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进口5MW燃气轮机国产化攻关及应用

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完成单位:中海石油(中国)有限公司湛江分公司,航发燃机(株洲)有限公司

登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-***

登记年份:2025

发布时间:2025-07-22

成果主要完成人

邓华坤、张家健、高传连、昝智海、劳新力、尉言磊、林振中、王 辉、吴登良、吴 航

项目概况

进口5MW燃气轮机(西门子SGT-100)由西门子从1989年开始生产,至今已经有30年的历史。此型号燃机控制系统是PLC5系统,系统陈旧且技术落后,原厂家出于技术封锁原因,控制系统使用黑盒子非标产品FDAE作为独立控制器、控制逻辑繁琐,程序不开放。除控制系统外,机组大修业务由国外OEM厂商垄断,存在卡脖子等问题。中海油湛江分公司配备有7台该型号燃机,基于以上因素,公司2015年开始本着自主可控、降本增效的方针,由易到难开展“控制系统国产化升级→燃机核芯国内大修→高低压涡轮叶片等关键部件国产化”系列工作。 2015年,中海油湛江分公司首先对西门子燃机控制系统“STAR燃料控制”及“驱动制动器电子装置(FDAE)”系统进行分析,并针对性的对燃机控制系统进行优化。此次国产化改造采用流程步进控制逻辑,将整体复杂的系统分成若干独立的步序模式,所有的模式覆盖机组所有状态,机组所有设备均通过步序模式进行表述。对于独立的设备仅需要分析模式的触发条件,触发后设备的动作及该模式可能会跳转到哪些步序模式,在优化过程中,运用了顺序控制算法、温度控制算法、加速度控制算法、燃料控制算法、双燃料切换净值算法等技术优化措施。 2021年,中海油湛江分公司联合航发燃机(株洲)有限公司成立技术攻关团队,开展SGT100燃机修理关键技术研究。在整个技术攻关的过程中,实现了高压涡轮叶片国产化,目前已经累计运行7000余小时;低压叶片国产化,已累计运行16300小时;建立了燃机修理装配核心工序技术体系,设置了轮盘拆卸、探头装配、叶片尺寸及叶片装配间隙测量装置,满足了燃机修理装配技术要求;创新的提出一种压气机叶片(不分解状态)增材修复方法,设计并制造专用的焊接用装夹定位装置,实现了大损伤压气机叶片的增材修理;通过对国产镍包石墨粉末改进,成功替代原OEM封严涂层,以及对Ni60+WC-10CoCr复合涂层基础性能研究,在国内首次成功应用于压气机转子轴颈修复。 国内非自主燃机修理业务也有部分公司在开展相关工作,但基本上就是换件维修,备件基本上都是来自国外。5MW燃机修理采用的原件维修加部分部件国产化,此种模式目前是国内首创,目前首台燃机运行时数已超过25060余小时,第二台已运行16300余小时,第三台已经运行8000余小时,状态良好,经第三方鉴定评价,该型号燃机国产化相关工作已达到国际先进水平。