開欄的話：大國重器一定要掌握在自己手里。近年來，中國空間站全面建成、時速600公里的高速磁浮試驗樣車成功試跑、白鶴灘水電站全部投產(chǎn)、我國西部地區(qū)首臺“華龍一號”投產(chǎn)發(fā)電……這些“國之重器”彰顯著自主創(chuàng)新的“中國方案”“中國智慧”和“中國力量”。本報特推出“大國重器背后的知識產(chǎn)權(quán)故事”專欄，講述“國之重器”的攻堅克難歷程，關(guān)鍵核心技術(shù)突破以及自主知識產(chǎn)權(quán)的“硬核”力量。

“成了成了！”今年3月8日，在廣東華電清遠(yuǎn)華僑園燃?xì)夥植际侥茉凑?，隨著屏幕上功率曲線不斷攀升，國內(nèi)首臺F級50兆瓦重型燃?xì)廨啓C（下稱G50燃機）成功完成72+24小時試運行，由此拉開了商業(yè)化的序幕。這一刻，在場守候多時的G50燃機研發(fā)團(tuán)隊，迎來期待已久的掌聲！

“自主知識產(chǎn)權(quán)G50燃機來之不易?！痹诮邮苤袊R產(chǎn)權(quán)報采訪時，東方電氣集團(tuán)東方汽輪機有限公司（下稱東方汽輪機）G50發(fā)展中心副主任田曉晶感慨地說，14年的潛心研發(fā)，終于啃下了重型燃?xì)廨啓C國產(chǎn)化這塊“硬骨頭”，填補了自主燃?xì)廨啓C應(yīng)用領(lǐng)域的空白，增添了近50件核心專利。至此，G50燃機也被業(yè)界譽為中國的“爭氣機”。

越挫越勇終破技術(shù)封鎖

2022年12月30日，田曉晶神采奕奕走進(jìn)辦公室，“同志們，告訴大家一個好消息，G50燃機再度被評為‘央企十大國之重器’啦！”話音剛落，大家發(fā)出了熱烈的歡呼聲，連續(xù)兩年獲此殊榮，印證了他們堅持自主創(chuàng)新、突破國外技術(shù)重重封鎖的艱難歷程……

重型燃?xì)廨啓C是一國工業(yè)生產(chǎn)能力和制造業(yè)水平的重要體現(xiàn)。然而，就是這樣一套裝備，其核心專利在G50燃機研制出來之前一直被外企“卡脖子”。田曉晶說，我國啟動重型燃?xì)廨啓C項目研發(fā)時，國外幾大巨頭幾乎壟斷了全球市場。由于外企布局了大量的專利，構(gòu)筑起嚴(yán)密的技術(shù)壁壘，因此國內(nèi)外用戶不得不付出高額的設(shè)備運維費用。

其中，最容易被“卡脖子”的核心技術(shù)，正是重型燃?xì)廨啓C的“心臟”——燃燒室。而旋流器則是燃燒室的核心零部件之一，可產(chǎn)生旋渦流動形成回流以穩(wěn)定火焰，同時促進(jìn)燃料與空氣的混合、保證能量排放要求。在研發(fā)之初，工程師就深諳，這些核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的！核心技術(shù)受制于人是最大的隱患，必須把知識產(chǎn)權(quán)掌握在自己手里。

首款G50燃機的燃燒室在順利運行之前，一切都是未知數(shù)?！笆球呑邮邱R，拉出來遛遛?！碧飼跃дf，在燃燒室的單筒點火試驗按鈕按下的一瞬間，屏幕上的火焰強度信號“唰”地沖了上去，點火成功啦！燃燒的火焰也點亮了田曉晶團(tuán)隊后續(xù)的研發(fā)之路。

單筒點火試驗只是成功的第一步，燃燒室還需要經(jīng)歷從點火“走到”滿負(fù)荷的重重考驗?！霸陂_展燃燒器部件試驗時，我們遇到了約3000赫茲的高頻振蕩。當(dāng)刺耳的聲音穿透層層隔音防護(hù)傳至集控室時，大家意識到這就是傳說中的‘熱聲振蕩尖叫’?！碧飼跃Щ貞浾f，當(dāng)時試驗后，許多設(shè)備部件受損，出現(xiàn)了裂紋，試驗一度陷入低谷。

面對前所未有的難題，團(tuán)隊沒有氣餒，而是越挫越勇，重拾信心查閱包括專利文獻(xiàn)在內(nèi)的資料，從原理入手，不斷嘗試匹配不同的燃料與空氣比例。經(jīng)過數(shù)天的調(diào)試，他們終于找到了最佳燃料與空氣匹配比例，成功實現(xiàn)了預(yù)期試驗?zāi)繕?biāo)。

“這一系列的技術(shù)突破來之不易，所以在G50燃機走上市場的前夕，擁有旋流器技術(shù)的專利權(quán)，對于我們而言，是避免涉及侵權(quán)糾紛的重要一環(huán)。”東方汽輪機副總經(jīng)理、全國重點實驗室主任方宇說，在2018年上半年，部門對燃燒室的核心專利技術(shù)展開布局，當(dāng)時圍繞燃燒室旋流器提交了2件發(fā)明專利申請，分別為“一種燃?xì)廨啓C燃燒器雙級徑向旋流器”和“一種燃?xì)廨啓C燃燒室旋流器及組件”，前者于2021年1月獲得發(fā)明專利授權(quán)，而后者最終以“不具備創(chuàng)造性”被駁回。

“從這件事中，我們也得到啟發(fā)：布局專利要趁早，同時也要練好專利‘真功夫’?！狈接钌钣懈杏|地說，幸運的是，雙級徑向旋流器相關(guān)發(fā)明專利申請獲得授權(quán)，沒有影響到燃機的商業(yè)化。與此同時，部門對燃燒室的噴嘴結(jié)構(gòu)、尾筒結(jié)構(gòu)等提交了發(fā)明專利申請，較好地保護(hù)了自主知識產(chǎn)權(quán)。

久久為功產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展

歷經(jīng)4000多個日日夜夜，研發(fā)團(tuán)隊不僅啃下了燃燒室這塊“硬骨頭”，同時也突破了另一個核心部件——壓氣機的技術(shù)瓶頸。壓氣機研發(fā)團(tuán)隊成員王歡樂介紹，燃?xì)廨啓C98%的工作介質(zhì)都由壓氣機提供，因此壓氣機本身的“肺活量”必須得到保障。

其中，準(zhǔn)確測量超大流量一直是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的難題，而進(jìn)氣流量“肺活量”則是分析一切問題的基礎(chǔ)。囿于當(dāng)時科技水平，市面上又很難找到適用的流量計，導(dǎo)致壓氣機試驗進(jìn)程一度停滯數(shù)月。

關(guān)鍵時刻，壓氣機團(tuán)隊負(fù)責(zé)人胡勝波站了出來，“買不到，就自己設(shè)計！”通過認(rèn)真研習(xí)各類流量計文獻(xiàn)，工程師完成了進(jìn)氣流量計的設(shè)計與實流標(biāo)定試驗，并成功應(yīng)用于壓氣機試驗當(dāng)中，解決了壓氣機試驗的又一難題，并在相關(guān)領(lǐng)域提交了“一種氣動試驗用空氣流量測量裝置”等專利申請。

2009年開始50兆瓦重型燃?xì)廨啓C的自主研發(fā)、2013年完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、2014年建成國內(nèi)首批壓氣機實驗平臺、2018年建成國內(nèi)最大功率燃?xì)廨啓C整試驗臺……14年來，東方汽輪機創(chuàng)造性地發(fā)展了具有自身技術(shù)特點的設(shè)計結(jié)構(gòu)、工藝方法，共提交100余件專利申請，其中授權(quán)專利近50件，全面覆蓋了燃?xì)廨啓C三大部件——壓氣機、燃燒室、透平的結(jié)構(gòu)及制造工藝。

“從專利檢索數(shù)據(jù)看，東方電氣在G50燃機的研制方面，每攻克一項技術(shù)難題便積極提交相關(guān)專利申請，可謂非常注重核心專利布局?！眹抑R產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心機械部動力機械室審查員周紅葉對記者表示，從核心專利布局看，其專利申請量最多的是涉及透平葉片制造，2013年開始就提交了多件涉及高溫合金葉片制造的發(fā)明專利申請；2014年至2017年，東方汽輪機提交了多件涉及精密鑄造方法的發(fā)明專利申請，這些專利創(chuàng)造有效解決了高溫部件透平葉片制造過程中遇到的各種問題。

專利創(chuàng)造之路上從來沒有坦途和捷徑，只有不避艱險、不怕困難，敢于面對挫折和失敗，才能勇攀技術(shù)高峰。在自身發(fā)展的同時，東方電氣集團(tuán)培養(yǎng)和帶動燃?xì)廨啓C相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上下游創(chuàng)新型企業(yè)300多家，實現(xiàn)了2萬多個零部件全部國產(chǎn)化，保障了產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控。

“未來，我們將繼續(xù)不遺余力地走自主創(chuàng)新之路，為常規(guī)發(fā)電、動力、熱電聯(lián)產(chǎn)和分布式能源等不同應(yīng)用場景，提供性能優(yōu)異的動力源泉，提高國產(chǎn)燃機技術(shù)先進(jìn)性，助力國產(chǎn)燃機取得更大的輝煌?！碧飼跃дf。（本報記者 陳景秋 實習(xí)記者 劉弘一）

附：重型燃?xì)廨啓C的專利布局

國內(nèi)主要申請人專利申請情況

重型燃?xì)廨啓C是發(fā)電和驅(qū)動領(lǐng)域的核心設(shè)備，其設(shè)計、制造難度極大，被譽為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”。在新時期科技強國戰(zhàn)略指引下，我國重型燃?xì)廨啓C行業(yè)進(jìn)入了自主研制、創(chuàng)新發(fā)展、戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的階段，與此相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)也越來越受到重視。

燃?xì)廨啓C包括壓氣機、燃燒器和透平三大部分，其設(shè)計研發(fā)、制造及試驗等環(huán)節(jié)均存在諸多難點，自主研制重型燃?xì)廨啓C必須掌握各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)。通用電氣公司、三菱重工業(yè)株式會社和西門子股份公司占有國際市場上大部分市場份額，均具有完備的自主研制重型燃?xì)廨啓C的能力，在世界上很多國家進(jìn)行了專利布局。筆者通過中國專利全文數(shù)據(jù)庫檢索燃?xì)廨啓C相關(guān)專利發(fā)現(xiàn)，通用電氣公司、三菱重工業(yè)株式會社和西門子股份公司的相關(guān)專利申請量較大，國外企業(yè)對熱部件制造等核心技術(shù)嚴(yán)密封鎖?？梢?，我國在研制重型燃?xì)廨啓C的過程中必須自主攻克高溫部件的制造技術(shù)難關(guān)。

如圖所示，當(dāng)前，我國的重型燃?xì)廨啓C企業(yè)主要有東方電氣集團(tuán)（下稱東方電氣）、上海電氣集團(tuán)（包括上海電氣燃?xì)廨啓C、上海電氣電站設(shè)備）、哈爾濱電氣集團(tuán)（下稱哈爾濱電氣）、中國聯(lián)合重型燃?xì)廨啓C技術(shù)有限公司（下稱中國重燃）。東方電氣的相關(guān)專利申請主要分布在IPC分類號B22C、G01M等，其在制造、試驗和設(shè)計研發(fā)三方面均進(jìn)行了專利布局；哈爾濱電氣的相關(guān)專利申請主要分布在F01D、G01M、F01K、F02C等，其主要涉及試驗和設(shè)計研發(fā)兩個方面；上海電氣集團(tuán)的專利申請主要分布在F02C、F01D等，其主要涉及設(shè)計研發(fā)方面；中國重燃的專利申請主要分布在F23R、F02C等，其主要涉及設(shè)計研發(fā)和高溫合金材料方面。

東方電氣自2009年啟動G50重型燃?xì)廨啓C項目后，在整個研制過程中，提交了相關(guān)的專利申請，申請量最多的是涉及透平葉片制造，2013年就提交了多件涉及高溫合金葉片制造的發(fā)明專利申請（公告號：CN103143678B），2014年至2017年提交了多件涉及精密鑄造方法的發(fā)明專利申請（公告號：CN105945220B），其從葉片的加工制造工藝、模具的制作等多個方面進(jìn)行了專利布局。上海電氣電站設(shè)備涉及汽輪機相關(guān)技術(shù)的專利申請較多，如其2013年提交了“一種聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)”專利申請（公告號：CN103452611B），涉及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)，上海電氣燃?xì)廨啓C涉及燃燒器相關(guān)的技術(shù)較多，其2016年至2021年先后提交了多件專利申請，涉及燃燒器結(jié)構(gòu)和燃燒的控制（公告號：CN105588144B）；哈爾濱電氣提交了涉及葉片設(shè)計和試驗的專利申請，如2018年提交的“一種新型燃機透平第一級動葉”（公告號：CN208106503U）和“一種用于葉片熱機械疲勞-蠕變的試驗裝置”（公告號：CN208254797U）專利申請；中國重燃自2017年起提交了很多涉及燃燒器技術(shù)的發(fā)明專利申請，如“燃燒器和無焰燃燒控制方法”（公告號：CN107575893B）和“噴嘴、燃燒室和燃?xì)廨啓C”（公告號：CN113983496B）。

從國內(nèi)專利布局來看，企業(yè)技術(shù)各有優(yōu)勢，但國內(nèi)企業(yè)關(guān)于整機的布局設(shè)計方面的專利申請量較少。隨著我國自主研制的首臺重型燃?xì)廨啓C機組的成功商用，我國重型燃?xì)廨啓C技術(shù)將快速提升，為避免知識產(chǎn)權(quán)糾紛，建議我國的相關(guān)企業(yè)在自主研發(fā)的過程中根據(jù)目標(biāo)市場提前進(jìn)行相關(guān)專利布局。（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心 周紅葉）