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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。
GE格林威尔制造基地
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。”
GE亚特兰大监测与诊断中心
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。”
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