上圖 顧國彪(中)在青海李家峽電廠調(diào)研。
下圖 顧國彪在三峽地下電站700MW蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)定子前。
“我要做成一兩件外國沒有的,或者外國人做不到的事!边@是電機(jī)學(xué)專家、中國工程院院士顧國彪從清華大學(xué)畢業(yè)一年后,鄭重立下的志愿。 生命不息,奮斗不止,58年來,他將一腔熱血傾注到蒸發(fā)冷卻事業(yè)中,最終讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。 他研發(fā)的常溫?zé)o泵自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)(簡稱蒸發(fā)冷卻技術(shù))世界領(lǐng)先,已成功應(yīng)用于三峽電站的全球最大功率水輪發(fā)電機(jī)中。運(yùn)行實(shí)踐證明,其性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效,大大延長了電機(jī)的使用壽命,是其它冷卻方式無法比擬的。 如今,80歲的顧國彪仍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)奮斗在蒸發(fā)冷卻技術(shù)的研發(fā)事業(yè)上,那份專注,一如當(dāng)年那個剛剛走出校園的青年。 發(fā)明新型冷卻發(fā)電機(jī) 2011年12月15日對顧國彪來說是個特殊的日子:三峽電站首臺70萬千瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)成功運(yùn)行。這是世界單機(jī)容量最大的蒸發(fā)冷卻發(fā)電機(jī)組,采用了我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“定子繞組自循環(huán)常溫蒸發(fā)冷卻技術(shù)”,并由我國自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)。這一天,距離我國蒸發(fā)冷卻團(tuán)隊(duì)的成立已經(jīng)過去了53年。 將蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用在三峽工程中,是顧國彪最大的夢想。為此,1994年,他曾向三峽工程技術(shù)委員會委員提出使用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的建議。 對方半開玩笑地說,“你們的技術(shù)我了解過,才搞了一個50兆瓦的發(fā)電機(jī),但我們這是700兆瓦的。如果你能在四五年內(nèi)完成400到500兆瓦的電機(jī),并且兩年之內(nèi)不出故障,我就一定用”。 顧國彪的斗志被激起。恰巧,青海李家峽水電站有個400兆瓦的發(fā)電機(jī)組要上馬。由于此前蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)獲得了良好聲譽(yù),顧國彪爭取到了這個項(xiàng)目,成為“九五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃中的一項(xiàng)。 經(jīng)過顧國彪及其團(tuán)隊(duì)的努力,1999年,李家峽水電站的蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)正式投入運(yùn)行。顧國彪回憶李家峽電站啟動電機(jī)時的緊張心情時說:“腿都發(fā)軟了! 50兆瓦及400兆瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)的研制與運(yùn)行,獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎。2006年,三峽總公司將兩臺機(jī)組交給電工所蒸發(fā)冷卻技術(shù)研發(fā)中心進(jìn)行冷卻系統(tǒng)優(yōu)化。 目前,在三峽水電站安裝的32臺發(fā)電機(jī)組中,有2臺采用了顧國彪等人研發(fā)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)。顧國彪介紹說,大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行時會產(chǎn)生大量熱量,需要進(jìn)行冷卻。目前,國際上主要有空冷、水冷兩種冷卻方式,而蒸發(fā)冷卻技術(shù)則是利用低沸點(diǎn)的液體通過相變換熱來傳遞熱量,實(shí)現(xiàn)對發(fā)電設(shè)備的冷卻。這種經(jīng)濟(jì)高效的新型冷卻技術(shù),是我們提出并實(shí)現(xiàn)的原創(chuàng)技術(shù)。 在蒸發(fā)冷卻技術(shù)工業(yè)應(yīng)用前,我國大型水利工程電力設(shè)備領(lǐng)域采用的都是國外技術(shù)。無論從裝備容量還是技術(shù)指標(biāo)上,這2臺70萬千瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)都達(dá)到了國際領(lǐng)先水平!笆聦(shí)證明,我們的技術(shù)全面超越了他們。未來,我們的設(shè)備完全能在國際市場上和他們競爭!鳖檱肟隙ǖ卣f。 “從1千瓦到70萬千瓦,走完每一個臺階,我們都花了大約10年的時間!鳖檱牖貞浾f,項(xiàng)目組先后因故被解散了3次,但他一直沒有放棄。第四次重組后,這個團(tuán)隊(duì)更有朝氣、更努力,并取得了現(xiàn)在的成就。 顧國彪表示,“如果水輪發(fā)電機(jī)的功率提高到百萬千瓦以上,水冷技術(shù)因高水壓,安全性難以保證,而我們的蒸發(fā)冷卻技術(shù)完全沒有問題”。此外,作為一種通用冷卻技術(shù),蒸發(fā)冷卻技術(shù)已在超級計(jì)算機(jī)、服務(wù)器上成功應(yīng)用,還將在新能源配電、抽水蓄能等凡要解決發(fā)熱、節(jié)能、安全可靠問題等方面有用武之地。 歷經(jīng)坎坷的創(chuàng)新路 目前,蒸發(fā)冷卻技術(shù)一直居于世界領(lǐng)先地位,但當(dāng)初做大型電機(jī)項(xiàng)目時,顧國彪不但要承受科研攻關(guān)的壓力,還要面對來自各方面的質(zhì)疑和指責(zé):行業(yè)里的人不了解他在做什么。但他咬緊牙關(guān)堅(jiān)持了下來,并通過多年努力換來了人們的認(rèn)可。 回顧往昔,顧國彪的圓夢之旅充滿坎坷曲折。對于這位熱愛體育運(yùn)動的老院士而言,他的創(chuàng)新之路堪稱一場“人生馬拉松”。 1936年,顧國彪出生在上海一個知識分子家庭,接受了良好的教育。1953年,他考入清華大學(xué)動力類電機(jī)系;貞浨迦A時光,他說,“最大的收獲,是培養(yǎng)出了敢闖敢干的性格以及解決實(shí)際問題的能力”。 1958年從清華畢業(yè)后,顧國彪被分配到剛籌建起來的中科院電工研究所工作。當(dāng)年正是各界熱議三峽工程之時,電工所接到了為三峽工程研制新型冷卻系統(tǒng)的任務(wù)。工作沒幾天,顧國彪就受命進(jìn)入該課題組。課題組通過后續(xù)研究分析,用模型試驗(yàn)證明了常溫下自循環(huán)蒸發(fā)冷卻方案的可行性。 期間,相關(guān)蒸發(fā)冷卻電機(jī)項(xiàng)目上馬失敗。當(dāng)初因?qū)Υ颂岢霎愖h而被迫離開的顧國彪被重新安排到蒸發(fā)冷卻研究組工作,開始建立發(fā)電機(jī)內(nèi)兩相流的模擬試驗(yàn)裝置,進(jìn)行設(shè)計(jì)理論研究及有關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)的獲取。1963年,他們與其他團(tuán)隊(duì)一起,成功研制了天津發(fā)電設(shè)備廠的650千瓦水輪發(fā)電機(jī)。經(jīng)過半年的成功運(yùn)行,證明了自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)在水輪發(fā)電機(jī)上應(yīng)用的可行性。 為全面研究分析自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù),團(tuán)隊(duì)成員們改行搞起了熱力學(xué)、兩相流體力學(xué)以及電介質(zhì)化學(xué)等研究。顧國彪事后總結(jié)道,蒸發(fā)冷卻技術(shù)研究實(shí)際上是電工學(xué)、電機(jī)學(xué)和熱力學(xué)等的交叉學(xué)科,只有交叉學(xué)科才能形成新的學(xué)科方向,成長出創(chuàng)新技術(shù)。 然而好景不長,課題組被迫解散。 顧國彪心有不甘,四處奔走尋找合作廠家及電站用戶。直到上世紀(jì)80年代初,顧國彪團(tuán)隊(duì)與四川東方電機(jī)廠合作,研制了兩臺10兆瓦自循環(huán)蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)組,安裝在云南大寨水電站。經(jīng)云南方面的密切配合、改進(jìn)完善,發(fā)電機(jī)組一直運(yùn)行至今,成為自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)的歷史性轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 憑借大寨水電站安全運(yùn)行的基礎(chǔ),顧國彪又爭取到陜西安康的50兆瓦水輪發(fā)電機(jī)和上海電機(jī)廠上海輸變電公司合作的50兆瓦汽輪發(fā)電機(jī)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)了長期安全運(yùn)行。每每談到這些,顧國彪都笑著說,“每到關(guān)鍵時刻,就有人幫我,你看我的運(yùn)氣好吧”。 健康工作50年 記者采訪當(dāng)天,正好是顧國彪80歲生日。采訪持續(xù)了近3個小時,他思維敏捷、談吐清晰,一點(diǎn)不像上了年紀(jì)的人。 顧國彪常說,“身體是革命的本錢”。他有積極鍛煉身體的習(xí)慣,這也得益于他的清華歲月,當(dāng)時的清華非常重視學(xué)生的全面發(fā)展,曾提出“每天鍛煉一小時,為祖國健康工作50年”的口號。 年輕時,他喜歡打籃球、跑步……雨雪風(fēng)霜都不曾間斷。他說,“太陽越大我們打球越來勁,一打就是兩三個小時”。 體育鍛煉伴隨顧國彪的科研生活,給了他良好的體力、毅力和持久力。他也鼓勵實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生要堅(jiān)持體育鍛煉,注意手腦并用,強(qiáng)調(diào)動手能力。他認(rèn)為,工程科學(xué)非常注重手腦并用,來解決實(shí)際問題。 顧國彪還記得,在陜西安康建設(shè)50兆瓦發(fā)電機(jī)時,他對每個環(huán)節(jié)都不敢疏忽,在工地上一干就是12個小時不停歇。吃飯沒有地方坐,顧國彪和同事就靠在墻上吃。他說,“如果沒有好的身體,根本不可能堅(jiān)持高強(qiáng)度的工作”。 “重大電氣裝備的研制,一般需經(jīng)歷基礎(chǔ)研究、原理樣機(jī)、中試樣機(jī)、擴(kuò)大中試、工業(yè)樣機(jī)經(jīng)濟(jì)分析、市場產(chǎn)品共六大步驟。從開始研究到推向市場,要用二三十年甚至更長時間!鳖檱胩寡裕坝捎陧(xiàng)目組解散了三次,現(xiàn)在的團(tuán)隊(duì)是第四組,成員普遍比較年輕。我想用親身經(jīng)歷啟發(fā)年輕的工程科技工作者,應(yīng)當(dāng)如何做出創(chuàng)新性的工作”。他給研究生開講座,寄希望于他們能夠振興電氣工程學(xué)科和制造業(yè)。 顧國彪直言,當(dāng)前的中國企業(yè)患上了“仿制病”,他憂慮于“何時走出山寨”的問題。通過科技創(chuàng)新走上強(qiáng)國富民之路,是青年科技人員應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的歷史使命。他用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的創(chuàng)新為例,現(xiàn)身說法,指出青年科技人員培養(yǎng)創(chuàng)新精神需要豐富的知識、實(shí)際的訓(xùn)練和健全的身心,還要有精誠合作的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。 “志不堅(jiān)者智不達(dá)”,顧國彪一直用這句話來激勵自己。在他看來,要實(shí)現(xiàn)理想和抱負(fù),就要有不懈的堅(jiān)持,這和堅(jiān)持體育鍛煉是一樣的道理。他還說,智者的成功,除了堅(jiān)持,還要制定切實(shí)可行的計(jì)劃,一步一步往前走。
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