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[中国知识产权报] 潜心研发14年，中国“争气机”背后有着怎样的故事？

时间：2023-04-04 泉源：中国知识产权报

开栏的话：大国重器一定要掌握在自己手里。近年来，中国空间站周全建成、时速600公里的高速磁浮试验样车乐成试跑、白鹤滩水电站所有投产、我国西部地区首台“华龙一号”投产发电……这些“国之重器”彰显着自主立异的“中国计划”“中国智慧”和“中国力量”。本报特推出“大国重器背后的知识产权故事”专栏，讲述“国之重器”的攻坚克难历程，要害焦点手艺突破以及自主知识产权的“硬核”力量。

“成了成了！”今年3月8日，在广东华电清远华侨园燃气漫衍式能源站，随着屏幕上功率曲线一直攀升，海内首台F级50兆瓦重型燃气轮机（下称G50燃机）乐成完成72+24小时试运行，由此拉开了商业化的序幕。这一刻，在场守候多时的G50燃机研发团队，迎来期待已久的掌声！

“自主知识产权G50燃机来之不易。”在接受中国知识产权报采访时，ROR体育平台集团东方汽轮机有限公司（下称东方汽轮机）G50生长中心副主任田晓晶感伤地说，14年的潜心研发，终于啃下了重型燃气轮机国产化这块“硬骨头”，填补了自主燃气轮机应用领域的空缺，增添了近50件焦点专利。至此，G50燃机也被业界誉为中国的“争气机”。

越挫越勇终破手艺封闭

2022年12月30日，田晓晶神采奕奕走进办公室，“同志们，告诉各人一个好新闻，G50燃机再度被评为‘央企十大国之重器’啦！”话音刚落，各人发出了热烈的欢呼声，一连两年获此殊荣，印证了他们坚持自主立异、突破外洋手艺重重封闭的艰难历程……

重型燃气轮机是一国工业生产能力和制造业水平的主要体现。然而，就是这样一套装备，其焦点专利在G50燃机研制出来之前一直被外企“卡脖子”。田晓晶说，我国启动重型燃气轮机项目研发时，外洋几大巨头险些垄断了全球市场。由于外企结构了大宗的专利，修建起严密的手艺壁垒，因此海内外用户不得不支付高额的装备运维用度。

其中，最容易被“卡脖子”的焦点手艺，正是重型燃气轮机的“心脏”——燃烧室。而旋流器则是燃烧室的焦点零部件之一，可爆发旋涡流动形成回流以稳固火焰，同时增进燃料与空气的混淆、包管能量排放要求。在研发之初，工程师就深谙，这些焦点手艺是要不来、买不来、讨不来的！焦点手艺受制于人是最大的隐患，必需把知识产权掌握在自己手里。

首款G50燃机的燃烧室在顺遂运行之前，一切都是未知数。“是骡子是马，拉出来遛遛。”田晓晶说，在燃烧室的单筒燃烧试验按钮按下的一瞬间，屏幕上的火焰强度信号“唰”地冲了上去，燃烧乐成啦！燃烧的火焰也点亮了田晓晶团队后续的研发之路。

单筒燃烧试验只是乐成的第一步，燃烧室还需要履历从燃烧“走到”满负荷的重重磨练。“在开展燃烧器部件试验时，我们遇到了约3000赫兹的高频振荡。当难听的声音穿透层层隔音防护传至集控室时，各人意识到这就是传说中的‘热声振荡尖叫’。”田晓晶回忆说，其时试验后，许多装备部件受损，泛起了裂纹，试验一度陷入低谷。

面临亘古未有的难题，团队没有气馁，而是越挫越勇，重拾信心查阅包括专利文献在内的资料，从原理入手，一直实验匹配差别的燃料与空气比例。经由数天的调试，他们终于找到了最佳燃料与空气匹配比例，乐成实现了预期试验目的。

“这一系列的手艺突破来之不易，以是在G50燃机走上市场的前夕，拥有旋流器手艺的专利权，关于我们而言，是阻止涉及侵权纠纷的主要一环。”东方汽轮机副总司理、天下重点实验室主任方宇说，在2018年上半年，部分对燃烧室的焦点专利手艺睁开结构，其时围绕燃烧室旋流器提交了2件发明专利申请，划分为“一种燃气轮机燃烧器双级径向旋流器”和“一种燃气轮机燃烧室旋流器及组件”，前者于2021年1月获得发明专利授权，此后者最终以“不具备创立性”被驳回。

“从这件事中，我们也获得启发：结构专利要及早，同时也要练好专利‘真功夫’。”方宇深有感伤地说，幸运的是，双级径向旋流器相关发明专利申请获得授权，没有影响到燃机的商业化。与此同时，部分对燃烧室的喷嘴结构、尾筒结构等提交了发明专利申请，较好地�；ち俗灾髦恫�。

久久为功工业加速生长

历经4000多个日日夜夜，研发团队不但啃下了燃烧室这块“硬骨头”，同时也突破了另一个焦点部件——压气机的手艺瓶颈。压气机研发团队成员王欢喜先容，燃气轮机98%的事情介质都由压气机提供，因此压气机自己的“肺活量”必需获得包管。

其中，准确丈量超大流量一直是业内公认的难题，而进气流量“肺活量”则是剖析一切问题的基础。囿于其时科技水平，市面上又很难找到适用的流量计，导致压气机试验历程一度障碍数月。

要害时刻，压气机团队认真人胡胜波站了出来，“买不到，就自己设计！”通过认真研习种种流量计文献，工程师完成了进气流量计的设计与实流标定试验，并乐成应用于压气机试验当中，解决了压气机试验的又一难题，并在相关领域提交了“一种气动试验用空气流量丈量装置”等专利申请。

2009年最先50兆瓦重型燃气轮机的自主研发、2013年完成总体结构设计、2014年建成海内首批压气机实验平台、2018年建成海内最大功率燃气轮机整试验台……14年来，东方汽轮机创立性地生长了具有自身手艺特点的设计结构、工艺要领，共提交100余件专利申请，其中授权专利近50件，周全笼罩了燃气轮机三大部件——压气机、燃烧室、透平的结构及制造工艺。

“从专利检索数据看，ROR体育平台在G50燃机的研制方面，每攻克一项手艺难题便起劲提交相关专利申请，可谓很是注重焦点专利结构。”国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心机械部动力机械室审查员周红叶对记者体现，从焦点专利结构看，其专利申请量最多的是涉及透平叶片制造，2013年最先就提交了多件涉及高温合金叶片制造的发明专利申请；2014年至2017年，东方汽轮机提交了多件涉及细密铸造要领的发明专利申请，这些专利创立有用解决了高温部件透平叶片制造历程中遇到的种种问题。

专利创立之路上历来没有坦途和捷径，只有不避艰险、不怕难题，敢于面临波折和失败，才华勇攀手艺岑岭。在自身生长的同时，ROR体育平台集团作育和发动燃气轮机相关工业链上下游立异型企业300多家，实现了2万多个零部件所有国产化，包管了工业链的自主可控。

“未来，我们将继续全力以赴地走自主立异之路，为通例发电、动力、热电联产和漫衍式能源等差别应用场景，提供性能优异的动力源泉，提高国产燃机手艺先进性，助力国产燃机取得更大的绚烂。”田晓晶说。（本报记者陈景秋实习记者刘弘一）

附：重型燃气轮机的专利结构

海内主要申请人专利申请情形

重型燃气轮机是发电和驱动领域的焦点装备，其设计、制造难度极大，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。在新时期科技强国战略指引下，我国重型燃气轮机行业进入了自主研制、立异生长、战略转型的阶段，与此相关的知识产权�；ひ苍嚼丛绞艿街厥�。

燃气轮机包括压气机、燃烧器和透平三大部分，其设计研发、制造及试验等环节均保存诸多灾点，自主研制重型燃气轮机必需掌握各环节的要害手艺。通用电气公司、三菱重工业株式会社和西门子股份公司占有国际市场上大部分市场份额，均具有完整的自主研制重型燃气轮机的能力，在天下上许多国家举行了专利结构。笔者通过中国专利全文数据库检索燃气轮机相关专利发明，通用电气公司、三菱重工业株式会社和西门子股份公司的相关专利申请量较大，外洋企业对热部件制造等焦点手艺严密封闭�？杉�，我国在研制重型燃气轮机的历程中必需自主攻克高温部件的制造手艺难关。

如图所示，目今，我国的重型燃气轮机企业主要有ROR体育平台集团（下称ROR体育平台）、上海电气集团（包括上海电气燃气轮机、上海电气电站装备）、哈尔滨电气集团（下称哈尔滨电气）、中国团结重型燃气轮机手艺有限公司（下称中国重燃）。ROR体育平台的相关专利申请主要漫衍在IPC分类号B22C、G01M等，其在制造、试验和设计研发三方面均举行了专利结构；哈尔滨电气的相关专利申请主要漫衍在F01D、G01M、F01K、F02C等，其主要涉及试验和设计研发两个方面；上海电气集团的专利申请主要漫衍在F02C、F01D等，其主要涉及设计研发方面；中国重燃的专利申请主要漫衍在F23R、F02C等，其主要涉及设计研发和高温合金质料方面。

ROR体育平台自2009年启动G50重型燃气轮机项目后，在整个研制历程中，提交了相关的专利申请，申请量最多的是涉及透平叶片制造，2013年就提交了多件涉及高温合金叶片制造的发明专利申请（通告号：CN103143678B），2014年至2017年提交了多件涉及细密铸造要领的发明专利申请（通告号：CN105945220B），其从叶片的加工制造工艺、模具的制作等多个方面举行了专利结构。上海电气电站装备涉及汽轮机相关手艺的专利申请较多，如其2013年提交了“一种团结循环的热电联供系统”专利申请（通告号：CN103452611B），涉及燃气-蒸汽团结循环，上海电气燃气轮机涉及燃烧器相关的手艺较多，其2016年至2021年先后提交了多件专利申请，涉及燃烧器结构和燃烧的控制（通告号：CN105588144B）；哈尔滨电气提交了涉及叶片设计和试验的专利申请，如2018年提交的“一种新型燃机透平第一级动叶”（通告号：CN208106503U）和“一种用于叶片热机械疲劳-蠕变的试验装置”（通告号：CN208254797U）专利申请；中国重燃自2017年起提交了许多涉及燃烧器手艺的发明专利申请，如“燃烧器和无焰燃烧控制要领”（通告号：CN107575893B）和“喷嘴、燃烧室和燃气轮机”（通告号：CN113983496B）。

从海内专利结构来看，企业手艺各有优势，但海内企业关于整机的结构设计方面的专利申请量较少。随着我国自主研制的首台重型燃气轮机机组的乐成商用，我国重型燃气轮机手艺将快速提升，为阻止知识产权纠纷，建议我国的相关企业在自主研发的历程中凭证目的市场提前举行相关专利结构。（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心周红叶）

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