研制任務(wù)，以船用燃氣輪機動力渦輪研制經(jīng)驗和9FA重型燃機生產(chǎn)制造技術(shù)，以及承擔的“863”項目“F級中低熱級燃料燃氣輪機關(guān)鍵技術(shù)與整機設(shè)計研究”成果為根基，高速度、快節(jié)奏，迅速備戰(zhàn)國產(chǎn)首臺30兆瓦燃機生產(chǎn)研制工作。
據(jù)哈汽副總工程師姚青文介紹，30兆瓦燃驅(qū)壓縮機組是一型先進的燃氣輪機，其本體部分包括低壓壓氣機、高壓壓氣機、高低壓渦輪、燃燒室和高速動力渦輪五部分組成，共有3143種、21771個零件，其中關(guān)鍵部套154個。
在生產(chǎn)過程中，哈汽嚴格按照國標的要求組織研制生產(chǎn)，攻克了一系列燃壓制造核心技術(shù)，完成了燃燒室、一二級空心冷卻葉片的研制，完成了高速渦輪三四級動導(dǎo)葉片、高低壓壓氣機鈦合金動葉片、不銹鋼導(dǎo)葉片、高溫空心冷卻葉片、高低壓壓氣機轉(zhuǎn)子、高低壓渦輪和動力渦輪高溫合金輪盤、高低壓壓氣機鈦合金輪盤、燃氣輪機燃燒室、燃氣發(fā)生器等關(guān)鍵性部件的生產(chǎn)制造任務(wù)，并于2012年12月4日，完成燃氣輪機制造并交付試車。
經(jīng)過前期的精心攻關(guān)，首臺國產(chǎn)30兆瓦燃驅(qū)機組在2014年9月10日迎來了標志性的成果，機組通過了國家能源局、中國機械工業(yè)聯(lián)合會和中國石油天然氣集團公司共同組織的新產(chǎn)品鑒定。鑒定認為，研發(fā)團隊成功研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的30兆瓦級天然氣增壓用燃氣輪機，突破了工業(yè)驅(qū)動用燃氣輪機、燃驅(qū)壓縮機組的研制、試驗、測試和成套關(guān)鍵技術(shù)；成功研制的30兆瓦級燃驅(qū)壓縮機組“產(chǎn)品二”整體性能滿足天然氣長輸管線建設(shè)和運行要求，達到國際先進水平、填補了國內(nèi)空白，機組國產(chǎn)化率達到96%以上。
投產(chǎn)測試
在2015年下半年以后，機組進入到密集的投產(chǎn)測試工作。5月28日，西北聯(lián)合管道公司完成國產(chǎn)燃驅(qū)機組投產(chǎn)方案、操作運行規(guī)程及配套檢查記錄、應(yīng)急預(yù)案等技術(shù)文件的編制和審核；7月3日，組織管道建設(shè)項目經(jīng)理部、OEM廠商完成投產(chǎn)方案的最終審核；10月15日，組織完成煙墩站壓縮機組投產(chǎn)測試預(yù)驗收工作，共發(fā)現(xiàn)各類問題78項，及時組織開展問題整改；10月27日，完成機組氣密測試；11月30日，完成機組進氣前的所有單體功能測試；12月13日，完成動火連頭作業(yè)；12月25日，完成投產(chǎn)前檢查；12月26日，煙墩站國產(chǎn)首臺30兆瓦級燃驅(qū)壓縮機組首次點火成功。
據(jù)西北聯(lián)合管道公司項目負責(zé)人透露，煙墩站1號機組計劃在1月25日前后開展24小時測試，整體上計劃在1月底前完成機組的防喘振測試，并開展72小時近似性能測試；正常情況下，預(yù)計2月中旬可以完成全部投產(chǎn)測試工作。
另據(jù)悉，截至目前，中石油物資公司已與七〇三所簽訂了5臺燃驅(qū)壓縮機組的采購合同，其中，包括2臺“產(chǎn)品二”、3臺“產(chǎn)品一”。隨著煙墩站1號機組投產(chǎn)帶來的示范效應(yīng)，中國天然氣大容量長距離安全穩(wěn)定輸送將迎來更多的“中國心”。
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