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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，位于四川省德(de)陽市(shi)的(de)(de)東(dong)方(fang)電氣集團東(dong)方(fang)汽(qi)輪機(ji)(ji)(ji)有限公司（以下簡稱“東(dong)方(fang)汽(qi)輪機(ji)(ji)(ji)”）燃(ran)機(ji)(ji)(ji)整(zheng)機(ji)(ji)(ji)試驗室(shi)傳來捷報：中國(guo)首臺F級(ji)50兆瓦(wa)重型燃(ran)氣輪機(ji)(ji)(ji)順(shun)利實現滿負荷穩定(ding)運行！這(zhe)意味(wei)著中國(guo)科研(yan)團隊成功攻克重型燃(ran)機(ji)(ji)(ji)完全自主研(yan)制的(de)(de)關鍵瓶(ping)頸，打(da)破國(guo)外長期技術壟斷。中國(guo)有了100%純國(guo)產的(de)(de)重型燃(ran)機(ji)(ji)(ji)！

重型燃氣輪(lun)機是大型裝備的(de)(de)“心臟”。數十(shi)年來，為(wei)(wei)解(jie)決該領域技術短板帶來的(de)(de)“心臟病(bing)”，以東(dong)方(fang)汽輪(lun)機為(wei)(wei)代表的(de)(de)中國企業與以西安交通大學為(wei)(wei)代表的(de)(de)高(gao)校科研(yan)院所聯合攻堅克難，付出(chu)了不懈(xie)努力。多少(shao)人(ren)(ren)擇一(yi)事，干一(yi)生，無怨無悔。他們是父母，是愛人(ren)(ren)，是兒女(nv)，更是祖國的(de)(de)科研(yan)人(ren)(ren)員(yuan)。

有一份責任與使命

盡管已過(guo)去一(yi)年多的(de)時(shi)間，站(zhan)在燃機試車(che)臺一(yi)側的(de)監控室內，東方電氣集團(tuan)首席技術專家趙世全仍(reng)能清楚地記得那個激(ji)動人心的(de)時(shi)刻。

“三、二、一(yi)，點(dian)火！”

伴隨點(dian)(dian)火命令的(de)下達(da)，重(zhong)型(xing)燃機8個(ge)燃燒筒同時點(dian)(dian)火燃燒并穩(wen)定(ding)運行，標(biao)志中(zhong)國首臺自主(zhu)研發(fa)的(de)F級(ji)50兆瓦重(zhong)型(xing)燃氣輪機整機點(dian)(dian)火試(shi)驗成功(gong)。

“為了那(nei)一刻，我們拼了10年！”趙世全難掩(yan)激動，感慨萬分。

重型燃氣輪機是發電和(he)(he)驅動領域(yu)的(de)核心設備，關乎能源安全(quan)和(he)(he)國(guo)防安全(quan)，是國(guo)家科(ke)技(ji)水平和(he)(he)綜合國(guo)力的(de)象征(zheng)。由(you)于涉及(ji)多學(xue)科(ke)、多領域(yu)、多系(xi)統且設計制造(zao)難度極高，其(qi)又(you)被譽為裝(zhuang)備制造(zao)業“皇冠上的(de)明珠”。

摘取這(zhe)顆明珠談何(he)容易！長(chang)期(qi)以來，僅(jin)有美國(guo)(guo)、日本、德(de)國(guo)(guo)等(deng)少數國(guo)(guo)家(jia)能夠自主研發重型燃機。“我(wo)們在購買時沒有議價(jia)權，要價(jia)很高(gao)，但沒有辦法。”趙世全坦(tan)言，后續(xu)的檢(jian)修維護(hu)周(zhou)期(qi)長(chang)，費(fei)用高(gao)，當時有句玩笑(xiao)，買一臺設(she)備就好比(bi)給外(wai)企(qi)開一家(jia)銀行，他們可以隨(sui)時來提(ti)款。此(ci)外(wai)，一旦“斷供”，電廠就只能“癱(tan)瘓”。

為改變被動局面，本世紀初，包(bao)括東方(fang)汽輪(lun)機(ji)在內的中(zhong)國企業(ye)開始引進(jin)國外技(ji)術(shu)，雖然解(jie)決了(le)重(zhong)型燃(ran)機(ji)從無到有的問(wen)題(ti)，但一直處于組(zu)裝型制(zhi)造(zao)階段，其(qi)高溫部件(jian)設計制(zhi)造(zao)和試驗(yan)驗(yan)證技(ji)術(shu)仍(reng)屬空白，極大阻礙(ai)了(le)重(zhong)型燃(ran)機(ji)國產化進(jin)程(cheng)和產業(ye)體系發展。

這是為何呢？

“只要(yao)一談(tan)到關鍵核(he)心(xin)技術的(de)轉讓，國(guo)外(wai)(wai)企業都是一口拒絕。”趙(zhao)世全(quan)說。原來，國(guo)外(wai)(wai)技術的(de)引進(jin)僅(jin)限于(yu)冷端部件，核(he)心(xin)的(de)熱端高(gao)溫部件設計制(zhi)造及試驗(yan)技術則被國(guo)外(wai)(wai)長期(qi)壟斷封(feng)鎖。

關鍵核心技(ji)(ji)術是要不來、買不來、討不來的，只有(you)把關鍵核心技(ji)(ji)術掌(zhang)握在自(zi)己手(shou)中(zhong)，才能(neng)真(zhen)正自(zi)立(li)自(zi)強！

2009年，東方汽輪機(ji)開始組建科研團隊(dui)，在沒有(you)設計規范、設計程序，也沒有(you)設計經驗的(de)條件下(xia)，毅(yi)然踏上了自主研發(fa)F級50兆瓦重型燃(ran)氣輪機(ji)的(de)艱辛征(zheng)程，向沖破國(guo)外關鍵核心技術封鎖(suo)發(fa)起了沖刺。

F級50兆瓦重型燃機(ji)的零部件多達數萬個(ge)，從(cong)設計技術到材料機(ji)械，再(zai)到試驗設施，任何一項都是十分龐大復(fu)雜的系統工程。即(ji)便再(zai)難，當時(shi)仍有許多工程師主動報(bao)名，在他(ta)們眼(yan)中，這是一份責(ze)任與使命。

“幾乎是從零開始，一(yi)路上(shang)摸爬(pa)滾打(da)，常(chang)常(chang)是剛從一(yi)個(ge)(ge)坑起來又掉進另一(yi)個(ge)(ge)坑。”趙世全說(shuo)，沒有人(ren)(ren)能說(shuo)清這(zhe)其中(zhong)到底經歷了多(duo)少失敗(bai)。如果問大(da)家(jia)有啥(sha)想法，每位科研人(ren)(ren)員(yuan)心(xin)里只憋著一(yi)股子勁兒：再(zai)苦再(zai)累(lei)，也得造出咱(zan)中(zhong)國(guo)人(ren)(ren)自己的重型燃(ran)機！受制(zhi)于人(ren)(ren)的滋味(wei)不好受！

埋頭干十年磨一劍

重型(xing)燃氣輪機可(ke)分為(wei)E級(ji)(ji)、F級(ji)(ji)和(he)H級(ji)(ji)，溫度越高(gao)，技(ji)術(shu)等(deng)級(ji)(ji)越高(gao)。簡單(dan)來說，它能承受多大的高(gao)溫，決定了(le)它有(you)多大的能力。F級(ji)(ji)重型(xing)燃機工(gong)作溫度可(ke)達1400攝氏度左右，要保障高(gao)溫部件在金屬熔(rong)點以(yi)上安全穩定工(gong)作數萬(wan)個小時可(ke)不容(rong)易。

透平(ping)葉片(pian)(pian)正是核心高溫部(bu)件之(zhi)一(yi)(yi)。對趙代(dai)銀來說(shuo)，2011年具有特殊意(yi)義。這一(yi)(yi)年，他大學畢(bi)業來到(dao)東方汽輪機工(gong)作，同(tong)時也(ye)迎(ying)來了(le)一(yi)(yi)次人(ren)(ren)生的重要選擇。“工(gong)作不到(dao)兩(liang)個月(yue)，廠里(li)新成(cheng)立的高溫部(bu)件實驗室招(zhao)人(ren)(ren)，做高溫透平(ping)葉片(pian)(pian)研發。”趙代(dai)銀說(shuo)，若繼續做常規(gui)研究，會更輕(qing)松安穩；如果去研制(zhi)葉片(pian)(pian)，道路肯定十分曲折。“但(dan)一(yi)(yi)想到(dao)我們還沒有能力造，而(er)自己(ji)能夠(gou)參與進去，這是人(ren)(ren)生幸事！”

就這樣，趙代(dai)銀下定了(le)決心，這一干就是9年。9年里(li)，他基(ji)本看完了(le)所有與精密鑄造相(xiang)關的(de)文獻與書籍(ji)；3000多個(ge)日(ri)夜(ye)，他一門心思撲(pu)在了(le)透平葉片的(de)研發上。

功夫不負(fu)有心人。以趙代銀為代表的研發團隊相繼解決了葉(xie)片變形、疏(shu)松、熱裂、斷(duan)芯等難題，還設計出國內(nei)第(di)一套基于六(liu)點定位(wei)陶瓷型芯的蠟(la)模模具，榮獲國家發明(ming)專利，填補了該(gai)項(xiang)技術(shu)空白。

研發重型(xing)燃機之所以(yi)(yi)難，除了(le)研制(zhi)關(guan)鍵高(gao)溫部(bu)件，還需(xu)要長期試(shi)驗(yan)結果的積(ji)累。“僅設(she)計出來還遠遠不(bu)夠，要對其有(you)效性、合理性及(ji)可(ke)靠(kao)性進行反復試(shi)驗(yan)驗(yan)證。所以(yi)(yi)我們一邊設(she)計，一邊搭建試(shi)驗(yan)平臺。”趙世全說(shuo)。

試(shi)驗平(ping)臺(tai)的搭(da)建同樣在摸索中進行(xing)。“失敗(bai)、改進、調(diao)試(shi)，再(zai)失敗(bai)、再(zai)改進、再(zai)調(diao)試(shi)……這是試(shi)驗臺(tai)建設的常態。”田(tian)曉晶(jing)說。作為東方汽輪(lun)機(ji)燃(ran)燒器技(ji)術研發團隊(dui)的主研，她與其(qi)他成(cheng)員一起向(xiang)一個(ge)個(ge)難關發起挑戰。

有一天(tian)，燃(ran)燒器高(gao)(gao)壓試(shi)驗突然出(chu)現問題。那時(shi)，整(zheng)個(ge)(ge)試(shi)驗廠房彌漫著煙氣(qi)，面對18個(ge)(ge)大(da)氣(qi)壓下、1400攝氏度的高(gao)(gao)溫(wen)燃(ran)氣(qi)火苗隨時(shi)會噴出(chu)的險情，田曉晶(jing)沒有后(hou)退，而是緊張(zhang)有序地組(zu)織(zhi)意外發生后(hou)的處置工作。好在只(zhi)是高(gao)(gao)溫(wen)燃(ran)氣(qi)局部(bu)泄漏(lou)引燃(ran)了部(bu)分(fen)外部(bu)管道，經過兩個(ge)(ge)多小(xiao)時(shi)的現場排查(cha)，試(shi)驗恢復(fu)了。

“這么(me)多年來，有沒有后悔過自(zi)己的選擇？”

“當個人價值(zhi)和國家需要緊緊聯在一起時，從未后(hou)悔！”

這是(shi)無數個趙代(dai)銀、田曉(xiao)晶的(de)心聲。正是(shi)有了(le)他(ta)們(men)的(de)拼(pin)搏與奉獻，東方汽輪機陸續完成重型燃機的(de)壓氣(qi)機、燃燒器、透(tou)平(ping)葉(xie)(xie)片等核心部件(jian)及總體(ti)(ti)結構設(she)計與制造(zao)，建成壓氣(qi)機試(shi)(shi)驗(yan)臺、燃燒器試(shi)(shi)驗(yan)臺、透(tou)平(ping)高溫葉(xie)(xie)片試(shi)(shi)驗(yan)室及整機測試(shi)(shi)平(ping)臺，形成了(le)完整的(de)設(she)計、制造(zao)、試(shi)(shi)驗(yan)體(ti)(ti)系。

接下(xia)來到了整機試驗階段。在點(dian)火試驗和(he)空載荷(he)運(yun)行試驗后，25%、50%、75%……負荷(he)逐(zhu)漸增加。2020年11月27日，在6位院士與(yu)專家(jia)組的見證下(xia)，F級(ji)50兆(zhao)瓦重型(xing)燃(ran)氣輪機順利實現滿負荷(he)穩(wen)定運(yun)行。

滿負(fu)荷試驗是重型燃機(ji)研(yan)發最關鍵的(de)驗證節點(dian)，也是電站長期運行前的(de)最后一(yi)項性能試驗。“十(shi)年磨一(yi)劍，我們啃下了發電裝備領域(yu)的(de)一(yi)塊‘硬骨頭’！”趙(zhao)世全說，與同等(deng)功率進口燃機(ji)相比，整機(ji)制(zhi)造(zao)成(cheng)本、運行與維護價格(ge)可(ke)大幅降低(di)，檢修(xiu)周期可(ke)縮短50%以上(shang)。

促進實現跨越發展

從歷史上(shang)看，科學技術的(de)(de)每一(yi)次突破，重(zhong)大(da)工程的(de)(de)每一(yi)步跨越，都是團(tuan)結協作(zuo)的(de)(de)結果。重(zhong)型燃機(ji)的(de)(de)自主研發(fa)同樣如此(ci)。東方汽輪機(ji)在加強自身實踐的(de)(de)同時，還與西安交通(tong)大(da)學、上(shang)海交通(tong)大(da)學、西北工業大(da)學等高校(xiao)的(de)(de)科研團(tuan)隊(dui)開展(zhan)全方位合作(zuo)，協同攻關(guan)。

由西安交(jiao)通大學副校長(chang)王(wang)鐵(tie)(tie)軍(jun)率領的科(ke)研團(tuan)隊便是(shi)其(qi)中一(yi)員。“卡在哪里，就突(tu)破哪里！”抱著堅定的信念(nian)，王(wang)鐵(tie)(tie)軍(jun)團(tuan)隊在2006年(nian)聯合東方汽輪機等，承(cheng)擔(dan)了重(zhong)型燃(ran)機領域(yu)首個(ge)國家973計劃項(xiang)目，該(gai)項(xiang)目在2012年(nian)又獲(huo)國家滾動支持。

重(zhong)型(xing)燃氣(qi)輪(lun)機每項技(ji)術突破都必須經歷“基(ji)礎理論→單元技(ji)術→零部(bu)件實驗→系統集成→綜(zong)合驗證→產品應用”的全過程。其(qi)中(zhong)，基(ji)礎理論是“地基(ji)”。事實證明，基(ji)礎研(yan)究(jiu)是科技(ji)創新的源(yuan)頭。中(zhong)國面(mian)臨的很多“卡脖子”技(ji)術問(wen)題，根子是基(ji)礎理論研(yan)究(jiu)跟(gen)不(bu)上，源(yuan)頭和底層的東西沒有搞清(qing)楚。

“一不圖名(ming)，二不求(qiu)利，我們就是要沉下心(xin)來(lai)，集中(zhong)攻(gong)克重型(xing)燃機關鍵核心(xin)技術及(ji)相關的基礎(chu)科學問題(ti)。”王鐵軍說(shuo)。

高溫葉(xie)片熱障涂(tu)層(ceng)是國(guo)際(ji)公認的重型燃機制造(zao)核心技(ji)(ji)術之一。與航空(kong)發(fa)動(dong)機相(xiang)比，其(qi)工作時(shi)間更長，隔熱面積更大，在性能要求、微(wei)結構、制備方法等方面也(ye)有不(bu)同。數十年來(lai)，王鐵軍團隊潛心系統研究了重型燃機熱障涂(tu)層(ceng)強度(du)理論、實驗方法、制備技(ji)(ji)術及應用，并取得了一系列創(chuang)新成果。

人們可喜地發(fa)現(xian)(xian)，基(ji)礎理論和關鍵技術慢慢成型，越來越多(duo)的高校科研(yan)成果應用到中國首臺F級50兆(zhao)瓦重型燃(ran)氣輪(lun)機的研(yan)發(fa)上，融(rong)入進(jin)(jin)企業(ye)的生產(chan)實(shi)踐(jian)中，大(da)大(da)縮短了(le)(le)基(ji)礎研(yan)究到工(gong)程應用的鏈條，促進(jin)(jin)了(le)(le)中國自主重型燃(ran)機產(chan)業(ye)實(shi)現(xian)(xian)跨(kua)越發(fa)展。

“大家(jia)團(tuan)結協(xie)作、校(xiao)企協(xie)同攻(gong)關(guan)，是我們攻(gong)克關(guan)鍵核心技(ji)術(shu)的法(fa)寶(bao)。”王(wang)鐵(tie)軍表(biao)示，未來(lai)校(xiao)企將在更高層面共謀創新(xin)、合(he)作與發展(zhan)，共建平臺，共擔任(ren)務，共闖難關(guan)！

在攻關中(zhong)，王鐵軍(jun)帶(dai)領團隊出版了中(zhong)國第一套關于燃(ran)氣輪(lun)機設計制造的專著系(xi)列《先進燃(ran)氣輪(lun)機設計制造基礎》，還培(pei)養了一支優秀的人(ren)才隊伍。

“人(ren)才(cai)的(de)(de)培養(yang)與建(jian)設非(fei)常重(zhong)要。F級50兆瓦重(zhong)型(xing)燃機(ji)投用后(hou)，我們會不斷優化(hua)提升其性能(neng)，目(mu)前該領域的(de)(de)研發(fa)能(neng)力相(xiang)較國外先進企業還(huan)有較大差距。”趙世全(quan)表示，但通過自(zi)主研發(fa)，企業和高校都建(jian)立起了(le)專業的(de)(de)科研團隊，只要坐(zuo)得住“冷板(ban)凳(deng)”，假以時日，我們從“跟跑”到“并跑”甚(shen)至“領跑”，并非(fei)沒有可能(neng)。

【責(ze)任編(bian)輯(ji)：趙藝涵】