中石油為實現(xiàn)燃氣輪機維修業(yè)務(wù)可持續(xù)發(fā)展，必須提高維修技術(shù)和零部件采購的國產(chǎn)化水平。首先介紹了分解和裝配、零部件清理、檢測、焊接、精加工、涂層和試車等燃氣輪機的主要維修技術(shù)，其次介紹了國外先進維修技術(shù)研宄進展;參考重型燃氣輪機和航空發(fā)動機所采用的維修模式和國產(chǎn)化水平，針對中石油燃氣輪機維修國產(chǎn)化現(xiàn)狀，提出吸取重型燃氣輪機和航空發(fā)動機技術(shù)引進中的經(jīng)驗，遵循“從冷至熱”、“從外至內(nèi)”的原則，按照零部件維修率或報廢率從高到低的順序，分層次開展兩型燃氣輪機維修技術(shù)和零部件的國產(chǎn)化;最后結(jié)合國家和地方政策對燃氣輪機的維修國產(chǎn)化進行了展望。

壓縮機組被譽為輸氣管道的心臟，主要有電驅(qū)和燃驅(qū)兩種驅(qū)動方式，十一、十二五期間，中國石油油氣管道實現(xiàn)跨越式發(fā)展，大量壓縮機組應(yīng)用于長輸天然氣管道干線壓氣站，其中燃驅(qū)機組占大多數(shù)，到2014年底，中國石油管道己經(jīng)安裝的燃驅(qū)機組為312臺，主要使用的是SIEMENS公司生產(chǎn)的RB211和GE公司生產(chǎn)的LM2500+SAC兩型30MW燃氣輪機以及Solar公司生產(chǎn)的10〜15MW燃氣輪機，國產(chǎn)的用于長輸管道的GT25000型燃氣輪機。

按結(jié)構(gòu)形式，燃氣輪機主要分為3類：(1)微型燃氣輪機，功率1麗以下，主要用于機車、坦克;(2)輕型燃氣輪機，功率在1〜50MW之間，應(yīng)用于循環(huán)發(fā)電、管道運輸和艦船等;(3)重型燃氣輪機，功率在50麗以上，主要用于區(qū)域發(fā)電和大型艦船。

根據(jù)OEM(設(shè)備制造商)的修理要求，燃氣輪機運行4000h、8000h定期維護，運行25000h返廠中修，運行50000h返廠大修。近幾年，以可靠性為中心的視情維修在我國發(fā)展較快，己經(jīng)成功應(yīng)用于西氣東輸一線的燃驅(qū)壓縮機組。

為了縮短在廠維修時間，降低維修成本，不斷提高自主修理能力，逐步擺脫對OEM的依賴，提高中國石油天然氣管網(wǎng)抗風(fēng)險能力，中石油建設(shè)了管道壓縮機組維檢修中心，開展RB211和LM2500+SAC兩型燃氣輪機的返廠維修業(yè)務(wù)，同時建設(shè)了“壓縮機組遠程監(jiān)測與故障診斷中心”為視情維修提供可靠依據(jù)。

目前維修業(yè)務(wù)不能達到飽和，要實現(xiàn)降本效、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高兩型燃氣輪機維修技術(shù)和零部件的國產(chǎn)化水平是一條可行之路。燃氣輪機與航空發(fā)動機原理相同，核心技術(shù)相通，RB211和LM2500+SAC兩型燃氣輪機就屬于航空派生型燃氣輪機。

1 燃氣輪機維修技術(shù)

1.1主要維修技術(shù)

航空派生型燃氣輪機性能優(yōu)異，生產(chǎn)技術(shù)先進，工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對修理技術(shù)及工藝要求非常嚴格，必須返廠大修，其大修所使用的主要工藝技術(shù)包括7個方面：

1.1.1分解和裝配技術(shù)

燃氣輪機返廠維修首先要具備拆、裝能力，必須做到在高效的同時避免對燃氣輪機造成二次傷害，此項技術(shù)需要熟練的技術(shù)工人，并配備大量的專用工裝。

1.1.2零部件清洗技術(shù)

清洗主要用于去除零件表面的附著物，包括：銹蝕層、氧化皮、臟物、積碳、油污、漆料和硅膠等，清洗效果達到零件檢驗及探傷的要求，清洗方法包括：有機溶液清洗、化學(xué)溶液清洗、蒸汽清洗、高壓水清洗、吹砂清洗和振動光飾表面清理，經(jīng)過清洗的零件需在烘干箱內(nèi)干燥。

1.1.3檢測技術(shù)

檢測技術(shù)主要用于檢測零件表面及內(nèi)部的裂紋，包括目視檢查、尺寸測量、熒光探傷、磁力探傷、渦流探傷和X光探傷等無損探傷技術(shù)。熒光探傷主要用于零件表面裂紋的檢測;磁力探傷用于鐵磁性零件表面及近表面裂紋檢測;渦流探傷用于零件螺紋孔裂紋檢測;X光探傷用于少量焊接維修件的缺陷檢測。信號和圖像處理技術(shù)的進展及系統(tǒng)的自動化，提高了檢測能力及可靠性，能夠估算零部件壽命，精確計算零部件檢驗間隔。近幾年，在探測頭微型化方面取得了巨大進步，大大提高了內(nèi)窺監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用性。

1.1.4焊接技術(shù)

焊接技術(shù)主要有惰性氣體保護焊、電子焊、等離子焊、線性焊、真空焊、激光焊、釬焊等。其中等離子弧焊，可以使所修理零件具有新件的性能，主要用于修理封嚴裝置;鎢極惰性氣體焊用來堆焊刀刃型封嚴件，其熱影響區(qū)極小;高技術(shù)釬焊用來釬焊鎳鈀合金、鈷釬焊合金，使零件甚至比原來更耐磨;激光焊可以保證更高精度的測量，以便對連接區(qū)域的變形、直徑和尺寸進行嚴格的控制。

1.1.5涂層技術(shù)

燃氣輪機普遍使用高溫涂層技術(shù)以達到提高性能、提高可靠性和延長使用壽命的目的。熱端關(guān)鍵部件中，渦輪葉片表面使用熱障涂層;葉片內(nèi)腔使用抗氧化、抗熱腐蝕涂層;渦輪環(huán)使用封嚴涂層;葉尖使用耐磨涂層。涂層的噴涂技術(shù)主要有真空、層流、超音速等離子噴涂和物理、化學(xué)氣相沉積等。由于高溫合金和葉片加工成本遠高于涂層成本，因此在維修過程中，通過局部或全部退除涂層并修復(fù)，在保證葉片基材原有性能的情況下安全使用具有重要意義。

GE航空將富鉻涂層在新加坡的維修廠使用后，葉片報廢率減少了2%，鉑鋁涂層能夠提高高溫惡劣條件下葉片的可靠性，陶瓷涂層能夠在高溫下防止融鹽浸蝕涂層基體。

1.1.6精加工技術(shù)

機械加工修理工藝包括：車削加工、鏜銑加工和磨削加工等。車削加工主要用于封嚴圈等零件噴涂前后直徑的加工和機匣殼體類零件法蘭更換后的精密加工;鏜銑加工主要用于零件孔、槽、凸臺及軸頸等的修復(fù)加工;磨削加工主要用于零件表面電鍍、噴涂等修復(fù)后的精密加工。

1.1.7試車技術(shù)

試車是燃氣輪機維修至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，是對燃氣輪機修理效果的檢測，直接影響燃機的使用。燃氣輪機試車臺的空氣動力學(xué)設(shè)計必須能夠完美地模擬現(xiàn)場工況，還必須具備嚴格的噪聲控制。

1.2 維修技術(shù)研發(fā)

研發(fā)維修技術(shù)的主要目的是不斷降低燃氣輪機壽命期費用，并能夠恢復(fù)甚至提高燃氣輪機的性能。鑒于此，OEM和維修企業(yè)對維修技術(shù)的研發(fā)非常重視，如GE航空每年在維修技術(shù)研發(fā)方面投入3000〜4000萬美元，己經(jīng)研發(fā)出的維修技術(shù)和方法多達15000多種，甚至一些零部件維修后的保修期提高了1倍，其主要專注于7個維修技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)，包括：發(fā)動機清洗、化學(xué)處理、檢測方法、加工技術(shù)、焊接技術(shù)、采用冷金屬氣噴堆積技術(shù)進行材料修理和其他相關(guān)先進技術(shù)。

作為用戶的漢莎航空公司開發(fā)維修技術(shù)的目的是處理頻發(fā)故障、節(jié)約成本和提高效率。目前，在燃氣輪機維修方面發(fā)展較快的還有3D打印技術(shù)和綜合故障診斷技術(shù)等，而隨著燃氣輪機幾何形狀越來越復(fù)雜，將更多依靠機器人開展重復(fù)性的監(jiān)測和修理工作。

2 燃氣輪機維修國產(chǎn)化現(xiàn)狀

2.1 重型燃氣輪機維修

我國的重型燃氣輪機是通過“以市場換技術(shù)”的方式引進的，出于對市場高額利潤的利益保護和國家技術(shù)上的封鎖，OEM在中國的合資項目都不包含核心技術(shù)。雖然國內(nèi)主要汽輪機設(shè)備制造廠實現(xiàn)了70%的本土化制造能力，但是沒有掌握熱端關(guān)鍵部件的設(shè)計、制造技術(shù)，所以也就不具備熱端關(guān)鍵部件的維修能力。OEM在壟斷重型燃機市場的同時，也壟斷了維修服務(wù)市場。

重型燃氣輪機基本不需要返廠維修，用戶與OEM簽訂的檢修和維護合約，常見的有以下幾種形式：

①服務(wù)式合約，由OEM負責(zé)機組的運行，并按運行維護手冊檢修，同時提供零部件，服務(wù)費用按運行時數(shù)或發(fā)電量結(jié)算;

②長期維修合同，由用戶負責(zé)機組的運行，OEM負責(zé)按運行維護手冊檢修，同時提供零部件，服務(wù)費用按運行時數(shù)結(jié)算;

③多年維護合約，由用戶負責(zé)機組的的運行和檢修，零部件向OEM采購，OEM提供解決關(guān)鍵問題的服務(wù)，零部件享有一定折扣，但OEM規(guī)定了零部件的質(zhì)保期;

④多年檢修和維護服務(wù)合約，由用戶負責(zé)機組的運行和檢修，OEM對機組檢修進行技術(shù)指導(dǎo)，零部件向OEM采購并享有一定折扣，OEM提供零部件全壽命周期質(zhì)量保證。

國內(nèi)燃機的調(diào)試、檢修和維護等工作幾乎全部由國外OEM完成，每年要為此付出非常驚人的費用，甚至高于設(shè)備采購費用，維修費用中備品備件一般占總額的50%〜60%，燃燒熱通道部件返修費用約占20%〜30%，人工費用約占10%〜20%。此外，一旦OEM停止相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)，將嚴重損害國家和企業(yè)的利益。為了提高服務(wù)質(zhì)量，降低服務(wù)成本，確保維修服務(wù)的公平，國內(nèi)也引入了國外的獨立維修商，目前還沒有成長起來。

2.2 航空發(fā)動機維修

國內(nèi)民用航空公司都是與OEM或者獨立維修企業(yè)合資建設(shè)發(fā)動機大修廠，外資一般占50%左右。由于是合資公司，技術(shù)上不存在壁壘，合資大修廠都形成了較強的航空發(fā)動機修理能力，修理深度達到70%〜80%，但是涉及熱端核心部件的關(guān)鍵技術(shù)仍然由外方掌握。隨著燃氣輪機性能的日益提升，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，價格越來越昂貴，多家航空公司逐漸傾向于租賃航空發(fā)動機。

2014年3月，中航工業(yè)北京航空材料研究院成立國內(nèi)航空關(guān)鍵件維修工程技術(shù)中心。該中心是以研究院的先進材料和制造技術(shù)為基礎(chǔ)，主要對損傷的航空關(guān)鍵件進行修復(fù)或改造，使其至少滿足一個翻修周期的使用要求，具體包括部件服役后的損傷檢測與評估及損傷部件尺寸恢復(fù)、到壽部件延壽、新品制造過程中超差部件尺寸及組織性能的恢復(fù)。該中心可提供的典型零件修復(fù)及材料、制件包括：壓氣機葉片損傷修復(fù)，渦輪工作葉片葉尖和鋸齒冠磨損修復(fù)，渦輪導(dǎo)向葉片裂紋修復(fù)，渦輪葉片高溫防護涂層修復(fù)，機匣、環(huán)形件的裂紋和磨損修復(fù)，飛機承力構(gòu)件磨損、裂紋修復(fù)，飛機透明件修復(fù)，功能涂層修復(fù)，橡膠、密封材料，維修評價表征及可靠性評估。

3 管道燃氣輪機維修國產(chǎn)化現(xiàn)狀

3.1 管道燃氣輪機維修模式

天然氣管道燃氣輪機總量大，國外管道公司普遍采用本地化維修，維修模式主要有兩種，第一種是依托OEM獨資或合資建立的大修廠進行維修，GE公司作為LM2500+的OEM,航空派生型燃汽輪機大修廠共有15個，其中GE獨資4家，發(fā)放大修許可證11家。SIEMENS公司作為RB211-24G的OEM,航空派生型燃氣輪機大修廠共有18家，其中投資3家，合資3家，發(fā)放大修許可證的12家。

第二種是由管道公司和MRO合資建廠進行維修，加拿大TransCanada公司和俄羅斯Gazprom公司均采用這種方式。TransCanada公司與WOODGROUP公司合資在卡爾加里合資設(shè)立大修廠，在RR和GE的授權(quán)下開展RB211、LM2500、AVON、LM6000等型燃氣輪機的維護和大修業(yè)務(wù)。俄羅斯Gazprom公司利用0LTS公司開展燃氣輪機的修理和大修活動，OLTS公司是Liburdi公司與ORMA公司在圣彼得堡組建的合資公司。

由于燃氣輪機機組運行環(huán)境和維護狀況的特殊性，OEM廠商無法提供完全適合中國石油機組維修需求的方案，中石油參照國外管道公司的維修模式，在OEM技術(shù)支持下獨資建設(shè)MRO。與重型燃氣輪機的技術(shù)引進一樣，涉及高壓渦輪葉片、高壓渦輪導(dǎo)向葉片、中壓渦輪葉片、中壓渦輪導(dǎo)向葉片和燃燒室等熱端核心部件的制造與維修技術(shù)，屬于受政府保護的技術(shù)，外方嚴格封鎖不轉(zhuǎn)讓。

除此之外，對于SIEMENS公司RB211-24G機型，中國石油獲得其全部維修技術(shù)的授權(quán)，零件修理授權(quán)共計316項，涉及1494個件號;對于GE公司LM2500+機型，共獲得10項組件的修理授權(quán)，約占可授權(quán)技術(shù)的25%，包括151個修理項，涉及129個件號。

3.2 管道燃氣輪機的國產(chǎn)化水平

通過對引進技術(shù)的吸收和消化，管道壓縮機組維檢修中心己經(jīng)掌握了兩型燃氣輪機的分解、裝配技術(shù)和試車技術(shù)，掌握了兩型燃氣輪機部分零部件的檢測技術(shù)、清洗技術(shù)、焊接技術(shù)和精加工技術(shù)。從目前己經(jīng)出廠的燃氣輪機維修成本分析，兩型燃氣輪機大修國產(chǎn)化水平較低，零部件采購和送修是燃氣輪機大修的兩項主要直接成本，其中零部件采購約占直接成本的45%，零部件送修約占直接成本的35%，合計約占大修直接總成本的80%，而人工、機械和水電氣消耗只占20%，根據(jù)授權(quán)合同，零部件采購和送修價格每年都有一定的漲幅，定價權(quán)掌握在外方手里。

目前普遍認同的國產(chǎn)化是指通過引進國外技術(shù)、自主創(chuàng)新等方式實現(xiàn)產(chǎn)品制造的本地化，中資企業(yè)或中資控股企業(yè)在產(chǎn)品制造的各個環(huán)節(jié)的費用支出在產(chǎn)品成本的比重在80%以上，管道燃氣輪機維修的國產(chǎn)化任重而道遠，若要降低修理成本，只能靠自主發(fā)展零件修理技術(shù)。

3.3 分層次開展管道燃氣輪機國產(chǎn)化

目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)能夠制造一定范圍的燃氣輪機冷端部件，但基本不掌握整機設(shè)計技術(shù)和5大熱端核心部件的制造與維修技術(shù)。輕型燃氣輪機工業(yè)主要集中在航空系統(tǒng)，與航空部門緊密結(jié)合，是世界先進燃氣輪機發(fā)展的必然趨勢，也是一條必由之路。管道燃氣輪機的維修國產(chǎn)化應(yīng)先立足于消化現(xiàn)有的引進技術(shù)，并吸取重型燃氣輪機技術(shù)引進中的經(jīng)驗，遵循“從冷至熱”“從外至內(nèi)”的原則，按照零部件維修率或報廢率從高到低的順序，開展維修技術(shù)和零部件的國產(chǎn)化。

兩型燃氣輪機維修技術(shù)和零部件的國產(chǎn)化包括3個層次：

第1層次，即己授權(quán)維修技術(shù)的國產(chǎn)化，針對壓縮機中心己經(jīng)授權(quán)的維修技術(shù)，通過翻譯資料、編寫工卡、研制工裝和人員培訓(xùn)，形成維修能力;

第2層次，屬二次國產(chǎn)化，部分維修技術(shù)和零部件，在航空、電力和艦船等其他行業(yè)己有應(yīng)用，且己經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，由于管理等非技術(shù)原因?qū)е逻€未在兩型燃氣輪機中得到應(yīng)用，可以提供試驗平臺，通過試驗測試及評估，實現(xiàn)在兩型燃氣輪機的推廣應(yīng)用，完成國產(chǎn)化;

第3層次，兩型燃氣輪機首次實現(xiàn)國產(chǎn)化，在國內(nèi)其他行業(yè)沒有應(yīng)用，或者有應(yīng)用但工作條件與兩型燃氣輪機差別較大，仍然需要組織科研攻關(guān)，通過實驗、試驗及完善提高，實現(xiàn)在兩型燃氣輪機中的應(yīng)用，完成國產(chǎn)化。

4 管道燃氣輪機維修的國產(chǎn)化前景展望

2015年5月8日，國務(wù)院公布了《中國制造2025》，規(guī)劃了通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標。各地也出臺相關(guān)政策促進燃氣輪機技術(shù)的快速發(fā)展，2011年7月，上海市與清華大學(xué)簽署《關(guān)于開展燃氣輪機領(lǐng)域戰(zhàn)略合作的框架協(xié)議》，在建立跨區(qū)域“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)化體系達成共識;2012年，黑龍江省在重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃中，提出以哈爾濱為重點，建成全系列燃氣輪機研制生產(chǎn)基地。同時，燃氣輪機的設(shè)計和制造方面正在向聯(lián)盟化發(fā)展，集合國內(nèi)主要研制、生產(chǎn)和應(yīng)用單位共同成立北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司，主要任務(wù)是通過自主知識產(chǎn)權(quán)燃氣輪機研制，為我國能源動力產(chǎn)業(yè)提供關(guān)鍵性技術(shù)支持，推動行業(yè)技術(shù)進步。

中石油獨資建立的管道壓縮機組維檢修中心，“十二五”期間，從不掌握燃氣輪機維修技術(shù)到成功維修并出廠了十幾臺燃氣輪機，己經(jīng)邁出了“從無到有”這關(guān)鍵的第一步，引起了行業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注。“十三五”期間，將繼續(xù)在國家政策的指引下，密切跟蹤國內(nèi)燃氣輪機技術(shù)研究進展，充分借助各行業(yè)的技術(shù)力量，逐步提高燃氣輪機維修的國產(chǎn)化水平，為振興民族工業(yè)承擔(dān)更多的社會責(zé)任。

(作者：常維純1 李剛2 董學(xué)剛1 1.中國石油管道科技研宄中心油氣管道輸送安全國家工程實驗室;2.中國石油管道壓縮機組維檢修中心)

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原標題:【行業(yè)觀察】管道燃氣輪機維修國產(chǎn)化現(xiàn)狀及展望