中國大型裝備製造集團“十年磨一劍”，從“一張白紙”起步的重型燃氣輪機自主研製征程，再次迎來關鍵節點。
11月27日，在東方電氣集團東方汽輪機有限公司（下稱東汽）燃氣輪機整機試驗室裡，中國工程院院士、50MW重型燃氣輪機滿負荷執行見證專家組組長陳學東正式宣佈：“東方電氣自主研發國內首臺F級50MW重型燃氣輪機達到滿負荷，各項執行指標正常，專家組見證完畢。”
滿負荷試驗是燃氣輪機研發環節最關鍵的驗證節點，也是電站長期執行前的最後一項效能試驗。整機順利實現滿負荷穩定執行後，將進入電站長期商業執行考核，預計2021年正式投入試驗電站。
重型燃氣輪機功率達到50MW，本文圖片均來自“德陽釋出”東方電氣集團黨組書記、董事長鄒磊表示，2009年，東方電氣集團決心實現自主燃氣輪機從“無”到“有”的重大突破，踏上50MW重型燃氣輪機的自主研發之路。“十年磨一劍”，幾經坎坷、重器始成。
造出自主設計、具備國際水平的重型燃氣輪機，是中國燃氣輪機行業追逐了六十多年的夢想。超大型燃氣輪機被公認為世界上最難造的機械裝備，將其譽作“製造業皇冠上的明珠”，毫不誇張。
以目前全球最大的燃氣輪機為例，其重量相當於一架加滿油的空客A380，出力相當於1200輛保時捷911汽車的渦輪增壓發動機，但核心部件的精度誤差卻最多僅為幾十微米。燃氣輪機高溫部件長期執行在金屬熔點以上，同時高溫部件承受著極高的應力和腐蝕環境，設計難度極大。
從1939年世界第一臺發電用重型燃氣輪機誕生以來，經過半個多世紀技術進步和企業重組，GE、西門子和三菱公司各自形成了完整的技術體系和產品系列並壟斷了全球市場。作為行業的後來者，中國的燃氣輪機自主化之路可謂荊棘遍佈：受制於缺乏核心技術，燃氣輪機產業發展一路起起落落。
2001年至2007年六年間，中國以三次“打捆招標、市場換技術”方式引進GE、西門子、三菱公司的F/E級重型燃氣輪機50餘套，由哈汽-GE、東汽-三菱、上汽-西門子、南汽-GE四個聯合體實現國產化製造。然而，由於燃氣輪機設計研發的高精度高難度及外企技術封鎖等原因，十餘年的“市場換技術”並未讓中方如願掌握核心技術。據澎湃新聞（www.thepaper.cn）瞭解，上述中外合作專案均不涉及燃機設計研發合作。也就是說，中國企業只能採用來圖加工方式完成製造和銷售，卻無法參與聯合研發，更別說涉足利潤更為豐厚的燃機服務環節。
據四川日報2014年報道，2005年，東汽第一臺F級重型燃機試車成功，5年後，福建莆田電廠3號機組投運，這臺由東汽製造的35萬千瓦（即350MW）燃機，達到世界領先水平。它是東汽多年來的“集大成之作”，其國產化率達到79%，創下國內燃機國產化率的最高紀錄。
但這一資料，也是我國整個燃機行業的痛——79%，已是燃機行業國產化率的極限。“燃機裡的渦輪葉片要承受超過1400℃的超高溫，國內沒有人能做，與此類似的核心部件佔了21%，被老外緊緊抓在手裡。”彼時東汽負責設計研發50MW燃氣輪機的產品開發處處長方宇說道。
東汽決定突破國產化率79%的極限。為了突破燃氣輪機的設計製造技術，在既沒有設計規範、設計程式，也沒有設計經驗的困難條件下，2009年起，東方電氣集團匯聚科研資源，在所屬企業東方汽輪機組建科研團隊，開始踏上自主研發F級50MW兆瓦重型燃氣輪機的艱辛征程。
50MW重型燃氣輪機的零部件多達數萬個，從設計技術到材料機械，再到試驗設施，都是一項非常龐大複雜的系統工程。據東方電氣的公開資料，其團隊先後完成了燃機總體和部件結構設計，建成了國內首個高壓比大流量壓氣機試驗檯、國內首個F級燃燒器試驗檯、多個透平部件試驗檯和國內最大功率的整機測試平臺，併成功攻克高溫透平葉片毛坯製造難關。2019年9月27日，自主研發初戰告捷，國內首臺F級50MW重型燃氣輪機整機點火試驗一次成功。
這個點火試驗到底有多難？東方汽輪機有限公司總經理助理趙世全曾對此打了個比喻，“就像在十級狂風中去點燃一根蠟燭。”
根據工作時燃燒溫度的高低和機組功率大小，目前主流重型燃氣輪機分為E級、F級、H級。燃氣輪機的進氣溫度越高，級別越高，熱效率也越高。國際先進燃氣輪機已發展到額定輸出功率400MW以上的H級，東汽自主研發為什麼選50MW燃機？
“選擇這個機型，因為它‘能上能下’。”前述四川日報的報道中，方宇曾對機型選擇予以回應，50MW燃機的渦輪葉片、燃燒室等關鍵技術基本與更大功率的燃機處於同一級別，研發成功後，“向上走”可以生產大功率燃機，並不存在技術屏障。而“向下走”可以造體量較小的燃機，廣泛運用於船舶動力、分散式能源等諸多領域，市場前景廣闊。
東方電氣F級50兆瓦重型燃氣輪機十一年研發歷程
2009年，國內首臺自主研發50MW重型燃氣輪機研製專案啟動。
2009年至2013年，完成總體、壓氣機、燃燒器和透平的研發設計，轉入工程施工設計。
2014年至2016年，建設完成並投用燃氣輪機壓氣機試驗檯、燃燒器試驗檯、塗層試驗檯以及透平高溫葉片試驗室，其中高溫部件試驗室獲批為國家重點試驗室。該系列試驗檯均為國內首創，突破了缺乏燃氣輪機研發部件試驗平臺的瓶頸。
2014年至2017年，完成了三種壓氣機試驗，各項試驗資料與設計基本吻合，其中2017年壓氣機成功執行到設計點，50MW燃氣輪機壓氣機部件研發成功。
2015年至2019年，完成核心高溫部件燃燒器製造工藝研發和試驗件製造，完成燃燒器常壓、實壓燃燒試驗，成功獲得燃燒器由點火至滿負荷燃料和空氣執行曲線，50MW燃氣輪機燃燒器部件研發成功；完成透平葉片鑄造、加工、噴塗工藝技術研發，完成透平冷效試驗、冷卻流動試驗、二次空系統試驗、透平葉片調頻試驗，完成50MW燃氣輪機全套透平葉片全過程實物製造，50MW燃氣輪機高溫透平葉片研發成功。
2017年至2019年，建設完成燃氣輪機整機空負荷和滿負荷試驗檯，東方電氣形成了完整的燃氣輪機研發試驗平臺體系。
2016年至2019年，先後完成50MW燃氣輪機原型機制造、總裝、整機試驗系統連線和除錯，正式進入整機試驗階段。
2019年9月，50MW燃氣輪機整機空負荷試驗點火成功。
2020年，東方電氣集團加快推進燃氣輪機研發程序。5月12日正式開始設計轉速下的帶負荷試驗。
2020年6月22日達到25%負荷。
2020年8月10日達到50%負荷。
2020年9月9日達到75%負荷。
2020年9月22日燃氣輪機首次執行至100%負荷，試驗取得重大突破。
2020年11月27日，燃氣輪機順利實現滿負荷穩定執行。
（澎湃新聞）
找記者、求報道、求幫助，各大應用市場下載“齊魯壹點”APP或搜尋微信小程式“壹點情報站”，全省600多位主流媒體記者線上等你來報料！ 我要報料