一劍十年磨，休說(shuō)綺羅人——我所經(jīng)歷的中國(guó)汽輪機(jī)技術(shù)進(jìn)步
現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)，看看當(dāng)年年輕的共和國(guó)工業(yè)布局大調(diào)整，氣度恢弘而謀慮深遠(yuǎn)。作為一個(gè)有幸參與的晚輩和小兵，回眸之間，不禁感慨萬(wàn)千。
東方汽輪機(jī)有限公司（東汽）作為中華人民共和國(guó)重大裝備制造業(yè)三大基地之一，幾十年來(lái)一直擔(dān)負(fù)著祖國(guó)和人民太多太多的寄望和期待。它白手起家，設(shè)計(jì)、制造著大中型電站汽輪機(jī)，產(chǎn)品涵蓋著我國(guó)核電、煤電和氣電等領(lǐng)域，引領(lǐng)著這些行業(yè)的崛起和升騰，為一個(gè)國(guó)家的強(qiáng)大，為一個(gè)民族的興盛，一直在奮斗、努力和默默的奉獻(xiàn)！
東方汽輪機(jī)有限公司，是在一個(gè)特殊的年代1966年創(chuàng)建于四川綿竹漢旺的。它是我國(guó)三線建設(shè)時(shí)期全國(guó)工業(yè)戰(zhàn)略布局中深思熟慮之后放下的重重一子。40多年來(lái)，東汽注重先進(jìn)技術(shù)引領(lǐng)企業(yè)發(fā)展，技術(shù)水平一直處于國(guó)內(nèi)前列。
當(dāng)我還是一個(gè)懵懵懂懂的大學(xué)畢業(yè)生的時(shí)候，懷揣著青春的夢(mèng)想，接受祖國(guó)的安排，來(lái)到了這個(gè)大山中的神秘工廠。
23年來(lái)，我一直是東汽一個(gè)始終站在一線的技術(shù)工作者，從事著汽輪機(jī)核心部件的設(shè)計(jì)。“人生倏忽兮，如白駒之過(guò)隙”，在這似乎短暫而又漫長(zhǎng)的時(shí)日中，我親身經(jīng)歷了企業(yè)的三次技術(shù)的巨大進(jìn)步和提升。寫成文字可以簡(jiǎn)略地概括為：二維CAD技術(shù)、三維CAD/CAE/CFD技術(shù)和精益設(shè)計(jì)技術(shù)。 而這其間的滋味與感受，真正是“流光容易把人拋”，但“一劍十年磨，休說(shuō)綺羅人。”我無(wú)怨而無(wú)悔。
二CAD維技術(shù)
1991年大學(xué)畢業(yè)我來(lái)到了東汽，先在葉片分廠見習(xí)，一年后分配到設(shè)計(jì)處。當(dāng)時(shí)，正趕上我國(guó)改革開放后，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、電力需求強(qiáng)盛時(shí)機(jī)，汽輪機(jī)技術(shù)得以不斷進(jìn)步。我們每天加班加點(diǎn)的工作著，生怕慢了、落后了，仿佛有好多好多期盼的眼睛盯著你。
設(shè)計(jì)處是東汽技術(shù)核心，負(fù)責(zé)開發(fā)汽輪機(jī)，在那個(gè)年代，產(chǎn)品圖最初都在圖板上手工繪畫的。80年代中后期，開始逐步地用計(jì)算機(jī)取代圖板了。到了92年，大家已經(jīng)開始在使用AUTOCAD、ME10等軟件，先把產(chǎn)品圖在電腦上畫好，再打印機(jī)一打印，出來(lái)的圖紙比手繪圖漂亮多了！原來(lái)手繪一個(gè)月，現(xiàn)在只需一星期。那種工作的愉悅與滿足時(shí)時(shí)充盈著我們的心。
當(dāng)時(shí)電腦昂貴，不能人手一臺(tái)，大家都是搶著上機(jī)。深夜，如果看見辦公室里仍然燈火通明，那一定不是忘記了關(guān)燈，而是白天沒(méi)摸電腦的人加班呢！性能較好的電腦還有專用的機(jī)房，需要審批才能使用。如果急于上機(jī)又沒(méi)有報(bào)審，怎么辦？當(dāng)年就有一個(gè)電腦迷，著實(shí)想上機(jī)了，就趁著黑夜去爬窗戶。不想，還沒(méi)跨入機(jī)房就從5樓墜落了，成為我們東汽人永遠(yuǎn)揮不去的記憶和感慨。
我進(jìn)設(shè)計(jì)處時(shí)，二維CAD技術(shù)深入了一步，正探索著設(shè)計(jì)自動(dòng)化。當(dāng)年，蔣鴻鈞老師做ME10二次開發(fā)，用于葉片設(shè)計(jì)。張良翊老師做AUTOCAD二次開發(fā)，用于油系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我?guī)煆氖Y老師，開始做葉片自動(dòng)設(shè)計(jì)程序的開發(fā)。到1994年底，葉片設(shè)計(jì)終于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)出圖和一鍵計(jì)算。原來(lái)設(shè)計(jì)用一天，現(xiàn)在一瞬間。同時(shí)油系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)設(shè)計(jì)。
“殘靄迎春，一夜花開。”二維CAD技術(shù)，極大地提升了設(shè)計(jì)效率。那種歡欣與成就，讓我們?cè)O(shè)計(jì)處的每一個(gè)同志仿佛都回到了快樂(lè)的童年……
三維CAD/CAE/CFD技術(shù)
東汽起步三維CAD/CAE技術(shù)，源于一次國(guó)際援助。1986年，聯(lián)合國(guó)開發(fā)技術(shù)署（UNDP）援助中國(guó)實(shí)施減排，工程實(shí)施于四川白馬電廠，由東汽承擔(dān)電廠20萬(wàn)汽輪機(jī)改造。1991年電廠投產(chǎn)，經(jīng)UNDP驗(yàn)收合格后，東汽劉萬(wàn)琨老師就向UNDP申請(qǐng)了技術(shù)援助。歷時(shí)3年在1994年10月，UNDP援助的一批高性能計(jì)算機(jī)運(yùn)抵東汽。東汽又自籌資金購(gòu)置了PRO/E、ANSYS等大型工程軟件，從此三維CAD/CAE技術(shù)起步了。
從1995年到2013年，東汽的三維技術(shù)走過(guò)了設(shè)計(jì)實(shí)踐、試驗(yàn)驗(yàn)證和設(shè)計(jì)規(guī)范化三個(gè)階段。在我們?cè)O(shè)計(jì)處共事的同志們生命中，那也是一段值得記憶和扼首加慶的歲月。
按照公司部署，1994年底成立了三維技術(shù)組，負(fù)責(zé)葉片和汽缸的設(shè)計(jì)實(shí)踐，蔣鴻鈞老師任組長(zhǎng)。我是組員之一，側(cè)重葉片設(shè)計(jì)實(shí)踐。
我的第一次實(shí)踐是開發(fā)帶小冠導(dǎo)葉片。之前導(dǎo)葉不帶冠，需要焊接工藝。焊接不良就會(huì)影響汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性。于是，工程師余宏才構(gòu)思了帶小冠導(dǎo)葉片，整體裝配無(wú)需焊接。其設(shè)計(jì)難點(diǎn)是，無(wú)法精確判斷能不能順利地進(jìn)行裝配。于是他找到我，讓我試試用三維技術(shù)判斷一下。經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索，我在計(jì)算機(jī)上仿真了導(dǎo)葉片的裝配過(guò)程，算出了裝配間隙，做出了詳細(xì)結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)上，導(dǎo)葉片獲得試制、裝配一次性成功，同時(shí)也節(jié)約了數(shù)十萬(wàn)試驗(yàn)成本。
從這次導(dǎo)葉片的設(shè)計(jì)中，大家既看到了效益，也提高了認(rèn)識(shí)：三維CAD/CAE新技術(shù)不但是先進(jìn)的，而且也是可以掌握的。之后大家開始熱情地學(xué)習(xí)PRO/E、ANSYS等軟件，并在各自專業(yè)領(lǐng)域積極地進(jìn)行探索和運(yùn)用。我們深深的感覺(jué)到了，高技術(shù)在我們手里潛在意義和價(jià)值。
到了2000年左右，中國(guó)電力嚴(yán)重短缺的狀況徹底扭轉(zhuǎn)，電力工業(yè)加速實(shí)施“上大壓小”節(jié)能減排，大容量、高參數(shù)60萬(wàn)100萬(wàn)汽輪機(jī)成為了市場(chǎng)新寵。
由此東汽引進(jìn)了日本60萬(wàn)100萬(wàn)等級(jí)超超臨界汽輪機(jī)技術(shù)。在消化技術(shù)的過(guò)程中，推動(dòng)了汽輪機(jī)三維CAD/CAE/CFD技術(shù)的又一次深入實(shí)踐（東汽于99年起步CFD技術(shù)）。我們，又面臨著一場(chǎng)新的考核和考驗(yàn)！
喉寬是汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，直接關(guān)系機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)偏差有嚴(yán)格限制。工程師漆小兵在校核日立喉寬時(shí)，發(fā)現(xiàn)與東汽計(jì)算值有偏差，有的甚至超差2%，這是絕對(duì)不允許的。“偏差的原因在哪里呢？”他一直思索著。這個(gè)問(wèn)題成為了一座山，它險(xiǎn)峻、高大，阻攔了我們所有通道。我們必須翻越！
有一天，他找到了我，說(shuō)：“你看看，能不能用三維技術(shù)設(shè)計(jì)兩級(jí)，我跟日立值對(duì)比一下。”喉寬變了，汽輪機(jī)的蒸汽流道就變了，那么機(jī)組的效率、推力也就變了，變化太大，不但影響經(jīng)濟(jì)性，還可能危及機(jī)組安全運(yùn)行。我的崗位就是汽輪機(jī)通流（含靜葉片和動(dòng)葉片）設(shè)計(jì)和動(dòng)葉片設(shè)計(jì)，對(duì)靜葉片設(shè)計(jì)一直關(guān)注，所以就一口答應(yīng)了。很快，我分析發(fā)現(xiàn)，二維近似設(shè)計(jì)與三維精確設(shè)計(jì)存在偏差，葉片扭曲越大、高度越長(zhǎng)、偏差越大。分析還發(fā)現(xiàn)，喉寬值在一定偏差內(nèi)時(shí)，葉片各部位應(yīng)力安全，流道流動(dòng)特性穩(wěn)定。由此看來(lái)，長(zhǎng)葉片開發(fā)必須采用三維CAD/CAE/CFD技術(shù)，進(jìn)行詳細(xì)的流動(dòng)特性和強(qiáng)度振動(dòng)特性計(jì)算，才能更好地保障汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性。
一條華山險(xiǎn)境被我們征服了。我們看到了險(xiǎn)境前面的風(fēng)光。
2006年，伴隨著我國(guó)核電發(fā)展，東汽引進(jìn)了法國(guó)ALSTOM先進(jìn)核電技術(shù)?？招娜~片是核電汽輪機(jī)獨(dú)有的設(shè)計(jì)。由于蒸汽濕度大、流量大，核電葉片腐蝕嚴(yán)重，空心是為除濕、保障安全。但是空心葉片體積大、耗材多、加工難。當(dāng)時(shí)馬少林科長(zhǎng)想降低材料和制造成本，找我做鈑金設(shè)計(jì)。我不懂鈑金專業(yè)，勉強(qiáng)答應(yīng)了試一下。“皇天不負(fù)有心人”，那次真是很幸運(yùn)，我用三維技術(shù)做出了葉片，算出了最少用量。這算是一次降本設(shè)計(jì)，也表明三維鈑金設(shè)計(jì)可行，建議鈑金專業(yè)學(xué)習(xí)三維技術(shù)。
1995年-2005年，東汽已經(jīng)做了大量三維技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，積累了一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)可靠以及提升自主創(chuàng)新水平，2006年到2010年，東汽陸續(xù)建成了大軸承、油系統(tǒng)、高速動(dòng)平衡和多級(jí)透平實(shí)驗(yàn)等等各類試驗(yàn)平臺(tái)，主要針對(duì)新型60萬(wàn)~100萬(wàn)等級(jí)汽輪機(jī)，對(duì)各關(guān)鍵零部件做了大量試驗(yàn)研究。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)-試驗(yàn)-再設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法更加完善、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、技術(shù)水平明顯提高。加之我國(guó)電力需求的強(qiáng)力推動(dòng)和東汽實(shí)施“多電并舉”，那幾年?yáng)|汽的訂單滾滾而來(lái)，發(fā)電設(shè)備產(chǎn)量2010年躍升到了世界第一。
這期間2008年發(fā)生的一件我永遠(yuǎn)也不會(huì)忘記的事，讓我認(rèn)識(shí)到：創(chuàng)新技術(shù)重要，加速培養(yǎng)人才同樣重要！2008年汶川5.12特大地震，東汽三百同胞遇難、千余職工受傷、三名專家致殘，慘痛的經(jīng)歷，成為東汽永遠(yuǎn)的痛！也成為共和國(guó)永遠(yuǎn)的痛！三名專家精通葉片制造，我是搞葉片設(shè)計(jì)的。就在2006年金秋我們還一起在法國(guó)歡樂(lè)地學(xué)習(xí)葉片技術(shù)，不料現(xiàn)在一場(chǎng)大地震卻生生地奪去了他們的雙腿！他們永遠(yuǎn)地離開了他們熱愛和奉獻(xiàn)的崗位！
震后，因?yàn)樗麄兊碾x崗而又無(wú)人頂替，一時(shí)間葉片生產(chǎn)告急！后續(xù)部門也必將因此停頓！
為此公司組織設(shè)計(jì)、制造聯(lián)合攻關(guān)，我做負(fù)責(zé)人。說(shuō)實(shí)在的，在受命的當(dāng)初，我想退縮，我再次感到了老師們不在身邊的彷徨和無(wú)助、無(wú)力。但抬頭看看老廠區(qū)的方向，“山圍故國(guó)周遭在，潮打空城寂寞回。”我深深地期待著他們給我力量和鼓舞。我清楚地意識(shí)到，我應(yīng)有的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，我必須接上，不能退卻！
課題的難點(diǎn)是復(fù)雜曲面技術(shù)，涉及空間造型、流體特性、強(qiáng)度振動(dòng)等設(shè)計(jì)技術(shù)，以及數(shù)控加工和轉(zhuǎn)子裝配技術(shù)。任務(wù)重、時(shí)間緊、心還痛，我已不記得怎樣地熬過(guò)了那段時(shí)日。只記得，我寫下過(guò)這樣一句話：“如果沒(méi)有規(guī)范的設(shè)計(jì)流程，那么產(chǎn)品質(zhì)量就不容易穩(wěn)定，也會(huì)延緩對(duì)人才的培養(yǎng)。”最終，我們及時(shí)地完成了生產(chǎn)，獲得重大攻關(guān)成果獎(jiǎng)。
這次攻關(guān)經(jīng)歷，我深刻地認(rèn)識(shí)了規(guī)范化設(shè)計(jì)的重要性和緊迫性。同時(shí)也多次建議公司加快制定東汽設(shè)計(jì)規(guī)范。
2010年—到2013年，我們花大力氣做了設(shè)計(jì)規(guī)范化建設(shè)。四年時(shí)間，我們逐步地優(yōu)化葉片設(shè)計(jì)的各個(gè)流程，固化成為標(biāo)準(zhǔn)流程，并編寫了一系列設(shè)計(jì)規(guī)范。因此，才有了《蒸汽輪機(jī)通流氣動(dòng)特性設(shè)計(jì)規(guī)范》、《半轉(zhuǎn)速核電汽輪機(jī)通流葉片設(shè)計(jì)規(guī)范》、《蒸汽輪機(jī)動(dòng)葉片強(qiáng)度振動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及《汽輪機(jī)整缸流場(chǎng)特性計(jì)算流程》、《動(dòng)葉片成圈振動(dòng)計(jì)算流程》、《動(dòng)葉片葉根及輪緣接觸力計(jì)算流程》等等。工程師按照設(shè)計(jì)規(guī)范的指導(dǎo)，并使用標(biāo)準(zhǔn)流程計(jì)算，那么設(shè)計(jì)質(zhì)量穩(wěn)定且設(shè)計(jì)效率倍增。過(guò)去，年青工程師獨(dú)立設(shè)計(jì)需要5年?，F(xiàn)在，有了設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)流程，其承擔(dān)設(shè)計(jì)就縮短到了2年。
精益設(shè)計(jì)技術(shù)
時(shí)代在巨變，人們的觀念在不斷更新。世界隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及已經(jīng)將我們技術(shù)人推到了只要稍一松懈，就將因遲疑而淘汰、落伍的境地之中。
近兩年，中國(guó)電力需求有限且更加注重環(huán)保，國(guó)際裝備巨頭擠占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)是競(jìng)爭(zhēng)激烈、盈利普遍明顯下降。東汽被逼上了精益技術(shù)之路！
以往，設(shè)計(jì)主要圍繞產(chǎn)品性能，追求性能最優(yōu)化。精益設(shè)計(jì)是時(shí)刻圍繞企業(yè)效益，追求整體效益最大化。這已經(jīng)不是單一技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，而是人的理念與系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)！它不僅僅考驗(yàn)著我們的技術(shù)品質(zhì)、不斷創(chuàng)新的不竭動(dòng)力的獲取方式，還在精神層面給我們提出了服務(wù)的意識(shí)和品質(zhì)，主人翁的社會(huì)角色扮演和成功與否，我們的團(tuán)隊(duì)精神和展現(xiàn)的效率與智慧。
在精益設(shè)計(jì)中，工程師必須對(duì)產(chǎn)品的效用和成本進(jìn)行平衡，做到效用可靠而成本最低、生產(chǎn)周期最短且能夠快速適應(yīng)市場(chǎng)需求變化。我們需要成為主動(dòng)構(gòu)建著東汽文化和精神境界的設(shè)計(jì)者和踐行者！
我們正走在精益設(shè)計(jì)的路上。實(shí)現(xiàn)電力裝備技術(shù)創(chuàng)新、實(shí)施中國(guó)電力裝備“走出去”戰(zhàn)略，是我們應(yīng)該擔(dān)當(dāng)?shù)臍v史責(zé)任。
“五月榴花照眼明，枝間時(shí)見子初成。”23年了，東汽的技術(shù)之路在不斷延展和提升，我也由一個(gè)小女孩漸漸霜染兩鬢…...但我無(wú)怨無(wú)悔……