【行業(yè)新聞】給小型燃機裝上“中國心”——中船集團七〇三所3兆瓦級燃氣輪機研發(fā)紀實

導(dǎo)讀：在近期舉行的2026中船集團燃機日活動上，3兆瓦級CGT3燃氣輪機正式亮相。這臺“動力重器”核心指標(biāo)對標(biāo)國際先進水平，標(biāo)志著我國小型燃機完全實現(xiàn)自主可控。

燃氣輪機素有裝備制造業(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)達國家長期壟斷。

走自主研發(fā)之路，注定挑戰(zhàn)重重。“外國人能做到的，我們中國人一定也能做到，而且能做得更好！”這句鏗鏘誓言，深深刻在中船集團七〇三所燃氣輪機研發(fā)團隊每個人的心上。十幾年來，他們逐步構(gòu)建起功率覆蓋3—50兆瓦的國產(chǎn)燃氣輪機產(chǎn)品體系。

如今，CGT3燃氣輪機已在分布式能源及應(yīng)急電站多個關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，釋放中國制造的強大動能。

圖為在2026中船集團燃機日上發(fā)布的CGT3燃氣輪機。中船集團第七〇三研究所供圖

模擬嗩吶 創(chuàng)新“雙燃料”設(shè)計

“低排放雙燃料燃氣輪機核心技術(shù)被少數(shù)國家攥著，采購、維修都要看人臉色，斷供風(fēng)險就像懸在頭頂?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。而要給小型燃機裝上“中國心”，低排放雙燃料燃燒室，就是必須攻克的第一道難關(guān)。

“海上平臺的特殊工況，催生了雙燃料燃氣輪機這一剛需。”李雅軍介紹，平臺搭建初期無天然氣產(chǎn)出，需從岸上運輸柴油發(fā)電，成本高、風(fēng)險大；投產(chǎn)后可便捷利用自產(chǎn)天然氣，但在過渡階段，平臺絕不能停機，必須在持續(xù)運轉(zhuǎn)中完成燃料切換。

面對這些特殊要求，團隊大膽提出“雙燃料噴嘴一體化設(shè)計”，把油路和氣路精準(zhǔn)集成在同一個噴嘴里，依靠“熱—流—聲”多物理場協(xié)同匹配，讓兩種燃料高效配合、無縫銜接。

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)錯供應(yīng)量，就會出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)、功率波動的問題，嚴重時還會損壞機組核心部件。

團隊夜以繼日，搭建起專用試驗平臺，一點點記錄數(shù)據(jù)，調(diào)整參數(shù)，反復(fù)迭代測試。最終，他們研發(fā)出“雙燃料同步雙向調(diào)節(jié)+定向補給”智能策略，就像給機組裝了“精準(zhǔn)大腦”，實現(xiàn)燃料供給實時調(diào)控，確保雙燃料在線快速平穩(wěn)切換。

積碳是另一個新麻煩。單一燃料運行時，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)機組“罷工”。科研團隊對癥下藥，發(fā)明多種介質(zhì)“協(xié)同吹掃方法”，給噴嘴裝上“自動清潔器”，成功破解積碳難題。

就在距離整機交付不足半年時，一個致命問題突然浮現(xiàn)——壓力脈動，一旦失控，可能導(dǎo)致葉片斷裂甚至整機報廢。團隊火速聯(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。一場與時間賽跑的攻堅戰(zhàn)，就此打響。

4個月晝夜奮戰(zhàn)，大家反復(fù)模擬、測試、分析，終于找到癥結(jié)：燃燒室過渡段的突擴結(jié)構(gòu)造成氣流分離。那段時間，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。團隊從嗩吶的喇叭形結(jié)構(gòu)中汲取靈感，將過渡段優(yōu)化為流線型漸擴設(shè)計，使氣流平穩(wěn)過渡，徹底消除了壓力脈動隱患。

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

試驗驗證那天，數(shù)據(jù)顯示，壓力脈動隱患徹底消除，機組雙燃料切換時間不超過30秒，核心指標(biāo)達國際先進水平。實驗室里瞬間歡呼起來，有人激動落淚。“那是熬了無數(shù)個通宵后的釋放。”李雅軍說。

雙管齊下 走出振動控制困境

振動控制，是CGT3燃氣輪機的“生命線”。一旦振動值超標(biāo)，不僅會加劇零部件磨損，還可能引發(fā)安全事故。研發(fā)之初，團隊就把振動控制當(dāng)核心，從零部件加工到整機裝配，全方位開展轉(zhuǎn)子動平衡設(shè)計。

可調(diào)試時，意外還是發(fā)生了：當(dāng)機組升速到臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間時，振動值持續(xù)攀升，遠超設(shè)計閾值。“之前成熟的經(jīng)驗居然失靈。心涼了半截。”七〇三所高級工程師孫勇回憶。團隊反復(fù)校準(zhǔn)參數(shù)、精準(zhǔn)配重，可振動值始終居高不下。

面對突如其來的難題，團隊迅速組建振動攻關(guān)小組。新機型轉(zhuǎn)速更高，原有經(jīng)驗不適用，臨界轉(zhuǎn)速區(qū)間振動響應(yīng)也超預(yù)期，必須換個思路！

團隊決定雙管齊下、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)上削弱振動傳導(dǎo)；另一方面摒棄傳統(tǒng)低速動平衡方式，開展高速動平衡試驗，通過多平面、多轉(zhuǎn)速反復(fù)調(diào)試，消除轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布偏差。

那段時間，試驗現(xiàn)場就是“戰(zhàn)場”。大家輪班值守，緊盯屏幕上的每一個數(shù)據(jù)波動。每一次微小的改善，都能重燃一分希望。經(jīng)過無數(shù)次調(diào)整優(yōu)化，轉(zhuǎn)子振動值終于穩(wěn)步降到設(shè)計要求以內(nèi)。這次波折，也為我國中小型燃氣輪機振動控制技術(shù)積累了寶貴經(jīng)驗。

見招拆招 破解極度嚴寒難題

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燃氣輪機關(guān)鍵整機試驗，就在這片冰封土地上拉開序幕。“這是對我們3年努力的終極考驗，成敗在此一舉。”七〇三所研究員劉冰冰語氣堅定。

試驗剛一啟動，嚴寒就給了個“下馬威”：水管上凍導(dǎo)致供水中斷；滑油因低溫變得黏稠無法潤滑；天然氣溫度過低，導(dǎo)致點火異常困難。試驗進度一度停滯，大冷的天，每個人都捏著一把汗。

團隊迅速行動，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易預(yù)熱裝置，一點點提升氣體溫度。

寒冬里，試驗現(xiàn)場燈火通明。大家分工協(xié)作，眼里只有試驗進度和數(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)和堅韌毅力，團隊逐一攻克了所有低溫難題。當(dāng)最后一項試驗完成，屏幕上顯示各項指標(biāo)全面達標(biāo)時，現(xiàn)場響起久違的歡呼聲，大家所有的疲憊、焦慮在那一刻都煙消云散。

“我國燃氣輪機起步晚、基礎(chǔ)薄，但這些年一直在加速追趕。”七〇三所副所長孫鵬介紹，“如今在中小型燃氣輪機領(lǐng)域，我們已從跟跑邁向自主創(chuàng)新的階段。”

CGT3燃氣輪機的成功，拓寬了產(chǎn)品功率覆蓋范圍，豐富了產(chǎn)品型譜，更成為我國燃氣輪機自主發(fā)展道路上的又一座里程碑。

展望未來，征途未止。這些強勁跳動的“中國心”，正為我國能源安全、產(chǎn)業(yè)自主與綠色轉(zhuǎn)型，注入源源不斷的澎湃動力。

來源：科技日報

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