給小型燃機裝上“中國心”

在近期舉行的2026中船集團燃機日活動上，3兆瓦級CGT3燃氣輪機正式亮相。這臺“動力重器”核心指標對標國際先進水平，標志著我國小型燃機完全實現自主可控。

燃氣輪機素有裝備制造業“皇冠上的明珠”之稱，研發技術門檻高、集成難度大，被少數發達國家長期壟斷。

走自主研發之路，注定挑戰重重。“外國人能做到的，我們中國人一定也能做到，而且能做得更好！”這句鏗鏘誓言，深深刻在中船集團七〇三所燃氣輪機研發團隊每個人的心上。十幾年來，他們逐步構建起功率覆蓋3—50兆瓦的國產燃氣輪機產品體系。

如今，CGT3燃氣輪機已在分布式能源及應急電站多個關鍵領域實現規模化應用，釋放中國制造的強大動能。

模擬嗩吶 創新“雙燃料”設計

“低排放雙燃料燃氣輪機核心技術被少數國家攥著，采購、維修都要看人臉色，斷供風險就像懸在頭頂的一把劍。”回憶起研發初期的困境，七〇三所研究員李雅軍的語氣依舊凝重。

要打破這種受制于人的局面，唯有走自主創新之路。而要給小型燃機裝上“中國心”，低排放雙燃料燃燒室，就是必須攻克的第一道難關。

“海上平臺的特殊工況，催生了雙燃料燃氣輪機這一剛需。”李雅軍介紹，平臺搭建初期無天然氣產出，需從岸上運輸柴油發電，成本高、風險大；投產后可便捷利用自產天然氣，但在過渡階段，平臺絕不能停機，必須在持續運轉中完成燃料切換。

面對這些特殊要求，團隊大膽提出“雙燃料噴嘴一體化設計”，把油路和氣路精準集成在同一個噴嘴里，依靠“熱—流—聲”多物理場協同匹配，讓兩種燃料高效配合、無縫銜接。

然而，柴油與天然氣熱值相差懸殊，燃燒特性更是天差地別，稍微調錯供應量，就會出現燃燒不穩、功率波動的問題，嚴重時還會損壞機組核心部件。

團隊夜以繼日，搭建起專用試驗平臺，一點點記錄數據，調整參數，反復迭代測試。最終，他們研發出“雙燃料同步雙向調節+定向補給”智能策略，就像給機組裝了“精準大腦”，實現燃料供給實時調控，確保雙燃料在線快速平穩切換。

積碳是另一個新麻煩。單一燃料運行時，空置的流道和噴口容易被積碳堵塞，輕則性能衰減，重則引發機組“罷工”。科研團隊對癥下藥，發明多種介質“協同吹掃方法”，給噴嘴裝上“自動清潔器”，成功破解積碳難題。

就在距離整機交付不足半年時，一個致命問題突然浮現——壓力脈動，一旦失控，可能導致葉片斷裂甚至整機報廢。團隊火速聯合清華大學、上海交通大學、哈爾濱工程大學等高校，組建產學研攻關小組。一場與時間賽跑的攻堅戰，就此打響。

4個月晝夜奮戰，大家反復模擬、測試、分析，終于找到癥結：燃燒室過渡段的突擴結構造成氣流分離。那段時間，李雅軍愁得睡不著，走路都在琢磨解決方案。

沒想到，破解之法竟藏于傳統智慧里。團隊從嗩吶的喇叭形結構中汲取靈感，將過渡段優化為流線型漸擴設計，使氣流平穩過渡，徹底消除了壓力脈動隱患。

這一創新設計也印證了那句工程格言：“優秀的設計必然是工程與美學的融合。”

試驗驗證那天，數據顯示，壓力脈動隱患徹底消除，機組雙燃料切換時間不超過30秒，核心指標達國際先進水平。實驗室里瞬間歡呼起來，有人激動落淚。“那是熬了無數個通宵后的釋放。”李雅軍說。

雙管齊下 走出振動控制困境

振動控制，是CGT3燃氣輪機的“生命線”。一旦振動值超標，不僅會加劇零部件磨損，還可能引發安全事故。研發之初，團隊就把振動控制當核心，從零部件加工到整機裝配，全方位開展轉子動平衡設計。

可調試時，意外還是發生了：當機組升速到臨界轉速區間時，振動值持續攀升，遠超設計閾值。“之前成熟的經驗居然失靈。心涼了半截。”七〇三所高級工程師孫勇回憶。團隊反復校準參數、精準配重，可振動值始終居高不下。

面對突如其來的難題，團隊迅速組建振動攻關小組。新機型轉速更高，原有經驗不適用，臨界轉速區間振動響應也超預期，必須換個思路！

團隊決定雙管齊下、同步發力：一方面優化轉子結構，調整剛度分布，重新規劃臨界轉速區間，從結構上削弱振動傳導；另一方面摒棄傳統低速動平衡方式，開展高速動平衡試驗，通過多平面、多轉速反復調試，消除轉子質量分布偏差。

那段時間，試驗現場就是“戰場”。大家輪班值守，緊盯屏幕上的每一個數據波動。每一次微小的改善，都能重燃一分希望。經過無數次調整優化，轉子振動值終于穩步降到設計要求以內。這次波折，也為我國中小型燃氣輪機振動控制技術積累了寶貴經驗。

見招拆招 破解極度嚴寒難題

2025年11月，哈爾濱的氣溫低至零下二三十攝氏度，寒風像刀子一樣刮在臉上。CGT3燃氣輪機關鍵整機試驗，就在這片冰封土地上拉開序幕。“這是對我們3年努力的終極考驗，成敗在此一舉。”七〇三所研究員劉冰冰語氣堅定。

試驗剛一啟動，嚴寒就給了個“下馬威”：水管上凍導致供水中斷；滑油因低溫變得黏稠無法潤滑；天然氣溫度過低，導致點火異常困難。試驗進度一度停滯，大冷的天，每個人都捏著一把汗。

團隊迅速行動，水管凍了，就用保溫材料層層包裹，加裝電伴熱帶持續供熱，讓冰冷的水管重新恢復“活力”；滑油流動性差，就緊急調整加熱方案，優化管路減少熱量散失；天然氣溫度不夠，干脆就地取材搭建簡易預熱裝置，一點點提升氣體溫度。

寒冬里，試驗現場燈火通明。大家分工協作，眼里只有試驗進度和數據。一旦出現參數異常，立刻圍坐研討，反復推演調整方案。憑借精湛技術和堅韌毅力，團隊逐一攻克了所有低溫難題。當最后一項試驗完成，屏幕上顯示各項指標全面達標時，現場響起久違的歡呼聲，大家所有的疲憊、焦慮在那一刻都煙消云散。

“我國燃氣輪機起步晚、基礎薄，但這些年一直在加速追趕。”七〇三所副所長孫鵬介紹，“如今在中小型燃氣輪機領域，我們已從跟跑邁向自主創新的階段。”

CGT3燃氣輪機的成功，拓寬了產品功率覆蓋范圍，豐富了產品型譜，更成為我國燃氣輪機自主發展道路上的又一座里程碑。

展望未來，征途未止。這些強勁跳動的“中國心”，正為我國能源安全、產業自主與綠色轉型，注入源源不斷的澎湃動力。

（來源：科技日報）