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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(nian)11月27日，位于四川省(sheng)德陽市的(de)東方電氣(qi)集團東方汽輪機有限公司（以下簡稱“東方汽輪機”）燃(ran)機整機試驗(yan)室傳來捷報：中國(guo)首臺F級50兆瓦重型(xing)燃(ran)氣(qi)輪機順利實現滿負(fu)荷穩定運行！這(zhe)意味(wei)著中國(guo)科研團隊成功攻克重型(xing)燃(ran)機完全自主研制(zhi)的(de)關鍵瓶頸，打破國(guo)外長期技術壟斷(duan)。中國(guo)有了(le)100%純國(guo)產的(de)重型(xing)燃(ran)機！

重型燃氣(qi)輪(lun)機是(shi)(shi)大(da)型裝備(bei)的(de)(de)“心臟”。數十年來，為(wei)解決該領(ling)域技(ji)術短板(ban)帶來的(de)(de)“心臟病”，以東方(fang)汽輪(lun)機為(wei)代表(biao)的(de)(de)中國企業(ye)與(yu)以西安交通大(da)學為(wei)代表(biao)的(de)(de)高校科研院所聯合攻堅克(ke)難，付出了(le)不懈努(nu)力(li)。多少人擇一事，干一生(sheng)，無怨無悔。他們是(shi)(shi)父(fu)母，是(shi)(shi)愛人，是(shi)(shi)兒女，更是(shi)(shi)祖(zu)國的(de)(de)科研人員。

有一份責任與使命

盡管已過去一年多(duo)的時(shi)間，站在燃機試車臺一側的監控室內(nei)，東方電氣(qi)集團首席技術專家趙世(shi)全仍能清楚(chu)地記得(de)那個激動人心的時(shi)刻。

“三、二、一，點火(huo)！”

伴隨點(dian)火(huo)命令的下達(da)，重型(xing)燃(ran)機8個(ge)燃(ran)燒筒同時點(dian)火(huo)燃(ran)燒并(bing)穩定運行(xing)，標(biao)志(zhi)中國首臺自(zi)主研發的F級50兆瓦重型(xing)燃(ran)氣輪機整(zheng)機點(dian)火(huo)試驗成功(gong)。

“為了那一刻，我們(men)拼了10年！”趙世全難掩(yan)激動，感(gan)慨萬分。

重型燃氣(qi)輪(lun)機(ji)是發電和(he)驅動領(ling)(ling)域(yu)(yu)的(de)(de)核心設備，關乎能源(yuan)安(an)(an)全(quan)和(he)國防安(an)(an)全(quan)，是國家(jia)科技水平和(he)綜合(he)國力(li)的(de)(de)象征。由于涉及(ji)多學科、多領(ling)(ling)域(yu)(yu)、多系統且設計制(zhi)造(zao)難度極高，其又被譽為裝備制(zhi)造(zao)業“皇冠上的(de)(de)明珠”。

摘取這(zhe)顆明(ming)珠談何容易！長期(qi)以(yi)來，僅有(you)(you)美(mei)國(guo)(guo)、日本、德(de)國(guo)(guo)等少(shao)數(shu)國(guo)(guo)家能夠自(zi)主研發(fa)重型燃機。“我們(men)在購買時沒有(you)(you)議價(jia)權，要價(jia)很高，但(dan)沒有(you)(you)辦法。”趙(zhao)世全坦言，后續的檢修維護周期(qi)長，費(fei)用高，當時有(you)(you)句(ju)玩笑，買一臺設備就好比給(gei)外(wai)企開一家銀行，他們(men)可以(yi)隨時來提款(kuan)。此外(wai)，一旦“斷供”，電廠就只能“癱瘓(huan)”。

為改(gai)變被動局面，本世紀(ji)初，包括(kuo)東(dong)方汽輪機在(zai)內的中國(guo)企(qi)業(ye)開始引進國(guo)外技(ji)(ji)術，雖然(ran)解決了重(zhong)型燃機從無到有的問題，但一直(zhi)處(chu)于(yu)組裝型制造階段(duan)，其高(gao)溫部件設(she)計制造和(he)試驗(yan)驗(yan)證技(ji)(ji)術仍屬空白，極(ji)大阻礙了重(zhong)型燃機國(guo)產化進程和(he)產業(ye)體(ti)系發展。

這是為何呢？

“只要一(yi)談到關鍵核(he)心技術的轉讓，國(guo)(guo)外(wai)(wai)企(qi)業都是一(yi)口(kou)拒絕。”趙世全說。原來，國(guo)(guo)外(wai)(wai)技術的引進僅限于冷端部件(jian)，核(he)心的熱端高溫部件(jian)設計制造及試驗技術則被國(guo)(guo)外(wai)(wai)長期(qi)壟(long)斷封鎖。

關(guan)(guan)鍵(jian)核(he)心(xin)技術(shu)是要不來、買不來、討不來的(de)，只有把關(guan)(guan)鍵(jian)核(he)心(xin)技術(shu)掌(zhang)握在自(zi)己手中，才能真正自(zi)立自(zi)強(qiang)！

2009年，東方(fang)汽輪機開始組建科研團隊(dui)，在沒有設(she)計(ji)規范、設(she)計(ji)程(cheng)序(xu)，也沒有設(she)計(ji)經驗的條件下，毅(yi)然踏上了自主(zhu)研發(fa)F級50兆瓦重型燃氣輪機的艱辛征(zheng)程(cheng)，向沖(chong)破國外關鍵核心(xin)技術封鎖發(fa)起了沖(chong)刺。

F級50兆瓦重型燃機的零部件多達(da)數(shu)萬(wan)個，從設(she)計(ji)技術到(dao)材料機械(xie)，再到(dao)試驗設(she)施，任(ren)何一(yi)項都(dou)是十分龐(pang)大(da)復(fu)雜(za)的系統工程。即(ji)便再難，當時(shi)仍有許多工程師主(zhu)動報名，在他們(men)眼中，這是一(yi)份責任(ren)與使(shi)命。

“幾乎是(shi)從零開始，一(yi)(yi)路上摸爬滾打(da)，常常是(shi)剛從一(yi)(yi)個坑起來又掉(diao)進另一(yi)(yi)個坑。”趙(zhao)世全說，沒有(you)人(ren)能說清這(zhe)其中到(dao)底經歷了多少(shao)失敗。如果(guo)問(wen)大(da)家有(you)啥想法，每位科研人(ren)員心(xin)里只憋著一(yi)(yi)股子(zi)勁(jing)兒(er)：再(zai)苦(ku)再(zai)累，也得造出(chu)咱中國人(ren)自己的(de)重型燃機！受(shou)制于人(ren)的(de)滋味不(bu)好受(shou)！

埋頭干十年磨一劍

重型燃(ran)氣(qi)輪機(ji)可分為E級(ji)、F級(ji)和H級(ji)，溫(wen)度(du)越高(gao)(gao)，技術等級(ji)越高(gao)(gao)。簡單來說(shuo)，它能承受多(duo)大的高(gao)(gao)溫(wen)，決(jue)定了它有多(duo)大的能力(li)。F級(ji)重型燃(ran)機(ji)工(gong)作溫(wen)度(du)可達1400攝氏(shi)度(du)左(zuo)右，要保(bao)障(zhang)高(gao)(gao)溫(wen)部件在(zai)金(jin)屬熔點以上安全穩(wen)定工(gong)作數萬個小時可不容易。

透(tou)平葉(xie)片正(zheng)是核心高(gao)(gao)溫(wen)部(bu)件(jian)(jian)之一(yi)(yi)(yi)。對趙代銀(yin)來(lai)(lai)說(shuo)，2011年(nian)具有特殊意義(yi)。這一(yi)(yi)(yi)年(nian)，他大學畢業來(lai)(lai)到(dao)東(dong)方汽輪(lun)機工(gong)作，同時也迎(ying)來(lai)(lai)了一(yi)(yi)(yi)次人生(sheng)的重要(yao)選擇。“工(gong)作不到(dao)兩(liang)個月，廠里新成(cheng)立的高(gao)(gao)溫(wen)部(bu)件(jian)(jian)實驗室招人，做高(gao)(gao)溫(wen)透(tou)平葉(xie)片研(yan)發。”趙代銀(yin)說(shuo)，若繼續做常規研(yan)究(jiu)，會更(geng)輕松安穩；如果去研(yan)制葉(xie)片，道路(lu)肯(ken)定十分曲折。“但一(yi)(yi)(yi)想到(dao)我們還沒有能力造，而自己能夠參(can)與進去，這是人生(sheng)幸事(shi)！”

就這(zhe)(zhe)樣(yang)，趙代(dai)銀(yin)下定了(le)(le)決心，這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)干就是9年(nian)。9年(nian)里(li)，他基本(ben)看完(wan)了(le)(le)所(suo)有與精密鑄造相關的文獻與書籍(ji)；3000多個日夜，他一(yi)(yi)門心思(si)撲在了(le)(le)透(tou)平葉片的研發上(shang)。

功夫(fu)不負(fu)有心人。以趙代銀(yin)為代表(biao)的(de)研發(fa)團隊相(xiang)繼解(jie)決了葉片變(bian)形、疏松(song)、熱(re)裂、斷芯(xin)等(deng)難題(ti)，還設計(ji)出(chu)國內第一套基于(yu)六點定位陶瓷型芯(xin)的(de)蠟模模具，榮獲國家發(fa)明專利，填補了該(gai)項技術空白(bai)。

研發重(zhong)型(xing)燃(ran)機(ji)之所(suo)以(yi)難，除了(le)研制關鍵高溫部(bu)件，還需(xu)要(yao)長(chang)期(qi)試(shi)(shi)驗(yan)結果的積累。“僅設計(ji)(ji)出來(lai)還遠(yuan)遠(yuan)不夠，要(yao)對其有效性、合理性及(ji)可靠(kao)性進行反復(fu)試(shi)(shi)驗(yan)驗(yan)證。所(suo)以(yi)我們一邊設計(ji)(ji)，一邊搭建試(shi)(shi)驗(yan)平臺。”趙世全(quan)說。

試驗平臺的搭建(jian)同樣(yang)在摸(mo)索中進(jin)行。“失(shi)敗、改(gai)進(jin)、調試，再失(shi)敗、再改(gai)進(jin)、再調試……這是試驗臺建(jian)設(she)的常態。”田曉晶說。作為東方汽輪機(ji)燃燒器技術研發(fa)團隊的主研，她與其他(ta)成員一(yi)起(qi)向一(yi)個個難(nan)關發(fa)起(qi)挑戰。

有一天，燃(ran)燒器高壓試(shi)驗突然出現問題。那時(shi)，整個試(shi)驗廠房彌漫(man)著煙氣(qi)，面對(dui)18個大(da)氣(qi)壓下、1400攝(she)氏(shi)度的高溫(wen)燃(ran)氣(qi)火(huo)苗隨時(shi)會噴出的險情，田曉(xiao)晶(jing)沒(mei)有后(hou)退(tui)，而是緊張有序地組(zu)織意外(wai)發生后(hou)的處置工作(zuo)。好在只是高溫(wen)燃(ran)氣(qi)局部(bu)(bu)泄漏引燃(ran)了部(bu)(bu)分外(wai)部(bu)(bu)管道(dao)，經過(guo)兩個多小(xiao)時(shi)的現場排查，試(shi)驗恢復了。

“這么多年(nian)來，有沒有后悔過自己的選擇？”

“當(dang)個人價值和國(guo)家需要緊緊聯(lian)在一起時，從未后悔(hui)！”

這(zhe)是(shi)無數個趙代銀、田曉晶的(de)心(xin)聲。正(zheng)是(shi)有了他(ta)們的(de)拼搏與(yu)奉獻，東方汽輪(lun)機(ji)(ji)陸續完成(cheng)重型(xing)燃機(ji)(ji)的(de)壓氣(qi)機(ji)(ji)、燃燒(shao)(shao)器、透平(ping)葉片等核心(xin)部件及總體結(jie)構設計與(yu)制(zhi)造，建成(cheng)壓氣(qi)機(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)、燃燒(shao)(shao)器試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)、透平(ping)高溫(wen)葉片試(shi)(shi)驗(yan)室及整機(ji)(ji)測試(shi)(shi)平(ping)臺(tai)，形成(cheng)了完整的(de)設計、制(zhi)造、試(shi)(shi)驗(yan)體系。

接下來到了整(zheng)機試驗階段。在(zai)點火試驗和空載荷運行試驗后，25%、50%、75%……負荷逐漸(jian)增加(jia)。2020年11月27日，在(zai)6位院(yuan)士與專(zhuan)家組的見證下，F級50兆瓦重型燃氣輪(lun)機順利實現滿負荷穩定運行。

滿負荷試驗是(shi)重型燃(ran)(ran)機研發(fa)最關鍵的(de)驗證節點(dian)，也是(shi)電站長(chang)期運行前的(de)最后一(yi)項性能試驗。“十年(nian)磨一(yi)劍，我(wo)們啃下了(le)發(fa)電裝備領域的(de)一(yi)塊‘硬骨頭’！”趙(zhao)世全說(shuo)，與(yu)同等功率進口(kou)燃(ran)(ran)機相(xiang)比，整(zheng)機制(zhi)造成本(ben)、運行與(yu)維護價格可大幅(fu)降低，檢修(xiu)周期可縮(suo)短(duan)50%以(yi)上。

促進實現跨越發展

從歷(li)史上看，科學技(ji)術的每一次突(tu)破，重大工程的每一步跨越(yue)，都是(shi)團結協作(zuo)的結果(guo)。重型(xing)燃機(ji)的自(zi)主研(yan)發同(tong)樣(yang)如此。東方(fang)汽輪機(ji)在加強自(zi)身實(shi)踐的同(tong)時，還與西安(an)交(jiao)(jiao)通大學、上海交(jiao)(jiao)通大學、西北(bei)工業大學等高校的科研(yan)團隊開展全(quan)方(fang)位合(he)作(zuo)，協同(tong)攻關。

由(you)西安交通大(da)學副校(xiao)長王鐵軍率領的科研團隊(dui)(dui)便是其中一員。“卡在哪里，就(jiu)突破哪里！”抱著堅定的信念，王鐵軍團隊(dui)(dui)在2006年(nian)聯(lian)合東方(fang)汽輪機等(deng)，承擔了(le)重型燃機領域首個國家973計劃項目(mu)，該項目(mu)在2012年(nian)又獲國家滾(gun)動支持。

重型燃氣輪(lun)機每項技術突破(po)都(dou)必須經(jing)歷“基(ji)(ji)礎理(li)論→單元技術→零部件實驗(yan)→系統(tong)集成→綜(zong)合驗(yan)證→產品(pin)應(ying)用”的(de)全(quan)過程。其中，基(ji)(ji)礎理(li)論是“地基(ji)(ji)”。事實證明，基(ji)(ji)礎研究是科技創新的(de)源頭(tou)。中國面臨的(de)很多“卡脖子”技術問題，根子是基(ji)(ji)礎理(li)論研究跟不上，源頭(tou)和底層(ceng)的(de)東西沒有(you)搞清楚。

“一不(bu)圖名(ming)，二不(bu)求(qiu)利，我(wo)們就是要沉下心(xin)來，集(ji)中攻克(ke)重型(xing)燃機關鍵核心(xin)技術及相(xiang)關的基礎(chu)科學問題。”王鐵軍(jun)說。

高(gao)溫葉片熱障涂層(ceng)(ceng)是國際公(gong)認(ren)的重(zhong)型(xing)燃(ran)機制(zhi)造核(he)心技術之一。與(yu)航空發(fa)動機相比，其工作時(shi)間更長，隔熱面(mian)積更大(da)，在性能(neng)要求、微結構、制(zhi)備方(fang)法等方(fang)面(mian)也有不同。數(shu)十(shi)年來，王(wang)鐵軍團隊潛心系統研究了重(zhong)型(xing)燃(ran)機熱障涂層(ceng)(ceng)強度理論、實驗方(fang)法、制(zhi)備技術及應(ying)用，并取得了一系列(lie)創(chuang)新成果。

人們可喜(xi)地發現(xian)，基礎理論(lun)和關(guan)鍵(jian)技術慢(man)(man)慢(man)(man)成(cheng)型(xing)(xing)，越來越多的(de)高校科研成(cheng)果(guo)應(ying)用(yong)到(dao)中國(guo)首(shou)臺F級(ji)50兆(zhao)瓦重型(xing)(xing)燃氣(qi)輪(lun)機(ji)的(de)研發上，融(rong)入進企業的(de)生產(chan)(chan)實(shi)踐(jian)中，大(da)大(da)縮短(duan)了(le)基礎研究到(dao)工程應(ying)用(yong)的(de)鏈條，促進了(le)中國(guo)自主(zhu)重型(xing)(xing)燃機(ji)產(chan)(chan)業實(shi)現(xian)跨(kua)越發展。

“大(da)家團(tuan)結協(xie)作、校(xiao)(xiao)企協(xie)同攻(gong)關(guan)，是(shi)我們攻(gong)克關(guan)鍵核(he)心(xin)技術的(de)法寶(bao)。”王鐵(tie)軍表示，未來校(xiao)(xiao)企將在更高層(ceng)面(mian)共謀創新、合作與發展，共建平臺，共擔任務，共闖難(nan)關(guan)！

在攻關中，王鐵軍帶(dai)領團隊出版(ban)了中國第一套關于燃氣(qi)輪機(ji)設計制(zhi)造的專著系(xi)列(lie)《先進燃氣(qi)輪機(ji)設計制(zhi)造基礎》，還培養了一支優(you)秀(xiu)的人才隊伍。

“人(ren)才(cai)的培養與(yu)建(jian)設非(fei)常(chang)重(zhong)要。F級(ji)50兆瓦(wa)重(zhong)型燃(ran)機(ji)投用后，我們(men)會(hui)不斷優化提升其(qi)性能(neng)(neng)，目前該領(ling)域(yu)的研(yan)(yan)發能(neng)(neng)力相較(jiao)(jiao)國外(wai)先進(jin)企(qi)業還(huan)有較(jiao)(jiao)大差距。”趙世全表(biao)示，但(dan)通過自主研(yan)(yan)發，企(qi)業和(he)高校都建(jian)立起了(le)專業的科研(yan)(yan)團隊(dui)，只要坐得住“冷板凳(deng)”，假以時(shi)日，我們(men)從“跟跑”到“并跑”甚至(zhi)“領(ling)跑”，并非(fei)沒有可能(neng)(neng)。

【責任(ren)編輯：趙藝涵】