English | 設為首頁 | 加入收藏
                                            客服咨詢: 點擊這里給我發消息
                                            企業動態
                                            行業資訊
                                            機械類
                                            汽車類
                                              安裝盤
                                              葉片
                                              撥叉
                                            電子類
                                            醫療類
                                            聯系我們
                                            · 公司名稱:萍鄉市慧成精密機電有限公司
                                            · 地  址:江西省萍鄉經濟技術開發區萬新貫勝西路2號
                                            · 郵  編:337000
                                            · 電  話:張經理 13401170028
                                                   林經理 0799-6672916
                                            企業動態
                                            科學家VC丨微型陶瓷燃氣輪機,從“卡脖子”到新動力


                                            訪談手記

                                            一國戰略核心技術的發展注定是與歷史進程緊密連接在一起的。作為世界公認最難造的機械設備,長期以來,高性能燃氣輪機及其關鍵零部件與材料的精密成形制備技術仍掌握在美國、俄羅斯、英國、德國等幾個少數國家手里。


                                            作為中國車用微型燃氣葉輪機械引進、制造與研發的技術帶頭人,黃若教授親歷了該項技術在改革開放以來國際國內形勢風云變幻中的發展歷程,并在“雙碳”戰略與能源結構調整的今天,為其國際合作研發的微型陶瓷燃氣輪機尋找到了新的應用場景:作為直接發電設備,覆蓋所有車輛電動化需求,可適用各種燃料,解決電動車補能焦慮。


                                            黃若教授



                                            項目導覽

                                            1

                                            項目名稱:

                                            微型陶瓷燃氣輪機及高性能陶瓷復合材料

                                            2

                                            發明人及團隊

                                            黃若,北京理工大學教授、萍鄉市慧成精密機電有限公司董事長兼任萍鄉北理工高新技術研究院院長,國務院特殊津貼專家,國家“萬人計劃”領軍人才。作為第一發明人有50多項專利技術,擁有國際一流的技術團隊,包括中俄博士16名,與俄羅斯燃氣輪機、材料領域的院士、專家常年密切合作。

                                            3

                                            融資情況

                                            目前第一輪融資啟動中試線建設,共需求資金1.2億(投資6000萬+政府配套6000萬)。

                                            4

                                            核心競爭力

                                            研發了全陶瓷、全新隧道輪結構微型燃氣輪機,顛覆當今世界“葉片式、高溫合金渦輪燃氣輪機”技術,重量輕、發電效率高,產業鏈短,可在沒有產業基礎地區高速發展;以3DP(三維打印)與PIM(粉末注射成形)技術制造高性能、高精度陶瓷復合材料零部件,實現增材制造工藝突破。

                                            5

                                            市場前景

                                            可為航空航天、車輛、艦船、移動與分布式能源提供高性能、高性價比的陶瓷零部件和微型燃氣輪機,市場規模龐大。項目團隊擁有特種資質和渠道,可實現產品快速推廣。隨著“雙碳”戰略布局,其需求將持續快速增長,預計2030年在我國各領域市場占領規模將達到1700億。



                                            燃氣輪機:動力機械裝置的三次迭代

                                            從民用的汽車火車飛機,到軍用的坦克艦船飛行器,實現長距離的移動都離不開動力機械裝置。


                                            一百多年前的第一次工業革命,冒著白氣、隆隆作響的蒸汽機把人類拉入了第一代動力裝置時代,蒸汽機可以使用木頭、煤、石油、天然氣等作為燃料,將熱能轉換成動能,首次實現了“機器代替人力”。


                                            由于效率低、體積大等缺點,伴隨著第二代動力裝置活塞式內燃機的成熟,蒸汽機逐步被淘汰。以汽油機、柴油機為代表的往復活塞式發動機功率大、油耗低、啟動快,得到了更廣泛的使用,時至今日也是重要的動力機械。

                                            旋轉葉輪式燃氣輪機是動力機械裝置更新的第三代產品,以燃料燃燒產生的燃氣直接推動渦輪做功輸出軸功率或噴出高速燃氣獲得推力。往前追溯,宋代人發明的“走馬燈”就是渦輪機的雛形,但其真正成熟則是到了1939年瑞士BBC公司制成了世界上第一臺發電用燃氣輪機,同年,德國Heinkel工廠設計的第一臺燃氣渦輪噴氣發動機裝機試飛成功。

                                            上世紀60年代后,燃氣輪機開始被應用于艦船、坦克、分布式能源等領域,特別是于航空領域的重要性,被謂為“國之重器”。我國車用燃氣輪機在1950年代的起步并不晚,不過“文革”時期遭到中斷。1980年代初盡管未能啟動主動力研發,但由國家有關部門牽頭從德國、英國引進了渦輪增壓器及渦輪與壓氣機葉輪設計制造技術,黃若教授參與了其引進、消化、吸收和發展的全過程。



                                            微型陶瓷燃氣輪機:從“卡脖子”到電動化

                                            黃若投身葉輪機械與渦輪增壓技術研究、粉末冶金先進制造產業化工作多年,曾在國有大型企業擔任總工程師,實現了我國微型葉輪機械——渦輪增壓器領域多項零的突破。


                                            作為車輛主動力的微型燃氣輪機技術屬于不能引進的關鍵技術,在國際國內形勢的風云變幻中,黃若教授接續他的老師等前一輩專家們,親歷了該項技術在改革開放后的兩起兩落。


                                            這一次,是業內第四次、他的第二次發起,并在前人探索道路上更進一步創新,顛覆了當今“葉片式、高溫合金渦輪燃氣輪機”技術,發明了“全陶瓷、全新隧道輪結構的微型燃氣輪機”,以下簡稱“微型陶瓷燃氣輪機”。



                                            相較于汽油機和柴油機的單一燃料,微型陶瓷燃氣輪機可燃用汽柴油、天然氣、甲醇、乙醇、氫氣、生物質氣等多種燃料,燃氣與燃油很容易實現燃料轉換,因此可快速實現各種機械裝置的替換。


                                            全燃料覆蓋的同時,微型陶瓷燃氣輪機大大提高了渦輪進口溫度,實現功率升級。一般來說,目前地面燃氣輪機的渦輪進口溫度在900-1300℃左右,如其渦輪、燃燒室、回熱器等高溫合金零部件替換為陶瓷復合材料,渦輪進口溫度最高可達1700-2000℃,燃氣輪機熱效率可由30%左右提高到50%以上。


                                            在“雙碳”戰略與能源結構調整的今天,要對傳統汽油機和柴油機做電動化改造存在難以解決的問題。以汽車碳排放占比最高的重型卡車為例,現有柴油機發動機功率不足、電動化難以維持長途使用,只能擴充體積來增大功率。


                                            而替換為微型陶瓷燃氣輪機后,與高速電機集成為一體的高功率密度微型陶瓷渦輪發電機,可使重型卡車與豪華大巴等實現最優化技術路徑的純電驅動或“燃油發電+電驅動”混合動力方式。




                                            微型陶瓷燃氣輪機便在車輛電動化發展大趨勢的今天解決了這一難題,開辟了新的應用場景。


                                            當前,車輛電動化有多種路徑可選擇,如氫燃料電池、鋰離子動力電池等,但燃料電池和動力電池都面臨低溫環境下能量衰減快、加氫或充電設施不便捷等問題,尤其鋰離子動力電池還存在廢物處理與安全問題。


                                            微型陶瓷燃氣輪機相較于其他電動化路線,具有能量密度高、安全性好、壽命長、可靠性高等優勢。更重要的是,無需對原型工作機械進行重大改造,直接替換動力裝置即可提高整機效率與功能。


                                            微型陶瓷燃氣輪機可覆蓋通用航空飛行器、無人機、車輛、艦船、移動與應急分布式能源等各行業發電機的需求,與低碳、碳中性清潔燃料配合,協助這些行業提前實現雙碳戰略。



                                            材料結構雙創新 打破發展瓶頸

                                            這一跨越式進程的實現主要依靠在材料和結構的雙創新,以及精密成形制備技術的配合。常常出現在我們的餐桌和裝飾品中的瓷,是一種絕佳的材料重量只有金屬材料的1/3,并且不存在資源短缺的問題,將大幅降低成本,裝備也更加輕便。


                                            然而,陶瓷的高脆性使得其一直未能在機械制造中大范圍使用。傳統燃氣輪機制造也一直在研發“陶瓷+纖維”的增韌技術,用以克服陶瓷的高脆性,但因技術、成本等眾多原因始終未能廣泛應用。


                                            黃若教授團隊從結構出發,利用空氣動力學原理,以流線隧道輪結構替代傳統葉片式結構,解決了這一難題。



                                            在一定的外部環境和受力下,氣體在葉輪內流動會形成一定的“氣體流動軌跡曲線”,而“流線隧道輪”設計使得各方向受力更均衡,將“氣體流線孔”盡可能趨近理想的“氣體流動軌跡曲線”,以提高氣體流動性能,進而提高整機性能。


                                            經過材料和結構創新的陶瓷燃氣輪機,渦輪進口溫度提高,體積與重量減小,轉速更高,集成高速電機后的微型陶瓷燃氣渦輪發電機,功率密度可提高3倍以上。


                                            在核心技術完備條件下,團隊運用3DP(三維打印)和PIM(粉末注射成形)技術,克服了陶瓷產品制造過程中的燒結收縮變形和表面粗糙問題。3DP與PIM技術相結合,大幅降低了成本,縮短了制造周期,將在全球率先實現高性能陶瓷零部件的規模生產。


                                            兩條路徑并行 實現各領域動力升級

                                            工業制造行業的顛覆性創新技術在產業化方面是件很不容易的事情,上下游產業都有完整的配套和精密的銜接,一個技術變更影響的可能就是一整條生產線,黃若教授對此有清楚的認知和路徑規劃。


                                            “我們既有微型陶瓷燃氣輪機整機制造能力,也可以對已有零部件做結構與材料的優化改進。”黃若教授說道,“我們可以先從簡單的做起,比如固定件;再做復雜的,比如運動件;先從最急需的領域開始,再向大市場領域滲透,這樣會降低項目的風險。”


                                            兩條路徑結合的策略是和市場需求分不開的。


                                            微型陶瓷燃氣輪機作為直接發電、輸出電力的設備,在如今氫燃料電池技術和產業化道路仍任重道遠的階段,作為高能量密度便攜式的移動發電機,在航空航天、應急與移動電源、分布式能源以及電動車輛等領域都有急切需求。


                                            “凡是用到動力的都可以應用燃氣輪機,目前最為急需領域應該是單人電源、無人機、海陸空輔助動力裝置等。今年前段時間鄭州水災導致電力系統癱瘓,現有發電機體積大重量大,應急遲緩,但如果用我們的微型陶瓷燃氣渦輪發電機,相同功率發電機體積小、重量輕,可以大幅提高應急能力。同樣地,這種發電機可以滿足邊防、武警、緝毒、醫院、通信站等應急需求,解決“卡脖子”問題。”黃若教授助理李群立工程師提到。

                                            相比于集成式整機,零部件更容易做市場替代。



                                            “這種不運動的零部件對我們來說很簡單,我們在產業化生產時,不需要原來的產業供應鏈基礎,可以實現快速替代。”黃若說道。當然這主要得益于3DP(三維打印)和PIM(粉末注射成形)制造技術的進步,使得高性能陶瓷復合材料產品生產體系可以快速建立,率先實現高性能陶瓷零部件的大規模生產。


                                            作為行業的領軍人物和各項核心專利的擁有者,在黃若教授項目成果對外發布后,前來咨詢和洽談合作的絡繹不絕。日前黃教授團隊已經接到了來自航空航天、兵器與燃氣輪機企業的訂單意向。


                                            作為國家戰略層面的顛覆性技術,微型陶瓷燃氣輪機及高性能陶瓷復合材料的推出將改變動力機械行業的市場結構和產業結構,對國家工業制造業的發展有重大意義,同時也將對我國科技水平和國家安全產生長遠影響,由此也引起了政府的高度重視。安徽、江蘇、浙江、湖南、寧波、青島等省市的地方政府紛紛拋出橄欖枝,提供優惠政策和資金配套。


                                            “我們有個300KW的樣機在國內,其它樣機在莫斯科。金屬渦輪微型燃氣輪機在俄羅斯、美國等是成熟的技術。對于這塊的產業化,我們掌握了相關的核心技術,各種市場也都有開發經驗與基礎,我們非常有信心、而且勢在必行。”黃若堅定地說道。




                                             
                                            公司名稱:萍鄉市慧成精密機電有限公司 公司地址:江西省萍鄉經濟技術開發區萬新貫勝西路2號  郵編:337000
                                            聯系電話:0799-6672708 傳真:0799-6672916   贛ICP備20008940號-1
                                            Copyright 2014-2015 : 企業郵箱入口
                                            亚洲无码在线观看