十年“备胎”，即将转正！了不起的G50

川报观察记者朱雪黎余如波/文 何海洋/图、视频

今年上半年，电子信息领域，华为海思十年“备胎”，一夜转正的消息，感动并激励了无数国人。

今天，我们也要为你讲诉一个在能源装备领域，为国争“气”的“备胎”故事。它的名字叫——G50。

正视差距，迎头追赶

G50，是东方电气集团对国内首台自主研发F级50MW（兆瓦）重型燃气轮机的一个内部代号。

事实上，从目前市场来看，无论从级别还是功率来看，它都不算了不起。

F级重型燃气轮机工作温度1300℃（摄氏度）以上。目前，美国通用电气（GE）、日本三菱（Mitsubishi）、西门子等国外企业已在生产工作温度接近1700℃的H级。

但对我国而言，G50又确实很了不起。

国外曾有人评价燃气轮机是人类除了基因工程以外最复杂的工程。本世纪初，包括东方电气集团在内的我国三大发电设备企业开始引进国外技术，制造相关产品。但截至目前，国内在运行的100多台重型燃气轮机，高温部件等核心技术仍均掌握在国外企业手中。

“我国还没有完全自主研发的重型燃气轮机投用，这也是我国发电装备领域国产化的最后一块‘硬骨头’。“东汽副总工程师、G50发展中心副总设计师杨功显说。经过近几十年发展，在水电、火电，甚至核电、风电等多领域，我国都逐渐从跟跑，逐渐成长为并跑，甚至局部领跑。但遗憾的是，在被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”的重型燃气轮机领域，我们依旧是“学生”，还落后国外先进水平。因此，它也被称作是我国发电装备领域国产化的最后一块“硬骨头”，最后一块高地。

打造“备胎”，为国争"气"

2009年，东汽开始组建科研团队，启动F级50MW重型燃气轮机，很大程度上，就是希望能正视差距、迎头追赶，期待为国争“气”。

还有一个非常现实的原因，就是希望能给目前国内大量在运的重型燃机轮机，打造高温核心关键部件的“备胎”。

东汽总经理助理赵世全全程参与了该项目的研发。他介绍，本世纪初，国家大力引进重型燃气轮机项目，东汽与三菱合作。目前，已生产了70多台300MW以上的重型燃气轮机。但虽然国产率已达到80%以上，但最核心的那近20%依然只能依靠进口。“最核心的主要是压气机、燃烧室、高温透平这‘三大件’。”

“以前引进重型燃气轮机，只要一谈到技术转让，国外企业都是一口拒绝。”赵世全说，这些就是“要不来、买不来、讨不来”的关键核心技术。

同时，目前燃气轮机最高工作温度已接近1700℃，“三大件”依靠材料、冷却技术、涂层等得以长期运行在金属熔点以上，但寿命有限。“基本一台重型燃气轮机，运行3万至5万小时，就需要更换一轮部件。”方宇说。而这些核心关键技术掌握在国外企业手中，不仅贵，还充满变数。

“目前，国内投入运行的F级重型燃机已逾百台。”方宇说，如果采购费用是1，后期运维费用就是2，“买得起，用不起”不是开玩笑。

技术更关系到能源安全。燃气轮机核心部件都有设计寿命，一旦达到就得更换备品备件。如果因为某些原因“买不到”，电厂就只能瘫痪下来。

功在当下，更在未来

突破“卡脖子”技术，自主研发势在必行。十年走来，更是一路跌跌撞撞。

东汽副总工程师杨功显表示，燃气轮机是人类目前能制造的最复杂的机器之一，涉及20多个不同的学科。

“过去我们没有搞过，设计规范、工艺、程序一无所有。”赵世全直言。

举个简单的例子：整台F级50MW重型燃机，光是零部件就多达数万个，从设计技术到材料机械，再到试验设施，都是非常庞大复杂的系统工程。

该燃机燃气温度超过1300摄氏度，高温部件长期运行在金属熔点以上。同时每分钟旋转6000转，承受着极高的应力和腐蚀环境，对材料、涂层和加工精度要求极高。“等于是在悬崖边上做设计，稍有闪失就可能损坏机组。”方宇说。

即使目前已从原型机制造转向整机试验，但前路也并不平坦。“但我们不畏惧，东汽有不服输的精神，面对困难往往能团结一心，迸发出更强大的力量。”G50发展中心党支部书记兼副主任胡战利说。

上世纪70-80年代，在没有财政拨款的条件下，东汽自筹资金，依靠制造菜刀、沼气提粪机等产品求生产、筹资金启动设计研制30万千瓦蒸汽轮机，用于火电机组。历时11年，终于在1983年研制出首台30万千瓦火电机组，并在厂内试车。这台机组也成为东汽成长路上一个重要的里程碑，当时积累的人才队伍，也为日后的发展打下了坚实的基础。在东方电气集团内部，大家一直将其称为“争气机”。

“G50，就是东汽新时代的‘争气机’。”胡战利说。点火现场，类似的标语也随处可见。

“商品化是我们的目标，但经济效益并不是唯一的追求。

十年研发历程——

2009年，国内首台自主研发50MW重型燃气轮机研制项目启动；

2009年至2013年，完成总体、压气机、燃烧器和透平的研发设计，转入工程施工设计；

2014年至2016年，建设完成并投用燃气轮机压气机试验台、燃烧器试验台、涂层试验台以及透平高温叶片试验室，其中高温部件试验室获批为国家重点试验室。该系列试验台均为国内首创，突破了缺乏燃气轮机研发部件试验平台的瓶颈；

2014年至2017年，完成了三种压气机试验，各项试验数据与设计基本吻合，其中2017年压气机成功运行到设计点，50MW燃气轮机压气机部件研发成功；

2015年至2019年，完成核心高温部件燃烧器制造工艺研发和试验件制造，完成燃烧器常压、实压燃烧试验，成功获得燃烧器由点火至满负荷燃料和空气运行曲线，50MW燃气轮机燃烧器部件研发成功；完成透平叶片铸造、加工、喷涂工艺技术研发，完成透平冷效试验、冷却流动试验、二次空系统试验、透平叶片调频试验，完成50MW燃气轮机全套透平叶片全过程实物制造，50MW燃气轮机高温透平叶片研发成功；

2017年至2019年，建设完成燃气轮机整机空负荷和满负荷试验台，东方电气形成了完整的燃气轮机研发试验平台体系。

2016年至2019年，先后完成50MW燃气轮机原型机制造、总装、整机试验系统连接和调试，正式进入整机试验阶段；

2019年9月，50MW燃气轮机整机空负荷试验点火成功，目前正在按计划进行整机试验。

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