高速动平衡技术主要用于汽轮机、航空发动机等大型装备内回转零部件平衡
思瀚产业研究院 集智股份    2023-08-11

高速动平衡技术主要用于汽轮机、燃气轮机和航空发动机等大型装备内的回转零部件平衡。该类回转零部件转速高、重量大、工作温度高，对平衡精度具有极高的要求。资料表明，导致高速回转机械振动过大的激振力，95%是由其中的回转零部件平衡不良引起的不平衡力。

因此，对回转零部件进行低速动平衡、高速动平衡和超高速动平衡实验，保证回转零部件平衡精度成为汽轮机、燃气轮机和航空发动机等大型装备制造企业确保装备质量的重要环节，可以有效降低装备振动、噪声，提高产品质量，延长使用寿命，保证安全运行，增强产品的竞争力。目前，在高速动平衡领域，全球市场主要被德国申克等国外知名企业等占据。

汽轮机，全称为蒸汽涡轮发动机（Steam Turbine），是一种将水蒸汽动能转换为涡轮转动动能的发动机，作为关键动力装备主要应用于火电、核电、船舰、工业驱动等领域。

燃气轮机，全称为燃气涡轮发动机（Gas Turbine），是以空气为工作介质，通过液体或气体燃料燃烧，将空气加温增压，带动压气机、涡轮高速旋转，将燃料的化学能转变为有用功的内燃式热力发动机，作为关键动力装备主要应用于发电、船舰、工业驱动等领域。

航空发动机，与燃气轮机工作原理基本相同，航空发动机主要包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。航空发动机制造几乎集中了机械行业所有的尖端技术，被誉为“现代工业皇冠上的明珠”，是一个国家科技、工业、国防实力的重要体现，目前世界上能够独立研制航空发动机的国家只有美、英、法、俄、中等少数几个国家。

从我国航空发动机的发展历程来看，航空发动机历经“引进—仿制—自主研发”的发展过程。发展至今，我国已建立了相对完整的航空发动机生产研制体系，相继推出了涡扇10、涡扇10B、涡轴-16等拥有自主知识产权的军用航空发动机。从市场结构来看，我国生产的航空发动机几乎都是军用航空发动机、干支线运输机航空发动机，民用发动机领域目前尚未实现批量生产。

目前，中国航空发动机集团有限公司研制的CJ1000A民用航空发动机正在进行适航取证，另一型号正在研制的CJ2000民用航空发动机已进入验证机阶段。根据民航局发布的《“十四五”民用航空发展规划》和《“十四五”通用航空发展专项规划》，“十四五”期末，我国民用机场数量预计从“十三五”期末的580个增长至770个，通用机场数量预计从“十三五”期末的339个增长至500个。“十三五”期末，我国民航机队共6,795架。

根据中国航空工业集团有限公司发布的《2022-2041年民用飞机中国市场预测年报》，预计到2041年末，中国航空公司客机机队规模将达到8,322架，货机机队规模将达到685架。预计2022~2041年间，我国需要补充各型民用客机7,035架。

政策方面，我国新发展格局以现代化产业体系为基础，打造自主可控、安全可靠、竞争力强的现代化产业体系已经成为了国家战略。全面提升我国产业链现代化水平，解决不稳、不强、不安全的问题是一个综合性任务，需要区分轻重缓急、突出重点。其中，增强自主可控能力无疑是“十四五”时期较为紧迫的任务。

产业链供应链自主可控指的是，在面临外部（主要是国外）产品、零部件、技术等供应受限时，还能够依靠国内稳定运行的产业链供应链提供相应产品和服务，从而能够满足国民经济运转的基本需要，防止重要产品产业链供应链不能自主可控，防止“卡脖子”的情况出现对国民经济产生重大不利影响。

我国在绝大多数产业的中低端环节都具有很强的生产能力，目前的短板主要体现在高端环节上。产业链高端产品的发展规律与中低端产品有很大不同。一般来说，中低端产品技术成熟，主要竞争点在成本和价格上，而高端产品往往对价格不敏感，核心竞争力主要体现在核心技术上。

2015年工信部启动“两机”（航空发动机与燃气轮机）重大专项，将我国航空发动机和燃气轮机自主创新的基础研究、技术、产品研发和产业体系的建立提升到了国家战略发展层面。《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》强调深入实施制造强国战略，坚持自主可控、安全高效。

培育先进制造业集群，推动航空航天、船舶与海洋工程装备、先进电力装备等产业创新发展。深入实施质量提升行动，推动制造业产品“增品种、提品质、创品牌”。2021年11月，国家能源局、科技部颁布了《“十四五”能源领域科技创新规划》，规划要求开发汽轮机高压转子等高温部件产业化制造技术；重型燃气轮机研发与示范取得突破，各类中小型燃气轮机装备实现系列化。

突破燃气轮机设计、试验、制造、运维检修等瓶颈技术，提升燃气发电技术水平，研发燃气轮机非常规燃料燃烧技术、中小型燃气轮机关键技术、重型燃气轮机关键技术等。2022年11月，工信部等3部门联合印发《关于巩固回升向好趋势加力振作工业经济的通知》，通知强化重点产业稳定发展，巩固装备制造业良好势头。打好关键核心技术攻坚战，提高大飞机、航空发动机及燃气轮机、船舶与海洋工程装备等重大技术装备自主设计和系统集成能力。

汽轮机、燃气轮机和航空发动机中需要进行高速动平衡的回转零部件主要包括风扇叶片、压气机叶片、压气机盘、涡轮叶片、涡轮盘、轴承等。目前该等装备制造企业进行高速动平衡的实验装置均以进口平衡设备为主，对进口设备存在较大依赖度。

发展高速动平衡技术及其产品不仅在我国具有广阔的市场前景，对提升国产装备产业链供应链自主可控，保障能源安全，增强国防和军事能力均具有重要的战略意义。我国能源需求的增长、船舰和航空事业的快速发展，为汽轮机、燃气轮机和航空发动机的发展提供了广阔的市场空间，也为高速动平衡技术及相关设备带来良好的发展机遇。