【行業(yè)新聞】給小型燃機(jī)裝上“中國(guó)心”——中船集團(tuán)七〇三所3兆瓦級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)紀(jì)實(shí)

導(dǎo)讀：在近期舉行的2026中船集團(tuán)燃機(jī)日活動(dòng)上，3兆瓦級(jí)CGT3燃?xì)廨啓C(jī)正式亮相。這臺(tái)“動(dòng)力重器”核心指標(biāo)對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平，標(biāo)志著我國(guó)小型燃機(jī)完全實(shí)現(xiàn)自主可控。

燃?xì)廨啓C(jī)素有裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”之稱，研發(fā)技術(shù)門檻高、集成難度大，被少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)期壟斷。

走自主研發(fā)之路，注定挑戰(zhàn)重重。“外國(guó)人能做到的，我們中國(guó)人一定也能做到，而且能做得更好！”這句鏗鏘誓言，深深刻在中船集團(tuán)七〇三所燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)每個(gè)人的心上。十幾年來(lái)，他們逐步構(gòu)建起功率覆蓋3—50兆瓦的國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品體系。

如今，CGT3燃?xì)廨啓C(jī)已在分布式能源及應(yīng)急電站多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，釋放中國(guó)制造的強(qiáng)大動(dòng)能。

圖為在2026中船集團(tuán)燃機(jī)日上發(fā)布的CGT3燃?xì)廨啓C(jī)。中船集團(tuán)第七〇三研究所供圖

模擬嗩吶 創(chuàng)新“雙燃料”設(shè)計(jì)

“低排放雙燃料燃?xì)廨啓C(jī)核心技術(shù)被少數(shù)國(guó)家攥著，采購(gòu)、維修都要看人臉色，斷供風(fēng)險(xiǎn)就像懸在頭頂?shù)囊话褎Α！被貞浧鹧邪l(fā)初期的困境，七〇三所研究員李雅軍的語(yǔ)氣依舊凝重。

要打破這種受制于人的局面，唯有走自主創(chuàng)新之路。而要給小型燃機(jī)裝上“中國(guó)心”，低排放雙燃料燃燒室，就是必須攻克的第一道難關(guān)。

“海上平臺(tái)的特殊工況，催生了雙燃料燃?xì)廨啓C(jī)這一剛需。”李雅軍介紹，平臺(tái)搭建初期無(wú)天然氣產(chǎn)出，需從岸上運(yùn)輸柴油發(fā)電，成本高、風(fēng)險(xiǎn)大；投產(chǎn)后可便捷利用自產(chǎn)天然氣，但在過(guò)渡階段，平臺(tái)絕不能停機(jī)，必須在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中完成燃料切換。

面對(duì)這些特殊要求，團(tuán)隊(duì)大膽提出“雙燃料噴嘴一體化設(shè)計(jì)”，把油路和氣路精準(zhǔn)集成在同一個(gè)噴嘴里，依靠“熱—流—聲”多物理場(chǎng)協(xié)同匹配，讓兩種燃料高效配合、無(wú)縫銜接。

然而，柴油與天然氣熱值相差懸殊，燃燒特性更是天差地別，稍微調(diào)錯(cuò)供應(yīng)量，就會(huì)出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)、功率波動(dòng)的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞機(jī)組核心部件。

團(tuán)隊(duì)夜以繼日，搭建起專用試驗(yàn)平臺(tái)，一點(diǎn)點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)，調(diào)整參數(shù)，反復(fù)迭代測(cè)試。最終，他們研發(fā)出“雙燃料同步雙向調(diào)節(jié)+定向補(bǔ)給”智能策略，就像給機(jī)組裝了“精準(zhǔn)大腦”，實(shí)現(xiàn)燃料供給實(shí)時(shí)調(diào)控，確保雙燃料在線快速平穩(wěn)切換。

積碳是另一個(gè)新麻煩。單一燃料運(yùn)行時(shí)，空置的流道和噴口容易被積碳堵塞，輕則性能衰減，重則引發(fā)機(jī)組“罷工”。科研團(tuán)隊(duì)對(duì)癥下藥，發(fā)明多種介質(zhì)“協(xié)同吹掃方法”，給噴嘴裝上“自動(dòng)清潔器”，成功破解積碳難題。

就在距離整機(jī)交付不足半年時(shí)，一個(gè)致命問(wèn)題突然浮現(xiàn)——壓力脈動(dòng)，一旦失控，可能導(dǎo)致葉片斷裂甚至整機(jī)報(bào)廢。團(tuán)隊(duì)火速聯(lián)合清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等高校，組建產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)小組。一場(chǎng)與時(shí)間賽跑的攻堅(jiān)戰(zhàn)，就此打響。

4個(gè)月晝夜奮戰(zhàn)，大家反復(fù)模擬、測(cè)試、分析，終于找到癥結(jié)：燃燒室過(guò)渡段的突擴(kuò)結(jié)構(gòu)造成氣流分離。那段時(shí)間，李雅軍愁得睡不著，走路都在琢磨解決方案。

沒想到，破解之法竟藏于傳統(tǒng)智慧里。團(tuán)隊(duì)從嗩吶的喇叭形結(jié)構(gòu)中汲取靈感，將過(guò)渡段優(yōu)化為流線型漸擴(kuò)設(shè)計(jì)，使氣流平穩(wěn)過(guò)渡，徹底消除了壓力脈動(dòng)隱患。

這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)也印證了那句工程格言：“優(yōu)秀的設(shè)計(jì)必然是工程與美學(xué)的融合。”

試驗(yàn)驗(yàn)證那天，數(shù)據(jù)顯示，壓力脈動(dòng)隱患徹底消除，機(jī)組雙燃料切換時(shí)間不超過(guò)30秒，核心指標(biāo)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。實(shí)驗(yàn)室里瞬間歡呼起來(lái)，有人激動(dòng)落淚。“那是熬了無(wú)數(shù)個(gè)通宵后的釋放。”李雅軍說(shuō)。

雙管齊下 走出振動(dòng)控制困境

振動(dòng)控制，是CGT3燃?xì)廨啓C(jī)的“生命線”。一旦振動(dòng)值超標(biāo)，不僅會(huì)加劇零部件磨損，還可能引發(fā)安全事故。研發(fā)之初，團(tuán)隊(duì)就把振動(dòng)控制當(dāng)核心，從零部件加工到整機(jī)裝配，全方位開展轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡設(shè)計(jì)。

可調(diào)試時(shí)，意外還是發(fā)生了：當(dāng)機(jī)組升速到臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間時(shí)，振動(dòng)值持續(xù)攀升，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)閾值。“之前成熟的經(jīng)驗(yàn)居然失靈。心涼了半截。”七〇三所高級(jí)工程師孫勇回憶。團(tuán)隊(duì)反復(fù)校準(zhǔn)參數(shù)、精準(zhǔn)配重，可振動(dòng)值始終居高不下。

面對(duì)突如其來(lái)的難題，團(tuán)隊(duì)迅速組建振動(dòng)攻關(guān)小組。新機(jī)型轉(zhuǎn)速更高，原有經(jīng)驗(yàn)不適用，臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間振動(dòng)響應(yīng)也超預(yù)期，必須換個(gè)思路！

團(tuán)隊(duì)決定雙管齊下、同步發(fā)力：一方面優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，調(diào)整剛度分布，重新規(guī)劃臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間，從結(jié)構(gòu)上削弱振動(dòng)傳導(dǎo)；另一方面摒棄傳統(tǒng)低速動(dòng)平衡方式，開展高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，通過(guò)多平面、多轉(zhuǎn)速反復(fù)調(diào)試，消除轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布偏差。

那段時(shí)間，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)就是“戰(zhàn)場(chǎng)”。大家輪班值守，緊盯屏幕上的每一個(gè)數(shù)據(jù)波動(dòng)。每一次微小的改善，都能重燃一分希望。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次調(diào)整優(yōu)化，轉(zhuǎn)子振動(dòng)值終于穩(wěn)步降到設(shè)計(jì)要求以內(nèi)。這次波折，也為我國(guó)中小型燃?xì)廨啓C(jī)振動(dòng)控制技術(shù)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

見招拆招 破解極度嚴(yán)寒難題

2025年11月，哈爾濱的氣溫低至零下二三十?dāng)z氏度，寒風(fēng)像刀子一樣刮在臉上。CGT3燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵整機(jī)試驗(yàn)，就在這片冰封土地上拉開序幕。“這是對(duì)我們3年努力的終極考驗(yàn)，成敗在此一舉。”七〇三所研究員劉冰冰語(yǔ)氣堅(jiān)定。

試驗(yàn)剛一啟動(dòng)，嚴(yán)寒就給了個(gè)“下馬威”：水管上凍導(dǎo)致供水中斷；滑油因低溫變得黏稠無(wú)法潤(rùn)滑；天然氣溫度過(guò)低，導(dǎo)致點(diǎn)火異常困難。試驗(yàn)進(jìn)度一度停滯，大冷的天，每個(gè)人都捏著一把汗。

團(tuán)隊(duì)迅速行動(dòng)，水管凍了，就用保溫材料層層包裹，加裝電伴熱帶持續(xù)供熱，讓冰冷的水管重新恢復(fù)“活力”；滑油流動(dòng)性差，就緊急調(diào)整加熱方案，優(yōu)化管路減少熱量散失；天然氣溫度不夠，干脆就地取材搭建簡(jiǎn)易預(yù)熱裝置，一點(diǎn)點(diǎn)提升氣體溫度。

寒冬里，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)燈火通明。大家分工協(xié)作，眼里只有試驗(yàn)進(jìn)度和數(shù)據(jù)。一旦出現(xiàn)參數(shù)異常，立刻圍坐研討，反復(fù)推演調(diào)整方案。憑借精湛技術(shù)和堅(jiān)韌毅力，團(tuán)隊(duì)逐一攻克了所有低溫難題。當(dāng)最后一項(xiàng)試驗(yàn)完成，屏幕上顯示各項(xiàng)指標(biāo)全面達(dá)標(biāo)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)響起久違的歡呼聲，大家所有的疲憊、焦慮在那一刻都煙消云散。

“我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)起步晚、基礎(chǔ)薄，但這些年一直在加速追趕。”七〇三所副所長(zhǎng)孫鵬介紹，“如今在中小型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，我們已從跟跑邁向自主創(chuàng)新的階段。”

CGT3燃?xì)廨啓C(jī)的成功，拓寬了產(chǎn)品功率覆蓋范圍，豐富了產(chǎn)品型譜，更成為我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)自主發(fā)展道路上的又一座里程碑。

展望未來(lái)，征途未止。這些強(qiáng)勁跳動(dòng)的“中國(guó)心”，正為我國(guó)能源安全、產(chǎn)業(yè)自主與綠色轉(zhuǎn)型，注入源源不斷的澎湃動(dòng)力。

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

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