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(xiàn)場施戴。
重型燃氣輪機是大型裝備的“心臟”牌聋。數(shù)十年來江构，為解決該領域技術短板帶來的“心臟病”艺退，以東方汽輪機為代表的中國企業(yè)與以西安交通大學為代表的高校科研院所聯(lián)合攻堅克難覆珍，付出了不懈努力肾寡。多少人擇一事差机，干一生纱轨，無怨無悔耿愈。他們是父母，是愛人倔剩，是兒女朦暖，更是祖國的科研人員。
有一份責任與使命
盡管已過去一年多的時間盖呼，站在燃機試車臺一側的監(jiān)控室內儒鹿，東方電氣集團首席技術專家趙世全仍能清楚地記得那個激動人心的時刻。
“三几晤、二约炎、一，點火!”
伴隨點火命令的下達蟹瘾，重型燃機8個燃燒筒同時點火燃燒并穩(wěn)定運行圾浅，標志中國首臺自主研發(fā)的F級50兆瓦重型燃氣輪機整機點火試驗成功。
“為了那一刻憾朴，我們拼了10年!”趙世全難掩激動狸捕，感慨萬分。
重型燃氣輪機是發(fā)電和驅動領域的核心設備众雷，關乎能源安全和國防安全灸拍，是國家科技水平和綜合國力的象征。由于涉及多學科砾省、多領域鸡岗、多系統(tǒng)且設計制造難度極高，其又被譽為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”纯蛾。
摘取這顆明珠談何容易!長期以來肌辑，僅有美國、日本留旱、德國等少數(shù)國家能夠自主研發(fā)重型燃機刹造。“我們在購買時沒有議價權，要價很高格你，但沒有辦法劫欣。”趙世全坦言，后續(xù)的檢修維護周期長述逾，費用高盹清，當時有句玩笑殴客，買一臺設備就好比給外企開一家銀行曾辙，他們可以隨時來提款。此外，一旦“斷供”糕米，電廠就只能“癱瘓”忠伊。
為改變被動局面，本世紀初巷波，包括東方汽輪機在內的中國企業(yè)開始引進國外技術萎津，雖然解決了重型燃機從無到有的問題，但一直處于組裝型制造階段抹镊，其高溫部件設計制造和試驗驗證技術仍屬空白锉屈，極大阻礙了重型燃機國產(chǎn)化進程和產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展。
這是為何呢?
“只要一談到關鍵核心技術的轉讓垮耳，國外企業(yè)都是一口拒絕颈渊。”趙世全說。原來终佛，國外技術的引進僅限于冷端部件儡炼，核心的熱端高溫部件設計制造及試驗技術則被國外長期壟斷封鎖。
關鍵核心技術是要不來查蓉、買不來乌询、討不來的，只有把關鍵核心技術掌握在自己手中豌研，才能真正自立自強!
2009年，東方汽輪機開始組建科研團隊淌璧，在沒有設計規(guī)范拳镊、設計程序，也沒有設計經(jīng)驗的條件下禽忧，毅然踏上了自主研發(fā)F級50兆瓦重型燃氣輪機的艱辛征程，向沖破國外關鍵核心技術封鎖發(fā)起了沖刺衙乡。
F級50兆瓦重型燃機的零部件多達數(shù)萬個，從設計技術到材料機械箱歪，再到試驗設施，任何一項都是十分龐大復雜的系統(tǒng)工程揽膏。即便再難委蒿，當時仍有許多工程師主動報名歹朵，在他們眼中黎人，這是一份責任與使命。
“幾乎是從零開始，一路上摸爬滾打澡谭，常常是剛從一個坑起來又掉進另一個坑坎弯。”趙世全說，沒有人能說清這其中到底經(jīng)歷了多少失敗译暂。如果問大家有啥想法，每位科研人員心里只憋著一股子勁兒：再苦再累撩炊，也得造出咱中國人自己的重型燃機!受制于人的滋味不好受!
埋頭干十年磨一劍
重型燃氣輪機可分為E級外永、F級和H級拧咳，溫度越高伯顶，技術等級越高。簡單來說骆膝，它能承受多大的高溫祭衩，決定了它有多大的能力。F級重型燃機工作溫度可達1400攝氏度左右阅签，要保障高溫部件在金屬熔點以上安全穩(wěn)定工作數(shù)萬個小時可不容易掐暮。
透平葉片正是核心高溫部件之一。對趙代銀來說列序，2011年具有特殊意義碧爬。這一年，他大學畢業(yè)來到東方汽輪機工作睹肝，同時也迎來了一次人生的重要選擇旺胳。“工作不到兩個月，廠里新成立的高溫部件實驗室招人画柜，做高溫透平葉片研發(fā)捞蹈。”趙代銀說，若繼續(xù)做常規(guī)研究围杉，會更輕松安穩(wěn);如果去研制葉片钧鸳，道路肯定十分曲折。“但一想到我們還沒有能力造乖粘，而自己能夠參與進去挣呛，這是人生幸事!”
就這樣，趙代銀下定了決心谋啃，這一干就是9年。9年里葱椭，他基本看完了所有與精密鑄造相關的文獻與書籍;3000多個日夜捂寿，他一門心思撲在了透平葉片的研發(fā)上。
功夫不負有心人。以趙代銀為代表的研發(fā)團隊相繼解決了葉片變形秦陋、疏松蔓彩、熱裂、斷芯等難題驳概，還設計出國內第一套基于六點定位陶瓷型芯的蠟模模具赤嚼，榮獲國家發(fā)明專利，填補了該項技術空白顺又。
研發(fā)重型燃機之所以難更卒，除了研制關鍵高溫部件，還需要長期試驗結果的積累稚照。“僅設計出來還遠遠不夠蹂空，要對其有效性、合理性及可靠性進行反復試驗驗證果录。所以我們一邊設計羹授，一邊搭建試驗平臺。”趙世全說咖雀。
試驗平臺的搭建同樣在摸索中進行擎势。“失敗、改進亮购、調試索官，再失敗、再改進滨鼠、再調試……這是試驗臺建設的常態(tài)势瘤。”田曉晶說。作為東方汽輪機燃燒器技術研發(fā)團隊的主研捶臂，她與其他成員一起向一個個難關發(fā)起挑戰(zhàn)勃否。
有一天，燃燒器高壓試驗突然出現(xiàn)問題赎躲。那時避掩，整個試驗廠房彌漫著煙氣，面對18個大氣壓下肴熏、1400攝氏度的高溫燃氣火苗隨時會噴出的險情鬼雀，田曉晶沒有后退，而是緊張有序地組織意外發(fā)生后的處置工作蛙吏。好在只是高溫燃氣局部泄漏引燃了部分外部管道源哩，經(jīng)過兩個多小時的現(xiàn)場排查，試驗恢復了鸦做。
“這么多年來励烦，有沒有后悔過自己的選擇?”
“當個人價值和國家需要緊緊聯(lián)在一起時谓着，從未后悔!”
這是無數(shù)個趙代銀、田曉晶的心聲坛掠。正是有了他們的拼搏與奉獻赊锚，東方汽輪機陸續(xù)完成重型燃機的壓氣機、燃燒器屉栓、透平葉片等核心部件及總體結構設計與制造舷蒲，建成壓氣機試驗臺、燃燒器試驗臺友多、透平高溫葉片試驗室及整機測試平臺牲平，形成了完整的設計、制造撼由、試驗體系。
接下來到了整機試驗階段涵群。在點火試驗和空載荷運行試驗后狭鳖，25%、50%盲拐、75%……負荷逐漸增加拳沙。2020年11月27日，在6位院士與專家組的見證下号均，F(xiàn)級50兆瓦重型燃氣輪機順利實現(xiàn)滿負荷穩(wěn)定運行怔惯。
滿負荷試驗是重型燃機研發(fā)最關鍵的驗證節(jié)點，也是電站長期運行前的最后一項性能試驗易震。“十年磨一劍庞取，我們啃下了發(fā)電裝備領域的一塊‘硬骨頭’!”趙世全說，與同等功率進口燃機相比烈瑰，整機制造成本鞍靴、運行與維護價格可大幅降低，檢修周期可縮短50%以上镶摘。
促進實現(xiàn)跨越發(fā)展
從歷史上看嗽桩，科學技術的每一次突破，重大工程的每一步跨越凄敢，都是團結協(xié)作的結果碌冶。重型燃機的自主研發(fā)同樣如此。東方汽輪機在加強自身實踐的同時涝缝，還與西安交通大學扑庞、上海交通大學、西北工業(yè)大學等高校的科研團隊開展全方位合作拒逮，協(xié)同攻關嫩挤。
由西安交通大學副校長王鐵軍率領的科研團隊便是其中一員害幅。“卡在哪里，就突破哪里!”抱著堅定的信念岂昭，王鐵軍團隊在2006年聯(lián)合東方汽輪機等以现，承擔了重型燃機領域首個國家973計劃項目，該項目在2012年又獲國家滾動支持约啊。
重型燃氣輪機每項技術突破都必須經(jīng)歷“基礎理論→單元技術→零部件實驗→系統(tǒng)集成→綜合驗證→產(chǎn)品應用”的全過程邑遏。其中，基礎理論是“地基”瘫笋。事實證明路旬，基礎研究是科技創(chuàng)新的源頭。中國面臨的很多“卡脖子”技術問題锨堵，根子是基礎理論研究跟不上哑回，源頭和底層的東西沒有搞清楚。
“一不圖名粟墩，二不求利伊哮，我們就是要沉下心來，集中攻克重型燃機關鍵核心技術及相關的基礎科學問題惨槐。”王鐵軍說问嬉。
高溫葉片熱障涂層是國際公認的重型燃機制造核心技術之一。與航空發(fā)動機相比瘤褒，其工作時間更長炮姑，隔熱面積更大，在性能要求悲组、微結構检痰、制備方法等方面也有不同。數(shù)十年來锨推，王鐵軍團隊潛心系統(tǒng)研究了重型燃機熱障涂層強度理論攀细、實驗方法、制備技術及應用爱态，并取得了一系列創(chuàng)新成果谭贪。
人們可喜地發(fā)現(xiàn)，基礎理論和關鍵技術慢慢成型锦担，越來越多的高屑笫叮科研成果應用到中國首臺F級50兆瓦重型燃氣輪機的研發(fā)上，融入進企業(yè)的生產(chǎn)實踐中洞渔，大大縮短了基礎研究到工程應用的鏈條套媚，促進了中國自主重型燃機產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越發(fā)展。
“大家團結協(xié)作磁椒、校企協(xié)同攻關堤瘤，是我們攻克關鍵核心技術的法寶玫芦。”王鐵軍表示，未來校企將在更高層面共謀創(chuàng)新本辐、合作與發(fā)展守涤，共建平臺，共擔任務懂崭，共闖難關!
在攻關中溃艺，王鐵軍帶領團隊出版了中國第一套關于燃氣輪機設計制造的專著系列《先進燃氣輪機設計制造基礎》，還培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的人才隊伍处淘。
“人才的培養(yǎng)與建設非常重要睡硫。F級50兆瓦重型燃機投用后，我們會不斷優(yōu)化提升其性能栈眉，目前該領域的研發(fā)能力相較國外先進企業(yè)還有較大差距趣闹。”趙世全表示，但通過自主研發(fā)榛架，企業(yè)和高校都建立起了專業(yè)的科研團隊箍负，只要坐得住“冷板凳”，假以時日忽畏，我們從“跟跑”到“并跑”甚至“領跑”惋涌，并非沒有可能坟翠。
