东方电气集团东方汽轮机有限公司G50整机试验台。 东方汽轮机 供图
中新网成都3月11日电 (单鹏 安源)F级50兆瓦重型燃气轮机的高温透平叶片，经100多道工序的“千锤百炼”，能够承受超1300摄氏度的高温；1828毫米低压转子末级叶片，作为“华龙一号”“国和一号”等重点项目的核心部件之一，填补了中国核电领域技术空白……这些令人震撼的产品，显示出“重装之都”四川德阳打造清洁能源装备的硬核实力。
制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重。装备制造业是中国国民经济的重要支柱产业，其中，燃气轮机作为装备制造业的最高端技术产品，可广泛用于能源电力、工业驱动等重点领域，因研发和制造难度极大，被誉为“制造业皇冠上的明珠”。
四川是全国重要的动力设备制造基地。未来五年，清洁能源装备将是四川重点发力的领域。在推进新型工业化背景下，四川将培育包括装备制造在内的3个“万亿级”世界级集群，加快推动成德高端能源装备等3个国家先进制造业集群向世界级集群跃升。近日，记者来到位于四川德阳的东方电气集团东方汽轮机有限公司(简称东方汽轮机)，探访这座拥有50余年历史的燃气轮机生产基地。
“智慧车间”赋能先进生产
燃气轮机是能源、电力等重点领域的动力来源，而叶片作为核心部件，犹如燃气轮机的“心脏”。在东方汽轮机叶片加工数字化车间，记者看到，红色和黄色的机械手臂灵活挥舞，在产线自动识别、放置叶片；蓝色的ATV小车沿着地面上由一排二维码组成的运行通道，快速进行物料输送。在车间的数字孪生长廊，产线的每条生产数据实时呈现在可视化系统中，大幅度减少叶片首件调试时间。
毫秒级精准定位，40秒内智慧供料，质量合格率达99%，人均效率提升650%……一个个惊人数据的背后是直观的经济效益。据了解，这是国内首个叶片加工无人车间及首条黑灯产线，以数据驱动智能物流配送、机器人协同、自适应加工、在线检测，实现了产线集群数字控制新模式。
现场一位东方汽轮机工作人员透露，这条叶片黑灯产线包括一条F级黑灯产线和一条J型黑灯产线，其产出的压气机叶片广泛应用于F级和J型重型燃气轮机。尤其是J型黑灯产线，其加工的燃气轮机叶片精度达正负0.03毫米，误差相当于头发丝直径的四分之一，达到世界顶尖水平。
这间“智慧车间”还实现24小时无人干预连续加工。在叶片加工产线，记者鲜少看到工人的身影。在技术尚不发达的年代，生产叶片需要大量机床操作工人“三班作业”。而如今，工人在车间的“智慧大脑”——生产数据中心实时监测生产数据，准确地掌握车间运转情况，在工位上就高效完成了全车间的生产调度。
据介绍，在叶片的全生命周期中，生产只是其中一环。在装备全生命周期的数字孪生系统赋能下，在销售端，用户通过数字化营销系统直观查看各类产品，根据需求生成数字化订单，目前核电、火电、燃机等机组均已实现数字样机模型交付。
在生产端，工厂收到订单后迅速将订单分解，把所需产品的数据下发至各生产车间。在叶片车间，收到叶片数据后，研发部门紧急进行叶片的参数化、模块化三维设计。经过技术准备，生产任务随即下发至产线和机床，“智慧车间”大大提高了加工效率。
此外，产品交付后，通过智能传感、边缘计算、自动控制等技术，在线平台能够实时监测机组运行数据。当叶片发生故障或达到使用寿命年限，用户可以在平台上更换修复，实现叶片全生命周期管控。
燃气轮机引领技术突破
燃气轮机是发电、动力输送以及大型舰船的重要工业设备，其工作原理十分清晰：空气进入燃气轮机后，压气机将其增压；在燃烧器内，经压缩的空气与燃料混合、燃烧，产生膨胀热气；热气驱动动力透平，输出机械能量。但目前，世界上仅有少数国家掌握了燃气轮机全产业链研制能力。
据东方汽轮机“G50发展中心”副主任李鑫介绍，中国燃气轮机技术曾长期落后国外。“以前能够自主研制燃气轮机的，只有几个主流工业大国的个别公司，比如西门子、三菱、通用电气。2003年前后，我国引进了一批国外燃气轮机制造技术，部分实现燃气轮机国产化。”
经过发展，中国燃气轮机国产化率接近90%，“但90%的国产化率并不意味着90%的利润。”李鑫解释说，这是因为部分核心的高温部件(如燃烧器、透平叶片)仍掌握在国外公司手中，因此每卖出一台设备，就不得不外购一套高温部件。
为加快实现中国高水平科技自立自强，东方汽轮机从2009年开始，在缺乏设计规范、设计程序、设计经验的条件下，正式启动国内首台自主知识产权F级50兆瓦重型燃机“G50燃机”研发，旨在突破产业链上的断链环节。
“燃气轮机的整体设计和制造非常难，包括压气机、燃烧器以及透平叶片的设计和制造，如果设计不好，整个项目都会失败。”李鑫表示，经过多年努力，国产燃气轮机基本试制成功，形成自己的设计体系和制造体系，“我们现在可以拍着胸口说：燃气轮机高温部件都是自己设计、自己生产。”
东方汽轮机工艺部副主任工程师曹天兰表示，经过十余年全面攻关，燃气轮机主机国产化率已实现100%，搭建出自主的F级燃机设计体系，具备燃机全部部件的制造能力，突破燃机关键部件材料选型，建成完备的燃机试验验证平台，还培养出一支燃机攻坚的人才队伍。
李鑫认为，国产燃气轮机技术仍需进一步突破，“要持续优化‘G50燃机’，使它的可靠性、耐久性、便利性达到甚至超越世界一流水平；提升‘G50燃机’的数字化、智能化、清洁化水平；同时开展系列化研制，开发大功率的燃气轮机。”
布局燃气轮机现代产业链
3月8日，“G50燃机”发电机组在广东华电清远华侨工业园天然气分布式能源站顺利完成“72+24”小时试运行，成功转入商用阶段。这标志着我国已全面掌握F级重型燃气轮机设计、试验、施工、调试、运维等方面的标准体系和工艺规范，能够为清洁能源领域提供自主可控全链条式的“中国方案”。
“四川清洁能源装备制造实力雄厚，能源装备研发设计和制造能力国际领先。”四川省德阳市委副书记，市政府市长刘光强表示，建议优化国家清洁能源装备重大生产力布局，以四川成都、德阳等地优势产业集聚区为重点，建立部省合作、央企地方协同共建机制，出台专项激励政策，推动新能源及配套设备产业能力提升，培育世界级产业集群，建设世界级制造基地。
在曹天兰看来，要设立“中小型燃气轮机现代产业链链长”，以制造业高质量发展推动中国式现代化，“建议给予专项财政资金支持，由‘链长’企业统筹谋划产业布局，以10兆瓦至200兆瓦系列化燃气轮机、掺氢/纯氢燃气轮机的主机装备研制为抓手，加强制造能力提升、数字化转型升级、智慧化运行等配套能力建设，带动基础元器件、基础科学等原创技术突破，促进创新链、供应链、产业链深度融合，建成自主可控、安全可靠的燃机产业链。”
谈及产业链打造，东方汽轮机副总工程师孙奇表示，要通过企业自身发展带动全产业链发展。今年东方汽轮机将加强与周边相关配套企业建立战略合作关系，中小企业通过支持、参与东方汽轮机的部分业务，从而参与产业链打造。为突破技术难关，东方汽轮机还将与部分外部企业开展联合科研，共同推动产业发展和核心技术攻关。(完)