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我和顾院士的谈话是从参加日本的ICEMS2006会议开始的,我们进门时他正好接到参会电话。顾院士自豪地告诉我那个会是由电工所在1987年发起而发展起来的一个国际性会议,被美国的IEEE认可,并认为是将来世界上该领域水平最高的学术会议。“所以,不要自卑!”顾院士高兴地说:“我们过去常常满足于国外干点什么,我们就干点什么。美其名曰是国外某技术在国内的代表。这是自卑的表现。其实我们现在和国外是平起平坐,在电机创新的某些方面,我们做的工作比他们多,水平也比他们高,各有所长!”
初识蒸发冷却技术
1958年10月,22岁的顾国彪从清华毕业。为响应国家号召,他在毕业志愿上填的都是大西北、大西南的单位。出乎意料的是,由于其有关电力系统的毕业论文被电工所科技处处长即后来的所长杨昌琪看中,他被分配到了新成立的电工所工作。
刚进所时,顾国彪从事的是自己喜欢的电力系统研究。当时正值三峡工程热议之时,电工所接到了为三峡大型电机研制冷却系统的任务。顾国彪在电力系统组待了没几天,就被动员去搞大型电机。虽然他的兴趣和长项是电力系统和自动化,但当年的口号是“党指向哪里,就奔向哪里”,于是一切听从党的安排,顾国彪开始从事电机方面的研究。
大型电机研究室的技术负责人是廖少葆。廖先生在清华进修时,参加过由章名涛教授领导的电机冷却组的研究,钻研过冷冻技术。根据自身经历,廖少葆看准并提出了蒸发冷却课题,顾国彪成为他手下得力助手。
当时对于蒸发冷却技术的设想很简单,主要是利用冰箱原理,用冰箱制冷的办法来提高电机容量。虽然国际上已有人提出过蒸发冷却的概念,1957年也有人申请过类似的专利,而且事后证明该项技术不能用在大型电机上,但当时顾国彪他们却还不知道。他们买来一台冰箱,研究其中的冷冻机,决定研制以空心铜线作为定转子绕组的新型冷却式电机。顾国彪负责转子的研究,朱厚云负责定子研究,李作之负责喷雾式电机研究。
当时正是大炼钢铁时期,顾国彪他们没日没夜的干活,甚至3天3夜不睡,实在撑不住,就在实验室歇几个小时,然后又投入工作。在1958年底,他们以惊人的速度研制出了一台15千瓦的蒸发冷却冷冻机。虽然这台电机在现在看来很原始,但证明了蒸发冷却技术的可能性。
在随后的研究和资料整理过程中,顾国彪逐渐发现基于冰箱原理的低温强迫制冷技术很难用在大型电机上。主要原因在于:发电机必须在低于室温下运行,电机外壳上需要包上很厚的绝热层,否则外部热量就会倒流,进入电机内部。这就大大增加了外部制冷系统的功率,实际上是降低了发电机系统的总效率,而且还把电机搞复杂了。在一次讨论会上,顾国彪就此问题做了一个报告,指出若坚持低温强迫制冷技术,就只能往超导方向发展,否则不经济,并建议将温度提高。在此后的讨论中,廖少葆又提出利用两相流的自循环原理,研制常温下无泵自循环系统。这项提议引起了很大争议,但在组长张夕云的支持下,廖少葆带着顾国彪等少数几个科研人员开始了试验。
当时什么条件都没有,顾国彪凭着初生牛犊不怕虎的精神,说干就干。没有气焊工,顾国彪就拜化冶所门口一个焊洋铁壶的街头小贩为师傅,学习锡焊技术,自己焊接;没有材料,顾国彪就四处寻找废品,看有没有被遗弃的钢管,最后还真被他找到了一条。那时白天还在运动,整天开会,只有晚上才能干活,顾国彪他们没有在晚上十二点以前回家的。就这样,仅用了三个月时间,他们就用模型试验证明了常温下无泵自循环蒸发冷却方案的可行性。1959年底,顾国彪他们还制作了一个系统模型,这个模型和40年后在蒸发冷却实验室里建造的长江三峡70万千瓦机组的模型相差无几。
蒸发冷却技术的第一次下马
1960年,国家主席刘少奇接见了电工所所长林心贤等人,把蒸发冷却技术研究推向高潮,在刘少奇墙上挂着许多科研项目的名称,其中就有蒸发冷却课题。随后,蒸发冷却技术研究得到了三个大项目,分别是哈尔滨电机厂的35000千瓦立式调相机、天津发电设备厂的650千瓦水轮发电机和北京重型电机厂的一台汽轮发电机。顾国彪对35000千瓦的发电机研制有些疑虑,他认为现在掌握的技术还不成熟,工艺技术研究还没开始,直接上马35000千瓦的发电机会有些问题。结果他差点被打成右倾,被下放到农村接受教育。
那是三年自然灾害最困难的时期,顾国彪在农村受尽了饥饿的煎熬。饿极了的时候,什么都吃,吃过各种野生代用食品,也吃过稻草与石灰熬制的淀粉,甚至在守仓库时偷生米吃。直到1961年他才得以回京,回来后就大病一场。
在顾国彪下放期间,35000千瓦发电机遭遇了败局。由于工作粗糙,该电机管道密封欠佳,导致制冷剂在一夜之间全部漏掉,机器在运行过程中冒起了青烟。到1960年底,这个曾经激动人心的项目就偃旗息鼓了。
急于求成,为蒸发冷却的发展埋下了祸根,造成蒸发冷却技术无法开展的局面。顾国彪从这一事件中总结了一个教训,那就是:实验室的技术成果本身还没有成熟,工艺技术研究还没有进行,就直接上马生产,是注定要失败的!
下放回来后,顾国彪又被重新安排到蒸发冷却研究组工作。这时外面已经冷风一片,幸亏所领导对蒸发冷却研究仍很支持,顾国彪和新进所的华元涛、夏平畴等人又重新建立起发电机内两相流的模拟试验装置,开始了设计数据研究。1963年,顾国彪和常郑炎等将天津发电设备厂的650千瓦水轮发电机研制成功,安装在北京玉渊潭水电站,并成功运行了半年,证明了自循环的蒸发冷却技术在水轮发电机上应用的可行性。
1963年,顾国彪再次累病了,休养了一年半,等他回来,夏平畴等人已经开始了两相流的研究。蒸发冷却技术除了电机本身的问题,更重要的是蒸发冷却系统的热力学问题、流体问题、传热问题,还有包括介质的绝缘性问题。顾国彪他们一度想把这个技术转给力学所做,可是被力学所拒绝了。尽管多年以后力学所又想来做,那已经是后话了。
在求助无门的情况下,顾国彪他们这些搞电工、电机的人只能自学热力学原理,改行搞热工。对于这样大的转折,当时很多人都不理解,指责他们不务正业。现在大家都知道,蒸发冷却技术研究实际上是电工学和热力学的个交叉学科。交叉学科才有新的增长点,交叉学科才能形成新的学科分支,成长出新的创新技术。但在那个年代,能够认识到这一点是很不容易的。
正当顾国彪他们齐心协力,潜心研究之计,文化大革命开始了,蒸发冷却研究成了一个受批判的项目,大型电机研究室主任廖少葆被关进了牛棚,接受改造。为了保护已经取得的 成果,顾国彪等人坚持做完了试验,拿到了第一批数据,并和夏平畴等人想尽方法将这些资料整理打印了出来,随后蒸发冷却技术研究组就被解散了。这些抢救下来的资料,对蒸发冷却技术研究东山再起起到了至关重要的作用。
几度起死回生
文革期间,顾国彪转到控制系统研究,1970年还一度被下放到河南驻马店劳动,当过钳工,也当过电工。直到1972年,天津发电设备厂再次找上门来提出要合作搞蒸发冷却研究,课题组才得到恢复。可惜好景不长,1976年研制工作又告停顿,顾国彪只得四处奔走,寻找用户。这时碰到了东方电机厂的总工饶芳权院士(李作之的同学),在他的帮助下联系到了云南电力局。碰巧,云南电力局的科技处处长是顾国彪的老同学王树人。王树人参观完蒸发冷却实验室后,对该技术非常满意,提着脑袋和云南电力局局长打赌,力推蒸发冷却技术。
为了解决资金问题,顾国彪想到了向国家贷款。当时还没有科研贷款一说,贷款需要有担保人,但中科院领导不敢担保。这时顾国彪遇到了一个好人,那就是电力部科技司的盛昌达处长,他凭着科学工作者的公正无私作了担保,使顾国彪得到了160万元贷款,研制了两台机组。二十多年来,除了早期的一次小事故,解决了几个工艺上的问题后,两台机组一直在云南安全运行,成为了蒸发冷却技术历史性的转折点。
当时中科院的主流观点认为,科研成果在实验室里研究出来就可以了,工程应用的问题不应该是科学院这样的研究机构研究的,而应该由企业来解决。但在顾国彪看来,我国的国有企业没有这个能力,他说:“如果我们放弃了工程研究,就放弃了我们新科技的生命,这样就不能实现实验室成果向生产力的转化。”顾国彪迈出了非常大胆的一步,在当时的国家计委,蒸发冷却技术是唯一一项赢得贷款的科研项目,尤其是在电力设备领域,基本上是当时国内技术的一个禁区,采用的都是国外技术。
1985年云南大寨水电站发电机项目验收后,由于经费问题,蒸发冷却技术研究一度又陷入停顿。顾国彪为维持队伍,将全部力量转到了核磁成像研究。1986年,转机再次出现。科学院出现了生存危机,由于成果老是不能运用,很多人怀疑科学院到底能否为国家发展做出贡献。院领导们坐不住了,开始四处活动,顾国彪又提起了蒸发冷却水轮发电技术的应用,引起了领导的重视。院秘书长竺弦对他说:“只要你能拿到国家项目,国家给你多少钱,中科院就给你多少钱。”
得到了院领导的支持,顾国彪开始了更加积极的奔走。凭着云电项目安全运行的基础,他在安康争取到了一台50兆瓦发电机的项目。为了争取立项,顾国彪在计委和经委里四处窜门,推销自己的项目,意外地碰到了老同学劳安。劳安是时任经委副主任朱镕基的夫人。经劳安牵线,顾国彪被介绍给了国家经委科技司司长高芦麟,见面方才发现这位司长竟然是自己失散多年的高中同学,还是一个屋住过的老兄弟。
在老同学的帮助下,顾国彪的项目被列入到了支持科研成果过渡到产品的“国家中间工业性试验项目”,简称“中试项目”。“中试项目”总共有十个课题,蒸发冷却是完成得最好的一个。这是蒸发冷却技术应用的一个伟大胜利,它不仅使蒸发冷却技术研究摆脱了困境,而且给中科院扬眉吐气了一把。当时外界嘲笑科学院是科学的花园,不是科学的果园;科学院做的项目是放在实验室看的,不是拿来用的。蒸发冷却技术成为了科学院难得的“果”。院领导也实现了承诺,给电工所拨款了200万元。到1992年前后,上海的50兆瓦汽轮发电机和安康的50兆瓦水轮发电机都顺利完成,发电成功。
李家峡的跨越式突破
电工所是围绕三峡工程建所的,能为三峡工程做贡献是老一代电工所人不懈追求的梦想。1994年,顾国彪和胡启恒副院长参观三峡工程。在和三峡电站总工闲谈之际,顾国彪提到了想让三峡使用蒸发冷却技术。三峡总工开玩笑地说,“你们才搞了个50兆瓦的发电机,冷却原理很好,而我这是700兆瓦的发电机,中间差了四倍。如果你能在四五年内完成一个400到500兆瓦的电机,而且两年不出任何故障,我就一定用。”一句玩笑话,顾国彪就认了真,当场和总工拉勾打赌式的许下了承诺。
正好此时,黄河李家峡电站有一个400兆瓦的机组要上马。这是当时国内最大的发电机组,相当于一个中等城市的供电。50兆瓦到400兆瓦,是一个很大的跨越,按照常规应该还要有一个200兆瓦的机组过渡,但如果按部就班的话,蒸发冷却技术就永远走不到三峡。由于安康机组的良好声誉,顾国彪得到当时西北电力局局长刘宏、水电建设处处长柏学固的支持。随后又争取到了电力部科技司司长郑企仁和水建司、安全司的支持。
当时顾国彪领导的蒸发冷却技术研究组经费短缺,人员濒临散伙的边缘。为了给电力部写项目申请报告,顾国彪费了大量心血,光印刷费就花了三万,一时难以为继。幸而得到了党委书记邢福生的支持。向所里贷款了40万,渡过难关。1996年,发改委正式批文,批准李家峡40万千瓦机组的立项。
尽管国家立了项,但由于计划经济转型过程中出现的问题,到了下面阻力仍很大。两张需要修改的电站图纸,设计院居然要价1200万元,这就是门槛,而李家峡科研项目的科研总预算不过900万元。顾国彪费尽了心思,设计院那边还是不支持,说这个技术他们不懂,国外也没有。图纸一年评审了三次都通不过,眼见着到了1997年年底,再拖下去新技术就赶不上施工了。后来在电力部部长的直接干预下,终于让图纸过了关,那时已经是12月底了。
其后的两年时间里,制图、定货、加工、安装,在顾国彪指导下,田新东带领着更年轻一代的袁家毅、俞康加班加点,奋战在工程一线。从生产到加工,到安装,再到检查,顾国彪都要求手下的科研人员跟踪到位,实行全方位的监督指导。顾国彪说:“我们科研人员一定要懂得生产、加工、安装等一系列工作,如果自己不掌握,将来就会出问题。”“我们在转化生产力过程中,一定要和制造厂结合,和使用单位结合,才能真正把实验室的技术推到实践上去。”
1999年底,李家峡水电站正式发电。2002年,“李家峡400兆瓦(40万千瓦)蒸发冷却水轮发电机”项目获得了“国家科技进步二等奖”。
李家峡机组成功运行六年后,顾国彪遇到先前一起打赌的那个三峡总工科技委主任。提起前事,虽然他已经从原先的位置上退了下来,但对顾国彪保证说:“我一定会好好给你宣传的!”
蒸发冷却的春天
经济学家指出:国外实验表明,人均国民生产总值超过1000美元后,如果不搞自主创新,完全依靠引进技 术,就会出现波动甚至下降。无论是核心的军事工业,还是关键的民用工业,不掌握核心技术,就无法掌握自主性。在2004年10月中央政治局会议上,党中央提出中国要加强自主创新的口号。2004年12月,胡锦涛总书记到中科院视察,蒸发冷却技术成为第一个介绍给总书记的项目。
发展了40多年,蒸发冷却技术终于在新世纪之初遇到了春天。
在中科院向总书记汇报的项目中,蒸发冷却是完全意义上的自主创新成果之一。胡总书记很关心自主创新的问题,在参观时特意问顾国彪:“为什么我们自主创新的技术发展得这么慢?”
顾国彪答道:“中国自主创新的体制要求自主创新的技术必须经过一个又一个发展台阶才能往上走,每个台阶要成功还需要得到社会承认,然后才能走下一步,每一步都要走十年左右!”蒸发冷却技术的每一个发展阶段都是经历了漫长的等待和时间的考验。
在顾国彪看来,中国的自主创新除了体制问题,还有三个应用环节的问题:第一是应用的目标问题,第二是应用的对象问题,第三是怎样应用的问题。顾国彪说:“研究要有一定的目标,就像温家宝总理讲的那样,把触角伸到社会生产应用,作为一个应用的研究所,研究必须面向工程,应用的目标要清楚,应用的对象也要清楚。”
至于怎样去应用,顾国彪说,就要像科学院的口号那样要“产学研结合”,“面向工程、面向实际、面向生产”。也就是说,除了要面向制造企业,还要面向应用单位。“因为制造企业的人员并不真正掌握和理解我们的技术,而在应用的过程中还可能会出现新的问题,需要我们再做应用研究以改善技术的性能。”
顾国彪指出,我国在推动科学技术发展时有一个误区,这个误区就是:从发达国家的经验看,研究所不用搞应用,只要在实验室搞基础研究就行了。但是顾国彪认为,不能用发达国家的体制来套中国这样一个发展中国家的科研体制。“中国大部分是买来国外的技术,最后弄成产品。前几年这样发展很快,效益很高,但是专利技术买人家的,应用技术买人家的,结果中国实际上就成了一个劳动密集型的加工厂,高技术都没有。我们自己的高技术是关在实验室的,第一缺乏创新性,第二缺乏转化能力。企业并不欢迎,也不放心。”
由于没有找到适合中国这样发展中国家技术推广、技术发展的正确途径,结果出现了两种状况:一种是把研究所从国家体系里踢了出来,导致很多研究所氽业化;第二种就是科学院体制,尽管维持了下来,但像电工所这样的工程研究所要想做出自主创新的成果,并得到企业、用户的认可,就要经过漫长的时间考验。
顾国彪认为,中国缺乏一整套自主创新的机制。从国家层面上看,国家缺乏为第一台(套)创新机器提供使用环境的机制。顾国彪激动地说:“缺乏政策,缺乏条件,光强调创新,没有人敢用。比如三峡的发电机,2.5亿元一台,万一发不出电来,我把脑袋给他也没用啊!这就有个责任的问题,出了问题谁负责?”此外,现在科技创新强调以企业为主体,即“工程技术的创新以企业为主”。“这种提法不全面”顾国彪说,“企业不是创新的主体,而是应用创新的主体!创新可能是别人的,也可能是企业的。”
从科学院和研究所的层次看,往往缺乏前期的预研。“如果不预研的话,任何任务都争取不到,你只有前期投入,做到一定程度,国家才会认可你,才能争取到项目。光有一点实验室成果是不够的。”顾国彪说,“现在科学院和所领导都认识到了这个问题,加强了这方面的工作。所以一旦看准了项目,先要自己投钱,绝对不能先申请项目,申请了也很难被批准。如果在这个问题上认识不够,是会影响将来发展的。”
顾院士感叹,现在国家对创新提法都是很好的,但是市场、计划经济的混合形态造成的急躁心理,对科研创新非常有害,新技术推广的环境还没有完全建立起来。顾院士说:“我们的研究课题现在就在寻找新的创新机制,然后再应用这些机制,才能维持扩大这个研发队伍。”
但无论如何,蒸发冷却技术的春天已经来临。从中央对自主创新的提倡,到大型水电设施以及火电建设的不断推进,这些都为蒸发冷却这样的自主创新技术提供了更优越的应用条件。李家峡电站成功运转之后,蒸发冷却技术在2000年法国召开的国际大电网会议上被评价为近年来世界范围内旋转电机的四大新进展之一。今年下半年,三峡总公司又将两台机组交给东方电机公司和蒸发冷却技术组做优化研究。所签合同规定要在2009年及2010年完成设计制造和安装运行。对此,顾院士感叹道:“我们要不断地适应新形势下逐步完善的科研体制,不断地完善自身,不断地把握机会,才能在中长期保持持续稳定的发展!”后记
顾院士对我说:“我有一种好胜心,就是做一两件国外没有的事情。我从来不去和别人争着做热点技术,我就是要证明中国人能做洋人做不了的事情,无论事大事小。我从上学到工作,一直抱着这个信条,永远追求国外没有的技术。”
从顾院士办公室采访出来时,已是华灯初上。这时,顾院士蹬着自行车从后面赶了过来,七十多岁的老人像个孩童一样开心地跟我说,“我的车技是很好的,前几年我还能带人、脱把、带着另一辆骑着一起走呢!我是很注意锻炼身体的,我们年轻时候的口号是要为祖国健康工作50年。现在我老了,脑子也不好使了,我对下辈的人说70岁后我就要建立自己的退出机制,准备‘解甲归田’,到时就无事一身轻,在家写回忆录了。”说完,大笑着,蹬着自行车,轻盈地从我身边擦肩而去。
望着顾院士远去的身影,我脑海里忽然想起了童安格那首雄浑有力的《把根留住》:“多少岁月,凝聚成这一刻,期待着旧梦重圆。万涓成水,终究汇流成河,像一首澎湃的歌。一年过了又一年,一生只为这一天,让血脉再相连,擦干心中的血和泪痕,留住我们的根!”我想那是顾院士的写照,也是像顾院士一样为国家科学事业无私奉献的老一辈科学家一生的写照。
初识蒸发冷却技术
1958年10月,22岁的顾国彪从清华毕业。为响应国家号召,他在毕业志愿上填的都是大西北、大西南的单位。出乎意料的是,由于其有关电力系统的毕业论文被电工所科技处处长即后来的所长杨昌琪看中,他被分配到了新成立的电工所工作。
刚进所时,顾国彪从事的是自己喜欢的电力系统研究。当时正值三峡工程热议之时,电工所接到了为三峡大型电机研制冷却系统的任务。顾国彪在电力系统组待了没几天,就被动员去搞大型电机。虽然他的兴趣和长项是电力系统和自动化,但当年的口号是“党指向哪里,就奔向哪里”,于是一切听从党的安排,顾国彪开始从事电机方面的研究。
大型电机研究室的技术负责人是廖少葆。廖先生在清华进修时,参加过由章名涛教授领导的电机冷却组的研究,钻研过冷冻技术。根据自身经历,廖少葆看准并提出了蒸发冷却课题,顾国彪成为他手下得力助手。
当时对于蒸发冷却技术的设想很简单,主要是利用冰箱原理,用冰箱制冷的办法来提高电机容量。虽然国际上已有人提出过蒸发冷却的概念,1957年也有人申请过类似的专利,而且事后证明该项技术不能用在大型电机上,但当时顾国彪他们却还不知道。他们买来一台冰箱,研究其中的冷冻机,决定研制以空心铜线作为定转子绕组的新型冷却式电机。顾国彪负责转子的研究,朱厚云负责定子研究,李作之负责喷雾式电机研究。
当时正是大炼钢铁时期,顾国彪他们没日没夜的干活,甚至3天3夜不睡,实在撑不住,就在实验室歇几个小时,然后又投入工作。在1958年底,他们以惊人的速度研制出了一台15千瓦的蒸发冷却冷冻机。虽然这台电机在现在看来很原始,但证明了蒸发冷却技术的可能性。
在随后的研究和资料整理过程中,顾国彪逐渐发现基于冰箱原理的低温强迫制冷技术很难用在大型电机上。主要原因在于:发电机必须在低于室温下运行,电机外壳上需要包上很厚的绝热层,否则外部热量就会倒流,进入电机内部。这就大大增加了外部制冷系统的功率,实际上是降低了发电机系统的总效率,而且还把电机搞复杂了。在一次讨论会上,顾国彪就此问题做了一个报告,指出若坚持低温强迫制冷技术,就只能往超导方向发展,否则不经济,并建议将温度提高。在此后的讨论中,廖少葆又提出利用两相流的自循环原理,研制常温下无泵自循环系统。这项提议引起了很大争议,但在组长张夕云的支持下,廖少葆带着顾国彪等少数几个科研人员开始了试验。
当时什么条件都没有,顾国彪凭着初生牛犊不怕虎的精神,说干就干。没有气焊工,顾国彪就拜化冶所门口一个焊洋铁壶的街头小贩为师傅,学习锡焊技术,自己焊接;没有材料,顾国彪就四处寻找废品,看有没有被遗弃的钢管,最后还真被他找到了一条。那时白天还在运动,整天开会,只有晚上才能干活,顾国彪他们没有在晚上十二点以前回家的。就这样,仅用了三个月时间,他们就用模型试验证明了常温下无泵自循环蒸发冷却方案的可行性。1959年底,顾国彪他们还制作了一个系统模型,这个模型和40年后在蒸发冷却实验室里建造的长江三峡70万千瓦机组的模型相差无几。
蒸发冷却技术的第一次下马
1960年,国家主席刘少奇接见了电工所所长林心贤等人,把蒸发冷却技术研究推向高潮,在刘少奇墙上挂着许多科研项目的名称,其中就有蒸发冷却课题。随后,蒸发冷却技术研究得到了三个大项目,分别是哈尔滨电机厂的35000千瓦立式调相机、天津发电设备厂的650千瓦水轮发电机和北京重型电机厂的一台汽轮发电机。顾国彪对35000千瓦的发电机研制有些疑虑,他认为现在掌握的技术还不成熟,工艺技术研究还没开始,直接上马35000千瓦的发电机会有些问题。结果他差点被打成右倾,被下放到农村接受教育。
那是三年自然灾害最困难的时期,顾国彪在农村受尽了饥饿的煎熬。饿极了的时候,什么都吃,吃过各种野生代用食品,也吃过稻草与石灰熬制的淀粉,甚至在守仓库时偷生米吃。直到1961年他才得以回京,回来后就大病一场。
在顾国彪下放期间,35000千瓦发电机遭遇了败局。由于工作粗糙,该电机管道密封欠佳,导致制冷剂在一夜之间全部漏掉,机器在运行过程中冒起了青烟。到1960年底,这个曾经激动人心的项目就偃旗息鼓了。
急于求成,为蒸发冷却的发展埋下了祸根,造成蒸发冷却技术无法开展的局面。顾国彪从这一事件中总结了一个教训,那就是:实验室的技术成果本身还没有成熟,工艺技术研究还没有进行,就直接上马生产,是注定要失败的!
下放回来后,顾国彪又被重新安排到蒸发冷却研究组工作。这时外面已经冷风一片,幸亏所领导对蒸发冷却研究仍很支持,顾国彪和新进所的华元涛、夏平畴等人又重新建立起发电机内两相流的模拟试验装置,开始了设计数据研究。1963年,顾国彪和常郑炎等将天津发电设备厂的650千瓦水轮发电机研制成功,安装在北京玉渊潭水电站,并成功运行了半年,证明了自循环的蒸发冷却技术在水轮发电机上应用的可行性。
1963年,顾国彪再次累病了,休养了一年半,等他回来,夏平畴等人已经开始了两相流的研究。蒸发冷却技术除了电机本身的问题,更重要的是蒸发冷却系统的热力学问题、流体问题、传热问题,还有包括介质的绝缘性问题。顾国彪他们一度想把这个技术转给力学所做,可是被力学所拒绝了。尽管多年以后力学所又想来做,那已经是后话了。
在求助无门的情况下,顾国彪他们这些搞电工、电机的人只能自学热力学原理,改行搞热工。对于这样大的转折,当时很多人都不理解,指责他们不务正业。现在大家都知道,蒸发冷却技术研究实际上是电工学和热力学的个交叉学科。交叉学科才有新的增长点,交叉学科才能形成新的学科分支,成长出新的创新技术。但在那个年代,能够认识到这一点是很不容易的。
正当顾国彪他们齐心协力,潜心研究之计,文化大革命开始了,蒸发冷却研究成了一个受批判的项目,大型电机研究室主任廖少葆被关进了牛棚,接受改造。为了保护已经取得的 成果,顾国彪等人坚持做完了试验,拿到了第一批数据,并和夏平畴等人想尽方法将这些资料整理打印了出来,随后蒸发冷却技术研究组就被解散了。这些抢救下来的资料,对蒸发冷却技术研究东山再起起到了至关重要的作用。
几度起死回生
文革期间,顾国彪转到控制系统研究,1970年还一度被下放到河南驻马店劳动,当过钳工,也当过电工。直到1972年,天津发电设备厂再次找上门来提出要合作搞蒸发冷却研究,课题组才得到恢复。可惜好景不长,1976年研制工作又告停顿,顾国彪只得四处奔走,寻找用户。这时碰到了东方电机厂的总工饶芳权院士(李作之的同学),在他的帮助下联系到了云南电力局。碰巧,云南电力局的科技处处长是顾国彪的老同学王树人。王树人参观完蒸发冷却实验室后,对该技术非常满意,提着脑袋和云南电力局局长打赌,力推蒸发冷却技术。
为了解决资金问题,顾国彪想到了向国家贷款。当时还没有科研贷款一说,贷款需要有担保人,但中科院领导不敢担保。这时顾国彪遇到了一个好人,那就是电力部科技司的盛昌达处长,他凭着科学工作者的公正无私作了担保,使顾国彪得到了160万元贷款,研制了两台机组。二十多年来,除了早期的一次小事故,解决了几个工艺上的问题后,两台机组一直在云南安全运行,成为了蒸发冷却技术历史性的转折点。
当时中科院的主流观点认为,科研成果在实验室里研究出来就可以了,工程应用的问题不应该是科学院这样的研究机构研究的,而应该由企业来解决。但在顾国彪看来,我国的国有企业没有这个能力,他说:“如果我们放弃了工程研究,就放弃了我们新科技的生命,这样就不能实现实验室成果向生产力的转化。”顾国彪迈出了非常大胆的一步,在当时的国家计委,蒸发冷却技术是唯一一项赢得贷款的科研项目,尤其是在电力设备领域,基本上是当时国内技术的一个禁区,采用的都是国外技术。
1985年云南大寨水电站发电机项目验收后,由于经费问题,蒸发冷却技术研究一度又陷入停顿。顾国彪为维持队伍,将全部力量转到了核磁成像研究。1986年,转机再次出现。科学院出现了生存危机,由于成果老是不能运用,很多人怀疑科学院到底能否为国家发展做出贡献。院领导们坐不住了,开始四处活动,顾国彪又提起了蒸发冷却水轮发电技术的应用,引起了领导的重视。院秘书长竺弦对他说:“只要你能拿到国家项目,国家给你多少钱,中科院就给你多少钱。”
得到了院领导的支持,顾国彪开始了更加积极的奔走。凭着云电项目安全运行的基础,他在安康争取到了一台50兆瓦发电机的项目。为了争取立项,顾国彪在计委和经委里四处窜门,推销自己的项目,意外地碰到了老同学劳安。劳安是时任经委副主任朱镕基的夫人。经劳安牵线,顾国彪被介绍给了国家经委科技司司长高芦麟,见面方才发现这位司长竟然是自己失散多年的高中同学,还是一个屋住过的老兄弟。
在老同学的帮助下,顾国彪的项目被列入到了支持科研成果过渡到产品的“国家中间工业性试验项目”,简称“中试项目”。“中试项目”总共有十个课题,蒸发冷却是完成得最好的一个。这是蒸发冷却技术应用的一个伟大胜利,它不仅使蒸发冷却技术研究摆脱了困境,而且给中科院扬眉吐气了一把。当时外界嘲笑科学院是科学的花园,不是科学的果园;科学院做的项目是放在实验室看的,不是拿来用的。蒸发冷却技术成为了科学院难得的“果”。院领导也实现了承诺,给电工所拨款了200万元。到1992年前后,上海的50兆瓦汽轮发电机和安康的50兆瓦水轮发电机都顺利完成,发电成功。
李家峡的跨越式突破
电工所是围绕三峡工程建所的,能为三峡工程做贡献是老一代电工所人不懈追求的梦想。1994年,顾国彪和胡启恒副院长参观三峡工程。在和三峡电站总工闲谈之际,顾国彪提到了想让三峡使用蒸发冷却技术。三峡总工开玩笑地说,“你们才搞了个50兆瓦的发电机,冷却原理很好,而我这是700兆瓦的发电机,中间差了四倍。如果你能在四五年内完成一个400到500兆瓦的电机,而且两年不出任何故障,我就一定用。”一句玩笑话,顾国彪就认了真,当场和总工拉勾打赌式的许下了承诺。
正好此时,黄河李家峡电站有一个400兆瓦的机组要上马。这是当时国内最大的发电机组,相当于一个中等城市的供电。50兆瓦到400兆瓦,是一个很大的跨越,按照常规应该还要有一个200兆瓦的机组过渡,但如果按部就班的话,蒸发冷却技术就永远走不到三峡。由于安康机组的良好声誉,顾国彪得到当时西北电力局局长刘宏、水电建设处处长柏学固的支持。随后又争取到了电力部科技司司长郑企仁和水建司、安全司的支持。
当时顾国彪领导的蒸发冷却技术研究组经费短缺,人员濒临散伙的边缘。为了给电力部写项目申请报告,顾国彪费了大量心血,光印刷费就花了三万,一时难以为继。幸而得到了党委书记邢福生的支持。向所里贷款了40万,渡过难关。1996年,发改委正式批文,批准李家峡40万千瓦机组的立项。
尽管国家立了项,但由于计划经济转型过程中出现的问题,到了下面阻力仍很大。两张需要修改的电站图纸,设计院居然要价1200万元,这就是门槛,而李家峡科研项目的科研总预算不过900万元。顾国彪费尽了心思,设计院那边还是不支持,说这个技术他们不懂,国外也没有。图纸一年评审了三次都通不过,眼见着到了1997年年底,再拖下去新技术就赶不上施工了。后来在电力部部长的直接干预下,终于让图纸过了关,那时已经是12月底了。
其后的两年时间里,制图、定货、加工、安装,在顾国彪指导下,田新东带领着更年轻一代的袁家毅、俞康加班加点,奋战在工程一线。从生产到加工,到安装,再到检查,顾国彪都要求手下的科研人员跟踪到位,实行全方位的监督指导。顾国彪说:“我们科研人员一定要懂得生产、加工、安装等一系列工作,如果自己不掌握,将来就会出问题。”“我们在转化生产力过程中,一定要和制造厂结合,和使用单位结合,才能真正把实验室的技术推到实践上去。”
1999年底,李家峡水电站正式发电。2002年,“李家峡400兆瓦(40万千瓦)蒸发冷却水轮发电机”项目获得了“国家科技进步二等奖”。
李家峡机组成功运行六年后,顾国彪遇到先前一起打赌的那个三峡总工科技委主任。提起前事,虽然他已经从原先的位置上退了下来,但对顾国彪保证说:“我一定会好好给你宣传的!”
蒸发冷却的春天
经济学家指出:国外实验表明,人均国民生产总值超过1000美元后,如果不搞自主创新,完全依靠引进技 术,就会出现波动甚至下降。无论是核心的军事工业,还是关键的民用工业,不掌握核心技术,就无法掌握自主性。在2004年10月中央政治局会议上,党中央提出中国要加强自主创新的口号。2004年12月,胡锦涛总书记到中科院视察,蒸发冷却技术成为第一个介绍给总书记的项目。
发展了40多年,蒸发冷却技术终于在新世纪之初遇到了春天。
在中科院向总书记汇报的项目中,蒸发冷却是完全意义上的自主创新成果之一。胡总书记很关心自主创新的问题,在参观时特意问顾国彪:“为什么我们自主创新的技术发展得这么慢?”
顾国彪答道:“中国自主创新的体制要求自主创新的技术必须经过一个又一个发展台阶才能往上走,每个台阶要成功还需要得到社会承认,然后才能走下一步,每一步都要走十年左右!”蒸发冷却技术的每一个发展阶段都是经历了漫长的等待和时间的考验。
在顾国彪看来,中国的自主创新除了体制问题,还有三个应用环节的问题:第一是应用的目标问题,第二是应用的对象问题,第三是怎样应用的问题。顾国彪说:“研究要有一定的目标,就像温家宝总理讲的那样,把触角伸到社会生产应用,作为一个应用的研究所,研究必须面向工程,应用的目标要清楚,应用的对象也要清楚。”
至于怎样去应用,顾国彪说,就要像科学院的口号那样要“产学研结合”,“面向工程、面向实际、面向生产”。也就是说,除了要面向制造企业,还要面向应用单位。“因为制造企业的人员并不真正掌握和理解我们的技术,而在应用的过程中还可能会出现新的问题,需要我们再做应用研究以改善技术的性能。”
顾国彪指出,我国在推动科学技术发展时有一个误区,这个误区就是:从发达国家的经验看,研究所不用搞应用,只要在实验室搞基础研究就行了。但是顾国彪认为,不能用发达国家的体制来套中国这样一个发展中国家的科研体制。“中国大部分是买来国外的技术,最后弄成产品。前几年这样发展很快,效益很高,但是专利技术买人家的,应用技术买人家的,结果中国实际上就成了一个劳动密集型的加工厂,高技术都没有。我们自己的高技术是关在实验室的,第一缺乏创新性,第二缺乏转化能力。企业并不欢迎,也不放心。”
由于没有找到适合中国这样发展中国家技术推广、技术发展的正确途径,结果出现了两种状况:一种是把研究所从国家体系里踢了出来,导致很多研究所氽业化;第二种就是科学院体制,尽管维持了下来,但像电工所这样的工程研究所要想做出自主创新的成果,并得到企业、用户的认可,就要经过漫长的时间考验。
顾国彪认为,中国缺乏一整套自主创新的机制。从国家层面上看,国家缺乏为第一台(套)创新机器提供使用环境的机制。顾国彪激动地说:“缺乏政策,缺乏条件,光强调创新,没有人敢用。比如三峡的发电机,2.5亿元一台,万一发不出电来,我把脑袋给他也没用啊!这就有个责任的问题,出了问题谁负责?”此外,现在科技创新强调以企业为主体,即“工程技术的创新以企业为主”。“这种提法不全面”顾国彪说,“企业不是创新的主体,而是应用创新的主体!创新可能是别人的,也可能是企业的。”
从科学院和研究所的层次看,往往缺乏前期的预研。“如果不预研的话,任何任务都争取不到,你只有前期投入,做到一定程度,国家才会认可你,才能争取到项目。光有一点实验室成果是不够的。”顾国彪说,“现在科学院和所领导都认识到了这个问题,加强了这方面的工作。所以一旦看准了项目,先要自己投钱,绝对不能先申请项目,申请了也很难被批准。如果在这个问题上认识不够,是会影响将来发展的。”
顾院士感叹,现在国家对创新提法都是很好的,但是市场、计划经济的混合形态造成的急躁心理,对科研创新非常有害,新技术推广的环境还没有完全建立起来。顾院士说:“我们的研究课题现在就在寻找新的创新机制,然后再应用这些机制,才能维持扩大这个研发队伍。”
但无论如何,蒸发冷却技术的春天已经来临。从中央对自主创新的提倡,到大型水电设施以及火电建设的不断推进,这些都为蒸发冷却这样的自主创新技术提供了更优越的应用条件。李家峡电站成功运转之后,蒸发冷却技术在2000年法国召开的国际大电网会议上被评价为近年来世界范围内旋转电机的四大新进展之一。今年下半年,三峡总公司又将两台机组交给东方电机公司和蒸发冷却技术组做优化研究。所签合同规定要在2009年及2010年完成设计制造和安装运行。对此,顾院士感叹道:“我们要不断地适应新形势下逐步完善的科研体制,不断地完善自身,不断地把握机会,才能在中长期保持持续稳定的发展!”后记
顾院士对我说:“我有一种好胜心,就是做一两件国外没有的事情。我从来不去和别人争着做热点技术,我就是要证明中国人能做洋人做不了的事情,无论事大事小。我从上学到工作,一直抱着这个信条,永远追求国外没有的技术。”
从顾院士办公室采访出来时,已是华灯初上。这时,顾院士蹬着自行车从后面赶了过来,七十多岁的老人像个孩童一样开心地跟我说,“我的车技是很好的,前几年我还能带人、脱把、带着另一辆骑着一起走呢!我是很注意锻炼身体的,我们年轻时候的口号是要为祖国健康工作50年。现在我老了,脑子也不好使了,我对下辈的人说70岁后我就要建立自己的退出机制,准备‘解甲归田’,到时就无事一身轻,在家写回忆录了。”说完,大笑着,蹬着自行车,轻盈地从我身边擦肩而去。
望着顾院士远去的身影,我脑海里忽然想起了童安格那首雄浑有力的《把根留住》:“多少岁月,凝聚成这一刻,期待着旧梦重圆。万涓成水,终究汇流成河,像一首澎湃的歌。一年过了又一年,一生只为这一天,让血脉再相连,擦干心中的血和泪痕,留住我们的根!”我想那是顾院士的写照,也是像顾院士一样为国家科学事业无私奉献的老一辈科学家一生的写照。