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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)川省德陽市(shi)的(de)東方電氣集(ji)團東方汽輪機有限公司(si)（以下簡(jian)稱“東方汽輪機”）燃機整(zheng)機試驗室傳來捷報：中國(guo)首臺F級50兆瓦重(zhong)型(xing)燃氣輪機順利實現滿(man)負荷穩定(ding)運行(xing)！這意味著中國(guo)科(ke)研團隊(dui)成功(gong)攻克重(zhong)型(xing)燃機完(wan)全自(zi)主研制的(de)關(guan)鍵瓶頸，打破國(guo)外(wai)長期技術壟斷。中國(guo)有了100%純國(guo)產的(de)重(zhong)型(xing)燃機！

重型(xing)燃氣(qi)輪機是大型(xing)裝備的(de)(de)“心(xin)臟”。數十年來(lai)，為(wei)解(jie)決該領域技(ji)術短板帶來(lai)的(de)(de)“心(xin)臟病(bing)”，以東方汽輪機為(wei)代表的(de)(de)中國企業與以西(xi)安交(jiao)通大學為(wei)代表的(de)(de)高校(xiao)科研院所聯(lian)合攻堅克難(nan)，付出了不懈努力。多少人擇一(yi)事(shi)，干一(yi)生，無怨無悔。他們是父(fu)母(mu)，是愛人，是兒(er)女，更(geng)是祖國的(de)(de)科研人員(yuan)。

有一份責任與使命

盡(jin)管已過去一年多的時間，站(zhan)在燃機試車臺一側的監(jian)控室內，東方電(dian)氣(qi)集團首席(xi)技術專(zhuan)家(jia)趙世全仍(reng)能清楚地記得那(nei)個激動人心(xin)的時刻(ke)。

“三(san)、二(er)、一，點火！”

伴隨點(dian)(dian)火(huo)命令(ling)的(de)下(xia)達，重(zhong)型(xing)燃(ran)機8個燃(ran)燒(shao)筒同時點(dian)(dian)火(huo)燃(ran)燒(shao)并穩定(ding)運行，標志(zhi)中(zhong)國首臺自主研發的(de)F級50兆瓦(wa)重(zhong)型(xing)燃(ran)氣輪機整(zheng)機點(dian)(dian)火(huo)試驗成功(gong)。

“為了(le)那一(yi)刻，我們拼了(le)10年！”趙(zhao)世全難掩激動，感慨萬分。

重型燃(ran)氣輪機是發電和驅動(dong)領域的核心(xin)設備，關乎能源安全和國防安全，是國家科技(ji)水平和綜合國力的象征。由于(yu)涉及多(duo)學科、多(duo)領域、多(duo)系統且設計制(zhi)(zhi)造難度極(ji)高(gao)，其又被(bei)譽為裝備制(zhi)(zhi)造業“皇(huang)冠上(shang)的明(ming)珠”。

摘取這(zhe)顆明珠談何容易！長期以(yi)來(lai)(lai)，僅有(you)(you)美國(guo)、日本、德國(guo)等少數(shu)國(guo)家(jia)能夠自主(zhu)研(yan)發(fa)重型燃機。“我(wo)們在購買時沒有(you)(you)議(yi)價權(quan)，要價很高，但(dan)沒有(you)(you)辦法。”趙世全坦言，后(hou)續(xu)的檢修(xiu)維(wei)護周期長，費用高，當時有(you)(you)句玩笑(xiao)，買一(yi)臺(tai)設備就(jiu)好比給外企開一(yi)家(jia)銀行，他們可以(yi)隨時來(lai)(lai)提款(kuan)。此外，一(yi)旦“斷(duan)供”，電廠就(jiu)只能“癱(tan)瘓”。

為改變被動(dong)局面，本(ben)世紀初(chu)，包括東(dong)方(fang)汽輪機在內的(de)中國企(qi)業開(kai)始引進國外技術，雖(sui)然解(jie)決了(le)重型燃(ran)機從無到有(you)的(de)問題(ti)，但一直處(chu)于組裝型制(zhi)造階段，其高溫部件(jian)設計制(zhi)造和(he)(he)試驗驗證(zheng)技術仍(reng)屬空白，極大阻礙了(le)重型燃(ran)機國產(chan)化(hua)進程(cheng)和(he)(he)產(chan)業體系發展。

這是為何呢？

“只要(yao)一談到關鍵核(he)心(xin)技術的(de)轉讓(rang)，國(guo)外企業都是一口拒絕。”趙世(shi)全說。原(yuan)來，國(guo)外技術的(de)引進僅限(xian)于冷端(duan)部件，核(he)心(xin)的(de)熱端(duan)高溫(wen)部件設計制造及試驗技術則被(bei)國(guo)外長期壟斷封鎖(suo)。

關鍵核(he)心(xin)技(ji)術是要不來、買(mai)不來、討不來的(de)，只有把關鍵核(he)心(xin)技(ji)術掌握在自己手中，才(cai)能真正自立(li)自強(qiang)！

2009年，東方(fang)汽輪(lun)機開始(shi)組建科(ke)研(yan)團(tuan)隊，在(zai)沒(mei)有設(she)計規范、設(she)計程序，也沒(mei)有設(she)計經(jing)驗的(de)條件下，毅然踏上了(le)自主研(yan)發(fa)F級50兆(zhao)瓦重型燃氣(qi)輪(lun)機的(de)艱辛征程，向(xiang)沖破(po)國(guo)外關鍵核(he)心技術封鎖發(fa)起了(le)沖刺。

F級(ji)50兆瓦重型燃機的零(ling)部(bu)件多(duo)達(da)數萬個(ge)，從設計技術到材料機械，再到試驗設施(shi)，任何一(yi)(yi)項都是十(shi)分(fen)龐大復雜的系統工程。即便再難，當時(shi)仍有許(xu)多(duo)工程師主動(dong)報(bao)名，在他們眼中，這(zhe)是一(yi)(yi)份責(ze)任與使(shi)命。

“幾(ji)乎是從零開始，一(yi)路上摸爬滾打，常常是剛從一(yi)個(ge)坑起(qi)來(lai)又掉進另一(yi)個(ge)坑。”趙世全說，沒有人能說清這其中到(dao)底經歷了多少失敗。如果問大家有啥想法，每位科研人員心里只憋著一(yi)股子勁兒：再苦再累，也得造(zao)出(chu)咱中國人自(zi)己的(de)重型燃機！受(shou)制于人的(de)滋味不好(hao)受(shou)！

埋頭干十年磨一劍

重(zhong)型(xing)燃氣(qi)輪機可(ke)(ke)(ke)分為E級(ji)、F級(ji)和H級(ji)，溫度(du)(du)越(yue)高，技(ji)術等級(ji)越(yue)高。簡單來說，它(ta)能承受(shou)多大(da)的高溫，決定了它(ta)有多大(da)的能力。F級(ji)重(zhong)型(xing)燃機工(gong)作溫度(du)(du)可(ke)(ke)(ke)達1400攝氏度(du)(du)左右，要保障高溫部件(jian)在金屬熔點以上安全穩(wen)定工(gong)作數萬個(ge)小時(shi)可(ke)(ke)(ke)不容易(yi)。

透平(ping)葉(xie)片(pian)正是核心高(gao)(gao)溫(wen)部件之一(yi)(yi)。對趙代(dai)(dai)銀來說(shuo)，2011年具有特殊意(yi)義(yi)。這一(yi)(yi)年，他大學畢業來到東(dong)方汽輪機工(gong)作，同時也迎來了一(yi)(yi)次(ci)人生的重(zhong)要選擇(ze)。“工(gong)作不到兩個(ge)月，廠(chang)里新成立的高(gao)(gao)溫(wen)部件實驗室招(zhao)人，做高(gao)(gao)溫(wen)透平(ping)葉(xie)片(pian)研發。”趙代(dai)(dai)銀說(shuo)，若繼續做常規研究，會更輕松(song)安(an)穩；如果去研制(zhi)葉(xie)片(pian)，道路肯定十分曲(qu)折。“但一(yi)(yi)想到我們還沒有能力造，而自己能夠(gou)參與(yu)進(jin)去，這是人生幸事！”

就這(zhe)樣，趙代銀(yin)下定了(le)決心，這(zhe)一干就是(shi)9年。9年里，他基(ji)本看(kan)完了(le)所有(you)與(yu)精密(mi)鑄造(zao)相(xiang)關的文獻與(yu)書(shu)籍；3000多個日夜，他一門(men)心思撲在了(le)透平葉片的研(yan)發上(shang)。

功(gong)夫不負有(you)心(xin)人(ren)。以趙代銀為代表的研發(fa)團隊相(xiang)繼解決(jue)了(le)葉片(pian)變形、疏松、熱裂、斷芯(xin)等難題，還設計出國內第一(yi)套基于六點定位陶瓷(ci)型芯(xin)的蠟模(mo)模(mo)具，榮(rong)獲國家發(fa)明專利，填補了(le)該(gai)項(xiang)技術空白。

研(yan)發重型燃機(ji)之(zhi)所以難，除了研(yan)制(zhi)關鍵高(gao)溫部(bu)件，還需要(yao)長(chang)期試驗(yan)(yan)結果的積累。“僅設計出(chu)來還遠(yuan)遠(yuan)不夠(gou)，要(yao)對其有效性、合(he)理性及可靠性進行反復試驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證。所以我(wo)們一(yi)邊設計，一(yi)邊搭建試驗(yan)(yan)平臺。”趙(zhao)世全說。

試(shi)驗平(ping)臺(tai)的(de)搭建(jian)同樣在(zai)摸索中進(jin)行。“失(shi)敗(bai)、改(gai)(gai)進(jin)、調試(shi)，再失(shi)敗(bai)、再改(gai)(gai)進(jin)、再調試(shi)……這是試(shi)驗臺(tai)建(jian)設的(de)常態。”田曉晶(jing)說。作(zuo)為東(dong)方汽(qi)輪機燃燒(shao)器技術研發團隊(dui)的(de)主研，她與其他成員一(yi)起(qi)(qi)向(xiang)一(yi)個個難關發起(qi)(qi)挑戰。

有(you)一天(tian)，燃燒器高壓(ya)試驗(yan)突然出現問(wen)題。那時(shi)，整個試驗(yan)廠房彌漫(man)著(zhu)煙(yan)氣(qi)，面對18個大氣(qi)壓(ya)下、1400攝氏度的(de)高溫(wen)燃氣(qi)火苗隨時(shi)會噴出的(de)險情(qing)，田曉晶沒有(you)后退，而是緊張有(you)序地(di)組織意(yi)外(wai)發生后的(de)處置工作。好在只是高溫(wen)燃氣(qi)局部泄漏引(yin)燃了部分(fen)外(wai)部管道，經過兩(liang)個多小時(shi)的(de)現場(chang)排查，試驗(yan)恢復了。

“這么(me)多年來，有沒有后悔過自己的選擇？”

“當個(ge)人價值和國(guo)家需要(yao)緊緊聯在一起(qi)時，從未后悔(hui)！”

這是(shi)無(wu)數個趙(zhao)代銀、田曉晶的(de)心聲。正是(shi)有了他們(men)的(de)拼搏與(yu)奉獻(xian)，東方汽輪機(ji)陸續完成重型燃(ran)機(ji)的(de)壓(ya)氣機(ji)、燃(ran)燒器、透平葉片等核心部件及總體結構設(she)計與(yu)制造，建成壓(ya)氣機(ji)試(shi)驗臺、燃(ran)燒器試(shi)驗臺、透平高溫葉片試(shi)驗室及整(zheng)機(ji)測試(shi)平臺，形成了完整(zheng)的(de)設(she)計、制造、試(shi)驗體系(xi)。

接下(xia)來到了整機(ji)試(shi)驗階(jie)段。在(zai)(zai)點火試(shi)驗和空載荷(he)(he)運行(xing)試(shi)驗后，25%、50%、75%……負荷(he)(he)逐漸(jian)增加。2020年(nian)11月27日，在(zai)(zai)6位院士與專家組的(de)見證下(xia)，F級50兆瓦(wa)重(zhong)型燃氣(qi)輪機(ji)順(shun)利實現滿負荷(he)(he)穩定運行(xing)。

滿負(fu)荷試驗是重(zhong)型燃(ran)機研(yan)發最關鍵的(de)驗證(zheng)節點，也(ye)是電站(zhan)長期運行(xing)(xing)前(qian)的(de)最后一項性能試驗。“十年(nian)磨一劍，我們啃下了發電裝備領域的(de)一塊‘硬骨(gu)頭’！”趙世(shi)全(quan)說(shuo)，與同等功率進口燃(ran)機相比，整機制造(zao)成本(ben)、運行(xing)(xing)與維護(hu)價(jia)格可大幅降低，檢修周期可縮短50%以上。

促進實現跨越發展

從(cong)歷史上(shang)看，科學技術的每(mei)一(yi)次突(tu)破，重大(da)工程的每(mei)一(yi)步跨(kua)越，都是團結協(xie)作(zuo)(zuo)的結果。重型(xing)燃機(ji)的自主研發同(tong)樣如此。東方汽輪(lun)機(ji)在加強自身實踐的同(tong)時，還與西安交(jiao)通大(da)學、上(shang)海交(jiao)通大(da)學、西北工業(ye)大(da)學等高校(xiao)的科研團隊開展全方位(wei)合作(zuo)(zuo)，協(xie)同(tong)攻關(guan)。

由西安交通大學副校長王鐵(tie)軍率領的(de)科研團隊(dui)便(bian)是其中一員。“卡在哪里，就(jiu)突破哪里！”抱著堅定的(de)信念，王鐵(tie)軍團隊(dui)在2006年聯合東方汽輪(lun)機等(deng)，承擔了(le)重型燃(ran)機領域(yu)首個國家973計劃項(xiang)目(mu)，該項(xiang)目(mu)在2012年又獲(huo)國家滾(gun)動支持。

重型燃氣(qi)輪機每(mei)項(xiang)技術(shu)突破都必須經(jing)歷“基(ji)礎理論(lun)(lun)(lun)→單元技術(shu)→零部件(jian)實驗(yan)(yan)→系統集(ji)成→綜(zong)合驗(yan)(yan)證→產品(pin)應用”的全過程。其中(zhong)，基(ji)礎理論(lun)(lun)(lun)是“地基(ji)”。事(shi)實證明，基(ji)礎研(yan)究是科技創新的源(yuan)頭(tou)。中(zhong)國(guo)面臨的很多(duo)“卡脖子(zi)”技術(shu)問(wen)題，根子(zi)是基(ji)礎理論(lun)(lun)(lun)研(yan)究跟不上(shang)，源(yuan)頭(tou)和底層的東西沒有搞清楚。

“一不(bu)圖名(ming)，二不(bu)求利(li)，我(wo)們就是要沉下心來，集中攻克重型燃機關(guan)鍵核心技(ji)術及相關(guan)的基礎科學(xue)問題。”王(wang)鐵(tie)軍說。

高溫葉片熱障涂(tu)層是國際公認的重型(xing)燃機(ji)制(zhi)造核(he)心技(ji)術(shu)之一(yi)。與航(hang)空(kong)發動機(ji)相比，其工作時間更(geng)長(chang)，隔熱面積更(geng)大，在性能要求、微結構、制(zhi)備方(fang)法等方(fang)面也有不同(tong)。數(shu)十年來，王(wang)鐵軍團隊潛心系(xi)統研究了(le)重型(xing)燃機(ji)熱障涂(tu)層強(qiang)度(du)理論(lun)、實驗方(fang)法、制(zhi)備技(ji)術(shu)及(ji)應用，并取得了(le)一(yi)系(xi)列(lie)創新成果。

人(ren)們可喜地發現，基(ji)礎(chu)理論和關鍵技(ji)術慢慢成型(xing)，越來(lai)越多(duo)的高(gao)校科研成果應(ying)用到(dao)中國(guo)首臺F級(ji)50兆瓦重(zhong)型(xing)燃氣輪(lun)機(ji)的研發上(shang)，融(rong)入(ru)進(jin)(jin)企業(ye)(ye)的生產實踐中，大大縮短了(le)基(ji)礎(chu)研究到(dao)工程應(ying)用的鏈條，促進(jin)(jin)了(le)中國(guo)自主重(zhong)型(xing)燃機(ji)產業(ye)(ye)實現跨(kua)越發展。

“大家團結協作、校企(qi)協同攻(gong)關，是我們攻(gong)克關鍵核心(xin)技術的(de)法寶。”王鐵軍表示，未來校企(qi)將在更高層面共(gong)謀創新、合作與發展，共(gong)建平臺(tai)，共(gong)擔任(ren)務，共(gong)闖難關！

在攻(gong)關(guan)中，王鐵軍帶領團(tuan)隊(dui)出版(ban)了中國第一(yi)套關(guan)于燃(ran)氣(qi)輪(lun)機設(she)計(ji)制造(zao)的(de)專(zhuan)著(zhu)系(xi)列《先進燃(ran)氣(qi)輪(lun)機設(she)計(ji)制造(zao)基礎》，還(huan)培養了一(yi)支優(you)秀的(de)人(ren)才隊(dui)伍。

“人才的培養與建設非常重(zhong)要(yao)。F級50兆瓦重(zhong)型燃機投用后，我(wo)們會不(bu)斷優化(hua)提(ti)升其性能(neng)，目前(qian)該(gai)領(ling)域的研(yan)發能(neng)力相較(jiao)(jiao)國外(wai)先進企業(ye)還有較(jiao)(jiao)大差距。”趙世全表示，但通過(guo)自主(zhu)研(yan)發，企業(ye)和高校都(dou)建立起(qi)了專業(ye)的科研(yan)團隊，只要(yao)坐得住“冷板凳(deng)”，假以時(shi)日，我(wo)們從“跟(gen)跑”到“并(bing)跑”甚至“領(ling)跑”，并(bing)非沒有可能(neng)。

【責任(ren)編輯：趙(zhao)藝涵】