中國大型裝備制造集團“十年磨一劍”，從“一張白紙”起步的重型燃氣輪機自主研制征程，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里，中國工程院院士、50MW重型燃氣輪機滿負荷運行見證專家組組長陳學東正式宣布：“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，各項運行指標正常，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，也是電站長期運行前的最后一項性能試驗。整機順利實現滿負荷穩定運行后，將進入電站長期商業運行考核，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“德陽發布”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“制造業皇冠上的明珠”，毫不夸張。

以目前全球最大的燃氣輪機為例，其重量相當于一架加滿油的空客A380，出力相當于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運行在金屬熔點以上，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并壟斷了全球市場。作為行業的后來者，中國的燃氣輪機自主化之路可謂荊棘遍布：受制于缺乏核心技術，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余套，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制造。然而，由于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，十余年的“市場換技術”并未讓中方如愿掌握核心技術。據澎湃新聞(www.thepaper.cn)了解，上述中外合作項目均不涉及燃機設計研發合作。也就是說，中國企業只能采用來圖加工方式完成制造和銷售，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年后，福建莆田電廠3號機組投運，這臺由東汽制造的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。

但這一數據，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。“燃機里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占了21%，被老外緊緊抓在手里。”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制造技術，在既沒有設計規范、設計程序，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，都是一項非常龐大復雜的系統工程。據東方電氣的公開資料，其團隊先后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臺、國內首個F級燃燒器試驗臺、多個透平部件試驗臺和國內最大功率的整機測試平臺，并成功攻克高溫透平葉片毛坯制造難關。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，東汽自主研發為什么選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于同一級別，研發成功后，“向上走”可以生產大功率燃機，并不存在技術屏障。而“向下走”可以造體量較小的燃機，廣泛運用于船舶動力、分布式能源等諸多領域，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重型燃氣輪機研制項目啟動。

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，建設完成并投用燃氣輪機壓氣機試驗臺、燃燒器試驗臺、涂層試驗臺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。該系列試驗臺均為國內首創，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，各項試驗數據與設計基本吻合，其中2017年壓氣機成功運行到設計點，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制造工藝研發和試驗件制造，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運行曲線，50MW燃氣輪機燃燒器部件研發成功;完成透平葉片鑄造、加工、噴涂工藝技術研發，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制造，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臺，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，先后完成50MW燃氣輪機原型機制造、總裝、整機試驗系統連接和調試，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進程。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日燃氣輪機首次運行至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運行。