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摘取制造业“皇冠上的明珠”哈尔滨汽轮机厂有限责任公司发展燃气轮机侧记 来源：科技日报摘取制造业“皇冠上的明珠”哈尔滨汽轮机厂有限责任公司发展燃气轮机侧记 本报记者 李丽云 通讯员 赵书亚 王东民 杨松 “皇冠上的明珠”熠熠生辉，自古人人仰慕、心向往之！ 然而敢于摘取“皇冠上的明珠”，绝非仅仅是勇敢者的游戏！在勇气、魄力之外，更需兼有智慧、实力、耐力和毅力等诸多优秀元素于一身，方能成为最后的决胜者！ 重型燃气轮机是清洁发电和动力系统的关键设备，是发展以煤气化联合循环（IGCC）为代表的下一代洁净煤技术和产业的战略制高点，它能够带动多学科、多领域的研发、设计及制造能力的提升与发展。作为融合多种高科技于一身的集大成者，重型燃气轮机一直被誉为制造业“皇冠上的明珠”。 近二十年来，摘取这颗“皇冠上的明珠”始终是全球制造业的竞争焦点。自2003年与世界燃气轮机龙头企业美国GE公司结成联合制造体以来，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（以下简称哈汽）便潜龙再起，依托在燃气轮机研制领域几十年来的积淀成果，开始了摘取这颗“明珠”的新征程。 哈汽作为哈尔滨电站设备集团公司上市公司哈尔滨电站设备集团公司（以下简称哈动股份）的下属企业，是我国最重要的发电装备制造企业。尽管50多年来，哈汽已摘下了诸如中国首台直接空冷60万千瓦汽轮机、中国首台60万千瓦超临界汽轮机、中国首台60万千瓦超超临界汽轮机、中国首台65万千瓦核电汽轮机等数十个第一，并且成为世界首个参与第三代表核电技术的130万千瓦核电汽轮机制造的企业，但能够独立设计制造中国人自己的重型燃气轮机仍是哈汽人的夙愿。 为了加速哈汽在重型燃气轮机领域的奔跑速度，哈汽董事长、总经理杨其国博士曾明确提出,重型燃气轮机自主设计制造及其相关的服务等应成为企业今后新的经济增长点。果敢的决策彰显了哈汽人志在必得的决心和魄力。 “当前全球都面临着节能减排的巨大压力，中国的任务尤其沉重，燃气轮机是用于节能减排的核心高科技产品，哈汽的创新目标就是要自主研发重型燃气轮机！”曾主管科技一线工作的哈汽现副总经理姚宏伟说这番话时与杨其国董事长的语气一样坚决。 “在国产化重型燃气轮机自主创新过程中，哈汽作为国有大型骨干企业要主动承担起创新重任，发挥创新主体主力军作用，在公司掌握的燃气轮机技术基础上，借鉴与美国通用电气公司（GE）的合作经验，整合国内外的资源和力量，通过产学研结合，把创新主体的作用发挥到位，走中国特色的自主创新道路!”姚宏伟就杨其国董事长的决策给予了进一步补充式的阐述。 既要发挥国有企业创新主体主力军作用，还要加快企业自身发展步伐，向着世界发电设备制造企业的目标冲刺，在内外需求双重力量推动下的重大选择，让哈汽创新团队义无返顾地打响了夺取重型燃气轮机这颗“皇冠上耀眼明珠”的创新战役。“这是与巨人的共舞，与强手的搏击”，杨其国董事长如是说。 杨其国之所以有如此的信心和决心，是源于他对自己所率领的科研团队的自信。仅近几年，这支队伍就两次独立获得了国家科技进步二等奖，创下了中国企业自主创新史上骄人的业绩。尤其是大型直接空冷汽轮机关键技术研究及设备项目捧回2007年度国家科技进步二等奖，不仅为国家确立的以企业为主体创建创新体系的战略提供了最佳佐证,也印证了哈汽在大型发电装备研发方面与国际接轨的创新实力。 那么，在研发重型燃气轮机的新一轮创新竞争中，哈汽将走出一条怎样的创新道路？为了摘取“皇冠上的明珠”，哈汽做了哪些准备？ 在流火的7月，记者再次走进位于哈尔滨三大动力路的哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，近距离接触了这家颇具使命感和责任感的老牌国有企业的创新团队，记录下这群代代相传的创新者虽历尽艰辛而无怨无悔的心路历程。 勇气：源于半个世纪的积淀 哈汽追逐“明珠”的脚步可以追溯到上个世纪五十年代末，在建厂初期就已起步。 “二十世纪五十年代末六十年代初,哈汽从零起步开始了燃气轮机的研究、设计、制造工作,用20年的时间走过了国外大约40年走过的路。哈汽依靠自己的力量和国家投资建立了一批试验设备，做了相当规模的试验研究,取得了相当水平的成果，生产了一批新产品。6080年代，哈汽自行设计研制了中国第一代燃气轮机，共自主研发了6种型号的地面用燃气轮机，主要用于石油开采设备动力和高原机车等领域。在这个过程中积累了宝贵的经验，培养了我国最早的民用燃气轮机的研发队伍。” 主抓燃气轮机项目的哈汽副总工程师、总工艺师姚青文如此自豪地描述哈汽人最早与燃气轮机的渊源。 哈汽在自主研制中国第一代燃气轮机过程中取得了丰硕的科研成果。气压机，通过模化加级法将某型号气压机压比由4.6提高到9，整台试验结果表明效率保持在87%的高水平。该类产品不仅正式应用，而且在其基础上派生了7种新型工业用轴流式压缩机。在压气机设计和调试过程中，哈汽科研人员应用自己所掌握的技术解决了整台压气机提前喘振的国际性难题，在业界产生巨大反响，为哈汽今天在重型燃气轮机领域的崛起树立了信心。 在燃烧室方面,哈汽通过完全自主的努力,研究和试验成功了两种类型的燃烧室，可以燃烧柴油、重油（包括#200重油）、天然气等多种燃料。这也使哈汽燃烧室的设计，从原来心中无数知之甚少转变为只要用户提出总体要求，就能设计出相应的部件。 在回热器方面，哈汽在设计方面完成了换热基本元件试验、单元体换热性能试验、整机空负荷性能试验等全部试验,性能达到当时国内最先进的水平；在叶片冷却方面，哈汽消化吸收了GE公司某系列机组设计理念，通过自己研发改进设计方案，应用证明可以提高燃气温度近100，这也为哈汽在国内首次尝试完成了对GE燃气轮机的改进方案。 国产第一代燃气轮机在哈汽的研制成功，不仅使中国摆脱了早期石油开采用列车燃气轮机发电机对国外产品的依赖，同时也为青藏铁路建设的可行性提供了中国自主研发的高原机车的动力。可以说，哈汽研发国产第一代燃气轮机虽是在国际环境和历史背景都不利的情况下被逼出来，与当时国际最先进的水平尚存着不小的差距，但却都具有独立的知识产权，并与国际先进水平的差距缩短了十年以上。 2000年前后,哈汽为生产新型燃气轮机,曾先后派出近20批100余名工艺、设计、材料、管理等方面的技术人员到国内外的协作厂进行培训，形成了一个能掌握先进技术的人才群体。 哈汽人通过主动进取，组建了国内研发燃气轮机的最早创新团队，培育了共和国燃气轮机研发的第一支科研队伍的骨干力量，让哈汽成为我国燃气轮机人才成长的一片沃土。 由此可见，哈汽敢于角逐摘取“皇冠明珠”的勇气源于半个多世纪的准备和深厚积淀。这笔宝贵的财富，是后来者所无法复制的！ 崛起:彰显卓越实力 由于历史的原因，哈汽研发燃气轮机并非一帆风顺，期间断档过一段时间。但哈汽依然没有放弃对燃气轮机事业的追求，一些人为此奋斗了终生。 凤凰涅槃，浴火重生。历经近二十年的沉寂，进入新世纪，燃气轮机重回国人视线中。西气东输等重要决策的出台，为中国发展重型燃气轮机带来了希望。 2003年，国家发改委组织以市场换技术，哈动股份公司捕捉商机把握机遇，与世界燃气轮机领域最顶级企业美国GE牵手“联姻”结成联合体，共同开发中国F级联合循环市场，GE同时转让了9FA燃机及配套的D10型蒸汽轮机的技术。在国家目前已经招标的9FA级燃气轮机项目中，哈动股份在总共55台机组中拿到28台9FA燃机订单，占了超过50%的市场份额。哈汽作为技术转让实施的执行单位,借此机会直接参与到技术引进过程中，接触到了世界最顶级的主流燃机设计制造技术。 在引进技术时，哈汽研发团队从来没有拘泥于常规，而是充分发挥其积淀深厚的技术优势，打破常规迅速消化吸收乃至超越外方的技术。在2004年，当时还在担任哈汽公司常务副总经理的杨其国在当年的科技大会上就强调：“技术引进工作不是拿来主义，我们要引进其先进的设计理念，特别是在与GE公司联合制造重型燃气轮机项目时，我们应充分消化、吸收其整体快装式模块设计方法等。同时，哈汽公司将按照国际、国内市场竞争格局的变化及用户需求，根据民办新技术的发展趋势，积极吸收国内外先进、优秀的科技成果，结合公司实际情况，开发具有自主知识产权的新产品。” 在与GE公司签署技术转让协议引进9F级重型燃机技术后，哈汽更是以惊人的速度提升产品的国产化率。从第一捆11台机组的30.28%，到第二捆机组的55.48%，再到第三捆项目的75%，在哈汽人的努力下，所有GE公司转让的技术均已实现高国产化率，不仅大大提升了哈汽在燃气轮机方面的制造技术，也使我国重型燃机的制造水平迈上了新台阶。 为确保燃机国产化顺利执行，哈汽依托原有的综合技术优势,走引进消化与自主开发相结合的道路,高起点、高标准建立起国际一流的科技人才队伍，不断提升技术开发能力，设计制造高效清洁、安全可靠的能源设备。在9F级大型燃气轮机制造技术转让实施中，哈汽选派了大量的技术、管理及操作人员赴美国GE公司Greenville工厂参加总装和试车的培训，并取得了GE公司的认证证书，已独立掌握燃气轮机装配、试车技术，该技术国产化率也将达到前所未有的高度。现时，为了提升加工制造水平和质量，哈汽还多批次地选派优秀技术人员和一线操作者赴英国、德国等国家学习燃机部件专用加工设备的操作学习，使目前所有参与重型燃气轮机设计、工艺及重点设备的主操作人员均有在国外高水平企业培训的经历。 在引进技术过程中，哈汽创新团队还注重消化吸收、优化设计和自主完善，相继出版了燃气轮机总体设计现代大功率发电用燃气轮机GE公司重型燃气轮机技术文集等多部与重型燃气轮机技术及生产相关的专业论著。 林公舒是这些论著的主要编者。如今70多岁高龄的林老是哈汽乃至国内参与燃气轮机研发的元老之一。他在上世纪五十年代毕业于清华大学的燃气轮机专业，是该清华大学燃气轮机专业的第一届学生，也是当时毕业学员中的高材生。林老一生都在为燃气轮机而奋斗，在主持设计中国第一代燃气轮机过程中，由于对工作的投入和对燃气轮机国产化的执著，他三次眼底出血，致使现在要戴上1800度的近视镜才能看到对方的轮廓。但这丝毫不影响他对中国燃气轮机事业发展的孜孜追求。为了能保留并传承燃气轮机技术，他以近乎失明的视力，每天在电脑前工作十几个小时，终于集成并出版了5部对发展中国燃气轮机事业都有重要借鉴价值的高水平专著。 投入：目光瞄向未来发展 作为哈汽的领军者，杨其国博士经常用电视片大国崛起中的一句话鼓励自己的员工：“让历史照亮发展之前程。” 为此，2007年杨其国及哈汽公司党委书记曲爱民等哈汽领导提出了：“倾力打造哈汽品牌，加快推进国际化进程”的战略目标，将目光瞄向未来发展的方向。 在诸如加速推进60万、100万千瓦等级超临界、超超临界及65万千瓦、130万千瓦等级核电技术的同时，对重型燃气轮机先进技术的引进消化和吸收被哈汽列为企业发展的重中之重。尽管，哈汽的领导者明知研发燃气轮机需要很大的资金及人力的投入，但作为国有大型骨干企业，哈汽人心里装得只有国家。哈汽公司党委书记曲爱民说：“哈汽是国家的企业，只要国家需要，哈汽会义无反顾去做第一个吃螃蟹的人。”曲爱民的这番话，也正是哈汽公司50多年来创造了中国电力发展史中无数个第一的浓缩。 为了加快重型燃气轮机国产化率的速度，哈汽人认为引进先进技术仅有人的主观能动性还不够，还需要高精尖的研发仪器、设备、厂房等外部条件的助力。因此，每年哈汽在燃气轮机等科研项目中的投入毫不吝啬。 此外，哈汽也得到了黑龙江省及哈尔滨市等地方政府的大力支持和帮助。哈汽在引进消化吸收F级燃气轮机技术方面的战略与黑龙江打造重大装备产业基地的战略不谋而合，燃气轮机发展也被列为黑龙江重大装备业的重中之重。在“十五”期间，作为重大装备的龙头引领单位，黑龙江省科技厅和哈尔滨市科技局先后向哈汽投入600万科研项目经费，支持哈汽引进消化、吸收先进燃气轮机技术。 哈汽自身也投入1200万元开展了F级重型联合循环装置的引进消化和吸收工作。重点进行了压气机的通流计算、全三维数值模拟，在消化吸收的基础上，哈汽已初步具备了燃气轮机的设计思想、理念、尤其核心部件包括气压计总体设计思想的理解，为开发自主知识产权的燃气轮机打下了坚实的基础。同时，针对GE公司转让的9F级燃机技术，哈汽在国产化过程中还建立了约40余项的科研课题，科研投入约840万元。 哈汽专门组建了燃气轮机办公室负责引进消化吸收燃气轮机制造，并投入3亿多元进行技术改造，用于增添加工所需关键件的大型精密设备及高精度测试设备。2007年，哈汽改造原有厂房和部分公用设施，建成了数千平方米的重型燃机厂房，引进并投产了重型、轻型数控燃气轮机加工中心及重型数控转子车等数十台先进设备。其加工中心具备压气机承力缸、压气机中缸、压气机排气缸和透平缸的加工能力，并且通过了GE公司专家组的审核，完成了GE公司产品的鉴定。预计到2008年底哈汽将具备转子总装能力，2009年8月具备燃机转子加工能力，整个技改项目完成后，哈汽公司将具备自主年产6台F级燃汽轮机的能力。 之前，哈动股份还投入10多亿元在秦皇岛成立了重型装备公司，不仅完成了重型燃机装配厂房、大型燃气轮机试车厂房等一期工程的建设，2004年4月投产后，同年7月30日完成装配中国首台F级重型燃机并发往电厂。 由哈汽独立装配的与9FA级重型燃气轮机配套的D10型蒸汽轮机高中压模块，于2005年10月11日发往半山电厂。2006年6月，哈汽公司独立制造的D10蒸汽轮机高中压转子完成装配，使该机组拥有了“哈汽”心，也彻底改变了该机组高中压转子对进口的依赖。 巨资投入表明了哈电集团及哈动股份与哈汽一致的目标和决心：誓要研发出具有中国自主知识产权的燃气轮机。 实力：在实战中检验 对于国内企业而言，重型燃气轮机的每一个零部件的生产都要面临一道坎儿。气缸与转子一样，是决定重型燃气轮机效率的关键部件。为完成燃机气缸的国产化任务，哈汽在大型燃气轮机技术改造项目中，自英国HARKERS公司采购了4套燃机气缸加工设备，包括两台重型燃机气缸专用数控五轴龙门加工中心和两台轻型燃机气缸加工中心，具备同时压气机承力缸、压气机中缸、压气机排气缸和透平缸的加工能力。而且，应用这些设备使哈汽制造的重型燃气轮机气缸可以在一次装夹中，完成车、铣、镗、钻、铰等所有工序，保证加工精度的高度同一性。 正是由于这些设备的高度专业性和集成性，操纵这些设备需要不同寻常的本领。 2005年5月，哈汽三分厂成立了数字加工中心（简称CMT）班组，由马桂军和郁洪光两位经验丰富的师傅带领着6位新来的技术工人组成了“精锐团队”，他们的主要任务就是要驯服这些来自国外的庞然大物为生产燃气轮机服务。2006年初，哈汽开始生产国内第一台9FA级重型蒸汽燃气联合循环机组，CMT班组负责燃气轮机汽缸加工的所有任务。 作为奥运火炬手，22岁的陈寅也是CMT班组六位年轻的新兵之一。他告诉记者，要加工出符合GE要求的汽缸真不是一件容易的事，期间遇到了很多拦路虎。其中最难的是加工部件的精密度要求极高，比如直径5米左右的定子为了和轴承紧密配合，其工差要求在1毫米的1/50分的范围内，相当于头发丝的1/10。为了攻克这个难题，两位师傅带领他们顶着巨大的压力连续攻关了好几个月，经过无数次的调整转数和走刀的方式，最终在刀具上找到了突破口，利用在车刀中间进行人工磨出减震槽的方法，攻克了精度控制的难题。 加工中对于汽缸销孔光洁度的要求对CMT班组也是一大考验，也就是说要把一块铁加工成像镜子一样的光可鉴人，其难度可想而知。这个难题依旧没有难住新时代兼具创新精神和娴熟技术的CMT班组，他们通过逆向思维，把刀刃磨钝，只用刀尖去切削，从而攻克了难题。 这些难题在英国来的培训师傅看来也几乎是不可能解决的，但CMT班组没皱一下眉头，硬是以不达目的不罢休的劲头成功攻克了多个难题，让那些庞然大物般的设备们乖乖地为汽缸加工服务。而这种超精细的精度控制能力让洋师傅们也由衷佩服。 因为有这么多可爱的、敬业的“精兵强将”，哈汽与GE通过四五年的合作，在技术、质量、管理方面已基本与其实现了接轨，尤其在汽缸加工方面实现了批量生产，目前可年产812套。哈汽所具备的汽缸加工的专业化的设备和批量化的生产能力，令技术输出者GE刮目相看。目前，哈汽燃气轮机汽缸全部返销GE，哈汽生产多少，GE就要多少。目前，哈汽已成为GE公司燃机气缸方面的不可或缺的合格供应商。 挑战：哈汽要揽“洋瓷器” “有了金钢钻，敢揽瓷器活儿！”特别是那些一般企业从不敢染指的“洋瓷器”。日本东芝的、美国GE的大型机组零部件，哈汽揽过的洋瓷器活还真不少。现在，哈汽将最新的目标盯向了加工9FA级重型燃气轮机价值超过1亿元的转子。 哈汽对于9F级燃机转子的国产化工作自2005开始实施准备，目前转子装配有关设备已经全部进厂。为安装这些设备，哈汽专门建设了一座恒温厂房，厂房内的温度要控制在正负一度的误差范围内。为保证转子的顺利国产化，自2006年开始，哈汽已派出3批专业技术人员赴美国GE公司Greenville燃机工厂进行燃机转子设备规划和转子加工、装配培训，这些专业技术人员在培训过程中直接参与了9FA级燃机转子的加工和装配、已具备转子加工和装配的专用设备操作和使用能力，获得了GE公司颁发的合格培训证书。