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圖為東方汽輪機燃氣輪機整機試驗室。

圖為中國首臺F級五十兆瓦重型燃機滿負荷運行見證儀式現場。

圖為王鐵軍（左一）與科研團隊成員討論重型燃機高溫葉片熱障涂層理論和技術。

2020年11月27日，位于四(si)川(chuan)省德陽市的東(dong)(dong)方電氣(qi)(qi)集團(tuan)東(dong)(dong)方汽輪機(ji)(ji)有限公司(si)（以下簡稱“東(dong)(dong)方汽輪機(ji)(ji)”）燃機(ji)(ji)整機(ji)(ji)試驗室傳來捷報：中國(guo)首(shou)臺F級50兆(zhao)瓦重(zhong)型(xing)燃氣(qi)(qi)輪機(ji)(ji)順利實現滿負荷穩定運行(xing)！這(zhe)意味著(zhu)中國(guo)科研(yan)團(tuan)隊成功攻克重(zhong)型(xing)燃機(ji)(ji)完(wan)全自主研(yan)制的關鍵瓶頸，打破(po)國(guo)外(wai)長(chang)期技(ji)術壟斷。中國(guo)有了100%純國(guo)產(chan)的重(zhong)型(xing)燃機(ji)(ji)！

重型(xing)燃(ran)氣輪(lun)機是大(da)型(xing)裝備的(de)(de)“心(xin)臟”。數十年來(lai)，為(wei)解決該領域(yu)技(ji)術短板(ban)帶來(lai)的(de)(de)“心(xin)臟病”，以東方(fang)汽輪(lun)機為(wei)代(dai)(dai)表(biao)的(de)(de)中(zhong)國企(qi)業與以西安交通大(da)學為(wei)代(dai)(dai)表(biao)的(de)(de)高校科研院所聯合攻堅克難，付出了不懈努力(li)。多少人擇一(yi)事，干(gan)一(yi)生，無(wu)怨無(wu)悔(hui)。他們(men)是父(fu)母，是愛人，是兒女，更(geng)是祖國的(de)(de)科研人員。

有一份責任與使命

盡管已過去一年多的時(shi)間，站在燃機試車臺一側的監控室內，東方電氣集團(tuan)首席技(ji)術(shu)專家趙(zhao)世全仍能清楚地記得那個激動(dong)人心(xin)的時(shi)刻。

“三(san)、二(er)、一，點火！”

伴(ban)隨點(dian)火(huo)命令的下達，重型燃機8個燃燒筒同時(shi)點(dian)火(huo)燃燒并穩定運行，標志中(zhong)國(guo)首(shou)臺自主研發的F級(ji)50兆瓦重型燃氣輪機整機點(dian)火(huo)試驗(yan)成功(gong)。

“為(wei)了那一刻，我們拼(pin)了10年！”趙(zhao)世全難掩激動，感慨(kai)萬分。

重型燃(ran)氣(qi)輪機是(shi)發電和(he)驅(qu)動(dong)領域(yu)的(de)(de)(de)核心設(she)備(bei)，關乎能源安(an)全和(he)國(guo)防安(an)全，是(shi)國(guo)家科技水平和(he)綜(zong)合(he)國(guo)力的(de)(de)(de)象征(zheng)。由于(yu)涉及多(duo)學(xue)科、多(duo)領域(yu)、多(duo)系統(tong)且設(she)計制(zhi)造難度(du)極(ji)高，其又被譽(yu)為裝備(bei)制(zhi)造業(ye)“皇冠(guan)上的(de)(de)(de)明珠”。

摘取這顆(ke)明珠談何容易！長(chang)期(qi)以來，僅有美(mei)國、日本(ben)、德國等少數(shu)國家(jia)(jia)能夠自主(zhu)研發(fa)重型燃機。“我們在購(gou)買(mai)時沒有議價權(quan)，要價很(hen)高(gao)，但沒有辦(ban)法。”趙(zhao)世全坦言，后續的檢修維護(hu)周(zhou)期(qi)長(chang)，費用(yong)高(gao)，當時有句玩笑(xiao)，買(mai)一臺設備就好比(bi)給外企開(kai)一家(jia)(jia)銀行，他們可以隨時來提款。此外，一旦“斷供(gong)”，電(dian)廠就只能“癱(tan)瘓”。

為(wei)改變被(bei)動局(ju)面，本(ben)世紀初，包括東方(fang)汽輪機(ji)在內的(de)中(zhong)國(guo)(guo)企業開始引進國(guo)(guo)外技(ji)術，雖然(ran)解決(jue)了重型燃機(ji)從無到有(you)的(de)問題，但一直處于(yu)組裝型制(zhi)造階(jie)段(duan)，其高溫部件(jian)設計制(zhi)造和試驗(yan)驗(yan)證(zheng)技(ji)術仍屬空白，極(ji)大阻(zu)礙(ai)了重型燃機(ji)國(guo)(guo)產化進程(cheng)和產業體系發展。

這是為何呢？

“只要一談到關鍵(jian)核心技術(shu)的(de)轉讓(rang)，國(guo)外企(qi)業都是(shi)一口拒絕。”趙(zhao)世全(quan)說。原來，國(guo)外技術(shu)的(de)引進(jin)僅限(xian)于冷端部件(jian)，核心的(de)熱(re)端高(gao)溫部件(jian)設計制造及試驗技術(shu)則被國(guo)外長(chang)期壟斷(duan)封(feng)鎖。

關鍵(jian)核心(xin)技(ji)術是要(yao)不來(lai)(lai)、買不來(lai)(lai)、討不來(lai)(lai)的，只有(you)把關鍵(jian)核心(xin)技(ji)術掌握在自(zi)己手(shou)中(zhong)，才能真(zhen)正自(zi)立自(zi)強！

2009年，東方汽輪機開始組建科(ke)研(yan)(yan)團隊，在沒有設(she)計規范(fan)、設(she)計程序，也沒有設(she)計經驗的條件下，毅(yi)然踏上了(le)自主研(yan)(yan)發F級50兆瓦重(zhong)型燃氣輪機的艱辛征(zheng)程，向沖(chong)(chong)破國(guo)外關(guan)鍵核心技術封(feng)鎖發起了(le)沖(chong)(chong)刺。

F級50兆(zhao)瓦重型(xing)燃機的(de)(de)零(ling)部(bu)件多(duo)達數萬個，從設(she)計技術到(dao)材料(liao)機械(xie)，再到(dao)試驗設(she)施，任(ren)何(he)一(yi)項(xiang)都是十(shi)分龐大復雜的(de)(de)系統(tong)工程。即便再難，當時(shi)仍有(you)許多(duo)工程師(shi)主動報名，在他們(men)眼中，這(zhe)是一(yi)份責任(ren)與使命。

“幾(ji)乎(hu)是從零開始，一(yi)路上摸爬滾(gun)打(da)，常常是剛從一(yi)個坑起來又(you)掉進另一(yi)個坑。”趙世全說，沒有人能說清這其中(zhong)(zhong)到底經歷了多少失敗。如果問(wen)大家(jia)有啥想法，每位(wei)科(ke)研人員心里只憋(bie)著一(yi)股子勁兒：再苦再累，也得造出咱(zan)中(zhong)(zhong)國(guo)人自己的重(zhong)型燃機！受制于人的滋味不好受！

埋頭干十年磨一劍

重型(xing)燃(ran)氣輪機可分為E級(ji)(ji)、F級(ji)(ji)和H級(ji)(ji)，溫(wen)(wen)度(du)(du)越高，技術等級(ji)(ji)越高。簡單(dan)來說(shuo)，它能承受多大的高溫(wen)(wen)，決定(ding)了它有多大的能力。F級(ji)(ji)重型(xing)燃(ran)機工作(zuo)溫(wen)(wen)度(du)(du)可達1400攝氏度(du)(du)左右(you)，要保障高溫(wen)(wen)部件在金屬熔點以上安全穩(wen)定(ding)工作(zuo)數萬個小時(shi)可不(bu)容(rong)易。

透平葉(xie)片(pian)正是(shi)核心高溫(wen)部件(jian)之一。對趙代銀來(lai)說(shuo)，2011年(nian)具有特殊意義。這(zhe)一年(nian)，他大學畢業來(lai)到(dao)東方汽輪機工作(zuo)，同時也(ye)迎(ying)來(lai)了一次人生的重(zhong)要選擇。“工作(zuo)不到(dao)兩個(ge)月，廠里新成立的高溫(wen)部件(jian)實驗室招人，做高溫(wen)透平葉(xie)片(pian)研發。”趙代銀說(shuo)，若繼續(xu)做常(chang)規(gui)研究(jiu)，會更輕松安(an)穩；如果(guo)去研制葉(xie)片(pian)，道路肯定十(shi)分曲折。“但一想到(dao)我們還沒(mei)有能力造，而自(zi)己(ji)能夠參與進去，這(zhe)是(shi)人生幸事！”

就(jiu)(jiu)這樣(yang)，趙代銀(yin)下定了決心，這一干就(jiu)(jiu)是9年(nian)。9年(nian)里(li)，他基本看完了所(suo)有(you)與精密鑄造(zao)相關的文獻與書籍；3000多(duo)個日夜，他一門心思(si)撲在(zai)了透平(ping)葉(xie)片的研發上(shang)。

功(gong)夫(fu)不負有(you)心人。以(yi)趙代銀為(wei)代表的研發團隊相繼解決了葉片(pian)變形、疏松、熱裂、斷芯(xin)等難(nan)題，還設計(ji)出國內第一套(tao)基于(yu)六點定(ding)位陶瓷型芯(xin)的蠟模(mo)模(mo)具，榮(rong)獲國家發明專利，填補(bu)了該(gai)項技術空白。

研(yan)發重型燃(ran)機(ji)之所以(yi)難(nan)，除了研(yan)制關(guan)鍵(jian)高溫部件，還(huan)(huan)需要長期試(shi)驗(yan)結果(guo)的積累(lei)。“僅設(she)(she)計出(chu)來還(huan)(huan)遠遠不夠，要對其(qi)有(you)效(xiao)性、合理性及可靠性進(jin)行(xing)反復試(shi)驗(yan)驗(yan)證。所以(yi)我們一(yi)(yi)邊設(she)(she)計，一(yi)(yi)邊搭建試(shi)驗(yan)平(ping)臺。”趙世全說。

試(shi)(shi)(shi)驗平臺的(de)(de)搭建同樣在摸索中進行。“失(shi)敗(bai)、改(gai)進、調(diao)試(shi)(shi)(shi)，再(zai)(zai)失(shi)敗(bai)、再(zai)(zai)改(gai)進、再(zai)(zai)調(diao)試(shi)(shi)(shi)……這是(shi)試(shi)(shi)(shi)驗臺建設的(de)(de)常態。”田曉(xiao)晶(jing)說。作為(wei)東方汽輪機(ji)燃燒器技術研發團(tuan)隊的(de)(de)主研，她與其他成員(yuan)一起向一個個難關發起挑戰。

有(you)一天(tian)，燃(ran)燒(shao)器高壓(ya)試驗突然出現(xian)問題(ti)。那時(shi)，整個(ge)(ge)試驗廠房彌(mi)漫著(zhu)煙氣(qi)(qi)，面(mian)對18個(ge)(ge)大氣(qi)(qi)壓(ya)下、1400攝氏度的高溫燃(ran)氣(qi)(qi)火苗(miao)隨(sui)時(shi)會噴出的險情，田曉晶沒(mei)有(you)后(hou)退，而是緊張有(you)序地(di)組(zu)織意外發生后(hou)的處置工作。好在(zai)只是高溫燃(ran)氣(qi)(qi)局部泄漏引燃(ran)了(le)部分外部管道，經過兩個(ge)(ge)多小時(shi)的現(xian)場排(pai)查，試驗恢復了(le)。

“這么(me)多年來，有沒有后悔過自己的選擇(ze)？”

“當個人(ren)價值和國(guo)家需要緊緊聯(lian)在一(yi)起時，從未后悔！”

這是無數個趙代銀、田曉晶(jing)的(de)心聲。正是有了他們(men)的(de)拼搏與奉獻，東(dong)方汽輪機(ji)陸續(xu)完成重型燃(ran)機(ji)的(de)壓(ya)氣(qi)機(ji)、燃(ran)燒(shao)器、透平葉片(pian)等核心部(bu)件及總體結(jie)構(gou)設(she)計與制(zhi)造，建成壓(ya)氣(qi)機(ji)試驗臺、燃(ran)燒(shao)器試驗臺、透平高溫葉片(pian)試驗室(shi)及整機(ji)測試平臺，形成了完整的(de)設(she)計、制(zhi)造、試驗體系(xi)。

接下(xia)來到了整機試(shi)驗(yan)階段(duan)。在(zai)點火試(shi)驗(yan)和(he)空(kong)載荷運行試(shi)驗(yan)后，25%、50%、75%……負荷逐漸(jian)增加。2020年11月27日，在(zai)6位院士與專家(jia)組的見證(zheng)下(xia)，F級50兆瓦(wa)重型(xing)燃氣輪機順利(li)實現(xian)滿負荷穩定運行。

滿負荷試驗是重型燃機(ji)(ji)研發最關(guan)鍵的(de)(de)驗證節點，也是電站長期運行前的(de)(de)最后一(yi)(yi)項性能試驗。“十年磨一(yi)(yi)劍，我們啃下了發電裝備(bei)領(ling)域(yu)的(de)(de)一(yi)(yi)塊(kuai)‘硬骨頭’！”趙世全說，與同等功(gong)率進(jin)口燃機(ji)(ji)相比，整機(ji)(ji)制(zhi)造成本(ben)、運行與維(wei)護價(jia)格可(ke)大幅降低，檢(jian)修周期可(ke)縮短50%以上。

促進實現跨越發展

從歷史上看，科學(xue)技術的每一(yi)次突破(po)，重(zhong)大工程(cheng)的每一(yi)步跨越，都(dou)是團結(jie)協作的結(jie)果。重(zhong)型燃機的自主研發同樣如此。東方(fang)汽輪(lun)機在加強自身實踐的同時(shi)，還(huan)與西安交通大學(xue)、上海(hai)交通大學(xue)、西北(bei)工業大學(xue)等(deng)高(gao)校的科研團隊開展全(quan)方(fang)位合作，協同攻關。

由西安交通(tong)大學副校長王鐵(tie)軍(jun)率領(ling)的(de)科(ke)研團隊便(bian)是(shi)其中一員。“卡在(zai)(zai)哪(na)里，就突破哪(na)里！”抱著堅定的(de)信念(nian)，王鐵(tie)軍(jun)團隊在(zai)(zai)2006年聯合東(dong)方(fang)汽輪機等，承擔了(le)重型燃機領(ling)域首個(ge)國家973計劃(hua)項(xiang)目，該項(xiang)目在(zai)(zai)2012年又獲國家滾(gun)動(dong)支持(chi)。

重(zhong)型(xing)燃氣輪機(ji)每項技(ji)術突破都必須(xu)經歷“基礎理論(lun)→單元技(ji)術→零(ling)部件實驗(yan)→系統集成(cheng)→綜(zong)合(he)驗(yan)證(zheng)→產(chan)品(pin)應用”的全過程(cheng)。其中，基礎理論(lun)是(shi)“地基”。事實證(zheng)明(ming)，基礎研究是(shi)科技(ji)創(chuang)新的源(yuan)頭。中國面(mian)臨的很多“卡(ka)脖(bo)子”技(ji)術問題，根子是(shi)基礎理論(lun)研究跟不上(shang)，源(yuan)頭和底(di)層的東西(xi)沒有(you)搞清楚(chu)。

“一(yi)不(bu)圖(tu)名，二不(bu)求利，我(wo)們就是(shi)要沉(chen)下心(xin)來，集中攻克重型燃機(ji)關(guan)鍵核(he)心(xin)技術及相(xiang)關(guan)的基礎(chu)科學(xue)問題(ti)。”王鐵軍說。

高溫葉片熱障(zhang)涂層是國際公(gong)認的重型(xing)燃機(ji)(ji)制造核心(xin)技術(shu)之一(yi)。與(yu)航空(kong)發(fa)動機(ji)(ji)相(xiang)比，其工作時間更長，隔熱面積更大，在性能要求、微結構、制備(bei)方(fang)法等方(fang)面也有不同。數(shu)十年來，王鐵軍團隊潛心(xin)系(xi)統(tong)研究了(le)重型(xing)燃機(ji)(ji)熱障(zhang)涂層強度(du)理(li)論、實驗方(fang)法、制備(bei)技術(shu)及(ji)應(ying)用，并(bing)取得了(le)一(yi)系(xi)列創新成果。

人們可(ke)喜(xi)地(di)發現，基礎理(li)論和關鍵技術慢慢成(cheng)型(xing)，越來越多的高校(xiao)科研(yan)成(cheng)果應用(yong)到(dao)中(zhong)國(guo)首臺F級50兆瓦重型(xing)燃氣輪(lun)機的研(yan)發上，融入進企業(ye)的生產(chan)實踐中(zhong)，大大縮短了基礎研(yan)究到(dao)工程應用(yong)的鏈條，促進了中(zhong)國(guo)自主重型(xing)燃機產(chan)業(ye)實現跨越發展。

“大家團結協作、校企協同攻關，是我們(men)攻克關鍵(jian)核(he)心技術的法寶。”王(wang)鐵軍(jun)表示，未來校企將在更高層面共(gong)(gong)謀創新、合作與發(fa)展，共(gong)(gong)建平臺，共(gong)(gong)擔任務，共(gong)(gong)闖難關！

在攻關中(zhong)，王鐵軍帶領(ling)團隊出版了中(zhong)國第一(yi)套關于燃(ran)氣輪(lun)機設(she)計(ji)制造的專著系(xi)列《先(xian)進(jin)燃(ran)氣輪(lun)機設(she)計(ji)制造基(ji)礎(chu)》，還(huan)培養了一(yi)支優(you)秀(xiu)的人才隊伍。

“人(ren)才的(de)培(pei)養與建(jian)設非常重要。F級50兆(zhao)瓦(wa)重型燃機投用后，我們會不(bu)斷優(you)化(hua)提升其性能，目(mu)前該領域的(de)研(yan)發能力相較國外先(xian)進企業(ye)還有(you)較大差距(ju)。”趙世全表示，但通過(guo)自主(zhu)研(yan)發，企業(ye)和高校都建(jian)立(li)起了專業(ye)的(de)科研(yan)團隊，只要坐得住“冷板(ban)凳”，假以時日，我們從“跟跑(pao)”到“并(bing)(bing)跑(pao)”甚(shen)至“領跑(pao)”，并(bing)(bing)非沒有(you)可能。

【責任編輯：趙(zhao)藝涵】