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燃气轮机，是以天然气、氢气等可燃气体作为燃料，将热能转化为机械能，最终转化为电能的一种发电装备，广泛运用于管线运输、舰船驱动、分布式能源等领域。

2023年3月，我国首台具有自主知识产权的 F级50兆瓦重型燃气轮机G50(以下简称“G50”)在中国华电清远电厂正式投入商运，实现了我国自主重型燃机从“0”到“1”的突破。

作为G50的研制参与人员，全国人大代表、东方电气集团东方汽轮机有限公司(以下简称“东方汽轮机”)数字化与智能制造部副主任工程师曹天兰带领团队用了10余年时间攻克了首道难关后，又马不停蹄地攻关自主燃机系列化产品G15。从G50到G15，这条燃气轮机的产业线是怎样被不断加速刷新的呢?

G50燃机模型

引入新技术解决“拦路虎”刷新燃气轮机产业进度条

“预计在今年7月份，我国15兆瓦的首个燃气轮机项目G15(以下简称“G15”)就将问世，为重型燃气轮机的应用场景带来更多可能。”说到G50与G15的研发对比，曹天兰直言G15尺寸更小，结构更复杂，研发难度也更大。

以正在攻克的燃烧器部件为例，“燃机燃烧器的喷嘴工作温度超1000摄氏度，且尺寸极小，一张 A4 纸张大小都没有，但它却由7个零件组成，其中涉及十多条焊缝。”由于后期加工难度大，曹天兰改变原本先焊接再加工的步骤，选择先加工再焊接，焊接以后的变形范围要求不能超过 A4 纸张厚度的 2 分之一，否则产品面临报废的风险。传统焊接工艺根本无法满足要求，怎么办呢?

我们想到了增材制造，采用3D打印技术来完成这个产品。”2023年，曹天兰团队引入3D打印技术，利用激光束的热作用对一层层的金属粉末进行完全熔化、经冷却凝固后最终成型为燃烧器的喷嘴。

“我们前期联合供应商对粉末的选材、配比等做了十几个方案，也制定了几十组工艺参数。逐一比较，不合适就划掉、再来。”经历多次失败后，曹天兰团队对3D打印技术认识越来越深，跨过粉末开发、工艺参数等“拦路虎”后，燃机零部件生产越来越高效，质量、尺寸精度也比传统焊接工艺更有保障。

曹天兰与正在组装的燃气轮机合影

技术创新实现“三零焊接” 打造绿色高效现代化产业

除了3D打印技术外，东方汽轮机还引进了多个先进焊接技术，如机器人焊接、自动化焊接等，焊接技术更新换代带来的改变也让从业26年的曹天兰深有感触。

“以往的焊接车间以传统手工焊接工艺为主，焊接过程中会带来很多粉尘、噪音、高温的问题，一天工作下来，脸红脱皮是常有的事儿。”焊接技术不断迭代创新后，现在东方汽轮机的数字化焊接车间基本无烟尘、无噪声污染，工人师傅拿着遥控器、看着显示屏，就可以操作了，作业环境得到极大改善。并且实现了零缺陷、零变形、零排放的“三零焊接”新模式，人均生产效率提高了3 倍，一线操作工劳动强度降低了95%。

“在我看来，这也是我们推进现代化产业体系建设的一个重要步骤，打造高效、绿色、环保的产业环境，推动产业体系实现可持续的良性循环发展。”去年，东方汽轮机还投运了行业首个 5G 全连接数字化工厂，其中包括绿色高效焊接数字化车间，焊接技术得到了跨越式的发展，焊缝产品合格率从84%提高到100%。

东方汽轮机国内首个绿色高效焊接数字化车间

“在前期的大量调研中，我发现建设现代产业体系燃机技术难度还是很高、资金需求大、投资回报期长、高素质复合人才也少，如果纯粹靠企业投钱，会导致企业研发投入的意愿和力度不强。”在此次全国两会上，曹天兰也将针对中小型燃气轮机产业发展和产业链的建设提出相关建议。

“我建议，给予自主燃机产业更大的政策倾斜，将自主燃机产业纳入国家层面战略新兴产业清单和科技创新成果目录，加大对自主燃机应用推广的鼓励力度，免除用户后顾之忧，愿意使用国产机组；同时加大燃气轮机学科建设力度，鼓励基础研究单位高端人才向企业流动集聚，加快培育自主燃机人才，从而更好助力现代化产业体系建设。”