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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，位于四川省(sheng)德陽市的(de)東(dong)方(fang)電氣集團(tuan)東(dong)方(fang)汽輪(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)有(you)限公司（以下簡稱“東(dong)方(fang)汽輪(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)”）燃(ran)機(ji)(ji)(ji)整機(ji)(ji)(ji)試驗(yan)室傳來捷(jie)報(bao)：中國首(shou)臺F級50兆(zhao)瓦重(zhong)型(xing)燃(ran)氣輪(lun)(lun)機(ji)(ji)(ji)順利實現滿(man)負(fu)荷穩定運行！這(zhe)意味著中國科研團(tuan)隊成功攻克重(zhong)型(xing)燃(ran)機(ji)(ji)(ji)完(wan)全自(zi)主(zhu)研制(zhi)的(de)關鍵(jian)瓶頸，打破國外長期(qi)技術壟斷。中國有(you)了100%純國產的(de)重(zhong)型(xing)燃(ran)機(ji)(ji)(ji)！

重(zhong)型燃氣輪(lun)機(ji)是(shi)(shi)大型裝(zhuang)備的(de)“心(xin)臟(zang)”。數十(shi)年(nian)來，為(wei)解決該領域技術短板帶來的(de)“心(xin)臟(zang)病”，以東(dong)方汽輪(lun)機(ji)為(wei)代(dai)(dai)表(biao)的(de)中(zhong)國(guo)(guo)企業與以西安交通大學為(wei)代(dai)(dai)表(biao)的(de)高(gao)校科研(yan)院所(suo)聯合攻堅克難，付出(chu)了不懈努力。多少(shao)人擇(ze)一事，干一生，無怨(yuan)無悔。他們是(shi)(shi)父母，是(shi)(shi)愛人，是(shi)(shi)兒女，更(geng)是(shi)(shi)祖國(guo)(guo)的(de)科研(yan)人員。

有一份責任與使命

盡(jin)管(guan)已過去一(yi)年多的時(shi)間(jian)，站在燃機試車(che)臺一(yi)側的監控室內，東方電氣(qi)集團(tuan)首席技術專家趙世全(quan)仍能清楚地記(ji)得那個激動人心的時(shi)刻(ke)。

“三、二、一，點火！”

伴(ban)隨點火命令的(de)下達，重型燃機(ji)8個燃燒筒同(tong)時點火燃燒并穩定運行，標(biao)志(zhi)中國首臺自主研(yan)發的(de)F級50兆瓦重型燃氣(qi)輪機(ji)整機(ji)點火試驗成功。

“為了那一刻，我們拼了10年！”趙世全難掩激動，感(gan)慨萬(wan)分。

重型燃氣輪機(ji)是發電和(he)驅動領域的核心設(she)備，關乎(hu)能源安全和(he)國防(fang)安全，是國家科(ke)技水(shui)平和(he)綜(zong)合國力的象征。由于涉及多(duo)(duo)學科(ke)、多(duo)(duo)領域、多(duo)(duo)系統且設(she)計制造難度(du)極高，其又(you)被譽為裝備制造業“皇(huang)冠上的明珠”。

摘(zhai)取這顆明珠談何容易！長期(qi)以來(lai)，僅有(you)美國(guo)、日本、德(de)國(guo)等少數(shu)國(guo)家能夠(gou)自主研發重型燃(ran)機。“我(wo)們在購買時(shi)(shi)沒有(you)議價(jia)權(quan)，要價(jia)很高，但沒有(you)辦法。”趙世全坦言(yan)，后續的檢修維護周期(qi)長，費用高，當時(shi)(shi)有(you)句玩笑，買一(yi)臺設備就好比給外企開一(yi)家銀行(xing)，他們可(ke)以隨(sui)時(shi)(shi)來(lai)提款。此(ci)外，一(yi)旦“斷供”，電廠就只能“癱瘓(huan)”。

為改(gai)變被動(dong)局面，本(ben)世紀(ji)初，包括東方(fang)汽(qi)輪(lun)機在內(nei)的中國企業開(kai)始(shi)引進(jin)國外技(ji)術(shu)，雖然解決了重(zhong)型燃機從無到(dao)有的問題，但一直處于組(zu)裝(zhuang)型制造(zao)階(jie)段，其高(gao)溫(wen)部件設計制造(zao)和試驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證技(ji)術(shu)仍(reng)屬空(kong)白，極大阻礙了重(zhong)型燃機國產化進(jin)程和產業體系發展。

這是為何呢？

“只要一(yi)談到關鍵核心(xin)技術(shu)的(de)轉讓，國(guo)外企業都是一(yi)口(kou)拒絕。”趙(zhao)世(shi)全說。原來，國(guo)外技術(shu)的(de)引進僅限(xian)于冷端部(bu)件，核心(xin)的(de)熱端高溫部(bu)件設計制造及試驗技術(shu)則被國(guo)外長期壟斷封鎖。

關鍵核心技(ji)術(shu)是要不來、買不來、討(tao)不來的(de)，只有把關鍵核心技(ji)術(shu)掌握(wo)在自(zi)己(ji)手中(zhong)，才(cai)能真正(zheng)自(zi)立自(zi)強！

2009年(nian)，東(dong)方(fang)汽輪(lun)機開(kai)始組建科研(yan)團隊，在沒有設計(ji)規范、設計(ji)程(cheng)序，也沒有設計(ji)經驗的條件下，毅然踏上了自主研(yan)發F級50兆瓦重型(xing)燃氣輪(lun)機的艱辛(xin)征程(cheng)，向沖破國(guo)外關鍵(jian)核心(xin)技術封鎖(suo)發起(qi)了沖刺。

F級50兆瓦(wa)重型燃機的零部件多(duo)達數萬(wan)個，從設(she)(she)計技術(shu)到材(cai)料機械，再到試驗設(she)(she)施，任何一(yi)項都是(shi)(shi)十分(fen)龐大復雜的系統(tong)工程。即便再難，當(dang)時(shi)仍(reng)有許多(duo)工程師(shi)主(zhu)動報名，在他們(men)眼(yan)中，這是(shi)(shi)一(yi)份責任與使命。

“幾乎是從(cong)零開始，一路上(shang)摸爬滾打(da)，常(chang)常(chang)是剛從(cong)一個坑起來又掉進另(ling)一個坑。”趙世全(quan)說，沒有(you)人(ren)(ren)能說清(qing)這(zhe)其(qi)中(zhong)到底(di)經歷(li)了多少失敗。如果問(wen)大家有(you)啥想法，每位科研人(ren)(ren)員心里只憋著一股子勁兒：再苦再累，也得造出咱中(zhong)國(guo)人(ren)(ren)自己的重(zhong)型燃機！受制于(yu)人(ren)(ren)的滋味(wei)不好(hao)受！

埋頭干十年磨一劍

重(zhong)型(xing)燃氣輪(lun)機可(ke)分為E級、F級和H級，溫(wen)度越高，技術等(deng)級越高。簡單(dan)來說，它能承受多大(da)的(de)(de)高溫(wen)，決定了它有(you)多大(da)的(de)(de)能力。F級重(zhong)型(xing)燃機工作溫(wen)度可(ke)達(da)1400攝氏度左(zuo)右，要(yao)保障(zhang)高溫(wen)部件在(zai)金屬熔點以(yi)上安(an)全穩定工作數萬個小時可(ke)不容易。

透(tou)平葉片正(zheng)是核心高溫部件之(zhi)一。對趙(zhao)(zhao)代(dai)銀來說(shuo)，2011年具有特殊意義(yi)。這一年，他大(da)學(xue)畢業來到(dao)東方(fang)汽(qi)輪機工作，同時也迎(ying)來了一次人生(sheng)的(de)重要(yao)選擇。“工作不到(dao)兩個月，廠里新(xin)成立的(de)高溫部件實驗室招人，做高溫透(tou)平葉片研發。”趙(zhao)(zhao)代(dai)銀說(shuo)，若繼續做常(chang)規研究，會(hui)更輕松安穩；如果去(qu)研制葉片，道路肯定十(shi)分曲(qu)折(zhe)。“但(dan)一想到(dao)我們還沒有能力(li)造，而自己能夠參與進(jin)去(qu)，這是人生(sheng)幸(xing)事！”

就這樣，趙代銀(yin)下定(ding)了決心，這一(yi)干就是9年。9年里(li)，他基本(ben)看完了所有與精密鑄造相關的(de)文(wen)獻與書(shu)籍；3000多(duo)個日夜，他一(yi)門心思(si)撲在了透平葉片的(de)研發(fa)上。

功(gong)夫(fu)不負有心(xin)人。以趙代銀為代表的研發團隊相繼(ji)解決了葉(xie)片變形、疏松、熱裂、斷芯(xin)等(deng)難(nan)題，還設計出國內第一套基于(yu)六點定位陶瓷型芯(xin)的蠟模(mo)模(mo)具，榮獲國家發明專利，填補(bu)了該項技術空(kong)白。

研發重(zhong)型燃機之所(suo)以(yi)難，除了研制(zhi)關(guan)鍵高(gao)溫(wen)部件，還需要長期試驗(yan)結果的積累(lei)。“僅設計出來還遠遠不夠，要對(dui)其有效性(xing)、合(he)理性(xing)及可靠性(xing)進(jin)行反復試驗(yan)驗(yan)證(zheng)。所(suo)以(yi)我(wo)們一邊設計，一邊搭建試驗(yan)平(ping)臺。”趙(zhao)世全(quan)說。

試(shi)驗平臺的搭建(jian)同樣在摸索(suo)中進(jin)行。“失敗(bai)、改進(jin)、調試(shi)，再(zai)(zai)失敗(bai)、再(zai)(zai)改進(jin)、再(zai)(zai)調試(shi)……這是試(shi)驗臺建(jian)設(she)的常態。”田曉晶說。作為東方(fang)汽輪機燃燒器技術研(yan)(yan)發團(tuan)隊(dui)的主研(yan)(yan)，她(ta)與其他(ta)成員一起(qi)向一個個難關發起(qi)挑戰。

有一天(tian)，燃燒(shao)器高壓試驗(yan)(yan)突然出(chu)現(xian)問題。那時，整(zheng)個試驗(yan)(yan)廠房彌漫(man)著(zhu)煙氣(qi)，面對18個大氣(qi)壓下、1400攝(she)氏(shi)度的(de)高溫(wen)燃氣(qi)火苗隨時會噴(pen)出(chu)的(de)險情，田曉(xiao)晶沒有后(hou)退，而是(shi)緊(jin)張有序(xu)地(di)組(zu)織意外發生后(hou)的(de)處置工作。好在(zai)只是(shi)高溫(wen)燃氣(qi)局(ju)部(bu)泄漏引燃了部(bu)分外部(bu)管道，經過兩個多小時的(de)現(xian)場排查，試驗(yan)(yan)恢復了。

“這么(me)多年來，有沒有后悔過自己的選擇(ze)？”

“當個人價值和國家(jia)需要緊緊聯在一起時，從未后悔！”

這是(shi)無數(shu)個趙代銀、田曉晶的心聲。正是(shi)有了他們的拼(pin)搏(bo)與奉獻，東方(fang)汽輪機(ji)陸續完(wan)成重型燃(ran)機(ji)的壓氣機(ji)、燃(ran)燒器、透平葉片(pian)等(deng)核心部(bu)件(jian)及總體結構設計與制(zhi)造(zao)，建成壓氣機(ji)試(shi)驗(yan)(yan)臺(tai)、燃(ran)燒器試(shi)驗(yan)(yan)臺(tai)、透平高溫葉片(pian)試(shi)驗(yan)(yan)室及整機(ji)測試(shi)平臺(tai)，形(xing)成了完(wan)整的設計、制(zhi)造(zao)、試(shi)驗(yan)(yan)體系。

接下來到了整機(ji)試驗(yan)階段。在點火試驗(yan)和空載荷運(yun)行試驗(yan)后，25%、50%、75%……負荷逐漸增加。2020年(nian)11月27日，在6位院士(shi)與專家(jia)組的見(jian)證下，F級50兆瓦(wa)重型燃氣輪(lun)機(ji)順利實現滿負荷穩(wen)定運(yun)行。

滿負(fu)荷試驗是(shi)重型燃(ran)機(ji)研發最(zui)關鍵(jian)的(de)驗證節點，也是(shi)電站(zhan)長(chang)期運(yun)行(xing)前的(de)最(zui)后(hou)一項(xiang)性(xing)能試驗。“十年磨一劍，我們啃下了發電裝備領域的(de)一塊‘硬骨頭’！”趙世全(quan)說，與(yu)同等功率進口燃(ran)機(ji)相比，整機(ji)制造成本、運(yun)行(xing)與(yu)維護價格可(ke)大幅(fu)降低，檢修周期可(ke)縮短50%以上。

促進實現跨越發展

從(cong)歷史上看，科學(xue)技術(shu)的(de)每一次突破，重大(da)工程的(de)每一步(bu)跨(kua)越(yue)，都是團結協(xie)作(zuo)的(de)結果(guo)。重型燃機(ji)(ji)的(de)自主研(yan)發同(tong)樣如(ru)此。東方(fang)汽輪(lun)機(ji)(ji)在(zai)加強自身實踐的(de)同(tong)時(shi)，還與西(xi)安交通大(da)學(xue)、上海交通大(da)學(xue)、西(xi)北工業大(da)學(xue)等(deng)高校的(de)科研(yan)團隊開(kai)展全方(fang)位(wei)合(he)作(zuo)，協(xie)同(tong)攻(gong)關。

由西安交通大學副校(xiao)長王鐵軍率領的(de)科(ke)研團隊便是其中一員(yuan)。“卡在哪里(li)，就突破哪里(li)！”抱著堅定(ding)的(de)信念，王鐵軍團隊在2006年聯(lian)合東(dong)方汽(qi)輪(lun)機等，承擔了重型(xing)燃機領域首(shou)個國(guo)家973計劃項目，該項目在2012年又獲(huo)國(guo)家滾動支持。

重(zhong)型(xing)燃氣輪機每項技(ji)術突破都必須經歷“基礎理論(lun)→單元技(ji)術→零部件實驗(yan)→系統集成→綜合(he)驗(yan)證→產(chan)品(pin)應用(yong)”的(de)全過(guo)程。其中(zhong)，基礎理論(lun)是(shi)“地基”。事實證明，基礎研究是(shi)科技(ji)創新的(de)源頭。中(zhong)國面(mian)臨的(de)很多(duo)“卡脖子”技(ji)術問題，根子是(shi)基礎理論(lun)研究跟不(bu)上(shang)，源頭和(he)底層的(de)東(dong)西沒有搞清楚(chu)。

“一不圖名，二不求利，我們就是要沉下(xia)心(xin)(xin)來，集中攻克重型燃機關鍵(jian)核心(xin)(xin)技術(shu)及相關的基礎科學問題。”王鐵軍說。

高溫葉片(pian)熱(re)(re)障涂(tu)層是國際公認的重(zhong)型(xing)(xing)燃(ran)機制(zhi)造核心技(ji)術之一。與航空發動(dong)機相比，其工作時間(jian)更長，隔熱(re)(re)面積(ji)更大，在性能要求、微結構、制(zhi)備(bei)方(fang)法等方(fang)面也有不(bu)同。數十(shi)年來，王(wang)鐵(tie)軍團隊潛心系(xi)統研究(jiu)了重(zhong)型(xing)(xing)燃(ran)機熱(re)(re)障涂(tu)層強(qiang)度理論、實(shi)驗方(fang)法、制(zhi)備(bei)技(ji)術及(ji)應用(yong)，并取(qu)得了一系(xi)列(lie)創新成(cheng)果。

人們可喜地發現，基(ji)礎理論(lun)和關鍵(jian)技術(shu)慢慢成(cheng)型，越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)高校(xiao)科(ke)研(yan)(yan)成(cheng)果應(ying)用到中國首臺F級50兆瓦重型燃(ran)氣輪機(ji)的(de)研(yan)(yan)發上(shang)，融入(ru)進企(qi)業(ye)的(de)生產實踐中，大大縮短了(le)(le)基(ji)礎研(yan)(yan)究到工程應(ying)用的(de)鏈條，促進了(le)(le)中國自(zi)主重型燃(ran)機(ji)產業(ye)實現跨越(yue)發展。

“大家團結協(xie)作(zuo)、校企(qi)協(xie)同攻關(guan)，是我(wo)們攻克關(guan)鍵核心技術的法寶。”王鐵軍表示，未來校企(qi)將(jiang)在更(geng)高層面(mian)共(gong)(gong)謀(mou)創新(xin)、合作(zuo)與發展(zhan)，共(gong)(gong)建平(ping)臺，共(gong)(gong)擔任務(wu)，共(gong)(gong)闖難關(guan)！

在攻關中(zhong)，王鐵軍帶領團隊(dui)出版了中(zhong)國(guo)第(di)一(yi)(yi)套關于燃(ran)氣(qi)輪機(ji)設(she)計制造的專(zhuan)著系列《先進燃(ran)氣(qi)輪機(ji)設(she)計制造基礎》，還培養(yang)了一(yi)(yi)支(zhi)優秀的人才隊(dui)伍。

“人才的(de)培養與建(jian)設非常重(zhong)要。F級(ji)50兆瓦重(zhong)型(xing)燃(ran)機投用(yong)后，我(wo)們會不斷優化(hua)提升其性(xing)能，目前該領(ling)域的(de)研發能力相較國(guo)外先進(jin)企業(ye)還有較大差距。”趙世全表示，但通過自主研發，企業(ye)和高校都建(jian)立起(qi)了專業(ye)的(de)科(ke)研團隊，只要坐得住“冷板凳”，假以時日，我(wo)們從“跟跑”到“并跑”甚(shen)至“領(ling)跑”，并非沒有可能。

【責(ze)任編(bian)輯：趙(zhao)藝涵(han)】