关于发布2023年科研项目指南的通知

为加快落实公司五年发展规划战略部署，全力推动当前燃机型号发展面临的亟待解决问题，根据公司重新修订后的《科研项目管理办法Q/GS GL.10.3020-2023》管理流程，现发布公司2023年下半年度科研项目指南。

2023年下半年度指南部署坚持目标导向、问题导向的原则，遵循公司“加快双碳目标分布式能源、油气输运和舰船动力之轻型燃气轮机的开发和应用”的五年规划指导思想，针对30MW燃机结构与性能优化改进、低排放燃气轮机开发、氢燃料燃气轮机开发、控制系统优化改进等重点技术方向，拟启动14项指南任务

一、指南名称

特氟龙封严条材料与粘接技术研究

二、指南编号

2023-ZN-001

三、研究目标

通过对国产特氟龙（聚四氟乙烯）材料、国产结构胶和黏贴工艺的研究，降低30MW燃机压气机静子组件制造成本，建立对封严耐磨特氟龙条带粘贴工序的自主保障能力。

四、研究要求

1、验证国产可粘贴特氟龙（聚四氟乙烯）的硬度和耐磨性指标；

2、开展国产耐高温环氧薄膜胶替代进口乐泰胶（EA9658）粘贴拉伸剪切强度试验；

3、开展特氟龙与铝合金的粘贴工艺研究，满足技术要求。

五、研究成果及交付物

在试验研究的基础上，确定国产的特氟龙带材和粘贴胶的厂家，制定出相关的检测指标（目前委托生产无检测要求），交付合格样件。形成技术总结、论文等知识产权成果；通过国产特氟龙和粘贴胶工艺评审。

六、主要技术指标

1、粘接拉伸剪切强度：≥9Mpa；

2、降低制造成本50%以上，单台费用控制在8万元以内。

七、研制周期

8个月

八、密级

公开

一、 指南名称

芳纶基聚四氟乙烯垫圈的国产化研制

二、 指南编号

2023-ZN-002

三、 研究目标

研制国产的芳纶基聚四氟乙烯复合材料垫圈，替代国外进口玻璃基垫圈，实现降低采购成本和降低采购配套风险的双重目标。进一步提升燃机零件国产化率。

四、 研究要求

1、开展垫圈材料和工艺分析研究；

2、开展国产芳纶基聚四氟乙烯垫圈的研制；

3、开展垫圈的密封性、耐磨性对比试验研究。

五、 研究成果及交付物

聚四氟乙烯垫圈产品或样件合格交付，通过技术鉴定，完成技术总结、论文等知识产权成果。

六、 主要技术指标

达到或接近国外样件，抗拉强度≥150Mpa，密封性≥2.3 Mpa，耐磨性，摩擦系数＜0.24。

七、 研制周期

8个月

八、 密级

公开

一、指南名称

30MW燃气轮机DLE喷嘴流量特性研究

二、指南编号

2023-ZN-003

三、研究目标

在前期研究工作的基础上，为弄清设计及制造的喷嘴在不同工况下空气流量及燃料流量的真实流量特性（空气流量范围25m3/min，燃料流量范围0~3 m3/min），开展喷嘴流量特性分析，提出喷嘴流量测试方案，研制喷嘴流量测试设备，开展喷嘴零组件的流量测试工作，获得喷嘴真实流量特性。以上工作应兼顾在生产及修理当中流量测试。

四、研究要求

1、在DLE机型燃料供应规律研究以及喷嘴结构设计的基础上，完成满足空气流量及燃料流量测试的喷嘴流量试验器的设计、制造和调试等工作；

2、完成DLE样件的A、B、C环中不同杯的流量试验和统计分析工作；

3、制定DLE喷嘴流量试验工艺及性能技术要求。

五、研究成果及交付物

DLE流量试验器设备，流量试验器设计方案、设计图纸及调试报告，喷嘴流量测试技术条件、方案及测试分析报告。

六、主要技术指标

1、试验器应能满足3杯、2杯型喷嘴的在全工况范围内的不同组合的全流量测试；

2、完成3杯、2杯型喷嘴的在全工况范围内的每个杯的流量测试，误差不大于±1.5%；

3、给出2种喷嘴的不同工况下的流量测试技术条件。

七、研制周期

12个月

八、密级

公开

一、指南名称

DLE火焰筒头部组件冷却效果仿真分析

二、指南编号

2023-ZN-004

三、研究目标

针对30MW燃气轮机天然气低排放火焰筒研制需求，针对DLE燃烧室高温复杂工况，对DLE火焰筒头部开展冷却内流结构研究、并分析气流流动流向，开展头部气流的冷却效果仿真分析，得到壁面温度分布图。

四、研究要求

1、完成现有火焰筒头部结构研究，并建立模型；

2、完成火焰筒头部工况分析；

3、完成火焰筒头部气流的冷却效果仿真分析；

4、给出火焰筒头部壁面温度场分布图。

五、研究成果及交付物

DLE火焰筒头部结构模型、火焰筒工况条件分析报告、冷却效果仿真报告。

六、主要技术指标

1、完成DLE火焰筒头部冷却结构研究，给出合理的结构模型；

2、完成DLE火焰筒头部冷却仿真分析，得到头部壁面温度分布，误差不大于±5℃。

七、研制周期

6个月

八、密级

公开

一、指南名称

30MW燃气轮机DLE燃烧室燃烧性能研究

二、指南编号

2023-ZN-005

三、研究目标

以30MW天然气低排放燃气轮机为目标，开展DLE燃烧室性能研究，建立DLE燃烧室计算模型，通过数值仿真的方式，获得典型工况条件下的DLE燃烧室性能基本参数。

四、研究要求

1、开展冷、热态DLE燃烧室一维、三维仿真计算，初步获得典型工况条件下的流场性能、温度场、出口温度分布，壁温、排放等参数；

2、建立DLE燃烧室计算模型。

五、研究成果及交付物

仿真计算报告、技术总结报告。

六、主要技术指标

1、针对天然气燃料，DLE燃烧室出口温度不小于1500K，出口温度分布系数（OTDF）不大于0.25，径向出口温度分布系数（RTDF）不大于0.15。燃烧效率大于99.5%，压力损失≤5.5%，NOx排放≤50mg/Nm3@15% O2，CO排放≤50mg/Nm3@15% O2。燃烧室压力脉动不大于0.035MPa（工作压力的2%）；

2、仿真计算精度不小于10%。

七、研制周期

8个月

八、密级

公开

一、指南名称

30MW燃气轮机DLE机型燃料供应规律研究

二、指南编号

2023-ZN-006

三、研究目标

针对30MW燃气轮机DLE机型的不同功率状态情况下燃烧的需求，研究提出起动、运行过程喷嘴燃料的供应需求规律，为DLE机型控制系统的研制提供依据。

四、研究要求

1、研究现有机型DLE的燃料需求及供应方式，形成总结报告。

2、分析30MW燃气轮机DLE不同工况下燃气轮机的燃料喷嘴燃料供应需求，明确DLE燃料供应分时分区供应特性和燃料供应规律。

五、研究成果及交付物

总结报告，喷嘴燃料供应曲线及报告。

六、主要技术指标

明确30MW级DLE喷嘴燃料供应规律，形成各种功率状态喷嘴燃料供应转接顺滑，功率波动不超过1%。

七、研制周期

6个月

八、密级

公开

一、指南名称

工业燃气轮机DLE优化控制技术研究

二、指南编号

2023-ZN-007

三、研究目标

在公司现有双轴工业燃气轮机产品型号以及DLE机型燃料供应规律曲线的基础上，开展燃气轮机干式低排放燃烧污染物排放优化控制技术研究，发展适应工业燃气轮机不同工作状态燃空比调控方法，建立自调节燃烧控制模型，改善公司工业燃气轮机产品的氮氧化物低排放指标，拓宽市场应用范围。

四、研究要求

1、开展燃气轮机干式低排放顺序起动控制策略研究，并开展燃烧模式间的切换方法设计，实现不同运行工况下平稳的燃料供给；

2、开展燃气轮机干式低排放燃空比调控技术研究，基于降低污染物排放为调控目标进行燃料供给与压气机出口空气量协同调控方法设计，保障工业燃气轮机在最稳定的低氮氧化物排放工作点运行，防止排放超标。

五、研究成果及交付物

工业燃气轮机干式低排放控制逻辑软件1套，工业燃气轮机干式低排放控制上位机软件1套，工业燃气轮机干式低排放燃烧优化控制方法设计报告。

六、主要技术指标

1、上位机画面不低于10面；

2、控制运算逻辑IO点数不少于400个，中间变量不低于5000个。

七、研制周期

12个月

八、密级

公开

一、指南名称

单环燃烧室（SAC）掺氢燃烧试验研究

二、指南编号

2023-ZN-008

三、研究目标

围绕公司氢燃料燃气轮机开发计划，首先针对掺氢80%燃烧需求，开展单环燃烧室（SAC）掺氢燃烧技术研究，为公司纯氢燃烧燃气轮机开发夯实基础。

四、研究要求

1、开展掺氢80%燃气轮机总体性能计算，确定燃烧室工况；

2、开展喷嘴和燃烧室头部气动性能仿真计算；

3、加工三头部常压扇形试验件；

4、开展三头部燃烧性能试验，考察多工况下壁面温度、排放、出口温度分布。

五、研究成果及交付物

仿真计算报告，总体性能设计报告，三头部试验件，燃烧性能试验报告，喷嘴和燃烧室工程改型报告和图纸。

六、主要技术指标

使用天然气掺80%氢燃料，完成三头部中压燃烧性能试验，燃烧室出口温度不小于1500K，出口温度分布系数（OTDF）不大于0.25，径向出口温度分布系数（RTDF）不大于0.15。燃烧效率大于99.5%，压力损失≤5.5%，NOx排放≤400mg/Nm3@15% O2，CO排放≤100mg/Nm3@15% O2。

七、研制周期

12个月

八、密级

公开

一、指南名称

30MW燃机燃烧室出口热斑角向迁移规律研究

二、指南编号

2023-ZN-009

三、研究目标

基于数值仿真的方法，研究30MW燃机燃烧室出口热斑迁角向迁移规律，实现通过T48温度测点数据（TMF上的现有8个测点），推演燃烧室出口热斑角向位置等参数，以评估燃烧喷嘴运行状态，为燃机稳定运行和燃烧室状态检测提供支撑。

四、研究要求

1、形成30MW燃机燃烧室出口热斑迁移仿真分析方法；

2、形成30MW燃机燃烧室出口热斑迁移规律报告。

五、研究成果及交付物

非定常数值分析模型1套（CFX或fluent模型），30MW燃机燃烧室出口热斑迁移仿真分析方法报告1份，形成30MW燃机燃烧室出口热斑迁移规律报告1份。

六、主要技术指标

1、数值分析模型可执行可编辑；2、形成报告2份。

七、研制周期

6个月

八、密级

公开

一、指南名称

激光冲击强化压气机叶片抗疲劳机理研究

二、指南编号

2023-ZN-010

三、研究目标

针对激光冲击强化等表面强化工艺对压气机叶片抗疲劳机理研究，掌握强化叶片延寿规律。

四、研究要求

1、针对压气机叶片用材料进行强化处理后的疲劳性能进行研究，摸索优化工艺参数和疲劳强化机理；

2、结合前期真实叶片强度计算分析结果，设计10级压气机叶片模拟件（主要针对叶根部位结构特征进行模拟）；

3、开展未强化和强化处理后的叶片模拟件振动疲劳对比试验。

五、研究成果及交付物

典型强化工艺下材料的疲劳寿命模型及报告，材料及压气机叶片模拟件的疲劳寿命试验数据集。

六、主要技术指标

1、不少于三种激光冲击强化工艺参数；

2、试样（试验件）包含材料级试样和压气机叶片结构特征模拟试验件。

七、研制周期

12个月

八、密级

公开

一、指南名称

氢燃机涡轮叶片材料高温水蒸气腐蚀损伤规律研究

二、指南编号

2023-ZN-011

三、研究目标

明确产氢燃机的叶片材料或涂层受到过热水蒸汽腐蚀损伤现象，进一步开展高温水蒸气模拟临氢环境下材料的蠕变等性能测试，并建立临氢环境下材料性能退化损伤演化模型。

四、研究要求

1、开展高温1000℃/1100℃过热水蒸气环境下单晶、带铂铝涂层单晶材料的热暴露模拟损伤试验，并进行组织分析，量化明确水蒸汽对材料组织的影响。

2、采用上述热暴露损伤试样，开展850℃/930℃过热水蒸气模拟临氢环境下单晶合金的蠕变试验，获得材料与损伤之后材料的性能损伤退化规律。

五、研究成果及交付物

叶片用单晶材料基础性能数据集；

单晶高温合金高温过热水蒸气腐蚀寿命曲线及实验报告；

单晶高温合金材料水蒸气腐蚀损伤演化规律模型，不少于两份研究报告。

六、主要技术指标

1、改造水蒸气环境下高温炉，最高温度不小于1200℃；

2、过热水蒸气环境下单晶、带铂铝涂层单晶材料的热暴露模拟损伤试验时长不少于500h；

3、对应试验温度涵盖实际设计工况温度区间（800-980℃），至少两种温度（暂定880℃和950℃）；

4、试验件不少于30件。

七、研制周期

12个月

八、密级

公开

一、指南名称

30MW燃机磁悬浮轴承应用可行性研究

二、指南编号

2023-ZN-012

三、研究目标

以公司30MW燃气轮机为背景，开展国内外磁悬浮轴承在燃机上应用的调研分析，开展相关磁悬浮转子动力学计算分析，完成30MW磁悬浮燃机的技术经济可行性分析研究。

四、研究要求

针对型号设计拟采用磁悬浮轴承替代传统轴承需求进行分析，开展磁悬浮轴承应用现状调研与可行性分析研究。

五、研究成果及交付物

磁悬浮技术应用调研报告；

磁悬浮转子的转子动力学计算报告；

30MW燃机磁悬浮轴承应用的可行性分析报告。

六、主要技术指标

1、调研不少于3家国内磁悬浮轴承设计和应用单位；

2、形成30MW燃机磁悬浮轴承应用的可行性分析报告。

七、研制周期

6个月

八、密级

公开

一、指南名称

燃气发生器和动力涡轮的性能匹配方法研究

二、指南编号

2023-ZN-013

三、研究要求

1、开发双轴航改型燃气轮机气动性能分析方法及工具；

2、完成某23MW、31MW和34MW级三种机型的部件性能分析，梳理出动力涡轮流场中零件设计的不同点；

3、完成某23MW、31MW和34MW级三种燃气发生器和三种动力涡轮的匹配性能分析，提出动力涡轮气动设计分析报告，绘制出23MW、31MW动力涡轮模型；

4、完成23MW、31MW不同于34MW动力涡轮的零件设计图纸。

四、研究成果及交付物

燃气涡轮与动力涡轮特性计算分析工具，部件性能计算综合报告，燃气发生器与动力涡轮匹配分析报告。

五、主要技术指标

1、形成分析工具1套；

2、形成报告2份。

六、研制周期

12个月

七、密级

公开

一、指南名称

单环燃烧室（SAC）机型燃气轮机控制参数整定技术研究

二、指南编号

2023-ZN-014

三、研究目标

掌握23MW、31MW、34MW机型的控制系统程序中使用的插值表形成机理，提出根据外部条件变化调整插值表的方法。

四、研究要求

1、梳理出三种机型的插值表，并进行分类；

2、针对不同类型的插值表逐个分析形成机理；

3、根据插值表形成机理提出每个插值表调整边界和试验验证方法。

五、研究成果及交付物

三种机型插值表分类报告、三种机型插值表的形成机理研究报告、三种机型插值表的调整和验证方法。

六、主要技术指标

1、能够满足三种机型的调试和运行工况调整；

2、能满足燃气轮机在不同大气温度（-40℃~50℃）及海拔高度（0~3500m）环境下运行要求。

七、研制周期

12个月

八、密级

公开