我国的qc280燃气轮机在世界上是什么水平?
QC280燃气轮机是我国在乌克兰的UGT25000燃气轮机基础上仿制的燃气轮机,不过目前已经不再被称为是QC280了,而是改名为GT25000燃气轮机,取消了代表乌克兰的U这个字母。这款燃气轮机的基本技术性能和乌克兰产品大致相同,不过耐高温环境的能力更强。
GT25000和LM2500齐名,这两款大型燃机同英国的MT30等三款舰用燃气轮机是世界上仅有的三款大功率的舰用燃气轮机。我国最早使用GT25000的军舰是舷号为113的052型青岛号驱逐舰,他是我国052级驱逐舰的第二艘,第一艘052驱逐舰112号哈尔滨舰用的是LM2500,最后我国仿制成功GT25000燃气轮机,并实现了量产。
目前,GT25000燃气轮机是我国海军服役量最大的燃气轮机,已经装备了052、052B、052C、052D、055等5级驱逐舰,并且是我国海军新一代神盾舰,万吨大驱055的主力燃机,他的主要特点是功率够大,最大功率可达35MW以上,两台GT25000燃气轮机就可以驱动一艘像052D这样的接近7000吨级的驱逐舰。
相比于LM2500-30燃气轮机的28MW的最大功率,GT25000可以说是强劲许多,但是GT25000有其固有缺点,他在工作的环境温度超过30度的情况下,效率会大大降低,功率大幅下降,在环境温度超过35度之后,功率就只能在30MW之下了,这影响了军舰在实战中的表现,尤其是我国海军需要经常在温度较高的西太、印度洋和南海等海域活动,温度动不动就在30度以上,因此必须要改变这个缺陷。
可喜的是,我国自己改良的GT25000燃气轮机的耐热性大大增强,这一方面得益于军舰内部空调系统的使用,还一方面得益于对发动机本身冷却方式的改进。不过,比起现在一流的大功率舰用燃气轮机,比如英国的MT30燃气轮机,GT25000还存在耗油量较大的缺点,这一点未来是我们突破的方向,但是就目前来说,GT25000无疑是先进的,算是世界三大舰用燃机之一了。
我国的qc280燃气轮机在世界上是什么水平?
之前在军迷圈关于燃气轮机有一句话:西方流氓,东方狗头。流氓指的是美国GE公司的LM-2500燃气轮机,而狗头则指的是乌克兰的UGT-25000燃气轮机。UGT-25000的在我国军迷圈的别名是乌狗头,是乌克兰继承前苏联第四代燃气轮机DA80后,改进而来的一款优秀大功率燃气轮机。而QC280燃气轮机,则是我国从乌克兰引进UGT-25000燃气轮机之后的名称。经过我国消化吸收和改进之后,QC280燃气轮机的性能已经超过原来的UGT-25000,是目前世界先进燃气轮机。QC280燃气轮机
QC280燃气轮机的身世其实相当复杂,最开始是前苏联机器设计科研生产联合体的产品。后来前苏联解体,机器设计科研生产联合体划归乌克兰所有,于是DA80燃气轮机则变成乌克兰的了。乌克兰拿到机器设计科研生产联合体的DA80后,将其改名为UGT-25000。经过几年的改进和完善,最终得到一款在27℃,标准大气压情况下,功率达到26.2mw,热效率36.2%的优秀燃气轮机。1993年,我国的军购代表团提着伏特加和高纯度医用酒精来到了乌克兰。经过酒桌上的几个来回,乌方人员喝得相当嗨,乘着酒兴同意了UGT-25000燃气轮机出口,不久后便和我国签署了《UGT-25000燃气轮机生产许可证及单机销售合同》。根据这份合同,乌克兰向我国出售10台UGT-25000燃气轮机,并转让其相关技术,由我国对这款燃气轮机进行国产化。我国拿到UGT-25000的相关技术之后,由中船重工703所牵头迅速拿出了国产型号GT-25000。后来,负责生产的西安航空发动机厂(420厂)和哈尔滨燃气轮机厂来了一波釜底抽薪,利用703所的图纸生产了“自己”的GT-25000,并命名为QC-280燃气轮机。说到底,QC280其实和GT-25000是同一个东西,只不过QC280航空工业的叫法,GT-25000是中船重工的较法。后来因为一些内部竞争,QC280改一个了代号叫做QD280,转战民用领域发电和工业气体压缩。而中船重工的GT-25000则开始大规模用于我国驱逐舰的动力系统。目前我国052C/D采用的都是GT-25000燃气轮机(QC280燃气轮机,为了更为准确后文统一称为GT-25000)和MTU柴油机的柴燃联合动力,而最新的055则采用了4台GT-25000燃气轮机的豪华全燃动力搭配。装备4台LM2500的伯克级驱逐舰
从数据上来看,GT-25000的老对手,70年代投标的美国GE公司LM2500燃气轮机单机功率18.7MW。而GT-25000基本型功率24.6MW,就功率而言已经超过了LM250070年代的水平,和90年代LM2500功率相当。不过LM2500出现的几十年来不断改进,如今的LM2500+额定功率已经达到29MW,最大功率达到34.8MW。而我国国产化之后的GT-25000额定功率26.2MW,最大功率才能够达到30W以上。
除了功率以外,燃气轮机还有一个重要性能指标就是可靠性!LM2500的可靠性和使用寿命是目前燃气轮机界的标杆,超低的故障率和极长的使用寿命让LM2500畅销全球,出售的所有LM2500总运行时间已经突破惊人的5千万小时。对比LM2500,GT-25000的销量和客户都要少的多,单从数据上来说,肯定是被LM2500按在地上摩擦。不过,GT-25000已经通过了我国海军对其进行的可靠性测试。我国国产的GT-25000燃气轮机目前已经在169武汉舰身上通过了可靠性测试,完成了多项海上测试和长时间的亚丁湾护航任务。虽然说可靠性和使用寿命可能不如LM2500那般优秀,但是也已经达到实战标准。
在大功率燃气轮机界,有一个大神一直笑看LM2500和GT-25000的较量。这个大神就是号称世上最强,被认为一台可以吊打两台俄罗斯同类燃气轮机的英国罗罗公司的MT30燃气轮机。MT30燃气轮机是英国伊丽莎白女王号航母的配套燃气轮机,在26℃,标准大气压情况下的额定功率达到了36MW,热效率40%,性能爆表,轻松吊打最大功率才在30MW以上的GT-25000和LM2500燃气轮机。再来看一个真实的数据对比,标准排水量6.5万吨的英国伊丽莎白女王级航母使用2台MT30,最大航速27-30节。标准排水量7000吨,满载排水量9000多吨左右的阿利·伯克级驱逐舰使用4台LM2500燃气轮机,最大航速31节。标准排水量11000吨,满载排水量12500吨的055驱逐舰使用4台GT-25000燃气轮机,最大航速30节。相比之下,2台MT30就可以推动6.5万吨的伊丽莎白女王号跑出和4台LM2500/GT-25000燃气轮机的伯克级/055驱逐舰,无愧世界最强的名号。燃气轮机作为军舰的核心动力装置其实和航空发动机共用核心机,技术上有着大量共通之处。当然,同时燃气轮机的研制难度也可以比肩苛刻的航空发动机。也正是因为如此,目前世界上能够独立研制大功率燃气轮机的国家屈指可数。主要就是美国的GE,英国的罗罗,乌克兰机器设计和我国的中航工业/中船重工。GE靠LM2500,罗罗靠MT30而乌克兰和我国则靠GT-25000。总得来说,世界第一毫无疑问是MT30,接下来我国的GT-25000和GM2500+相当,LM2500和UGT-25000接近,共同代表世界一流燃气轮机的水平。
我国的qc280燃气轮机在世界上是什么水平?
中国舰用燃气轮机起步晚,发展快,技术实力强。目前国产代表型号是我国主力驱逐舰使用的QC280燃气轮机。这种燃气轮机一种说法是我国仿制的乌克兰的UGT25000,一种说法是我国在UGT25000的基础上改进而来的国产型号,那么我国的QC280舰用燃气轮机到底是仿制的?还是比乌克兰的UGT25000更先进,我国这款主力燃气轮机在世界上处于什么水平?和国外最先进技术对比有多大的差距?
QC280到底是简单的仿制,还是深度改进化的国产型号?在探讨这个问题之前,我们先将燃气轮机的用途,优点给大家罗列一下,方便我们更好的在这一问题上的理解。燃气轮机是在涡扇发动机核心机的基础上,改进而来的大功率舰用动力系统。当然,美国也曾经将燃气轮机装在坦克上,不过也只装备了一款坦克,后来的大部分坦克还是选用的柴油机。目前燃气轮机主要作为军舰的动力安装在军舰上使用。
舰用燃气轮机的优点是相对于柴油机和蒸汽机来说的。舰用燃气轮机相对于柴油机的优点体积小,能力密度高,噪音小。相同输出功率的燃气轮机的体积只有柴油机的三分之一,同时轮机舱的动力噪音小了很多。可以减少本舰的声信号。相对于蒸汽轮机的好处是体积小,能力密度高,启动速度快。这个很好理解,蒸汽轮机在军舰出港前要长时间的烧锅炉,启动时间太长,而且锅炉的体积很大。而舰用燃气轮机一般几十秒就可以完成启动,和航空发动机差不多,而其体积一般只有蒸汽轮机的十分之一甚至更小。可以说燃气轮机集合了柴油机和蒸汽轮机的所有优点,除了造价比较贵之外,并没有什么缺点。是理想的舰用动力系统。
我国自然也很早就开始研究这样的装备,可是我国的燃气轮机一度发展十分缓慢。直到上世纪八十年代中美蜜月期,引进了美国舰用燃气轮机LM2500,我国才算找到了燃气轮机的发展道路。美国产燃气轮机LM2500是世界上装备数量最大的舰用动力系统。不但普遍装配于美国的主力驱护舰,而且还向世界出口了2000多台,用于装备世界上大部分的水面战舰,是世界上最成功的燃气轮机。不过我国在引进几台LM2500之后,美国就开始了对我国燃气轮机的禁运,我国的造舰计划也因此受到了很大的影响。我们开始把目标放在了乌克兰的UGT25000上。这是一款前苏联燃气轮机的最高技术结晶,在苏联解体之后经过乌克兰的改进还不算成熟。我国与乌克兰达成相关引进协议之后,又和乌克兰对其进行了合作改进,其中最重要的改进就是借鉴美国LM2500上的技术对UGT25000进行成熟化的改进。也就是说,现在乌克兰的UGT25000本质上是中国和乌克兰共同努力的结果。
从以上我国引进燃气轮机的过程来看,就连UGT25000这款乌克兰的成熟燃气轮机的成熟改进都有中国军工科技的加持,所以说,我们的QC280绝非简单的肤质UGT25000这款燃气轮机。而是结合了美国和乌克兰两国燃气轮机的优点,对UGT25000深度改进的型号。这也就能解释为何我国仅仅生产了10台UGT25000之后就放弃了这款燃气轮机的生产,因为我们有了更好的燃气轮机QC280。为什么我们的QC280比引进乌克兰的UGT25000更好呢?接下来我们讨论燃气轮机的性能对比就可以看出端倪了。
QC280燃气轮机的性能相当于美国20年前的水平接着上文的分析,我们接着来对比燃气轮机的性能,看看国产的QC280的具体性能到底怎么样。
衡量燃气轮机性能的指标有很多,比如熄火极限,燃烧效率,流阻损失参数等等。不过我觉得最能衡量燃气轮机性能的两个指标是输出功率和热效率。输出功率指的是燃气轮机的对外做功的力量有多大,输出功率决定的是燃气轮机可以推动多大的船舶。而热效率指的是燃气轮机对燃料的有效利用率,这直接关系着战舰的续航里程。
我国的QC280的最大功率是30MW,大约4.2万马力,热效率是38%。而乌克兰UGT25000的输出功率是25MW,也就是3.5万马力,热效率是36%。
从以上数据对比我们发现,我国产的QC280的输出功率比引进乌克兰的UGT25000高了20%,而热效率也相应提高了2%。可不要小看这2%,燃气轮机的热效率哪怕只是提高零点几个百分点也是巨大的提高。
我们再来看一下美国LM2500燃气轮机的具体数据。LM2500早期型号的数据比较难看,第一批LM2500的最大功率是25.5MW,大概就是3.5万马力,热效率只有35%。和UGT25000的水平相当。不过这是美国上世纪60年代晚期的技术水平,这份数据在当时看来还是比较漂亮的。不过随着这款燃气轮机的持续改进,LM2500的技术参数也在不断提高,到了1998年,也就是上世纪末的时候,LM2500的输出功率已经达到了4万马力的水平,热效率也提高到了37%。这一时期的LM2500虽然跟我国的QC280还有一点点差距,不过已经不大。不过这并不代表美国燃气轮机的最高水平。目前最新改进型的LM2500+G4型号最大输出功率达到了34.8MW,最大4.75万马力,已经完全超越了我国的QC280.从这些数据来看,其实我们的QC280的数据也并非那么漂亮,仅仅相当于美国20年前的水平。不过目前中美两国在大型燃气轮机的技术积累上已经处于世界前列,完全超过了乌克兰。
燃气轮机的巅峰是英国的MT30,中美两国的大型燃气轮机在这台燃气轮机面前连做小弟的资格都没有。我们以上所列举出的三款燃气轮机,都是装备在大型驱逐舰上的燃气轮机。但是在这几款主流大型燃气轮机之上,还有一款世界顶尖的燃气轮机,也是代表目前燃气轮机顶尖技术的存在。这款燃气轮机就是英国罗罗公司的MT30。这款燃气轮机的最大输出功率超过40MW,超过美国最新型号LM2500+G4大概20%以上的输出功率,热效率更是达到了惊人的41%。当中美还在为自家燃气轮机热效率突破40%做着努力的现在,英国早在20年前就突破了。英国是燃气轮机的发明国家,是世界上最早研制燃气轮机的国家,在技术积累上也是世界第一。其代表型号MT30的性能参数更是一骑绝尘,领先美国20年以上。
在说明MT30性能强大之前,我们先来看看中美两国主流燃气轮机与各军舰的适配是怎样的。目前我国的052D和055装备的是国产的QC280燃气轮机,052D排水量是7500吨,装备两台QC280。而055这种满排在12500吨的军舰则需要装备4台QC280。美国的阿利伯克级装备的燃气轮机是LM2500,装备数量是4台。而美国的LM2500还装备在法国的地平线级军舰上,每艘舰装配两台LM2500。
以上是中美两国主流燃气轮机的装配规格。从上面的装舰情况来看,无论是美国的LM2500还是我国的QC280,在现役万吨排水量的军舰上都需要至少装配4台燃气轮机才能满足需要。装配数量最能说明燃气轮机的性能好坏。我们接下来看一下MT30装备的军舰以及数量配置。首先是美国的DDG1000,也就是大家熟知的朱姆沃尔特级,装备的就是MT30,大家没有看错,美国这艘舰确实从英国买的燃气轮机。每艘DDG1000排水量15000吨,仅仅装备了2台MT30就够了。从这里来看的话,两台MT30的输出性能已经超过了4台中美主力燃气轮机。
DDG1000的两台装机数量已经看出了这台燃气轮机无与伦比的性能。不过更夸张的还在后面。英国的两艘航母,每艘排水量是65000吨,也是依靠MT30作为动力设备的。而且每艘航母也是装备的2台MT30,以及两台输出功率在11兆瓦的柴油发电机。英国航母的动力系统总功率突破了100兆瓦。不过这其中80%的动力是由2台MT30提供的动力输出。英国航母依靠两台燃气轮机可以最快跑27节,其燃气轮机性能之强悍可见一斑。
我国QC280燃气轮机是在引进乌克兰UGT25000基础上,结合美国的LM2500燃气轮机的优点,自主生产的国产燃气轮机。我们这款燃气轮机的技术性能已经超过了其师傅,来自乌克兰的UGT25000。整体水平处于美国20世纪初的水平。而美国的最新型号大型燃气轮机LM2500的技术数据依然比我们高10%而世界同类燃气轮机最先进水平的英国MT30,其技术数据比我们这款燃气轮机技术数据高出大概30%以上。从这里我们看出,我国这款燃气轮机在世界主流燃气轮机中处于中等偏下的位置。不过虽然我们的QC280不如英美最新的燃气轮机先进,但是这已经是世界领先的水平了。要知道,全世界有能力生产这种大型燃气轮机的国家也仅仅只有中国,美国,英国和乌克兰。其他国家都在大型燃气轮机的技术门槛之外徘徊!
我国的qc280燃气轮机在世界上是什么水平?
实事求是的说QC280舰用燃气轮机目前的性能在世界上可以排到前四名,在QC280前面有:美国的LM2500系列、英国的MT30,WR21,这三种运行时间很长和工艺水平超高的燃气轮机,但它服役时间较短,算是目前最新型号的燃气轮机,安装数量并不多和使用年头不长,还有很大的开发潜力。
军舰用燃气轮机是高科技的工业制成品,需要有非常强大的航空工业技术去支持,而且燃气轮机大多型号就是由航空发动机衍生而来,比如:美军(全世界)目前大量使用的GE公司LM2500燃气轮机,它是1960年代末由TF39重型航空发动机(应用在C-5“银河”超大型运输机上)衍生而来…目前可以制造舰用燃气轮机的都是航空工业极其发达的国家,还必须是可以研制和制造出“大推力航空发动机”的国家…而像法国这样只能制造“中推力航空发动机”的国家,根本制造不出来舰用燃气轮机,在法意联合研制“地平线级”驱逐舰和欧洲多任务护卫舰(FREMM)的建造中只得购买美国的燃气轮机,法国和意大利这样的工业强国都制造不出来的设备其它国家就甭想了!在引进UGT25000基础上进行较大技术改进的QC280燃气轮机。
QC280燃气轮机由于研制时间较晚,利用了更加先进和成熟的设计和工艺,比如:我国科研人员在UGT25000的低压压气机和高压压气机之间安装了一个中间冷却器,使得空气在进入高压压气机之前被冷却,空气经过高、低压压气机的压缩后进入到燃烧室,与燃料混合燃烧后形成高温高压燃气,经高压涡轮、低压涡轮和动力涡轮膨胀做功,分别驱动高、低压气机和负荷。与一般燃气轮机的简单循环相比,间冷循环通过中间冷却器降低了高压压气机的入口温度,进而减少了其压缩空气的耗功,从而提高了燃气轮机的输出功率,根据测算QC280对比引进的UGT25000热效率由37%提高到了40%,功率由40000马力提高到了50000马力…可以在近期和未来一段时间内满足我海军新型舰艇对先进动力系统的需求。总体来说QC280属大功率燃气轮机机,通过十多年的在舰运行,作为我军新一代战舰的主动力系统性能稳定、油耗适中、总功率输出基本上满足了设计要求,总体性能与国际上大量使用的美制LM2500+燃气轮机相当。
未来QC280燃气轮机还会采用回热器技术,发展成中冷回热燃气轮机,热效率可提高到45%,显著改善了低工况时的热效率,到达世界先进水平(WR21也是45%),是我海军将来大型战舰的理想主机。英国著名的WR21型燃气轮机+电机综合电力推进系统,是皇家海军45型驱逐舰的主动力推进系统。
“综合电推”就是把:以前主推进和辅机发电两个几乎不关联的系统整合到一起,将舰船的发电、供电与推进用电舰载装备用电集成在一个系统当中,实现了发电、配电与电力推进用电及其它设备用电统一调度和集中控制…是今后常规舰船动力的发展方向。
将来我海军战舰的主动力系统也要往“综合电推”这个方向发展,目前在这方面的研制工作已经有了很好的成果,再经过一段时间的陆上实验,估计就要上舰测试了…而QC280仍然是我军“综合电推”的核心设备,它具有体积小、重量轻、功率密度高、模块化布置灵活、原动机使用量少、综合运行效能高,启动并网快的特点,是今后我军大中型舰船“综合电推”的首选机。
对于我国来说,QC280还有很深的挖潜价值,即便是将来民用也会有很大的市场!所以,不论是军用还是民用,将来都会有大量QC280服役。
我国的qc280燃气轮机在世界上是什么水平?
纸上的宣仔,为您解答。
QC280实际上是我国引入乌克兰UGT25000技术消化后的产物,属于第一代的应急产品。
首先我们理清一下QC280这个产品怎么来的。我们从上个世纪90年代,由中船重工703所牵头负责乌克兰UGT25000的引进工作,联合哈尔滨汽轮机厂和中航下面的西安航空发动机集团一起合作,这就是国产的GT25000。西发搞涡轮是行家,所以涡轮是交给西发仿制的。不过西发留了个心眼,在仿制过程中也拿到了全套图纸。最后另起炉灶,搞出了自家的QC280。
所以QC280和GT25000,说白了都是乌克兰UGT25000的国产仿制版。所以指标和原版比都差不多,额定功率27MW,最大输出功率30MW。热效率超过36%;功率水平超过美国通用公司90年代时期的LM2500,略逊于较新的LM2500+;热效率与LM2500同一水平。也就是说整体水平就是美国90年代的水平。
703所研制的GT-25000燃气发动机
QC280
但是说了这么多,QC280其实从来没有在国产军舰上使用过。原因就是产权的纠纷。说到底QC280中航搞的一个小动作,利用了中船的的成果变成了自己的产品。如果卖给海军,属于摘了703所的桃子,中船肯定不干的。所以QC280是没有给海军在用,只能用于民用发电和工业气体压缩,这就是QD280。QC280后面又发展出了间冷回热的改良版本,也就是QC280IC,功率更大,热效率可能已经达到了40%,这个水平已经达到了LM2500+的水平。
不过国产燃气轮机发展到今天,中航工业旗下的船用发动机,已经比比中船重工要多的多。其实燃气轮机这个东西和航空发动机不分家,还是中航搞起来更得心应手一点。目前中航已经形成了使用WS-9,WS-10,WS-15核心机的三个大产品线。其中使用太行核心机的QC185,QC400,可以为我们下一代的护卫舰和驱逐舰提供澎湃可靠的动力。比如QC400,功率已经达到40MW级,热效率达到了42%,已经可以与当今服役的最强燃气轮机——罗尔斯·罗伊斯的MT-30比肩了。
我国的qc280燃气轮机在世界上是什么水平?
一、QC-280的由来
QC-280大功率燃气轮机其原型是乌克兰的GT25000型燃气轮机,与1993年引进,刚开始由于乌克兰不愿转让全 部的制作技术和文件,中国只能以乌克兰提供的零件进行组装。进入21世纪后,乌克兰经济窘迫,为赢得中 国资金支持,开始同意向中国转让全部GT-25000燃气轮机技术,中船重工703所负责,并且进行了技术改进, 型号是GT25000,703拥有很大的自主知识产权。但703没有生产能力,在和西航合作生产时,西航也掌握了这 个型号的全部技术,西航看到燃气轮机前景好,就一直和703所合作进行生产探索,就有了所谓的QC280。后 来703所突破了间冷回热技术后的QC280ICR(IC是中冷,R是回热),功率更是有了提升。QC-280首先最先装 机在169等舰船上试用,比如052D驱逐舰就安装了两台QC-280。经过十多年的探索,中国以QC-280为代表的大 功率燃气轮机技术已经成熟。彻底摆脱了大型舰艇的心脏病。
二、QC-280的功率数据
QC-280 的功率是28.67MW,增加间冷循环之后,通常能提高功率40%,达到40MW(54400马力)。
三、QC-280的使用。现在中国很大大的军舰安装了QC-280,比如现在中国最先进的055驱逐舰就安装了QC-280 ,共4台,总马力达到20万匹马力,因此055具有极好的加速性能,最大航速超过30节。
四、QC-280的水平。现在是世界第一,处于最高水平。
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