引言
    經(jīng)過50多年的發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，除應(yīng)用于航空之外，還在工業(yè)發(fā)電、機(jī)械驅(qū)動、艦船推進(jìn)、坦克和機(jī)車動力等方面獲得廣泛的應(yīng)用。
    根據(jù)國內(nèi)外市場對燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品的迫切需要，中國航空工業(yè)沈陽黎明航發(fā)集團(tuán)公司發(fā)揮《透平機(jī)械技術(shù)》專長，大力開發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品。首先開發(fā)研制QD128燃?xì)廨啓C(jī)，經(jīng)過四年多的設(shè)計、生產(chǎn)、試驗，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國第一臺燃?xì)廨啓C(jī)QD128燃?xì)廨啓C(jī)終于從今年六月份起并網(wǎng)發(fā)電。
    燃?xì)廨啓C(jī)是技術(shù)密集性產(chǎn)品，設(shè)計研制一種新的燃?xì)廨啓C(jī)，或者將航空發(fā)動機(jī)改型派生出一種新的輕型燃?xì)廨啓C(jī)，都必須像航空發(fā)動機(jī)設(shè)計研制一樣進(jìn)行各種驗證試驗，除進(jìn)行改進(jìn)部件的專項試驗外，還應(yīng)按GB10490-89《輕型燃?xì)廨啓C(jī)驗收試驗規(guī)范》要求，完成必做的試驗5項，選做的試驗6項，測取燃?xì)廨啓C(jī)在整個功率范圍內(nèi)的性能曲線，以驗證功率和熱效率與設(shè)計指標(biāo)的符合性，確定改進(jìn)部件工作的可靠性。同時測取各截面控制參數(shù)、監(jiān)視參數(shù)，為燃?xì)廨啓C(jī)的操縱、調(diào)試提供依據(jù)。國外也是如此，美國GE公司將CF6-80C2航空發(fā)動機(jī)改型研制成LM6000燃?xì)廨啓C(jī)，臺架試驗時，為測取燃?xì)廨啓C(jī)的壓力、溫度、應(yīng)力和流量等參數(shù)，在燃?xì)廨啓C(jī)上安裝了1000多件測試元件。
    加拿大RR燃?xì)廨啓C(jī)部投資1000萬美元建設(shè)了大型燃?xì)廨啓C(jī)試驗臺，可試功率達(dá)13.6萬馬力(100MW)的燃?xì)廨啓C(jī)。
    燃?xì)廨啓C(jī)試驗的負(fù)載裝置是燃?xì)廨啓C(jī)試驗臺的核心設(shè)備之一，燃?xì)廨啓C(jī)試驗即使帶動發(fā)電機(jī)，電流也不得輸入電網(wǎng)，以免對電網(wǎng)造成沖擊。燃?xì)廨啓C(jī)試驗的負(fù)載裝置選擇：德國等國家選擇水力測功器，美國GE公司選擇發(fā)電機(jī)測功，俄羅斯也選擇發(fā)電機(jī)或水力測功器，我們選擇軸流風(fēng)機(jī)做負(fù)載裝置。與之相比，軸流風(fēng)機(jī)具有體積小，重量輕，投資少，易于操縱等優(yōu)點(diǎn)。在世界燃?xì)廨啓C(jī)試驗領(lǐng)域尚未見到報導(dǎo)。
1、負(fù)載裝置的方案選擇
    燃?xì)廨啓C(jī)與試驗用的負(fù)載裝置的最大功率應(yīng)基本匹配，這樣既能做全負(fù)荷試驗，又能錄取到整個工作域(例如燃?xì)廨啓C(jī)n1：70～105%)的性能。如果燃?xì)廨啓C(jī)與負(fù)載裝置功率不匹配：燃?xì)廨啓C(jī)功率過大一“大馬拉小車”，試驗時會發(fā)生飛轉(zhuǎn)（超轉(zhuǎn)），給安全帶來隱患，而且不能做到燃?xì)廨啓C(jī)的全負(fù)荷性能；燃?xì)廨啓C(jī)功率過小一“小馬拉大車”，則無法評定燃?xì)廨啓C(jī)的起動性能，加速性能和低轉(zhuǎn)速區(qū)域性能。
    燃?xì)廨啓C(jī)試驗負(fù)載裝置的選擇原則應(yīng)該是我們熟悉的領(lǐng)域，以便利用現(xiàn)有資源和我們悉的技術(shù)，例如各種航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)，就是透平機(jī)械中典型的負(fù)載裝置。
    選擇QD128燃?xì)廨啓C(jī)試驗的負(fù)載裝置應(yīng)具備以下四個條件：
    ①功率可調(diào)范圍應(yīng)在10000—14000KW之間；
    ②廠內(nèi)有實物資源；
    ③有壓氣機(jī)特性試驗資料；
④有設(shè)計圖樣和壓氣機(jī)流場計算資料等，見表1。
 
    從表1可見，選擇WP6B壓氣機(jī)做QD128燃?xì)廨啓C(jī)試驗的負(fù)載裝置，從實物資源到技術(shù)資料、設(shè)計圖紙等都是最合適的。將WP6B壓氣機(jī)改進(jìn)設(shè)計成QD128燃?xì)廨啓C(jī)試驗的負(fù)載裝置，命名為WP6G2軸流風(fēng)機(jī)。
2、負(fù)載裝置的方案論證
2.1 0D128燃?xì)廨啓C(jī)功率特性
    在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，QD128燃?xì)廨啓C(jī)基本負(fù)荷的輸出功率為11500KW，失峰負(fù)荷的輸出功率為13200KW。不同大氣溫度輸出功率見表2。
 
2.2 WP6G2軸流風(fēng)機(jī)所需功率特性
    WP6G2軸流風(fēng)機(jī)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：設(shè)計點(diǎn)參數(shù)為：n=11150r/min，空氣流量為46. 2kg/s，總增壓比7. 44，效率為0.79。所需功率為17811.6馬力，折合13100KW，所需功率隨大氣溫度變化見表3。
 
2.3 QD128燃?xì)廨啓C(jī)帶WP6G2軸流風(fēng)機(jī)的功率匹配論證
    用QD128燃?xì)廨啓C(jī)帶WP6G2軸流風(fēng)機(jī)的功率匹配情況見附圖1。
●  大氣溫度在5℃以下，QD128燃?xì)廨啓C(jī)基本負(fù)荷狀態(tài)可以帶動WP6G2軸流風(fēng)機(jī)，而且功率略有盈余。操作方法時，將燃?xì)獍l(fā)生器ni轉(zhuǎn)速略微降低，保證軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n4=11150±50r/min范圍內(nèi)試驗。
●  大氣溫度在5℃～30℃之間時，QD128燃?xì)廨啓C(jī)使用基本負(fù)荷和尖峰負(fù)荷之間的狀態(tài)，可以帶動WP6G2軸流風(fēng)機(jī)，方法同上。這時，QDI28燃?xì)廨啓C(jī)處于全負(fù)荷狀態(tài)，功率在10000—13000KW之間，滿足QD128燃?xì)廨啓C(jī)全負(fù)荷試驗狀態(tài)要求。
3、WP6G2軸流風(fēng)機(jī)研制
    ①  P6G2軸流風(fēng)機(jī)以我廠自產(chǎn)渦噴6B壓氣機(jī)為基礎(chǔ)自行設(shè)計、研制：
  ●  采用三排并列球軸承創(chuàng)新技術(shù)，承擔(dān)10倍于航空發(fā)動機(jī)的軸向力，在世界發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域?qū)儆谑讋?chuàng)。經(jīng)反復(fù)運(yùn)行試驗證明：方案可行，工作可靠。
  ●  采用高壓引氣卸荷技術(shù)，將原來5000kgf軸向力減少至不大于3000kgf，進(jìn)一步提高軸流風(fēng)機(jī)長壽命工作可靠性。
  ●  采用等壓絕熱工作原理設(shè)計的低損失蝸殼，集氣、轉(zhuǎn)彎900總流阻損失在600mmH20以下。
  ●  重新設(shè)計后機(jī)匣、承力機(jī)匣、后支撐機(jī)匣、軸承系統(tǒng)、封嚴(yán)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、卸荷系統(tǒng)和主、輔支撐系統(tǒng)等。
  ●  有全臺壓氣機(jī)特性試驗的基礎(chǔ)，只要測出進(jìn)、出口壓力、溫度，就能較準(zhǔn)確地計算出軸流風(fēng)機(jī)功率，方便快捷，隨時顯示、打印。
      經(jīng)過一年多的設(shè)計、生產(chǎn)、裝配，于2001年未完成首臺WP6G2軸流風(fēng)機(jī)的研制。見附圖2。
4、QD128燃?xì)廨啓C(jī)試驗
●WP6G2軸流風(fēng)機(jī)能夠承擔(dān)燃?xì)廨啓C(jī)的多項試驗。
    WP6G2軸流風(fēng)機(jī)作為輕型燃機(jī)試驗臺的重要設(shè)備之一，能夠承擔(dān)以下試驗項目：
    ①輕型燃?xì)廨啓C(jī)的液壓馬達(dá)帶轉(zhuǎn)試驗；
    ②輕型燃?xì)廨啓C(jī)的起動點(diǎn)火試驗；
    ③輕型燃?xì)廨啓C(jī)的供油規(guī)律試驗；
④輕型燃?xì)廨啓C(jī)的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)試驗；
    ⑤輕型燃?xì)廨啓C(jī)的加／減速試驗：
    ⑥輕型燃?xì)廨啓C(jī)的全負(fù)荷性能調(diào)試試驗；
    ⑦輕型燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)試驗（例如關(guān)閉V1、V2閥）；
    ⑧輕型燃?xì)廨啓C(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)試驗（例如報警、停車）；
    ⑧長期試車考核試驗；
    ⑩按GB10490-89完成驗收規(guī)范試驗等。
    WP6G2軸流風(fēng)機(jī)首先應(yīng)用在黎明公司自建燃?xì)廨啓C(jī)試驗臺-511試驗臺上，完成QD128燃?xì)廨啓C(jī)第102臺的液壓馬達(dá)帶轉(zhuǎn)試驗、起動點(diǎn)火試驗、供油規(guī)律試驗、性能調(diào)試試驗和監(jiān)控系統(tǒng)試驗等，同時，像一桿秤一樣，隨時計量QD128燃?xì)廨啓C(jī)功率。使102臺能夠交付燃機(jī)成套公司發(fā)往中原油田電站并網(wǎng)發(fā)電。
    在集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)下，在全公司各分廠、車間的大力配合下，我們設(shè)計、研制的WP6G2軸流風(fēng)機(jī)，一機(jī)多用，一舉多得。技術(shù)上有多項創(chuàng)新，而造價只是沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠同等規(guī)格的離心壓縮機(jī)的1/3～1/4，511試驗臺軸流風(fēng)機(jī)就節(jié)省資金至少400萬元。
    WP6G2軸流風(fēng)機(jī)是應(yīng)集團(tuán)公司大力開發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)的需要，作為燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)試試驗的配套產(chǎn)品，借助軍品成熟技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)展、創(chuàng)新。成功的關(guān)鍵是領(lǐng)導(dǎo)下定決心，大膽決策，技術(shù)人員在具體技術(shù)上精心設(shè)計、精心施工，終于搞成一項產(chǎn)品，為黎明公司發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)的宏偉目標(biāo)做貢獻(xiàn)。