陜鼓AV140工業(yè)用軸流壓縮機攻克了多項卡脖子技術(shù)

    2020年9月1日，對于我國大型裝備軸流壓縮機和工業(yè)流程能量回收發(fā)電裝置領域全球最大制造商和服務商的陜西鼓風機（集團）有限公司（以下簡稱“陜鼓”），這一天又是一個值得載入企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展歷程的里程碑日子。歷經(jīng)多年軸流壓縮機系統(tǒng)工程領域的探索實踐，一套投入了陜鼓多領域?qū)I(yè)研發(fā)團隊精力，且完全擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全球流量最大的AV140工業(yè)用軸流壓縮機在陜鼓臨潼制造園區(qū)試車成功，機組多項性能指標居于全球工業(yè)壓縮機領域的全新高度，達到了國際先進水平。

    “這套彰顯了中國裝備實力的AV140超大型軸流壓縮機組實施了多項創(chuàng)新，攻克了多項卡脖子技術(shù)，填補了多項國內(nèi)空白，也充分證明了陜鼓在世界壓縮機領域的重要地位?！惫餐娮C了試車全過程的我國航空發(fā)動機高空實驗臺位抽氣系統(tǒng)領域?qū)I(yè)人士這樣評價。

    回眸超大型高端裝備全球最大AV140軸流壓縮機組的研發(fā)創(chuàng)新之路，扎根于陜鼓科技創(chuàng)新沃土三十年的國務院特殊津貼專家、全國勞模、軸流壓縮機專業(yè)領域技術(shù)總監(jiān)王儀田感慨萬千。他告訴記者：“我國自主研發(fā)的民用、軍用飛機發(fā)動機能早日用上自主研發(fā)的‘中國心’，模擬高空實驗臺位抽氣系統(tǒng)領域?qū)嶒炑芯坑葹橹匾?。陜鼓自主研制的AV140超大型軸流壓縮機組就是支撐該領域?qū)嶒炑芯康暮诵膭恿υO備，它的試車成功也將為我國航空發(fā)動機與世界先進水平‘并跑’甚至‘領跑’奠定基礎?！?/span>

    記者了解到，航空發(fā)動機及燃氣輪機“兩機”專項是國家“十三五”規(guī)劃綱要中的100個重大工程及項目，并且排在首位。創(chuàng)新發(fā)展我國自主的航空發(fā)動機已成為國家意志。

    然而，一直以來，航空發(fā)動機高空實驗臺、連續(xù)式跨聲速風洞用大型軸流式壓縮機技術(shù)都被國外壟斷，西方發(fā)達國家不僅在技術(shù)上對我國嚴密封鎖，而且產(chǎn)品也不允許出口。

    “要突破這樣的技術(shù)瓶頸就必須發(fā)展國產(chǎn)化大裝備的創(chuàng)新實力。軸流壓縮機就體現(xiàn)了我國大裝備的創(chuàng)新能力之一，它完全是一個系統(tǒng)性的研究工程。1975年，當我國第一臺軸流壓縮機制造出來的時候，與世界先進技術(shù)相比差距很大。而如今，陜鼓已經(jīng)在大型高爐鼓風機、大型連續(xù)式跨聲速風洞壓縮機、高空飛機發(fā)動機抽氣試驗用壓縮機、軸流與離心壓縮機匹配等技術(shù)領域取得了一系列驕人成績，向世界證明中國制造的實力?！蓖鮾x田自豪地說。

    為了推動重大高端裝備技術(shù)國產(chǎn)化，近年來，王儀田帶領陜鼓軸流壓縮機專業(yè)研發(fā)團隊還不斷創(chuàng)新研究軸流壓縮機實驗方法，對CFD（計算流體動力學）流體仿真計算結(jié)果進行驗證，為國產(chǎn)大型高端裝備技術(shù)提升提供了有力支撐。

    特別是從１９９９年，陜鼓開始研制我國連續(xù)式跨聲速風洞、航空發(fā)動機試驗領域的超大型軸流壓縮機組，陸續(xù)攻克了低雷諾數(shù)、大流量、高壓比、高排氣溫度、高轉(zhuǎn)速下高性能優(yōu)化設計，大型空心軸開發(fā)，大型焊接件質(zhì)量控制、超低負壓下的防漏油、長軸系轉(zhuǎn)子動力學，以及多臺壓縮機之間各種串并聯(lián)的控制等一系列技術(shù)難題，打破了國外對該領域的技術(shù)壟斷，填補了一項項國內(nèi)空白。

    “其實，此次飛機發(fā)動機模擬高空抽氣試驗用壓縮機的創(chuàng)新開發(fā)，首先就是要攻克裝備大型化所帶來的包括轉(zhuǎn)子動力學、工藝設計、加工制造等一系列卡脖子技術(shù)難題。”陜鼓軸流壓縮機結(jié)構(gòu)技術(shù)帶頭人陳江輝告訴記者，他也是在陜鼓大型軸流壓縮機技術(shù)領域持續(xù)創(chuàng)新實踐中培育造就的一大批該領域?qū)I(yè)技術(shù)帶頭人之一。

    對于風量每分鐘20000立方米、壓比為7～8的設計參數(shù)要求，完成這樣一個高空飛機發(fā)動機抽氣試驗用壓縮機的開發(fā)研制任務，從設計的結(jié)構(gòu)尺寸、焊接機殼、空心軸、加工工藝等等方面，完全是一個全新的技術(shù)高度。沒有參數(shù)可以借鑒，沒有成熟的工藝技術(shù)可以引用，擺在王儀田團隊面前的是前所未有的新挑戰(zhàn)。

    “在充分的調(diào)研論證中，我們確定了新型高效葉型和空心轉(zhuǎn)子的全新設計開發(fā)，從而確保了裝置整體運行更加穩(wěn)定和高效節(jié)能?！标児妮S流壓縮機氣動技術(shù)帶頭人王冬介紹說。

    在創(chuàng)新開發(fā)中，陜鼓專門為該項目組建起的50余人跨專業(yè)、跨領域的研發(fā)團隊，在一次次的技術(shù)攀登中實現(xiàn)著一項項突破……最終安全可靠高效的AV140軸流壓縮機組誕生，整機總長度達到了11.5米，寬5.7米，高4.5米；總重量達400多噸；其中核心部件空心轉(zhuǎn)子長度近11米，轉(zhuǎn)子直徑達到1.4米，重量接近70噸。

    而要說起這套高空飛機發(fā)動機抽氣試驗用AV140超大型軸流壓縮機組的成功開發(fā)，就不得不提及此前陜鼓在該領域的一系列系統(tǒng)創(chuàng)新。早于2009年啟動研制，2015年在航空發(fā)動機高空實驗臺位抽氣實驗領域用戶現(xiàn)場成功投運的陜鼓4套AV100-22和3套AV71-21大型軸流壓縮機技術(shù)創(chuàng)新實踐，正是此次打造全球最大高空飛機發(fā)動機抽氣實驗臺位“中國心”的創(chuàng)新“路基”。

    項目總指揮王儀田仍然記得當時陜鼓研制的這7套軸流壓縮機，在模擬高空運行抽氣防喘振試驗過程中，那些牽動人心的時刻……
　　當時的試驗壓比已從5增加到設計值的壓比9，又逐漸增加到了10、11；排氣溫度已超過當時345℃的設計值，最高已突破了390℃。此時每增加一個喘振試驗壓比和排氣溫度，就意味著壓縮機轉(zhuǎn)子葉片等關(guān)鍵部件就要面對由此帶來的高溫、強度、腐蝕等一系列嚴峻考驗，現(xiàn)場的所有人無不擔心壓縮機的承受力和安全性。

    “試驗壓比超過10了，王總，還要繼續(xù)提升喘振壓比試驗嗎？”試驗主操人員把疑問的目光投向王儀田。

    “繼續(xù)抽氣！”王儀田堅定自信地回答。繼續(xù)增加壓比，不僅僅是他對陜鼓軸流壓縮機技術(shù)創(chuàng)新能力懷抱的必勝信心，更是要通過這樣嚴苛的試驗，為我國航空發(fā)動機技術(shù)提供安全、穩(wěn)定且強大的研究平臺支撐。

    就在那次試驗中，最高設計壓比9，最多級數(shù)22級的工業(yè)用軸流壓縮機設計開發(fā)記錄在陜鼓研發(fā)團隊手中誕生，為鑄就今天全球工業(yè)用軸流壓縮機領域之最奠定了堅實基礎。這樣的創(chuàng)新成果也將為冶金特大型高爐、催化裂化、大型空分、制藥、硝酸、硫磺制酸，以及遠程氣體輸送、壓縮儲能等領域輸出擁有“中國心”的重大技術(shù)裝備。

    “如今，按照國家戰(zhàn)略部署，我們的研發(fā)團隊正聯(lián)合西安交大全力攻克國家“兩機專項”（發(fā)動機、燃氣輪機）的縮比壓氣機關(guān)鍵技術(shù)，同時，正在研制連續(xù)式超聲速風洞壓縮機，讓中國裝備在世界舞臺上挺起脊梁。”王儀田如是說。他帶領研發(fā)團隊正向著中國高端制造的更高領域努力攀登。