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华丽变身|燃气轮机:走向大众化的“明珠”

2017-08-04 10:03:30  来源:互联网  燃气轮机  发电机组  GE   

导读:柴油机热效率高、适应性好,自诞生之曰起便逐步取代蒸汽轮机,成为各类船舶及海洋工程装备的动力源,经过长期的发展和市场的检验,柴油机在海洋装备市场的份额处于绝对统治地位。然而随着技术的突飞猛进,被誉为现代工业“皇冠上明珠”的燃气轮机,不但翱翔蓝天,更是“下地入海”,与柴油机在诸多领域展开竞争。

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目前,燃气轮机已在发电、工业驱动等行业打开一片天地,甚至连美国的Ml艾布拉姆斯、俄罗斯的T-80主战坦克也采用了燃气轮机作为主动力。

明珠好用不便宜

既然被称作“皇冠上的明珠”,那么能戴得起这顶皇冠的也必然也是那些“高富帅”们,而他们往往对振动噪声、占地空间、航行速度、燃料等都有比较特殊的要求,至于经济性则不是首要考虑目标了。既然如此,燃气轮机的客户基本锁定为军船、海上油气装备、豪华游轮、高速渡轮等。

舰船领域自然不必多讲,与内燃机相比,安静且功率密度略胜一筹的燃气轮机受到各国海军偏爱,近几年新型水面舰艇的全燃气轮机化已势不可挡。通用电气(GE)和罗罗(Rolls-Royce)的LM2500、MT30、WR-21等燃气轮机的明星产品主导着军船市场,其中,GE研制的LM2500已装备34个国家海军,Rolls-Royce公司的燃气轮机产品也已被世界20多个国家的海军所采用。

在海上油气领域,由于燃气轮机启动快、运转平稳,还可以就地取材采用油田伴生气作为燃料,以GE和索拉透平(SOLAR TURBINES)为代表的燃气轮机企业,在各类海洋油气钻采、生产装备市场拥有诸多业绩。例如:GE的LM2500及其衍生型号燃气轮机在FPSO(浮式生产储油卸油装置)项目上被广泛选用,单机功率达到42.8MW的LM6000大功率燃气轮机发电机组迄今也已有14台(套)在海洋油气装备上平稳运行。据不完全统计,自2000年以来,GE燃气轮机已在FPSO上安装了近百台。

在民船领域,燃气轮机目前还集中在以服务人员为核心的高速渡轮、豪华游轮等船型。尤其在本世纪初交付的一批豪华游轮中(表1),GE为嘉年华游轮集团(Carnival Cruise)和皇家加勒比游轮集团(Royal Caribbean Cruises)共计13艘豪华游轮提供了LM2500及其衍生型号燃气轮机作为主动力。

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此外,LM2500燃气轮机还在部分中大型高速渡轮中作为主动力。对于40米以下的小型高速渡轮,美国Allison公司501-KF型燃气轮机、美国Lycoming公司TF-40型燃气轮机也有不错的业绩。需要指出的是,对于具体的动力系统形式而言,中大型船舶考虑到经济性和功能性要求,往往采用以燃气轮机为核心的复合动力系统,例如柴-燃联合循环、燃气-蒸汽复合循环以及电力推进等多种形式,而小型船舶则基本采用传统的机械推进方式。

这些年随着燃气轮机的技术不断进步和成熟,其在海洋装备领域的表现可圈可点,但在更庞大的主流运输船舶市场,燃气轮机与内燃机相比则不可同日而语。一方面是因为太贵“买不起”,燃气轮机的价格约为400~500美元/千瓦(表2),而二冲程柴油机的价格约为300美元/千瓦,四冲程柴油机价格更低。

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