国之重器“重型燃气轮机”的诞生

9月27日，西安交通大学参与东方电气集团大国重器项目——国内首台F级50兆瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功。这标志着我国在重型燃气轮机技术领域，历经十余年攻克，拥有了自主知识产权，打破了国际垄断。这是我国燃气轮机发展历程中的一个重要里程碑！也是西安交大在着眼国家战略、主动解决国家重大需求方面，又一次书写精彩，必将被载入史册！

为什么说重型燃气轮机研制难度极大？

据了解，燃气轮机技术广泛应用于航空、船舰和机车动力、管道增压、发电等国防、交通、能源、环保等领域。重型燃气轮机作为发电和驱动设备的核心设备，关乎国家能源安全和国防安全，是国家科技水平和综合国力的象征，具备极高的战略地位和巨大的市场前景。因为研制难度极大，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。

2006年，西安交通大学王铁军教授作为项目首席科学家，组织并承担了我国第一个重型燃气轮机国家973计划项目，以F级重型燃气轮机制造为背景，重点研究高温透平叶片的气膜冷却机理、热障涂层技术、定向晶叶成形技术，以及叶片冷却孔及榫头的精密加工技术、大型盘式拉杆组合转子系统动力学与实验系统等问题，2011年项目结题获评优秀。

王铁军教授介绍，研发重型燃气轮机之所以难度大，不仅仅是因为其高新技术密集，而且每一项技术的突破都必须经历“基础理论→单元技术→零部件实验→系统集成→综合验证→产品应用”全过程，研制过程十分复杂而漫长。以日本三菱为例，从1961年引进世界著名电工设备制造企业的美国西屋高端技术，到1984年实现自主研发，整整花了23年。长期以来，只有美国、日本、德国等极少数发达国家能够自主研发重型燃气轮机，在这之前，我国一直处于无核心技术、无验证手段、无系统基础研究的状况，国外严格对我国进行技术封锁。

如何突破研制过程中“卡脖子”关键核心技术瓶颈？

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掌握在国外企业手中。

如何突破“卡脖子”的关键核心技术瓶颈？2012年王铁军教授团队获该科研国家项目滚动支持，研究面向更严酷服役环境的大型高温叶片设计制造基础和实验系统、大型拉杆组合转子的设计与性能退化规律，于2017年再次结题优秀。东方电气集团东方汽轮机有限公司全面参与了这两个国家973项目，并主持其中4个研究课题。

2009年，东方电气集团启动50兆瓦重型燃机自主研发项目。项目组经过十多年艰苦努力、校企协同创新，将基础理论研究融入企业实践，攻克了先进重型燃气轮机高温叶片的冷却设计、定向晶成形、热障涂层制备、精密加工等核心技术，建成高温叶片综合冷效实验系统，初步形成了我国重燃高温叶片制备与实验验证能力。同时，系统建立起我国先进重型燃气轮机组合转子的设计理论，建成重型燃气轮机三级透平级间耦合试验台、全尺寸轴承试验台等一批重大试验系统，初步形成了我国重燃拉杆组合转子的制造与实验验证能力，实现我国先进重型燃气轮机自主研发“零”的突破，并出版我国第一套关于燃气轮机制造的系列专著。

2019年5月，F级50兆瓦重型燃气轮机的气缸、转子、燃烧器、透平叶片等关键部件在东汽公司全部加工完成；6月18日，原型机完成盖缸；7月29日，原型机测点安装完成；8月22日，原型机整机试验系统调试完成。

9月27日上午，我国首台重型燃气轮机整机点火试验，在东汽公司燃机试车台正式进行。随着点火令发出，重型燃气轮机8个燃烧筒同时点火燃烧并稳定运行，点火试验一次成功！这充分证明了我国初步建立起燃气轮机自主研发设计体系，实现了我国首次在重型燃机整机和关键部件设计、高温部件制造以及试验验证技术的全面突破。

据悉，2020年该项目完成优化设计和完善验证，2021年投入试验电站运行，进入商用。

来源：陕西科技报

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