调试设备、记录参数、进行试验……近日，东方电气集团东方汽轮机有限公司（以下简称“东汽”）50MW重型燃气轮机整机试验室里一片忙碌。在9月27日，同样在这个实验室里，国内首台自主研发F级50MW重型燃气轮机点火试验一次成功，标志着东方电气在重型燃气轮机技术领域拥有了自主知识产权，这也是东汽为祖国70华诞的最好献礼。
重型燃气轮机作为发电和驱动领域的核心设备，广泛应用于航空、船舰和机车动力、发电等国防、交通、能源、环保领域，是国家科技水平和制造水平的重要体现，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。然而，重型燃气轮机一直都是少数几个国家的专利，因为高温部件等核心技术的缺失，我国也有过被“卡脖子”的过去。如今，“卡脖子”即将成为历史。
专家参观燃机试车台 何海洋 摄
攻坚克难 让“卡脖子”成为历史
“由于燃气轮机工作温度接近1700℃，高温部件长期运行在金属熔点以上，同时承受着极高的应力和腐蚀环境，设计难度极大。”从东汽副总经理兼G50发展中心主任方宇的介绍中，重型燃气轮机的设计和制造的难度可见一斑。高新技术密集、结构复杂精细、零部件高达数万个……以燃气轮机的叶片为例，叶片在机器运行中要同时承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用，其空气动力学性能、加工几何形状、表面粗糙度、安装间隙及运行工况、结垢等因素均影响汽轮机的效率、出力，而结构设计、振动强度及运行方式又对机组的安全可靠性起着决定性的影响，一个小小的叶片，所需的设计难度可以说是超乎想象。
据介绍，燃气轮机按燃烧温度分为1100摄氏度级、1200摄氏度F级、1300摄氏度G级和1400摄氏度H级，西方发达国家F级燃气轮机出力介入200MW～300MW之间。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已接近H级。
近年来，东汽在水电、火电、风电等领域不断进取，基本实现了核心技术从追赶到并跑再到局部领跑的局面。但在重型燃气轮机领域，此前该项目一直处在研发阶段。方宇介绍，东汽此次突破的正是处于1200摄氏度的F级，虽然出力只有50MW，等级也不算世界领先，但终于将核心技术掌握在自己手中。未来，自主知识产权的具备将为我国研究出更高等级重型燃气轮机打下坚实的基础，预料未来数年我国在这一领域将会取得更大的突破，进一步缩小与发达国家的差距。
十年一剑 未来研发新机型周期将大大缩短
燃气轮机的设计制造技术既没有设计规范、设计程序，也没有设计经验可供参考。为了打破国外封锁，2009年起，东方电气集团汇聚科研资源，在东汽组建科研团队，正式开启自主研发F级50MW重型燃气轮机的征程。
2017年，东汽相继完成了50MW重型燃气轮机的压气机、燃烧器、透平三大核心部件以及总体结构的设计，建成了国内第一台高压比、大流量重型燃气轮机压气机试验台，完成了压气机部件试验；2018年，东汽抽调精锐专门成立G50发展中心，汇聚燃气轮机研发、制造、试验验证优势资源，推动研制工作全面提档加速，先后完成透平叶片毛坯生产、燃烧器实压试验、整机试验台拖动系统设备安装等；今年，伴随着原型机整机点火试验一次成功，整机试验初战告捷。
从2009年启动F级50MW重型燃气轮机研发工作至今，东汽累计投入研发资金超过10亿元，目前已建立起了完整的设计、制造和试验体系。“公司以50MW燃机为基础，可形成自主技术燃机系列产品，未来研发燃气轮机新机型的周期将大大缩短。”方宇介绍，根据计划，东汽将在2019年完成原型机制造并进行整机试验，2020年完成优化设计和完善验证任务，2021年投入试验电站运行，正式实现商业化。
