在今年6月末通用電氣（GE）公司公佈的戰略調整計劃中，發電與航空、可再生能源並列為GE未來聚焦的三大業務板塊。GE董事長兼首席執行官約翰·弗蘭納裡（John Flannery）將此次調整形容為“GE歷史上的重要里程碑”，並表示，GE未來將成為一家業務更精簡、實力更強勁、技術更領先的高科技工業公司。
作為公司未來重點發展的業務板塊之一，GE發電在燃機制造領域做足了“高科技”的文章。其生產的HA級燃氣輪機，足跡遍佈全球超過15個國家和地區，累計銷售76 臺套。2016年6月，全球首個配置GE 9HA燃機的法國電力公司（EDF）布尚電廠，更是以62.22%的實測聯合循環全廠效率被吉尼斯世界紀錄認定為全球最高效的50赫茲電廠。
今年3月， GE再次突破自我，配置GE 7HA燃氣輪機的日本中部電力公司名古屋西區電廠一期又被吉尼斯世界紀錄認定為全球最高效聯合循環電廠，實測聯合循環全廠效率達63.08%。而促成這些佳績的正是H級燃機背後的創新技術。
文丨李慧
中國能源報記者
多項技術並用
燃氣輪機技術是當今世界裝備製造業的頂端技術，被譽為製造業“皇冠上的明珠”。而初溫、功率及效率“三高”的H級燃氣輪機則更是近年來業界研發的焦點。作為燃機制造領域的領軍企業，GE將先進材料、數字化、機器人、3D打印等多項創新技術融入燃氣輪機的生產過程。
位於美國南卡羅萊納州的格林威爾製造基地，不僅是GE旗下最大的燃氣輪機制造基地，同時也是GE的創新工場。這裡集燃氣輪機的測試與驗證設施、維修開發中心和最尖端的先進製造中心於一隅，通過聚焦創新技術，不斷推出業界領先的燃機產品。
在燃機的核心部件——燃燒室技術中心，GE工程師向記者介紹了GE最新、最尖端的微孔預混燃燒室。“應用於GE 9HA燃機的DLN 2.6e燃燒系統，採用微孔預混技術，實現了微孔預混和全預混燃燒，使燃料和空氣的混合更為均勻，燃燒更為充分，從而達到更高的效率，並且能降低氮氧化物的排放。”該工程師告訴記者，“與此同時，該燃燒室還可以在低負荷下正常運行。這一點也非常適用於中國市場。”
據悉，首臺套為客戶生產的微孔預混燃燒室已經在格林威爾工廠完成生產，將發至法國貝爾福（Belfort）工廠進行全轉速空載測試，並裝配到9HA.01重型燃氣輪機上。工廠測試結束後，該燃機將發往中國華電天津軍糧城電廠。這也是首臺套應用到9HA機組上的微孔預混燃燒室。
值得一提的是，GE 9HA燃機的燃燒室燃料噴嘴和預混器均採用3D打印技術製造。據格林威爾先進製造中心的工程師介紹，3D打印技術相比傳統工藝，具有製造週期短、產品性能好、生產成本低及供應鏈相對簡單等優點。
“以微孔預混燃燒室為例。”該工程師向記者表示，“如果採用傳統制造工藝，僅加工燃料噴嘴就要用到數千個焊接頭，整個設備製造需要幾個月。而採用3D打印技術，不僅可將原來的數十個部件嚴絲合縫地打印為一個整體，杜絕燃料洩漏，同時還能縮短生產週期，整個設備製造只需要幾個星期的時間。”
負責提高製造技術的生產力和優化流程部門的工程師表示，燃氣輪機每秒可以燒掉40磅天然氣，因此即便減少低於百分之一的燃料用量，每年也能節約數百萬美元的燃料成本。“我們的工作是研發新技術，然後將其運用到工廠生產中。”他說，“我們希望這些技術能幫助縮減成本，提升電廠的運營效率。”
監測診斷隨時待命
除了研發製造環節，GE還將創新的工業互聯網技術應用到了電廠的日常維護環節，通過旗下Predix工業互聯網平臺，服務來自全球的燃氣輪機和發電機組。
位於美國喬治亞州亞特蘭大的GE監測與診斷中心，負責監測位於全球75個國家的946家發電廠。在這裡，50多位數據科學家和工程師，每年要對超過6萬次預警進行分析。
據GE發電服務燃機監測與診斷中心資深總監克里斯·哈羅德（Chris Held）介紹，該中心在全球範圍內和2500臺燃氣輪機連接，其中既有GE自身生產製造的，也有其他設備生產商製造的。 此外，中心還負責監測大約400臺蒸汽輪機，大多數應用於聯合循環電廠。
“亞特蘭大是GE發電服務在北美的總部，這裡為遍佈全球的電廠提供服務。除了機組監測與診斷，我們還提供維護、升級、停機檢修等各項服務。”GE發電亞特蘭大燃氣服務技術總經理賈斯汀·艾格特（Justin Eggart）告訴記者，“近年來，對我們幫助最大的當屬數字化技術。得益於軟件性能和計算能力的提升，十年前要花幾個小時乃至幾天時間完成的任務，現在只要幾分鐘就能完成，並且我們還可以遠程為客戶提供支持服務。”
創新融入基因
事實上，無論是燃機的生產製造，還是監測維護，都離不開持續不斷的技術創新。不過，在GE燃氣發電副總裁兼首席技術官約翰·拉馬斯（John Lammas）看來，保持技術創新的可持續性並非易事。
“燃機研發和進步都是漸進式的，而非革命式的。”約翰·拉馬斯坦言，“比如HA級燃機的先進壓氣機，實際上是7F.05系列燃機開發項目的一部分。不過，像HA級燃機研發這樣的項目本身又會促成許多新技術的誕生，它像是新技術的催化劑，在HA級燃機項目的推進過程中，我們已經儲備了一些技術，並且將很多技術投入到實際應用中。”
據約翰·拉馬斯介紹，GE在燃機制造領域不斷引進新技術、對新技術進行驗證，並應用到產品上。比如，借鑑GE在航空領域的經驗，引進新材料，將應用於飛機發動機上的陶瓷基複合材料用於燃氣輪機。“其實，於工程師而言，創新面臨的最大挑戰是將想法轉變為有價值的產品。”約翰·拉馬斯告訴記者，“可能許多人都有很好的‘點子’，但如何將其轉化為一件產品、一項服務、或是其他有價值的東西，就是一個難題。這也是我們常常提到的，從創新理念到工業化生產的過程。不過，GE擅長創新，更擅長將創新技術轉化為產品，實際應用在電廠和燃氣輪機上，並將之推向市場。”
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