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“智造”成就大国重器 ——记沈鼓10万等级空分压缩机组实现国产化新征程
来源:气体分离bingqi2017-10-13 15:51
 
    2017年5月15日,由沈阳鼓风机集团股份有限公司自主研发的我国首台套国产10万Nm³/h空分装置压缩机组(空压机+汽轮机+减速机+增压机)——神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化示范项目空分装置12#空分机组开车成功,可以郑重宣告10万空分装置第一次用上了“中国芯”,圆了中国制造业长久以来的“中国梦”。

三十余载“挑重任”

   
从2010年起,我国成为全球制造业大国,在诸多领域取得了辉煌的成就。沈鼓集团是我国重大技术装备行业的支柱、战略型领军企业,同时又是装备制造业的国家高新技术企业、国家创新企业,被党和国家领导人誉为“国家砝码”。

    勿庸置疑,制造业在一个国家的国民经济中,始终是基础和支柱产业。1980年前后,沈鼓集团引进国外技术开始生产用于3200-20000等级空分装置用压缩机产品,1983年完成出厂第一台采用引进技术设计制造的DH型空压机产品;2002年,沈鼓集团制定了空分压缩机发展规划,详细策划了从2万空分至12万空分压缩机组的发展脉络;2004年,沈鼓集团国内首套国产化4万空分交付用户使用;2006年,沈鼓集团为河南中原大化公司提供国内首台国产化5.2万空分压缩机组交付并试车成功;2010年,沈鼓集团完成5万空分装置多轴多级齿轮组装式增压机组样机的研发和设计工作,并于2012年完成了制造与试验工作。

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    沈鼓集团根据国家能源发展需求,为了打破大空分项目中压缩机组被国外长期垄断的局面,十几年来一直致力于大型空分压缩机组的研究。2011年,以“神华宁煤400万吨煤制油项目”为依托,沈鼓集团开展10万等级空分压缩机组国产化研究开发工作,并于2013年12月与神华宁煤集团签署了“400万吨/年煤炭间接液化项目10万空分装置配套用压缩机组”的供货合同。

    2012年,国家能源局批准沈鼓集团承担国家《大型透平压缩机组研发(实验)中心建设项目》,投入7亿元资金在营口基地建设国内唯一、世界领先的10万千瓦试车台位,为项目成功研发提供了坚实保障。

    在国家发改委能源局的热情关心和鼎力支持下,沈鼓集团自2014年12月起,在沈鼓营口新厂区大型透平压缩机组研发(实验)基地开展了10万空分机组相关的试验工作。经过几个月的不懈努力,相继验证了试验基地试车蒸汽系统、润滑油路等八大公用工程系统,在杭州汽轮机厂、中石化宁波工程公司等各方的积极协作下,克服了试验工况复杂、条件苛刻等重重困难,通过严谨的试验,按照试验大纲要求先后完成了汽轮机、空压机、增压机单机机械运转和性能试验,以及在产品汽轮机驱动下三机联动的机械运转和全速、全压、全负荷性能试验,并达到了设计要求。试验结果表明,机组在机械运转试验时的机械振动、轴承温度等性能指标均优于API标准规定,达到国际同类先进水平。产品的气动性能指标已达到国际先进水平,优于API标准规定。

    神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目,是国家“十二五”期间重点建设的煤炭深加工示范项目之一。其中,10万空分压缩机组为国内首次研发、设计、制造和生产,研制难度前所未有。10万空分压缩机组试车成功,在填补国内空白、实现替代进口的同时,可满足我国能源领域对超大型流体机械需求,具有重大的里程碑意义。

    “让中国装备与世界同步”是沈鼓人的抱负和梦想。在相关部门的帮助和鼓励下,沈鼓集团在实现并积极推进4—5.2—10万空分压缩机组国产化的发展规划后,已将目标定位于世界最大的20万空分压缩机组。

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    这些辉煌业绩的取得,是振兴民族使命的召唤,是沈鼓人对核心技术的执着追求,更是国家、用户对沈鼓的充分信任。面对新一轮蓄势待发的产业革命,沈鼓集团将继续崇实进取,全心全意的为用户提供一流的产品和服务,为社会贡献更大的财富和福祉。

大道行稳“筹帷幄”


    多年来,沈鼓集团坚持技术创新、管理创新、人才体制创新和文化创新,不断实现重大装备国产化新突破。针对宁煤十万空分项目,为了达到国外机组的效率,沈鼓气动团队专门开发优化了轴流段8级叶片,各级均采用50%反动度,获得最佳的设计效率,整个轴流段采用恒定转速全部静叶可调,有效的避免旋转扰动和喷嘴扰动引起的叶片共振,同时可以获得较宽广的稳定运行范围,与国外同类机组部分静叶可调相比,流量范围增宽2-7%;为离心段全新开发了2个混流形式模型级,混流形式具备流量系数大,效率高的特点,在通过CFD等气动软件设计出模型级型线之后,沈鼓又制造了450和800mm直径的试验叶轮,在试验台上进行性能标定,并绘制随着叶轮尺寸放大的效率、能头变化曲线,从而保证离心段的效率处于最佳点,不会发生偏差,能够和轴流段完美的匹配在一起。

    沈鼓通过开发专用程序,整合轴流段和离心段曲线,提高了工作效率和准确性。沈鼓采用国际先进的CFD分析软件对压缩机通流部分进行研究,对蜗壳、扩压器等定子件进行流场分析,优化子午通流结构尺寸。通过合理布置设备与管路、设置整流栅、采用可调进口导叶、改变进口变径的长度等,有效改善进口流场的紊流状态,优化压缩机工艺段的调节性能。

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    在结构设计方面,沈鼓自上世纪80年代就已致力于组装式压缩机的研发,到目前,从1500-40000空分均有组装式压缩机的运行业绩。在组装式增压机的结构设计中,充分考虑增压机各零部件的运行条件,优先采用成熟可靠的结构,对新开发的新结构,结合加工、装配的工艺性,通过国际先进的计算软件进行力学分析,并在样机的研制中推广应用。

    在制造工艺方面,进行了多项针对提高增压机机械和气动性能指标的新工艺研究,并在试验中进行验证,验证结果表明可靠后才能转化到产品中应用。

    从数九寒冬到炎炎夏日,沈鼓人挑战超常意志,用一丝不苟、顽强拼搏的精神谱写出一曲曲迎难而进的胜利赞歌。截至2017年8月25日,十万空分机组在“国产10万立方米空分装置及空气压缩机组工业运行评审会”上成功通过专家组评审。评审期间,用户方神华宁煤和评审组专家对试验过程、标准及试验结果给予了充分肯定,对沈鼓为10万等级空分机组做出的全部努力表示感谢,并建议尽快推广使用。

大器终成“创唯一”


    在沈鼓集团,一直保持着“两个百分之百”:一是沈鼓集团自从空分压缩机组结缘开始,承担了国家所有首台套压缩机组国产化研制任务;二是实现了100%的成功。沈鼓集团技术雄厚,产品技术领先,特别是在大型空分压缩机组领域,是国内唯一掌握压缩机组核心单元技术研发和原始创新能力的企业。

    “敢为天下先”是沈鼓集团一直弘扬的企业品格。沈鼓在研制10万空分压缩机组的同时,进行了大型空分压缩机的系列开发,目前已完成了4万等级组装式空压机+组装式增压机合同产品的研制,5万等级组装式增压机的样机研制,10万等级组装式增压机合同产品的研制。沈鼓的齿轮组装式增压机可满足3~12万空分的市场需求,沈鼓针对5.0MPa和7.0MPa两种工艺流程分别开发出对应的机型,为各类空分装置提供可靠性好、高效节能的优质产品。

    创新书写研发传奇。沈鼓集团10万等级空分压缩机组的成功研制,开启了实现重大技术装备国产化历史新突破的豪迈征程,成为继西门子、曼透平之后,世界上第三家能研制生产10万空分压缩机的企业。标志着沈鼓在超大型空分装置用压缩机组研发、设计和制造上,已达到国际先进水平,部分单元技术国际领先,具备了与国际一流压缩机制造商抗衡的能力,进一步巩固了国内风机行业领军企业的地位,树立起重大技术装备国产化新的里程碑。

    渤海之滨,开阔壮美。沈鼓十万空分压缩机组已被用户全面验收,超大型空分装置用压缩机组国产化圆梦。沈鼓人正怀揣“中国制造2025”之梦想,自主创新、完美制造,在科技进步的道路上创造辉煌,为振兴民族工业而不懈努力奋斗。

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