中國大型裝備制造集團(tuán)“十年磨一劍”，從“一張白紙”起步的重型燃?xì)廨啓C(jī)自主研制征程，再次迎來關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

11月27日，在東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司（下稱東汽）燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)試驗(yàn)室里，中國工程院院士、50MW重型燃?xì)廨啓C(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行見證專家組組長陳學(xué)東正式宣布：“東方電氣自主研發(fā)國內(nèi)首臺F級50MW重型燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到滿負(fù)荷，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)正常，專家組見證完畢。”

滿負(fù)荷試驗(yàn)是燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)環(huán)節(jié)最關(guān)鍵的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)，也是電站長期運(yùn)行前的最后一項(xiàng)性能試驗(yàn)。整機(jī)順利實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行后，將進(jìn)入電站長期商業(yè)運(yùn)行考核，預(yù)計2021年正式投入試驗(yàn)電站。

重型燃?xì)廨啓C(jī)功率達(dá)到50MW，本文圖片均來自“德陽發(fā)布”

東方電氣集團(tuán)黨組書記、董事長鄒磊表示，2009年，東方電氣集團(tuán)決心實(shí)現(xiàn)自主燃?xì)廨啓C(jī)從“無”到“有”的重大突破，踏上50MW重型燃?xì)廨啓C(jī)的自主研發(fā)之路。“十年磨一劍”，幾經(jīng)坎坷、重器始成。

造出自主設(shè)計、具備國際水平的重型燃?xì)廨啓C(jī)，是中國燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)追逐了六十多年的夢想。超大型燃?xì)廨啓C(jī)被公認(rèn)為世界上最難造的機(jī)械裝備，將其譽(yù)作“制造業(yè)皇冠上的明珠”，毫不夸張。

以目前全球最大的燃?xì)廨啓C(jī)為例，其重量相當(dāng)于一架加滿油的空客A380，出力相當(dāng)于1200輛保時捷911汽車的渦輪增壓發(fā)動機(jī)，但核心部件的精度誤差卻最多僅為幾十微米。燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件長期運(yùn)行在金屬熔點(diǎn)以上，同時高溫部件承受著極高的應(yīng)力和腐蝕環(huán)境，設(shè)計難度極大。

從1939年世界第一臺發(fā)電用重型燃?xì)廨啓C(jī)誕生以來，經(jīng)過半個多世紀(jì)技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)重組，GE、西門子和三菱公司各自形成了完整的技術(shù)體系和產(chǎn)品系列并壟斷了全球市場。作為行業(yè)的后來者，中國的燃?xì)廨啓C(jī)自主化之路可謂荊棘遍布：受制于缺乏核心技術(shù)，燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展一路起起落落。

2001年至2007年六年間，中國以三次“打捆招標(biāo)、市場換技術(shù)”方式引進(jìn)GE、西門子、三菱公司的F/E級重型燃?xì)廨啓C(jī)50余套，由哈汽-GE、東汽-三菱、上汽-西門子、南汽-GE四個聯(lián)合體實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化制造。然而，由于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計研發(fā)的高精度高難度及外企技術(shù)封鎖等原因，十余年的“市場換技術(shù)”并未讓中方如愿掌握核心技術(shù)。據(jù)澎湃新聞（www.usamodel.cn）了解，上述中外合作項(xiàng)目均不涉及燃機(jī)設(shè)計研發(fā)合作。也就是說，中國企業(yè)只能采用來圖加工方式完成制造和銷售，卻無法參與聯(lián)合研發(fā)，更別說涉足利潤更為豐厚的燃機(jī)服務(wù)環(huán)節(jié)。

據(jù)四川日報2014年報道，2005年，東汽第一臺F級重型燃機(jī)試車成功，5年后，福建莆田電廠3號機(jī)組投運(yùn)，這臺由東汽制造的35萬千瓦（即350MW）燃機(jī)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。它是東汽多年來的“集大成之作”，其國產(chǎn)化率達(dá)到79%，創(chuàng)下國內(nèi)燃機(jī)國產(chǎn)化率的最高紀(jì)錄。

但這一數(shù)據(jù)，也是我國整個燃機(jī)行業(yè)的痛——79%，已是燃機(jī)行業(yè)國產(chǎn)化率的極限。“燃機(jī)里的渦輪葉片要承受超過1400℃的超高溫，國內(nèi)沒有人能做，與此類似的核心部件占了21%，被老外緊緊抓在手里。”彼時東汽負(fù)責(zé)設(shè)計研發(fā)50MW燃?xì)廨啓C(jī)的產(chǎn)品開發(fā)處處長方宇說道。

東汽決定突破國產(chǎn)化率79%的極限。為了突破燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計制造技術(shù)，在既沒有設(shè)計規(guī)范、設(shè)計程序，也沒有設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的困難條件下，2009年起，東方電氣集團(tuán)匯聚科研資源，在所屬企業(yè)東方汽輪機(jī)組建科研團(tuán)隊(duì)，開始踏上自主研發(fā)F級50MW兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)的艱辛征程。

50MW重型燃?xì)廨啓C(jī)的零部件多達(dá)數(shù)萬個，從設(shè)計技術(shù)到材料機(jī)械，再到試驗(yàn)設(shè)施，都是一項(xiàng)非常龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程。據(jù)東方電氣的公開資料，其團(tuán)隊(duì)先后完成了燃機(jī)總體和部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，建成了國內(nèi)首個高壓比大流量壓氣機(jī)試驗(yàn)臺、國內(nèi)首個F級燃燒器試驗(yàn)臺、多個透平部件試驗(yàn)臺和國內(nèi)最大功率的整機(jī)測試平臺，并成功攻克高溫透平葉片毛坯制造難關(guān)。2019年9月27日，自主研發(fā)初戰(zhàn)告捷，國內(nèi)首臺F級50MW重型燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)一次成功。

這個點(diǎn)火試驗(yàn)到底有多難？東方汽輪機(jī)有限公司總經(jīng)理助理趙世全曾對此打了個比喻，“就像在十級狂風(fēng)中去點(diǎn)燃一根蠟燭。”

根據(jù)工作時燃燒溫度的高低和機(jī)組功率大小，目前主流重型燃?xì)廨啓C(jī)分為E級、F級、H級。燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣溫度越高，級別越高，熱效率也越高。國際先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)已發(fā)展到額定輸出功率400MW以上的H級，東汽自主研發(fā)為什么選50MW燃機(jī)？

“選擇這個機(jī)型，因?yàn)樗苌夏芟隆！鼻笆鏊拇ㄈ請蟮膱蟮乐校接钤鴮C(jī)型選擇予以回應(yīng)，50MW燃機(jī)的渦輪葉片、燃燒室等關(guān)鍵技術(shù)基本與更大功率的燃機(jī)處于同一級別，研發(fā)成功后，“向上走”可以生產(chǎn)大功率燃機(jī)，并不存在技術(shù)屏障。而“向下走”可以造體量較小的燃機(jī)，廣泛運(yùn)用于船舶動力、分布式能源等諸多領(lǐng)域，市場前景廣闊。

東方電氣F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)十一年研發(fā)歷程

2009年，國內(nèi)首臺自主研發(fā)50MW重型燃?xì)廨啓C(jī)研制項(xiàng)目啟動。

2009年至2013年，完成總體、壓氣機(jī)、燃燒器和透平的研發(fā)設(shè)計，轉(zhuǎn)入工程施工設(shè)計。

2014年至2016年，建設(shè)完成并投用燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)試驗(yàn)臺、燃燒器試驗(yàn)臺、涂層試驗(yàn)臺以及透平高溫葉片試驗(yàn)室，其中高溫部件試驗(yàn)室獲批為國家重點(diǎn)試驗(yàn)室。該系列試驗(yàn)臺均為國內(nèi)首創(chuàng)，突破了缺乏燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)部件試驗(yàn)平臺的瓶頸。

2014年至2017年，完成了三種壓氣機(jī)試驗(yàn)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計基本吻合，其中2017年壓氣機(jī)成功運(yùn)行到設(shè)計點(diǎn)，50MW燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)部件研發(fā)成功。

2015年至2019年，完成核心高溫部件燃燒器制造工藝研發(fā)和試驗(yàn)件制造，完成燃燒器常壓、實(shí)壓燃燒試驗(yàn)，成功獲得燃燒器由點(diǎn)火至滿負(fù)荷燃料和空氣運(yùn)行曲線，50MW燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器部件研發(fā)成功；完成透平葉片鑄造、加工、噴涂工藝技術(shù)研發(fā)，完成透平冷效試驗(yàn)、冷卻流動試驗(yàn)、二次空系統(tǒng)試驗(yàn)、透平葉片調(diào)頻試驗(yàn)，完成50MW燃?xì)廨啓C(jī)全套透平葉片全過程實(shí)物制造，50MW燃?xì)廨啓C(jī)高溫透平葉片研發(fā)成功。

2017年至2019年，建設(shè)完成燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)空負(fù)荷和滿負(fù)荷試驗(yàn)臺，東方電氣形成了完整的燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)試驗(yàn)平臺體系。

2016年至2019年，先后完成50MW燃?xì)廨啓C(jī)原型機(jī)制造、總裝、整機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)連接和調(diào)試，正式進(jìn)入整機(jī)試驗(yàn)階段。

2019年9月，50MW燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)空負(fù)荷試驗(yàn)點(diǎn)火成功。

2020年，東方電氣集團(tuán)加快推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)進(jìn)程。5月12日正式開始設(shè)計轉(zhuǎn)速下的帶負(fù)荷試驗(yàn)。

2020年6月22日達(dá)到25%負(fù)荷。

2020年8月10日達(dá)到50%負(fù)荷。

2020年9月9日達(dá)到75%負(fù)荷。

2020年9月22日燃?xì)廨啓C(jī)首次運(yùn)行至100%負(fù)荷，試驗(yàn)取得重大突破。

2020年11月27日，燃?xì)廨啓C(jī)順利實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。