超大型空分装置跳动“中国芯”
时间：2020-09-05 09:17:21 来源：达达文档网 本文已影响 人 
首套国产10万立方米/时空分装置压缩机组试车成功
超大型空分装置跳动“中国芯”
8月23日，辽宁营口鲅鱼圈， 沈鼓集团国家能源大型透平压缩机组研发 实验 中心中央控制室，我国首套国产10万立方米/时空分装置压缩机组正在进行全负荷性能试验。
机组振幅值均小于25微米，整机效率超过89%，各项机械性能及气动性能指标均达到国际先进水平。随着一组实时数据闪烁现大屏幕，沈鼓集团总经理孔跃龙一声洪亮的宣告打破了宁静，“十万空分压缩机，试车成功！”
刹那间，在场的研制团队成员眼里噙满泪水，中央控制室里的见证专家击掌、拥抱。试车成功，意味着超大型空分装置中有了“中国芯”的跳动，中国有了自主的首台套10万空分装置压缩机组，我国成为世界上屈指可数的可以生产大型空分装置压缩机组的国家之一。
首台套使命花落沈鼓
煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，与能源、化工技术结合，形成煤炭-能源化工一体化的新兴产业。
空气压缩机组为整个煤化工工艺流程提供动力的“心脏设备”，截至目前，国家已批准和待批准的煤化工项目，需要此类规模空分压缩机70台套以上。作为煤化工的核心设备，一套400 万吨/年煤间接液化制油装置，需要制氧量120万立方米/时的空分岛、12套10万等级空分配套空气压缩机组。
然而，10万等级空分配套空气压缩机组核心技术长期被少数外国公司垄断，我国大型空分装置压缩机组全部依赖进口。
2011年10月28日，国家能源局组织了关于神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目关键设备国产化工作会议，会议决定10万等级空分装置及其配套空气压缩机组作为国产化重点。
10万等级空分压缩机组的国产化不仅可以为国家和用户节省大量投资，更关系到国民经济安全。此次10万等级空分压缩机组国产化成功与否关系到我国煤化工用10万等级空分装置完全实现自主制造生产的成败与否，使命光荣，任重责艰。
机遇总是垂青有准备的人。2013年8月，沈鼓集团用最充分的技术优势、最可靠的技术方案、最周到的服务构想，赢得了专家和用户的信任和认可，在无数次博弈和商业争夺中抢下了首套10万等级空分装置配套压缩机组国产化攻关这份厚重的订单。
事实上，沈鼓集团从2002年开始便致力于大型空分装置用压缩机的研制；2004年沈鼓国内首台套国产化4万等级空分压缩机组成功交付用户，同年在无合同的条件下，自筹资金完成了3.5万等级齿轮组装式空压机组样机的制造与试验；2006年，国内首台套国产化5.2万等级空分压缩机组成功交付中原大化用户，并一次开车成功。
到了2010年，国家发改委、能源局确定沈鼓集团作为国内唯一的大型透平压缩机研发中心；同年，沈鼓自筹资金完成5万等级多轴多级齿轮组装式空分增压机组样机的研发设计，于2012年完成了制造与试验工作，并完成了20多项自主研发新技术的试验验证。
创新图强矢志自主攻关
经过十余年的大型空分装置压缩机组技术经验积累，沈鼓集团已经解决了叶轮模型级、转子稳定性、核心部件材料及强度分析等技术难题，为研制10万等级空分空气压缩机组作了充分的技术储备。
在首套10万等级空分压缩机组的研制过程中，沈鼓集团设立了50多项研究课题，开展了300多个风险点评估及消除技术研究，先后攻克了大轮毂比混流式和小轮毂比高马赫数的高效叶轮设计、特型结构转子动力学分析、转子和定子的复杂联接结构、机组装置成套设计等一系列技术难题。
创新的过程是艰难的，一切都要从零开始。为了满足装置大流量、大压比、高效率的要求，空压机采用全新的“轴流+离心”共轴结构，增压机采用多轴多级齿轮组装式，无论是机组的空气动力设计、应力和稳定性分析、整体设计优化，还是关键零部件加工制造工艺，空压机、增压机全负荷方案等，都凝结着沈鼓集团和联合研发团队的智慧、心血和不懈的努力。
尤其是在“轴流+离心”空压机及组装式增压机的结构设计过程中，沈鼓集团技术专家依靠成熟先进的大型、超大型离心压缩机技术和大型轴流压缩机技术，在掌握“轴流+离心”优化匹配技术的基础上，进行了技术的再优化、再创新、再升级。
对于技术设计人员来说，10万等级空分压缩机组的设计由于采用全新结构，无论是压缩机、增压机的结构设计，还是密封、壳体，都没有经验可借鉴，但这一切的困难并没有成为自主研发的障碍。
沈鼓研发团队不断地与杭氧及用户进行沟通，确保每个参数的准确，及时获取最新的资料；与具备世界最先进技术的国际知名公司合作，确保各项技术应用都是国际上最先进的技术；几百次的研究、评审分析和协调会，61期大型会议组织，数千个不眠之夜的奋战，沈鼓集团为用户交上了最优的设计方案。
一套优质的超大型空分装置配套压缩机组的诞生，需要匠心独运、量身定制的设计方案，更需要加工精良、工艺过硬的制造技术作保障。在沈鼓集团，10万等级空分压缩机组的加工、装配过程近乎一场百团大战。
在制造过程中，沈鼓集团所有子公司和部门全力为这一项目奉献智慧，戮力拼搏，举全局之力，聚众人之智，携威武之师，以拥有国内最先进的加工装备和工艺技术，保证了所有关键零部件的加工精度和质量。
该产品所有叶轮均采用世界最前沿的整体铣制、电火花加工、端齿加工等先进技术；为减少转子重量，空压机主轴采用空心轴、分段式结构，轴段配合间隙仅有头发丝直径的十分之一；直径达1.5米的超大叶轮、近8米长的主轴、重达29吨的转子，给加工和装配都提出了极高的要求；大型机壳焊接及加工有效避免了铸造缺陷，保证了产品整体质量。
实践证明，全新的设计结构，超大型的机组制造和装配，特型部件的稳固吊装，精准的装配数据检测，一系列高难度的制造和装配过程，代表了中国透平压缩机制造业的最高水平。
自主试验完美验证产品质量
10万等级空分压缩机组设计制造难度很大，为确保首台套机组投产运行万无一失，产品出厂前必须做全速全压全负荷性能试验。
由于该机组功率超过6万千瓦，拿到订单之时，国内没有任何一家企业具备试验能力，而GE、爱利奥特、西门子、曼透平等国际著名透平压缩机制造厂家都具备9-13万千瓦压缩机组试验能力。
为此，早在2012年国家发改委即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》，在辽宁营口投资7亿元建设国内唯一的10万千瓦试车台位，具备大型压缩机组全压全负荷试车条件。
建设10万千瓦透平压缩机试验台，不仅是研制10万等级空分压缩机的需要，也是开发15万空分、大型天然气液化装置等更大型压缩机的需要，是国家制造力量的体现。试验台建设和机组试验技术难度高，工作量巨大。
国家的需要就是沈鼓的行动。为了完成压缩机组的各项试验，沈鼓集团攻克了所有试验设备及管路装配、蒸汽供给系统打靶、双控制系统组态、水电气及蒸汽等全系统运行操作等难关，具备全面试验能力的试车台为机组的试验提供了可靠保障。
10万等级空分压缩机组出厂试验过程极其复杂，联动试验前的过程就是一场分秒必争、过程激烈的攻坚战。在7个月时间里，花费了2千多万元试车设备材料费和2千万元燃料消耗费，分别进行了汽轮机、空压机、增压机单机的机械运转试验和性能试验，以及压缩机组联动的机械运转试验和全负荷性能试验等共9类试验。
自今年7月23日到8月3日，由沈鼓集团、杭汽轮集团、杭氧集团研发团队自主研发的10万等级空分机组先后三次成功进行了全负荷性能试验，各项性能指标均满足设计要求并优于国际标准，达到了国际先进水平。
与此同时，通过以上试验，包括锅炉及其蒸汽供给系统、循环水系统、控制和监测系统等9大系统在内的沈鼓营口大型产品制造试验基地经受住了全面考验，这标志着沈鼓集团已经完全具备15万以上空分装置压缩机组的设计、制造、试验能力，也为超大型乙烯、LNG、管道输送等装置用压缩机的研制和试验打下坚实基础。
