创新技术打造“皇冠上的明珠”

       编者按

　　在今年6月末通用电气（GE）公司公布的战略调整计划中，发电与航空、可再生能源并列为GE未来聚焦的三大业务板块。GE董事长兼首席执行官约翰·弗兰纳里（John Flannery）将此次调整形容为“GE历史上的重要里程碑”，并表示，GE未来将成为一家业务更精简、实力更强劲、技术更领先的高科技工业公司。

　　作为公司未来重点发展的业务板块之一，GE发电在燃机制造领域做足了“高科技”的文章。其生产的HA级燃气轮机，足迹遍布全球超过15个国家和地区，累计销售76 台套。2016年6月，全球首个配置GE9HA燃机的法国电力公司（EDF）布尚电厂，更是以62.22%的实测联合循环全厂效率被吉尼斯世界纪录认定为全球最高效的50赫兹电厂。今年3月， GE再次突破自我，配置GE 7HA燃气轮机的日本中部电力公司名古屋西区电厂一期又被吉尼斯世界纪录认定为全球最高效联合循环电厂，实测联合循环全厂效率达63.08%。而促成这些佳绩的正是H级燃机背后的创新技术。

　　多项技术并用

　　燃气轮机技术是当今世界装备制造业的顶端技术，被誉为制造业“皇冠上的明珠”。而初温、功率及效率“三高”的H级燃气轮机则更是近年来业界研发的焦点。作为燃机制造领域的领军企业，GE将先进材料、数字化、机器人、3D打印等多项创新技术融入燃气轮机的生产过程。

　　位于美国南卡罗莱纳州的格林威尔制造基地，不仅是GE旗下最大的燃气轮机制造基地，同时也是GE的创新工场。这里集燃气轮机的测试与验证设施、维修开发中心和最尖端的先进制造中心于一隅，通过聚焦创新技术，不断推出业界领先的燃机产品。

　　在燃机的核心部件——燃烧室技术中心，GE工程师向记者介绍了GE最新、最尖端的微孔预混燃烧室。“应用于GE 9HA燃机的DLN 2.6e燃烧系统，采用微孔预混技术，实现了微孔预混和全预混燃烧，使燃料和空气的混合更为均匀，燃烧更为充分，从而达到更高的效率，并且能降低氮氧化物的排放。”该工程师告诉记者，“与此同时，该燃烧室还可以在低负荷下正常运行。这一点也非常适用于中国市场。”

　　据悉，首台套为客户生产的微孔预混燃烧室已经在格林威尔工厂完成生产，将发至法国贝尔福（Belfort）工厂进行全转速空载测试，并装配到9HA.01重型燃气轮机上。工厂测试结束后，该燃机将发往中国华电天津军粮城电厂。这也是首台套应用到9HA机组上的微孔预混燃烧室。

　　值得一提的是，GE 9HA燃机的燃烧室燃料喷嘴和预混器均采用3D打印技术制造。据格林威尔先进制造中心的工程师介绍，3D打印技术相比传统工艺，具有制造周期短、产品性能好、生产成本低及供应链相对简单等优点。“以微孔预混燃烧室为例。”该工程师向记者表示，“如果采用传统制造工艺，仅加工燃料喷嘴就要用到数千个焊接头，整个设备制造需要几个月。而采用3D打印技术，不仅可将原来的数十个部件严丝合缝地打印为一个整体，杜绝燃料泄漏，同时还能缩短生产周期，整个设备制造只需要几个星期的时间。”

　　负责提高制造技术的生产力和优化流程部门的工程师表示，燃气轮机每秒可以烧掉40磅天然气，因此即便减少低于百分之一的燃料用量，每年也能节约数百万美元的燃料成本。“我们的工作是研发新技术，然后将其运用到工厂生产中。”他说，“我们希望这些技术能帮助缩减成本，提升电厂的运营效率。”

　　监测诊断随时待命

　　除了研发制造环节，GE还将创新的工业互联网技术应用到了电厂的日常维护环节，通过旗下Predix工业互联网平台，服务来自全球的燃气轮机和发电机组。

　　位于美国乔治亚州亚特兰大的GE监测与诊断中心，负责监测位于全球75个国家的946家发电厂。在这里，50多位数据科学家和工程师，每年要对超过6万次预警进行分析。

　　据GE发电服务燃机监测与诊断中心资深总监克里斯·哈罗德（Chris Held）介绍，该中心在全球范围内和2500台燃气轮机连接，其中既有GE自身生产制造的，也有其他设备生产商制造的。 此外，中心还负责监测大约400台蒸汽轮机，大多数应用于联合循环电厂。

　　“亚特兰大是GE发电服务在北美的总部，这里为遍布全球的电厂提供服务。除了机组监测与诊断，我们还提供维护、升级、停机检修等各项服务。”GE发电亚特兰大燃气服务技术总经理贾斯汀·艾格特（Justin Eggart）告诉记者，“近年来，对我们帮助最大的当属数字化技术。得益于软件性能和计算能力的提升，十年前要花几个小时乃至几天时间完成的任务，现在只要几分钟就能完成，并且我们还可以远程为客户提供支持服务。”

　　创新融入基因

　　事实上，无论是燃机的生产制造，还是监测维护，都离不开持续不断的技术创新。不过，在GE燃气发电副总裁兼首席技术官约翰·拉马斯（John Lammas）看来，保持技术创新的可持续性并非易事。

　　“燃机研发和进步都是渐进式的，而非革命式的。”约翰·拉马斯坦言，“比如HA级燃机的先进压气机，实际上是7F.05系列燃机开发项目的一部分。不过，像HA级燃机研发这样的项目本身又会促成许多新技术的诞生，它像是新技术的催化剂，在HA级燃机项目的推进过程中，我们已经储备了一些技术，并且将很多技术投入到实际应用中。”

　　据约翰·拉马斯介绍，GE在燃机制造领域不断引进新技术、对新技术进行验证，并应用到产品上。比如，借鉴GE在航空领域的经验，引进新材料，将应用于飞机发动机上的陶瓷基复合材料用于燃气轮机。“其实，于工程师而言，创新面临的最大挑战是将想法转变为有价值的产品。”约翰·拉马斯告诉记者，“可能许多人都有很好的‘点子’，但如何将其转化为一件产品、一项服务、或是其他有价值的东西，就是一个难题。这也是我们常常提到的，从创新理念到工业化生产的过程。不过，GE擅长创新，更擅长将创新技术转化为产品，实际应用在电厂和燃气轮机上，并将之推向市场。”