当前位置: 轮机 >> 轮机介绍 >> 我海军装备美国LM2500燃气轮机后联合
通用动力公司的明星产品
LM系列燃气轮机是美国通用动力公司于上世纪六十年代以TF39涡轮风扇发动机为蓝本研制的航改式燃气轮机。该系列燃气轮机有着非常广泛的用途,可应用于船舶动力,发电,石油开采等多种目的。最为主要的用途是作为军用舰艇的动力装置。由于该型燃气轮机性能优秀,所以美国与其他海军均采购LM燃气轮机作为作战舰艇的动力装置。从上世纪70年代初正式投入使用以来,LM系列燃气轮机已经销售了多台(包括工业和舰船),占据了世界舰船燃气轮机的绝大部分份额。
该系列燃气轮机有着非常广泛的用途,可应用于船舶动力,发电,石油开采等多种目的。最为主要的用途是作为军用舰艇的动力装置。由于该型燃气轮机性能优秀,所以美国与其他海军均采购LM燃气轮机作为作战舰艇的动力装置。
我国在年由华电集团和GE合资的华电通用轻型燃机设备有限公司将首期投资1亿美元,主要生产航改型燃气轮机;GE将转移部分部件生产的核心技术,并逐步提高产品的国产化率。除组装与测试外,新的合资公司还将负责引进通用公司LM+G4、LMPD两款机型的销售、售后/现场等一系列服务。同时注册在闵行的华电闵行新能源有限公司目前正与莘庄工业区合作开展燃气分布式“热、电、冷”三联供项目,将会使用华电GE合资公司的燃气机型进行分布式能源供应,预计将替代闵行区现有燃煤锅炉台,受益企业81家,替代燃煤量39.6万吨标煤;由于能源利用率提高,将为闵行区节约标煤7.75万吨,节能效益明显;减少排放CO.7万吨,NO吨,SO吨,烟尘吨。
LM初入中国
年代,中国海军需要为战略导弹核潜艇从北方基地出海巡逻提供保护用的反潜护航舰艇;同时,中国海军的使命不再仅仅是守卫大陆近海,还需要深入远离大陆的海域,需要反潜能力较强的水面作战舰艇。同时加强水面舰艇的防空能力迫在眉睫,但K型护卫舰的研制进展不顺利,以及对型驱逐舰(旅大级驱逐舰)加装舰空导弹的尝试并不十分成功,总体上而言没有整体提升自动化作战能力,不能适应远洋作战要求,再加之型驱逐舰的整体设计已经落后,中国海军急需要一级新型舰艇填补空缺。同时,随着年代中国与西方国家的关系改善,军事技术的引进出现可能。
建造于80年代末的解放军“哈尔滨”号驱逐舰动力装置采用两台德国MTUl2VTB83型柴油机(单台功率马力),两台LM-20型燃气轮机,满载排水量吨的“哈尔滨”舰最大航速达到31节。该舰是解放军首型采用燃气轮机动力并服役的舰艇,动力系统采用数字式计算机控制,实现了无人机舱。年后,由于美国实施对华制裁,已签订合同的多套发动机取消交付。外国军事家分析,LM可能只装备了“哈尔滨”号,该级舰第二艘“青岛”号则换成了从乌克兰引进的DA50燃气轮机。考虑到DA50的体积、重量都比LM大,从“青岛”号满载排水量也比“哈尔滨”号增加了近吨这一现象看,这种可能性是存在的。
但不知是美国故意搞的还是偶然,交给解放军的LM一度运转不畅。如“哈尔滨”舰的左燃气轮机一直存在低温下启动困难问题,一到冬天就“犯病”,因为启动时间长,磨损了3台造价昂贵的启动机。这问题困扰了十年。十年来,专家来了一拨又一拨,都没有好的解决办法。后来,该问题让该舰上一名叫朱桂全的士官给解决了!
LM在美国海军的优异表现
年,通用电气公司生产出第一台LM样机,次年,样机被安装到一艘滚装船上进行了海上试验。试验证明,LM的输出功率达到了只力(千瓦),效率达到了35.5%,完全满足海军的要求。随后,通用电气公司开始新型燃气轮机的量产,第一艘装备LM燃气轮机的是DDG“斯普鲁恩斯”号导弹驱逐舰。该舰采用两组燃气轮机、每一组均由2台LM组合而成的COGAG推进方案,最大航速达到33节。美国海军共建造了31艘吨的“斯普鲁恩斯”级导弹驱逐舰。
采用LM燃气轮机的第二个大用户是FFG7“佩里”级护卫舰。为了降低设计成本,该级舰直接采用了“斯普鲁恩斯”级驱逐舰的一组2台LM燃气轮机动力装置,驱动一具可调距螺旋桨。美国海军共建造了51艘“佩里”级护卫舰,澳大利亚、西班牙也引进和仿制此型舰。
年代后期,美海军设计了新型“斯普鲁恩斯”级的派生舰,即吨的CG47“提康德罗加”级导弹巡洋舰。“提康特罗加”级巡洋舰的建造总数为27艘,也使用了两组共4台LM燃气轮机。
年,美国海军开始投资发展新一代的驱逐舰,即现在的DDG51“阿利·伯克”级导弹驱逐舰,同样使用4台LM燃气轮机。得益于新型材料、工艺的发展,以及长期运行的经验,LM的功率提高到了每台马力(千瓦),效率达到了36.2%。
由于LM燃气轮机的优异性能,其他国家海军的舰艇也大量采用LM作为推进动力。到上世纪末,LM燃气轮机的总装机数已经超过台,近30个国家的海军共多艘各类舰艇装备了多台舰用LM,累计海上运行时间超过万小时,总运行时间超过了万小时。
之后通用动力推出新的LM+型燃气轮机在年进行试车,功率达到了马力(千瓦),效率达到39.1%,成功捍卫了通用电气公司在船舶推进燃气轮机市场中的地位。美国海军的LHD1“黄蜂”级大型两栖攻击舰的动力装置本来采用两台共7万马力(千瓦)的蒸汽轮机,从第8艘“马金岛”号(LHDS)起,已经改为使用两台LM+燃气轮机推进。
为了最大限度的榨取LM这个“年近四旬老翁”的潜力,在年开始对新一代进行试验,最大功率达到了马力(千瓦),效率进一步提高到39.3%。LM+G4燃气轮机现已正式投放市场,为通用电气公司逐鹿世界燃气轮机市场尽最后一份努力。
我国超越LM的R型能上航母么?
本世纪初,中国尚在消化与吸引国外技术,推进QC型项目的同时,已着手重型燃汽轮机项目,年时,R项目提出,次年10月启动,为是“十五”期间重大专项,项目预算5亿。由多家企业、研究所、大学组成项目联合体,年开始样机的试制工作。
R型是中国自主研制的第一台重型燃气轮机,让中国将成为世界上第五个具备重型燃气轮机研制能力的国家,有时它也被称:40兆瓦级船用燃气轮机,输出功率KW,折合马力,热效率36%。在其基础上,可以实现60MW、MW与MW以上系列燃机。也许有人对于功率,没有直观的认识,那么做一个简单对比,目前现役辽宁舰的主动力系统的由4台蒸汽轮机,总功率也只有20万马力,国外万吨级驱逐舰的动力也只有10万马力。
因为目前舰载单台最大功率的燃气轮机为英国国“伊丽莎白女王”级航母所用的MT30燃气轮机36兆瓦的功率,我们基础型达到40兆瓦,应称为:世界第一才合适。一个由中国自主研发与制造的型号,完全与彻底的依赖于自已力量,因为别人能拿出类似的型号。
在RO母型机基础上,可以实现60MW、MW与MW以上系列燃机。R舰用型号论证工作已经开展,可以作为中型常规航空母舰的主动力。
同时,也意味着:中国国产航母动力全新型号横空出世了!单台马力,除了成为国产航空母舰的主动力之外,似乎没有更好的用途了。目前美国最新一代的福特级航母核反应系统推进系统的功率也不过28万马力,国产型航母为8万吨级,仅2台R就可以让10万吨级航母跑出30节的航速。
这款燃气轮机正在逐步走向成熟,年12月,完成72小时带负荷试验运行考核。年11月29日,完成小时联合循环试验运行考核。年3月21日顺利通过了专家组验收。年的第三届冯如航空科技精英奖获奖名单之中,40兆瓦级船用燃气轮机名列之中。
对于R上航母的不同见解
要使用R作为动力设备,就必须有燃气。天然气和液化石油气肯定不行,运输不方便。燃油?油什么价格?从青岛出发访问美国西海岸,一个来回就得烧掉近一个亿!!尼米兹级主动力是两台蒸汽机,靠核反应炉供热,总功率00千瓦,也不过只有4台千瓦的应急柴油机是烧油的。中国航母如果使用千瓦的R燃气轮机烧柴油,美军会惊叹中国比美国还财大气粗。
把煤气化的全套设备搬上航母?即使造出10万吨级的航母舰体也没地方设置机库。假如国防科工委全体头脑发热,决定使用R作为航母的动力设备,燃料是油。那么这个航母的生存能力将很低,比烧煤的生存能力都低。
跟煤比起来,油料的运输和储存都是相当麻烦的,中国能为航母提供一万吨油料补给的港口实在不多,油罐目标巨大,极易受到导弹攻击。即使煤场被炸了,被炸过的煤依然是煤。
现阶段来说,硬把R与航母扯上关系的话,充其量只能当成一个航母动力的技术储备,将来高温气冷堆技术成熟后,没准会把重型燃气轮机作为高温气体的透平。现有的高温气冷堆为了追求高效率,使用最接近理想气体的氦气,如果为了追求大功率和体积紧凑,将来使用氩气也是有可能的。
静待佳音
现代舰艇动力系统技术的一个重要方向为:全电力推进,除具备高效率等优点,未来随着激光炮、电磁炮等新武器应用对电能只增不减,如今西方几乎所有的新一代舰艇都采用全电推进系统,其核心就是燃气轮机机组。随着技术的成熟,中国也必然要大步推进,既然R型已于年定型,如今已年了,也许马上可以装舰应用了!