有关专家参观燃机试车台。本报记者何海洋摄
G50档案
全称
F级50MW重型燃气轮机
产地
位于德阳的东汽
意义
国内首台自主研发，力攻我国发电装备领域最后一块“硬骨头”
难度
其整机点火试验被喻为“在十级狂风中点燃一根蜡烛”
进展
整机点火试验成功，正在不同转速下调试，进行空载荷运行试验
目标
2021年正式投入试验电站运行
本报记者 朱雪黎 余如波
“我们还在不同转速下调试，进行空载荷运行试验。”10月11日，距国内首台自主研发F级50MW（兆瓦）重型燃气轮机整机点火试验正式启动已过去半个月。位于德阳的中国东方电气集团东方汽轮机有限公司（下称东汽）燃机试车台一侧的监控室内，多名研发人员正在有序监测各项数据。
重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备，设计和制造难度极大，体现了一个国家的工业水平，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。而F级50MW重型燃气轮机项目，突破多项技术封锁。其点火试验的难度，被专家喻为，在十级狂风中点燃一根蜡烛。
重大进展背后，是历经十年的艰苦研发路。
正视差距，迎头追赶
G50，是东方电气集团对F级50MW重型燃气轮机的一个内部代号。
事实上，从目前市场来看，无论级别还是功率，它都不算了不起。
F级重型燃气轮机工作温度1300℃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。经过近几十年的发展，我国在水电、火电，甚至核电、风电等多领域，都从跟跑逐渐成长为并跑，甚至局部领跑。但遗憾的是，在重型燃气轮机领域，我们依旧是“学生”，落后于国外先进水平。因此，它也被称作我国发电装备领域国产化的最后一块“硬骨头”。
打造“备胎”，为国争“气”
上世纪七八十年代，在没有财政拨款的条件下，东汽自筹资金，启动设计研制30万KW蒸汽轮机，用于火电机组。终于在1983年研制出首台30万KW火电机组，并在厂内试车。这台机组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，也为日后发展打下了坚实的基础。
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。虽然国产率已达80%以上，但最核心的近20%依然只能靠进口，“主要是压气机、燃烧室、高温透平这‘三大件’。”东汽总经理助理赵世全介绍。
“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。”东汽副总经理兼G50发展中心主任方宇说，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。
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。如果因为某些原因“买不到”核心部件，电厂就只能瘫痪下来。
突破“卡脖子”技术，自主研发势在必行。
2009年，东汽开始组建科研团队，启动F级50MW重型燃气轮机，迎头追赶，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”。
功在当下，更在未来
赵世全全程参与了该项目的研发。他直言，“过去我们没有搞过，设计规范、工艺、程序一无所有。”
燃气轮机涉及20多个不同的学科。而整台F级50MW重型燃机，光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，都非常庞大复杂。
此外，该燃机燃气温度超过1300℃，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。“等于在悬崖边上做设计，稍有闪失就可能损坏机组。”方宇说。
“面对困难，能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。
十年来，东汽陆续投入超过10亿元用于研发。目前，F级50MW重型燃气轮机已建立起完整的设计、制造、试验体系。设计上，已掌握重型燃气轮机的系统总成，压气机、燃烧室、高温透平三大核心部件的设计技术及测量，控制技术等；制造上，形成了燃气轮机本体的成套制造能力，突破了高温热部件的关键制造技术；试验上，已经掌握了燃气轮机的部件试验技术，正在承担国家“两机专项”300MW重型燃机的试验任务。
“点火标志着原型机正式从制造阶段转向厂内整机试验阶段。”方宇说，接下来首先进行空载荷运行试验，在不同转速下不断调试燃气和空气的配比，等待达到核定转速后，就会开展满载荷试验。按照研制计划，2020年将完成优化设计和完善验证任务，2021年将正式投入试验电站运行。
