PDF《浙江省拟提名 2019 年度国家科技进步奖项目公示内容》

浙江省拟提名

2019 年度国家科技进步奖项目公示内容 项目名称 大型高效变转速工业汽轮机关键技术及应用 提名者 浙江省 提名意见: 工业汽轮机是石油化工、煤化工、电力、冶金等领域的原动机,具有驱动 机械种类多、转速和工况范围变化大、个性化定制设计的突出特点,对国民经 济发展具有重要作用.

由于蒸汽参数、转速、驱动机械不同,大型工业汽轮机 功率覆盖 20-150MW.针对工业汽轮机大型化和在变转速变工况下的高效性、可 靠性、稳定性、适应性、操作性、匹配性等关键问题展开研究,建立了大型工 业汽轮机设计技术体系,研发了系列产品.提出了变转速叶片设计新方法,首 创了叶片气流弯应力精准评估方法和高功率密度转子稳定性判据标准,发明了 调节阀、排汽缸、油泵等关键部件,开发了定制化系统集成优化技术. 主持制定了大型工业汽轮机所有国家标准,获发明专利

43 项,出版专著

1 部,发表论文

28 篇,部分成果获省部级一等奖

3 项. 该成果应用于中石油、中石化、中海油、美国 Bechtel 等国内外公司的项 目,在百万吨级乙烯、十万等级空分、百万千瓦电站给水泵等领域打破跨国公 司垄断,使第一完成单位成功打入美国高端装备市场,并获得核心供应商荣誉. 该项目完成了大型工业汽轮机所有自主化首台套,实现了工业驱动领域全覆盖, 近三年国内市场占有率分别为 68.4%、67.8%、71.3%. 引领了我国大型工业汽轮机技术发展,推动了石油化工、煤化工、电力等 行业的技术升级,实现了能源的高效利用.项目总体技术达到国内领先、国际 先进水平,其中机组工况适应能力、操作性等居国际领先水平. 提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖. 项目简介: 石油化工、煤化工、电力是国民经济重要行业.工业汽轮机是其原动机,主 要用于驱动压缩机、通风机、泵等装置,转速和工况变化范围可达 40%-100%, 是我国重点发展的战略性高端装备.项目实施前,上述行业的乙烯、空分、锅炉 给水泵等配套大型工业汽轮机完全依赖进口,产品价格高昂.由于蒸汽参数、转速、驱动机械不同,大型工业汽轮机功率覆盖 20MW-150MW,针对工业汽轮机大 型化和在变转速变工况下的高效性、可靠性、稳定性、适应性、操作性、匹配性 等关键问题展开研究,取得如下成果: 1. 提出了变转速叶片设计新方法,解决了大型化和高效性问题.建立了叶 片二维气动设计模型;

开发了叶片全三维气动优化技术;

发明了多种叶根和阻尼 抗振结构;

构建了叶片专用数据库.叶片效率提高 2-4%,线速度提高 50%,功率 由20MW 拓展到 150MW. 2.首创了叶片气流弯应力精准评估方法和高功率密度转子稳定性准则, 解决 了叶片疲劳可靠性和转子稳定性问题. 建立了基于流固耦合技术和矢量运算的叶 片气流弯应力计算方法;

建立了基于多因素影响下模态分析的变转速转子稳定性 分析方法.解决了 GE、三菱等公司多组叶片断裂问题. 3.发明了调节阀、油泵、排汽缸等关键部件,解决了工况适应性和操作性问 题.发明了能够快速响应的大流量钟罩阀,稳定工况范围由 60%拓宽到 100%;

发 明了快速启动离心油泵, 解决了应急快速启动问题;

开发了排汽缸优化设计方法, 优化了排汽缸结构,静压恢复系数提高 15%-35%. 4.开发了定制化系统集成优化技术,解决了部件匹配性问题.构建了基于多 物理场耦合的仿真可视化平台;

形成了系列化的工业汽轮机,机型由

280 种拓展 到810 种,实现了工业驱动领域的全覆盖. 主持制定了大型工业汽轮机所有国家标准(4 项) ,获发明专利

43 项,出版 专著

1 部,发表论文

28 篇.部分成果获省部级一等奖

3 项. 成果在中石油、中石化、中海油、美国 Bechtel 等国内外项目中推广应用, 完成了包括我国最大功率工业汽轮机、最大乙烯、空分、电站给水泵装置用工业 汽轮机在内的所有自主首台套,部分产品价格由

9000 万/台降低到

2200 万/台. 在工业汽轮机领域,第一完成单位是乙烯、空分市场唯一中国供应商,是美国高 端装备市场的唯一中国供应商.随着项目推广,国外产品价格已与国内相当,在 恒力集团

150 万吨乙烯项目的国际公开招标中,凭借产品高效性和可靠性,击败 了西门子、GE、Elliott 等公司承接了全世界功率最大的工业汽轮机订单.近三 年直接经济效益 51.8 亿元,国内市场占有率超过 67.8%. 该项目引领了我国大型工业汽轮机技术发展, 带动了大型透平机械行业技术 进步,推动了石油化工、煤化工、电力等行业的技术升级,实现了能源的高效利 用.专家鉴定: 总体技术达到国际同类产品先进水平,其中机组工况适应能力、 操作性等居国际领先水平 . 客观评价: 1.成果鉴定 (1)项目整体成果鉴定意见:由中国机械工业联合会组织,岑可法院士担 任主任的鉴定委员会对该项目进行鉴定: 突破了系统集成优化设计、通流性、 转子稳定性、调节阀响应等关键技术瓶颈.系列产品填补了国内空白,总体技术 达到国际同类产品先进水平, 其中机组工况适应能力、 操作性等居国际领先水平. 成果推广应用取得了显著的经济效益和社会效益,可满足电力、煤化工、石油化 工等工程对大型工业汽轮机的需求. (附件 30) (2)项目部分成果鉴定意见:郭东明院士为组长的专家组对

10 万立方米 等级空分装置用空气压缩机组(汽轮机和压缩机) 的产品鉴定意见: 填补了国 内空白, 是装备国产化的重大技术突破,机组技术性能达到了国际同类产品先进 水平,其中机组操作性和工况适应能力等居国际领先. (附件 27-2) (3)项目部分成果鉴定意见:由中石化科技开发部组织的专家组对: 百万 吨乙烯装置用裂解气压缩机组研制(汽轮机和压缩机) 的产品鉴定意见: 填 补了国内空白, 打破了该类产品长期依赖进口的局面,整体指标达到了国际先进 水平,部分指标优于进口同类机组. (附件 31) (4)项目部分成果鉴定意见:由浙江省机械工业联合会组织的专家组对 1000MW 等级电站锅炉给水泵汽轮机关键技术开发及应用 进行鉴定: 成果技 术创新突出,工程实用性强,达到了国内领先、国际先进水平. (附件 32) 2.性能测试 (1)1000MW 电站全容量锅炉给水泵汽轮机:国内权威测试机构西安热工研 究院有限公司的测试结论为:效率为 85.47%,达到了技术协议约定的内效率保 证值 85.2%,机组性能整体达到技术协议要求. (附件 25) (2)10 万空分装置汽轮机:国内权威测试机构西安热工研究院有限公司的 测试结论为:49.361MW 轴功率(70%负荷)下,热耗率为 10069.9kJ/(kW・h);

33.567MW 轴功率(47%负荷)下,热耗率为 10602.2kJ/(kW・h).(附件 33)热 耗率均低于热平衡图的计算结果,这说明汽轮机在低负荷工况下工作性能良好. 设计工况效率达到 86.7%,优于合同规定设计工况效率 86.2%.(附件 27-2) 3.振动测试 (1)10 万空分装置汽轮机:神华宁煤集团的

10 万空分装置同时拥有该项 目和国际空分领域顶尖制造商曼透平的汽轮机,用户经比较认为:本项目产品机 械部件更稳定,结构设计更合理,杜绝了进口汽轮机轴承座膨胀偏摆、推力盘断 裂等问题, 进口某些机组振动 50μm 不稳定波动. 项目产品最大振动值 17.9μm, 优于 API612-2005(25.4μm)要求. (附件 27-2) (2)1000MW 电站全容量锅炉给水泵汽轮机,用户现场实测:最大振动值

23 μm,优于 API612-2005(25.4μm)要求. (附件 34) (3)百万吨乙烯装置用驱动裂解气压缩机组汽轮机,用户现场实测:最大 振动值 22μm,优于 API612-2005(25.4μm)要求. (附件 34) 4. 浙江省科技信息研究院查新结论 工业汽轮机优化设计技术,基于多物理场耦合仿真的工业汽轮机可视化平 台,变转速低压级组叶片三维气动寻优技术,阻尼减振结构,转子稳定性分析方 法,高功率密度转子的稳定性判据,钟罩阀调节结构,润滑油泵的空化模型,上 述技术特征,除委托单位已有专利、论文和成果文献公开外,在所检索到的其他 相关文献中未见具体述及. (附件 35) 5. 国内市场占有率证明 中国电器工业协会汽轮机分会: 在2015-2017 年间同行业汽轮机产量中的国 内市场占有率分别为 68.4%、67.8%、71.3%,处于行业领先地位,行业排名第一. (附件 36) 6. 用户评价 (1)中国石化股份有限公司:杭州汽轮机股份有限公司是我公司汽轮机领 域国内唯一战略合作供应商. (附件 37) (2)美国著名工程承包商 Bechtel 公司:Key Supplier Award―In Recognition of Valuable Contributions to Bechtel Power Projects.(为美 国高端装备市场提供 1000MW 电站给水泵汽轮机,被工程承包商授予最佳供应商 荣誉) . (附件 38) (3)成套方――沈阳鼓风机集团有限公司:解决了我国大型乙烯装置的动 力源问题.杭汽是我公司大型乙烯装置用工业汽轮机的唯一供货方. (附件 38) (4)神华宁夏煤业集团煤制油分公司:10 万立方米等级空分装置用汽轮机 (国内已投运的最大功率工业汽轮机)运转平稳、安全可靠,操作性好.打破了 国外技术和市场垄断, 在带动超大型透平机械行业的技术进步和煤炭深加工产业 发展等方面产生了巨大的经济和社会效益. (附件 39) (5)中海油惠州石化有限公........