在上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂（以下简称上海汽轮机厂）厂房中，一根直径超三米的转子正处于组装关键阶段。叶片上灰黄色的陶瓷涂层，能抵御1400℃的极端高温——比纯金熔点高出约300℃，为这台“大国重器”筑起坚甲。12月26日，“首台国产300MW级F级重型燃气轮机制造工艺技术开发与应用”项目荣获上海产学研合作优秀项目特等奖，标志着我国在重型燃气轮机核心制造技术领域实现了从“跟跑”到“并跑”的跨越。
作为能源领域核心动力设备，重型燃气轮机由5万余个零部件构成，广泛应用于地面发电与电网调峰，其单台套设备在燃—煤联合循环形式下，每小时发电量约45万度，其能源利用效率接近60%，而传统燃煤电厂效率仅为45%左右。
然而，这项尖端技术曾长期被GE、西门子、三菱重工等国际巨头垄断。2018年，重型燃气轮机仍位列我国35项“卡脖子”关键技术清单。作为我国首次自主研制的最大功率、最高技术等级的重型燃气轮机，其研制之路充满挑战。上海汽轮机厂承担首台样机总装制造任务，通过协同多家高校与企业，分解攻关制造过程中的多学科交叉难题，既填补了多项技术空白，也推动了行业整体创新能力提升。
从“一穷二白”开始，攻坚90余项技术难题
上海汽轮机厂副总经理虎煜将项目开发的起始阶段形容为“一穷二白”：“尽管企业此前有制造燃气轮机产品的经验，但针对此台机组出现的新材料、新结构，仍需要进行工艺技术的创新突破。”作为首台套机组，产品图纸制造要求极高。“例如，该机组转动部件为叠装式结构，加工精度要求达到微米级，装配拉伸要求高达千吨级，其高标准的制造要求保证了重型燃气轮机在高温高压工况下高效安全运转。”上海汽轮机厂工艺处处长助理范超说。
上海汽轮机厂作为牵头单位，凭借70余年高端装备制造经验，承担了首台样机的总装制造任务，负责统筹产业链资源与项目推进。企业组织百余名技术人员对设计图纸进行分工审查与工艺评审，将90余项关键技术难题转化为具体科研课题，再向高校和科研机构“精准下单”。
“我们瞄准相关领域的优势高校，逐一走访摸排，筛选合适的合作伙伴。”虎煜介绍道。在重型燃气轮机典型构件金属切削工艺加工方面，构件采用的高温合金、高强钢、不锈钢三类关键材料对刀具的磨损远远超过普通材料，属于典型的难加工材料，其加工工艺是必须“啃硬骨头”攻克的关键技术。而上海交通大学在先进材料领域拥有显著优势，与上海汽轮机厂在重型燃气轮机方面的关键技术需求精准对接，双方共同成立了“先进材料及智能制造联合研究中心”，让生产一线的问题得以“无缝衔接”地进入高校实验室。
“我们提出生产一线的明确需求，通过高校实验室的试验环境，双方合作研发技术、验证产品、提高效能，让实验室里的先进技术在工厂中找到合适的落地应用。”虎煜说。
在研发中，上海交通大学获取关键材料切削加工性能基础数据1.5万余条，建立了典型构件切削工艺知识平台，并验证了典型构件加工提效方案，零部件加工效率提升30%以上。
围绕“焊接转子工艺技术”这一难题，上海电气电站设备有限公司与清华大学共建院士工作站，邀请焊接工程泰斗潘际銮院士团队开展协同创新，完成了焊接接头疲劳性能测试与分析，为转子制造提供了关键技术支撑；为满足智能检测需求，与哈尔滨工业大学（威海）联合开发出能进入燃气轮机内部检查通流叶片的毫米级软体爬行机器人，无需打开设备外壳即可完成检测，大幅降低了维修成本。
这种“企业出题、高校解题、多方受益”的模式，让产学研形成了目标一致的创新共同体。在上海汽轮机厂的牵头下，产学研深度融合，90余项关键技术获得突破，成功填补多项国内空白。
创新激活协同动能，带动全行业技术进步
中小企业参与前沿技术研发，最担心的是“投入大、回报不确定”。为打消合作顾虑，上海汽轮机厂创新合作模式，将传统采购关系转变为“科研课题为载体的联合研发”，允许合作单位发生一定的科研费用，从制度上为中小企业松绑。范超说，该创新模式为制造下游引入拥有技术优势的中小企业打开了方便之门。
技术攻坚最终转化为企业的长远价值。“专注于能源领域机电设备研发制造的杭州福朗机电科技有限公司，通过此次合作取得了非标设备核心技术突破，帮助企业获得了更多增量订单。”虎煜介绍。
同样实现相关技术价值迁移和放大的还有参与项目数据采集与处理的友机技术（上海）有限公司（以下简称友机技术）。该公司在项目中成功攻克了多品牌设备数据异构兼容难题，随后将这项技术能力迁移至智能加工过程监控系统等核心产品，形成了标准化技术模块，可快速适配新能源汽车零部件加工等多个场景。“项目构建的知识库和融合模型，已成为公司的核心技术资产。”友机技术相关负责人表示，通过参与攻关，企业不仅拓展了市场，还提升了产学研协同能力。
资金与管理的双重保障，为协同创新筑牢根基。上海汽轮机厂采用项目制管理模式，建立立项、中评、月度、终评进度跟踪的全流程管控机制，确保各方进度同步、目标一致，让攻关过程高效有序。
2024年2月28日，首台国产300MW级F级重型燃气轮机完成总装下线；10月7日，在临港实现首次点火成功。
这一制造技术突破既是打破国际垄断的技术突围，更蹚出了产学研深度融合的可行路径。更重要的是，项目积累的技术成果正持续赋能相关产业。针对高温合金等难加工材料形成的工艺基础数据库，不仅使F级燃气轮机加工效率提升30%，还可应用于能源、航空等其他高端装备制造领域，为我国制造业升级、能源安全与绿色发展注入强劲动能。
