隋永枫在工作中。
“这是一款实实在在的‘大国重器’,在此之前一直被国外垄断。十年时间,我们培养了一支百人团队,有了与跨国公司同台竞争的底气。他们毕业于清华大学、中国科学院大学、上海交大、西安交大、大连理工、北航……未来我要带领我的团队和国际巨头同台竞争,与他们掰掰手腕,用我们的研发产品证明,我们中国人一定行!”
6月18日,第二十届杭州市道德模范(平民英雄)发布会上,杭汽轮集团副总工程师、先进动力研究院院长隋永枫一番铿锵有力的发言,令人震撼。
时间回到一个多月前。5月9日,杭汽轮自主研发的F级50兆瓦重型燃气轮机HGT51F,在临平经济技术开发区杭汽轮燃机试验中心点火成功。
重型燃气轮机,广泛应用于发电、油气管输、舰船动力等多个领域,被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”“能源工业的心脏”,是让无数人心潮澎湃的新时代“大国重器”。
2012年,党中央和国务院批准设立“航空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项(简称“两机专项”),决定集中资源、加大投入,突破核心技术瓶颈,实现我国在“两机”领域的自主可控发展。
2014年,杭汽轮集团成立燃机研究所,年仅36岁的隋永枫担任研发负责人。这支最初只有18人的团队,踏上了自主创新的漫漫长路。
十年翻山越岭,十年披荆斩棘,十年心志坚定。2025年,隋永枫和杭汽轮研发团队终于迎来HGT51F的横空出世,打破了美、德、日等国的长期技术垄断,闯出了一条“大国重器”自主铸就的“破壁”之路。
十级狂风中点燃一根蜡烛,在沸水里让冰块不融化
HGT51F,杭汽轮集团首台拥有完全自主知识产权的重型燃机,被形象地称作“争气机”。它的自主研发,不再是冷冰冰的工业制造,而是出神入化的科学魔术!
这台机器一旦进入工作状态,15吨重的转子将以每秒100转的速度上演原地狂奔——隋永枫说,高速运转的转子就像“困在笼子里的猛兽”,一旦脱缰,普通建筑的墙体会像“切豆腐”一样被它轻松切开。
高速运转的同时,转子两端的轴承振动,不能超过半根头发丝——“必须纹丝不动”。
此时,在直径40厘米的燃烧室内,火苗要经受住每秒速度20米到40米的气流,相当于在十级狂风中点燃一根蜡烛。
怎么做到的?隋永枫回答:燃烧控制技术。冲进燃烧室的高速气流被分成两股,在两侧形成“双肾”结构。火苗,恰好在“双肾”中间的夹缝里稳定燃烧。“稍微控制不好就会熄火,我们的燃烧控制技术已达到世界先进水平。”
除了“速度”,还有“温度”的考验。燃烧室温度1330摄氏度,核心温度1700-2000摄氏度。但世界上能长期稳定运行的高温金属熔点只有900-1000摄氏度,“即使黄金进去也会化掉”。
隋永枫说,燃烧室壁面有上千个冷却孔,确保了壁面温度能降到900摄氏度以下,达到中心热、四周相对“冷”的状态。
整个燃气轮机对外输出靠涡轮转动,涡轮也面临内部400摄氏度温差的冷却难题,“除了冷却孔,我们采用高温合金精密铸造、叶片表面涂层等多种手段,相当于把冰块放在沸水里,保证这个冰块不被融化。”
真正的核心技术换不来
更买不来,唯有自主创新
6年前,杭汽轮集团已经是全球领先的工业汽轮机研发制造生产商,但想要研发重型燃气轮机却面临巨大挑战。
重型燃气轮机的三大核心部件:压气机、燃烧室和涡轮的技术,全部被国外巨头“卡脖子”。
“当时,进口一台燃气轮机要几十亿元人民币。老外说过一句话,这个机器你们100年都做不出,只能买我们的。”
历史证明,真正的核心技术换不来,更买不来。要推动燃气轮机核心技术国产化,唯有自主创新。
“研发自主知识产权的燃气轮机,是我们科技工作者的梦想,是我们杭汽轮转型升级的战略选择,也是中国向更高端装备制造业前进的必经之路,‘卡脖子’的问题,只能我们自己解决。”
使命光荣,责任重大,前路漫漫。
2014年,燃气轮机研发项目启动时,仅有18人。
“这十几年,我们把一个个硕士、博士招进来,建立起一支近百人的高学历、跨学科、自主培养的核心研发团队。”隋永枫透露,现在研发团队的专业,几乎囊括了所有的理工学科,比如:气体动力学、金属工艺学、控制学、机械设计、精密铸造、特种加工等。
“我跟团队说,做这件事,精诚团结不一定成功。但如果不全力以赴,肯定不会成功。每一个人都要认真负责,所有知识不能藏着、掖着,要充分地沟通交流。否则,投入的十几个亿就打了水漂。”
尊重科学,脚踏实地
三大部件试验一次成功
2018年,确定总体技术路线,正式开展自主燃机型号研发工作。
2020年,完成涡轮全部试验。
2023年5月,完成燃烧室(天然气)全温全压试验。
2023年9月,完成压气机整机试验。
……
隋永枫自豪地说,燃气轮机三大部件的试验,没有一次失败,都是一次成功。
“为了验证压气机的部件,我们做了一台压气机,成本就花了几千万元。但直到试验前的那一刻,谁都不知道能不能达到设计要求。”
被问到一次成功的秘诀是什么时,隋永枫回答:尊重科学规律,一步一步脚踏实地,按部就班地去做。
一台燃气轮机涉及上万个零部件,精度要求极为苛刻,市场上没有现成产品。“一个弹簧,一个螺帽,我们都走遍大江南北,直到寻找到符合要求的生产厂家。与其说我们制造了一台燃气轮机,不如说带动了整个产业链向高端发展。除了这台HGT51F,我们今后还可以制造更多不同型号、不同性能的燃气轮机,让它变成名副其实会下金蛋的机器。”
第一台HGT51F重型燃气轮机,已经有了买家。明年6月,杭汽轮将交付首台商机,用于连云港徐圩新区建设自研燃机示范电站项目,年底并网发电,预计联合循环一年发电量6亿多度,可满足一个中等县城一年的用电。
是理想主义
也是长期主义的胜利
一家地方国企研制出了通常央企才能做到的“国之重器”,这被看作长期主义在杭汽轮的胜利。
2006年,师从力学界泰斗钟万勰院士的隋永枫,即将从大连理工大学转子动力学专业博士毕业。那年春天,他来杭州访亲旅游,对这个城市印象不错,就在网上投了一份简历。
“当时杭汽轮的人力资源处处长,天天给我打电话。后来对方说,董事长要见你,能不能来一趟杭州,我们聊聊。”
此时,国内不少著名高校和外企也发来入职邀请。“我和导师说,我还是想去企业里边走一遭,内心更愿意去做实事,做工业。”最后,他选择了杭汽轮集团,成为集团引进的第一个博士。
隋永枫迅速成长为杭汽轮集团科技研发的领军人物,多次勇挑重担,负责重大项目和重点产品核心部件的设计任务,首次建立了我国工业汽轮机长扭叶片设计优化体系,研发出6个系列共25套长扭叶片,应用于我国首台自主150万吨乙烯驱动裂解压缩机气用汽轮机、首台自主1000MW电站全容量给水泵工业汽轮机等,大幅降低了同类产品价格,逼迫进口产品降价“应战”。
此后,隋永枫获国家有突出贡献中青年专家、浙江省科技进步奖一等奖等荣誉。
“以前我和厂里的老先生说,我希望通过努力,当我们跟海外企业同台竞争时,不仅不向他们低头,还能获得他们的尊重。在工业汽轮机领域,我们已经实现了这个目标。燃气轮机现在还差一点点,希望有朝一日也能跟西门子、通用电气这些巨头平起平坐。”
放眼国产燃气轮机的未来,骨子里有些理想主义的隋永枫满腔豪情:“我们已经做到世界主流F级,后面还有更高的级别。从0到1的突破很难,但是从1到10的增长,我相信只要有这个战略定力,用五到十年时间肯定能超越对手。”