2022年11月25日,四川省的副省长亲自到场,看着咱们国家自己研发的第一台F级50兆瓦的大型燃气轮机顺利完成制造,并启程运走。
重型燃气轮机,说白了就是发电和提供动力的关键机器,它常被用在像航母这样的大型舰船上作为推动力。
这台燃气机的运送和使用,说明我国在重型燃气轮机技术上实现了从无到有的重大进展,影响重大。
制造和研发重型燃气轮机可不是件容易的事儿,我国科研人员在这十多年的自主研发道路上,碰到了好多棘手的问题。
每当聊到重型燃气机的研发专家,有个人你肯定得知道,她就是段方苗。
她带着团队攻克了重型燃气轮机里头的关键技术——一级静叶的制造,这让整个研发工作都大大加快了步伐。
当一级静叶被成功研发出来时,段方苗还是个在读博士生,年纪还不到四十岁。
简单几句话,就能把段方苗的出色之处展现得一清二楚。
那么,在研发一级静叶的时候,段方苗和她的团队到底碰到了哪些棘手问题?他们是怎么一一解决的呢?还有,重型燃气轮机研发成功,对我国来说到底有多重要呢?
咱们一起来读读下面的内容,看看段方苗是怎么一步步搞研发的。
【一、任重道远,段方苗加入专项研究团队】
聊到重型燃气轮机,可能很多人都不太了解它,但在工业界,它可是个非常重要的角色。
说白了,一个国家重工业的实力,就看它能不能造出高质量的重型燃气轮机。
为啥这么说呢?重型燃气轮机就像是飞机、大型船舰和电站的心脏,到目前为止,它是热能转换成电能效率最高的设备。
说白了,只要一个国家学会了这项技术,就能让航空、海洋等行业的生产制造更上一层楼。
1939年,瑞士造出了世界上第一台能发电的重型燃气轮机。打那以后,制造重型燃气轮机和用它来发电的行业就在全世界火了起来。
在我们国家学会设计和制造重型燃气轮机之前,像美国这样的发达国家早就已经掌握了这门技术。
说起来,咱们国家重型燃气轮机这行当,开始得并不算迟。
上世纪五十年代,有了苏联的援手,我们国家着手研究这项技术,并且还曾短暂地站在了世界的前列。
之后,由于中苏关系闹僵,没了苏联专家的援手,咱们国家在研发和生产重型燃气轮机方面,差不多就卡壳了。
后来,由于我国油气资源不够多,用到重型燃气轮机的地方就渐渐少了。
那时候,因为西方有些国家总说重型燃气轮机没那么重要,咱们国家也就没怎么重视起来。
就是因为这两个因素,咱们国家的重型燃气轮机研发速度,比起来西方国家,就显得有些慢了。
当我们反应过来的时候,西方欧美国家早就把这项技术紧紧封锁住了,他们掌握了技术大权。而我国还没能自己研发出重型燃气轮机,只能无奈地花大价钱从国外买。
而且,一旦设备发生故障得找国外专家来修,他们就会不让咱们的技术人员插手,这简直就是明摆着的技术限制。
咱们国家领导说了:“咱们得实实在在地把那些重要的核心技术创新能力提上去,科技发展的主动权得自己紧紧攥在手里。”所以,从2009年开始,咱们国家就动手研发F级50兆瓦的大型燃气轮机了。
国家的资金扶持、众多企业的参与、还有一批顶尖科研人才的投身……这些都充分显示出我们国家下定决心要研发重型燃气轮机。
由于研发工作不好做,所以在研究过程中,科研人员肯定会碰到一个又一个技术挑战。
如何制作出一流质量的静叶,是这些技术挑战中的一个难题。
啥是一级静叶呢?简单讲,它就是重型燃气轮机里最重要的那个零件。
换句话说,要是这项技术没进展,重型燃气轮机就没法造出来。而这个一级静叶能承受的高温有多高,就直接影响了重型燃气轮机的性能有多强。
为啥制造这个一级静叶会如此棘手呢?
换句话说,燃气温度非常高,大概在一千四到一千六度之间,但做一级静叶的那种合金,它九百度就熔化了。所以,技术人员得想办法,让一级静叶在工作时不会被这么高的温度烧化。
而且,得确保它既好用又结实,这做起来可真不容易。
2015年,国家发出了号召,正在念博士的段方苗二话不说,满怀着一颗想为国家出力的心,加入了一个成员平均年龄才34岁的朝气蓬勃的队伍。
他们的主要工作,就是琢磨怎么造出高质量的静叶片。
由于国外技术的限制,段方苗团队得不到技术上的帮助,也没法参考别人的实验,他们能做的,就是不停地尝试。
走错路了?那就转个弯试试。实验数据不对劲?那就重新做一次。
段方苗和他的团队虽然年纪不大,但他们怀揣着对科研事业的满腔热情,有着一股倔强且不放弃的闯劲儿。
【二、不断尝试,成功制造出一级静叶】
先不说段方苗的研究成果怎么样,就瞧瞧她那学习经历,简直就是“别人眼里的好孩子”典范。
2003年,她考进了北京科技大学,四年后顺利拿到了材料化学的学士学位。毕业那年,她继续留在学校读研究生。等拿到材料物理和化学的硕士学位后,她没停下求学的脚步,选择在北京科技大学继续读博……
由于学的这个专业,段方苗自然得做不少实验,这是没法避免的。
2001年的时候,段方苗在电厂上班,他注意到一个问题:我们国家因为一直攻克不了重型燃气轮机的关键技术,特别是叶片这部分,所以只能花大价钱去买国外的机器设备。
而且,要是设备有啥毛病得修,就只能找国外的专家来搞定。买设备和修设备的钱,曾经让电厂经济压力山大,都快支撑不住了。
所以,段方苗明白了一个道理,那就是只有当咱们国家自己能研发重型燃气轮机技术,才不会被国外的技术给卡住脖子。
她曾这样讲过:“一片小小的叶子,说不定就能值一辆汽车的价钱呢。而且,这叶子不光贵,你还不能碰,因为它是别人的。人家就靠着这种关键的东西来牵制你。”
这就是为什么段方苗当初会毫不犹豫地加入这个研究小组的缘故。
聊到一级静叶的研发,段方苗打了个比方:“就好比把冰块丢进滚水里,还得想法子不让它化掉。咱们这叶片也是,得在高温环境里待着,温差大到五百度,比冰块遇到的挑战难上五倍,甚至更多。咱们的目标就是,让叶片在这种高温下,依然能保持它的硬度和好用。”
那么,要怎么做才能让叶子在高温天气里还能好好工作呢?
段方苗和他的团队费了好大劲想了许多主意,最后,经过反复试验,他们忽然想到,或许在叶片周围打上一些冷却孔,就能帮助散热,这样一来,叶片就能顺利运行了。
那么,到底要打多少个孔呢?这些孔之间的距离要如何安排才合适?还有,每个孔要做到多精确才行?这些问题,段方苗和他的同事只能慢慢摸索,一步步解决。
这可真是个得下大功夫、耐得住性子的研究项目。段方苗他们一点点地钻每一个小孔,精细到一毫米都不放过,稳稳当当地坐在研发的位置上,不急不躁。
就算试验搞砸了好几次,数据一遍遍被否定又得重来,段方苗他们可没泄气,反倒是越战越勇。因为他们心里明白,他们的研发工作,关系到重型燃气轮机能不能造出来,他们,绝不能轻言放弃!
经过好多次的尝试,段方苗他们最后发现,给叶片打上四百个冷却小孔效果最佳,而且每个小孔的加工得特别精确,误差不能超过零点一毫米。
要是孔的数量不够,或者做得不够精准,叶片就没法正常运转了。
2018年,段方苗和他的团队努力钻研,终于自行研发并制造出了我们国家第一批一级静叶片。
他们把事情办成了!
但是,段方苗和他的团队并没有松懈,他们心里都明白,试验成功只是万里长征第一步,真正的目标是要让一级静叶能够顺利投入实际生产。
在这之前,段方苗他们还得做很多实验,要是在做实验时出了啥问题,那他们之前的结论就都得作废,得从头来过。
结果证明,段方苗团队下的功夫都得到了回报,他们研发的一级静叶性能出色,顺利运行起来了!
记者问段方苗,经历了那么多次失败,是不是觉得挺沮丧的。她毫不犹豫地回答,就像好不容易把尺寸做对了,解决了好多技术上的大问题,现在总算要到最后关头了一样。
再去检查内部有没有问题时,就会看到一些黑影,这让大家心里都挺失落的,只能重来一遍,实在没辙,这些根本没法用。”
记者继续追问:“你就不担心这事儿再重演一遍吗?”
段方苗摆了摆手,眼神里透着股子倔强:“别担心,为啥国外能把它封锁住?说白了,就是咱们之前没找到它的难关。现在咱们既然找到了难关,那还怕啥攻克不下来呢?”
这个小小的叶子要真能派上用场,估计还得等上个十年。到了那时候,咱们国家就能真正拥有属于自己的大型燃气轮机了。
段方苗讲道:“我有时候真心觉得,能将个人价值与国家价值结合在一起,真的是件很难得的事。只要我们参与进去,大家都会被铭记在心。”
段方苗和他的团队是研发人员,他们亲眼看着叶片一点点从图纸变成实物。
他们望着亲手设计和打造出来的叶片,就像瞅着自己亲手带大的娃,满心耐心和热情,一直在精心照料着这个宝贝。
最终,让重型燃气轮机的研发工作加快了步伐。
【三、研制成功,打破欧美70年技术封锁】
一级静叶的顺利研发,让段方苗这个名字一下子传遍了大街小巷,同时也给研发重型燃气轮机的团队带来了极大的鼓舞,提升了他们的信心和决心。
他们不分昼夜地研究、尝试,一个又一个的新发明慢慢呈现在大家面前。
首先,重型燃气轮机的三大核心部件——压气机、燃烧室、透平,它们的试验台已经顺利研发出来啦。
随后,燃气轮机的全套测试平台也搭建完成,最终,我们国家成功制造出了第一台大型燃气轮机。
2020年,东方电气自己造出的国内第一台F级50兆瓦的大型燃气轮机,第一次成功开到满负荷,也就是100%的力气都用上了。
这说明了,咱们国家终于突破了欧美长达七十年的技术封锁,国产货真正站起来了。
尽管我们已经成功实现了完全自主生产,摆脱了欧美在专利上的限制,但我国在重型燃气轮机研发上的追求,肯定不会就此停步。
后来的研究中,我们国家不光深入探索了重型燃气轮机,还成功把它推向了市场。这样一来,咱们国家的制造业也跟着取得了很大的进展。
中国从重型燃气轮机的一穷二白开始,历经十三年奋斗,成功造出了拥有自己专利技术的F级50兆瓦重型燃气轮机,实现了百分之百国产化。
看看那些欧美国家,他们研究重型燃气轮机技术都花了快一百年了,而我们能这么快就赶上,真能说明咱们国家的科研有多厉害。
新产品的研发成功,不仅展示了我们国家实力的强大,也凝聚了许多科研人员辛勤付出和不懈努力的心血。
他们费尽心思,就为达成“中国制造”的目标。中国精神里不光有爱国情怀,还包含着成千上万劳动者汇聚的精湛手艺和敬业精神。
就像段方苗讲的那样:“咱们国家有个特色,就是特别能吃苦,一代接一代地拼搏。人家用五年做的事,咱们三年就搞定,人家要走二十年的路,咱们十年不就走完了嘛!”
中国重燃压气机设计室的副主任吴宏表示:“你得沉得住气,来钻研这项技术难题。毕竟干我们这行的,能一辈子碰上国家这么重大的项目,那真是太走运了。”
段方苗和他的重型燃气轮机研发团队,在打造这种大型机器的时候,不光让外人看到了他们的热情和努力,更让人们体会到了什么是真正的工匠精神。
网上对这种精神的解释是这样的:“它就是工作中的一种操守,涵盖了工作的道德标准、能力和素质。简单来说,就是要对工作认真负责、精益求精、一心一意,还要勇于创新。”
为了突破几十年的技术限制,让飞机、军舰、轮船拥有更强大的心脏,科研人员默默无闻地钻研了好几年。他们凭借着专业知识和不懈努力,踏上了一条自主研发的新路,最终收获满满。
参考来源:
邬恒茹和林洋报道,国内首台50兆瓦F级重型燃气轮机已经制造完成并顺利发货[N]。这条消息登在了2022年11月29日的《中国电力报》头版。
任静、李雪英、蒋洪德和谭勤学几位作者在2014年发表于《中国电机工程学报》的第29期上,探讨了重型燃气轮机的当前状况和未来的发展方向,文章页码为5096到5102页。
何皑、刘尚明和蒋洪德三人在2013年的《热力透平》杂志上发表了一篇文章,题目是《重型燃气轮机控制的未来走向及重要技术点》。这篇文章刊登在第四期上,页码范围是217到224。
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