给小型燃机装上“中国心”

在近期举行的2026中船集团燃机日活动上，3兆瓦级CGT3燃气轮机正式亮相。这台“动力重器”核心指标对标国际先进水平，标志着我国小型燃机完全实现自主可控。

燃气轮机素有装备制造业“皇冠上的明珠”之称，研发技术门槛高、集成难度大，被少数发达国家长期垄断。

走自主研发之路，注定挑战重重。“外国人能做到的，我们中国人一定也能做到，而且能做得更好！”这句铿锵誓言，深深刻在中船集团七〇三所燃气轮机研发团队每个人的心上。十几年来，他们逐步构建起功率覆盖3—50兆瓦的国产燃气轮机产品体系。

如今，CGT3燃气轮机已在分布式能源及应急电站多个关键领域实现规模化应用，释放中国制造的强大动能。

模拟唢呐 创新“双燃料”设计

“低排放双燃料燃气轮机核心技术被少数国家攥着，采购、维修都要看人脸色，断供风险就像悬在头顶的一把剑。”回忆起研发初期的困境，七〇三所研究员李雅军的语气依旧凝重。

要打破这种受制于人的局面，唯有走自主创新之路。而要给小型燃机装上“中国心”，低排放双燃料燃烧室，就是必须攻克的第一道难关。

“海上平台的特殊工况，催生了双燃料燃气轮机这一刚需。”李雅军介绍，平台搭建初期无天然气产出，需从岸上运输柴油发电，成本高、风险大；投产后可便捷利用自产天然气，但在过渡阶段，平台绝不能停机，必须在持续运转中完成燃料切换。

面对这些特殊要求，团队大胆提出“双燃料喷嘴一体化设计”，把油路和气路精准集成在同一个喷嘴里，依靠“热—流—声”多物理场协同匹配，让两种燃料高效配合、无缝衔接。

然而，柴油与天然气热值相差悬殊，燃烧特性更是天差地别，稍微调错供应量，就会出现燃烧不稳、功率波动的问题，严重时还会损坏机组核心部件。

团队夜以继日，搭建起专用试验平台，一点点记录数据，调整参数，反复迭代测试。最终，他们研发出“双燃料同步双向调节+定向补给”智能策略，就像给机组装了“精准大脑”，实现燃料供给实时调控，确保双燃料在线快速平稳切换。

积碳是另一个新麻烦。单一燃料运行时，空置的流道和喷口容易被积碳堵塞，轻则性能衰减，重则引发机组“罢工”。科研团队对症下药，发明多种介质“协同吹扫方法”，给喷嘴装上“自动清洁器”，成功破解积碳难题。

就在距离整机交付不足半年时，一个致命问题突然浮现——压力脉动，一旦失控，可能导致叶片断裂甚至整机报废。团队火速联合清华大学、上海交通大学、哈尔滨工程大学等高校，组建产学研攻关小组。一场与时间赛跑的攻坚战，就此打响。

4个月昼夜奋战，大家反复模拟、测试、分析，终于找到症结：燃烧室过渡段的突扩结构造成气流分离。那段时间，李雅军愁得睡不着，走路都在琢磨解决方案。

没想到，破解之法竟藏于传统智慧里。团队从唢呐的喇叭形结构中汲取灵感，将过渡段优化为流线型渐扩设计，使气流平稳过渡，彻底消除了压力脉动隐患。

这一创新设计也印证了那句工程格言：“优秀的设计必然是工程与美学的融合。”

试验验证那天，数据显示，压力脉动隐患彻底消除，机组双燃料切换时间不超过30秒，核心指标达国际先进水平。实验室里瞬间欢呼起来，有人激动落泪。“那是熬了无数个通宵后的释放。”李雅军说。

双管齐下 走出振动控制困境

振动控制，是CGT3燃气轮机的“生命线”。一旦振动值超标，不仅会加剧零部件磨损，还可能引发安全事故。研发之初，团队就把振动控制当核心，从零部件加工到整机装配，全方位开展转子动平衡设计。

可调试时，意外还是发生了：当机组升速到临界转速区间时，振动值持续攀升，远超设计阈值。“之前成熟的经验居然失灵。心凉了半截。”七〇三所高级工程师孙勇回忆。团队反复校准参数、精准配重，可振动值始终居高不下。

面对突如其来的难题，团队迅速组建振动攻关小组。新机型转速更高，原有经验不适用，临界转速区间振动响应也超预期，必须换个思路！

团队决定双管齐下、同步发力：一方面优化转子结构，调整刚度分布，重新规划临界转速区间，从结构上削弱振动传导；另一方面摒弃传统低速动平衡方式，开展高速动平衡试验，通过多平面、多转速反复调试，消除转子质量分布偏差。

那段时间，试验现场就是“战场”。大家轮班值守，紧盯屏幕上的每一个数据波动。每一次微小的改善，都能重燃一分希望。经过无数次调整优化，转子振动值终于稳步降到设计要求以内。这次波折，也为我国中小型燃气轮机振动控制技术积累了宝贵经验。

见招拆招 破解极度严寒难题

2025年11月，哈尔滨的气温低至零下二三十摄氏度，寒风像刀子一样刮在脸上。CGT3燃气轮机关键整机试验，就在这片冰封土地上拉开序幕。“这是对我们3年努力的终极考验，成败在此一举。”七〇三所研究员刘冰冰语气坚定。

试验刚一启动，严寒就给了个“下马威”：水管上冻导致供水中断；滑油因低温变得黏稠无法润滑；天然气温度过低，导致点火异常困难。试验进度一度停滞，大冷的天，每个人都捏着一把汗。

团队迅速行动，水管冻了，就用保温材料层层包裹，加装电伴热带持续供热，让冰冷的水管重新恢复“活力”；滑油流动性差，就紧急调整加热方案，优化管路减少热量散失；天然气温度不够，干脆就地取材搭建简易预热装置，一点点提升气体温度。

寒冬里，试验现场灯火通明。大家分工协作，眼里只有试验进度和数据。一旦出现参数异常，立刻围坐研讨，反复推演调整方案。凭借精湛技术和坚韧毅力，团队逐一攻克了所有低温难题。当最后一项试验完成，屏幕上显示各项指标全面达标时，现场响起久违的欢呼声，大家所有的疲惫、焦虑在那一刻都烟消云散。

“我国燃气轮机起步晚、基础薄，但这些年一直在加速追赶。”七〇三所副所长孙鹏介绍，“如今在中小型燃气轮机领域，我们已从跟跑迈向自主创新的阶段。”

CGT3燃气轮机的成功，拓宽了产品功率覆盖范围，丰富了产品型谱，更成为我国燃气轮机自主发展道路上的又一座里程碑。

展望未来，征途未止。这些强劲跳动的“中国心”，正为我国能源安全、产业自主与绿色转型，注入源源不断的澎湃动力。

（来源：科技日报）