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發明中國自己的電機冷卻技術
(時間:2026-03-25 02:02:04)

  上圖 顧國彪(中)在青海李家峽電廠調研。

  下圖 顧國彪在三峽地下電站700MW蒸發冷卻水輪發電機定子前。

  “我要做成一兩件外國沒有的,或者外國人做不到的事。”這是電機學專家、中國工程院院士顧國彪從清華大學畢業一年後,鄭重立下的誌願。
  生命不息,奮鬥不止,58年來,他將一腔熱血傾注到蒸發冷卻事業中,最終讓夢想照進現實。
  他研發的常溫無泵自循環蒸發冷卻技術(簡稱蒸發冷卻技術)世界領先,已成功應用於三峽電站的全球最大功率水輪發電機中。運行實踐證明,其性能穩定、經濟高效,大大延長了電機的使用壽命,是其它冷卻方式無法比擬的。
  如今,80歲的顧國彪仍帶領團隊奮鬥在蒸發冷卻技術的研發事業上,那份專注,一如當年那個剛剛走出校園的青年。
  發明新型冷卻發電機
  2011年12月15日對顧國彪來說是個特殊的日子:三峽電站首台70萬千瓦蒸發冷卻水輪發電機成功運行。這是世界單機容量最大的蒸發冷卻發電機組,采用了我國具有完全自主知識產權的“定子繞組自循環常溫蒸發冷卻技術”,並由我國自行設計生產。這一天,距離我國蒸發冷卻團隊的成立已經過去了53年。
  將蒸發冷卻技術應用在三峽工程中,是顧國彪最大的夢想。為此,1994年,他曾向三峽工程技術委員會委員提出使用蒸發冷卻技術的建議。
  對方半開玩笑地說,“你們的技術我了解過,才搞了一個50兆瓦的發電機,但我們這是700兆瓦的。如果你能在四五年內完成400到500兆瓦的電機,並且兩年之內不出故障,我就一定用”。
  顧國彪的鬥誌被激起。恰巧,青海李家峽水電站有個400兆瓦的發電機組要上馬。由於此前蒸發冷卻水輪發電機獲得了良好聲譽,顧國彪爭取到了這個項目,成為“九五”國家科技攻關計劃中的一項。
  經過顧國彪及其團隊的努力,1999年,李家峽水電站的蒸發冷卻水輪發電機正式投入運行。顧國彪回憶李家峽電站啟動電機時的緊張心情時說:“腿都發軟了。”
  50兆瓦及400兆瓦蒸發冷卻水輪發電機的研製與運行,獲得國家科技進步獎二等獎。2006年,三峽總公司將兩台機組交給電工所蒸發冷卻技術研發中心進行冷卻係統優化。
  目前,在三峽水電站安裝的32台發電機組中,有2taicaiyongleguguobiaodengrenyanfadezhengfalengquejishu。guguobiaojieshaoshuo,daxingfadianjiyunxingshihuichanshengdaliangreliang,xuyaojinxinglengque。muqian,guojishangzhuyaoyoukongleng、水shui冷leng兩liang種zhong冷leng卻que方fang式shi,而er蒸zheng發fa冷leng卻que技ji術shu則ze是shi利li用yong低di沸fei點dian的de液ye體ti通tong過guo相xiang變bian換huan熱re來lai傳chuan遞di熱re量liang,實shi現xian對dui發fa電dian設she備bei的de冷leng卻que。這zhe種zhong經jing濟ji高gao效xiao的de新xin型xing冷leng卻que技ji術shu,是shi我wo們men提ti出chu並bing實shi現xian的de原yuan創chuang技ji術shu。
  在蒸發冷卻技術工業應用前,我國大型水利工程電力設備領域采用的都是國外技術。無論從裝備容量還是技術指標上,這2台70萬千瓦蒸發冷卻水輪發電機都達到了國際領先水平。“事實證明,我們的技術全麵超越了他們。未來,我們的設備完全能在國際市場上和他們競爭。”顧國彪肯定地說。
  “從1千瓦到70萬千瓦,走完每一個台階,我們都花了大約10年的時間。”顧國彪回憶說,項目組先後因故被解散了3次,但他一直沒有放棄。第四次重組後,這個團隊更有朝氣、更努力,並取得了現在的成就。
  顧國彪表示,“如果水輪發電機的功率提高到百萬千瓦以上,水冷技術因高水壓,安全性難以保證,而我們的蒸發冷卻技術完全沒有問題”。此外,作為一種通用冷卻技術,蒸發冷卻技術已在超級計算機、服務器上成功應用,還將在新能源配電、抽水蓄能等凡要解決發熱、節能、安全可靠問題等方麵有用武之地。
  曆經坎坷的創新路
  目(mu)前(qian),蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻(que)技(ji)術(shu)一(yi)直(zhi)居(ju)於(yu)世(shi)界(jie)領(ling)先(xian)地(di)位(wei),但(dan)當(dang)初(chu)做(zuo)大(da)型(xing)電(dian)機(ji)項(xiang)目(mu)時(shi),顧(gu)國(guo)彪(biao)不(bu)但(dan)要(yao)承(cheng)受(shou)科(ke)研(yan)攻(gong)關(guan)的(de)壓(ya)力(li),還(hai)要(yao)麵(mian)對(dui)來(lai)自(zi)各(ge)方(fang)麵(mian)的(de)質(zhi)疑(yi)和(he)指(zhi)責(ze):行業裏的人不了解他在做什麼。但他咬緊牙關堅持了下來,並通過多年努力換來了人們的認可。
  回顧往昔,顧國彪的圓夢之旅充滿坎坷曲折。對於這位熱愛體育運動的老院士而言,他的創新之路堪稱一場“人生馬拉鬆”。
  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,他考入清華大學動力類電機係。回憶清華時光,他說,“最大的收獲,是培養出了敢闖敢幹的性格以及解決實際問題的能力”。
  1958年nian從cong清qing華hua畢bi業ye後hou,顧gu國guo彪biao被bei分fen配pei到dao剛gang籌chou建jian起qi來lai的de中zhong科ke院yuan電dian工gong研yan究jiu所suo工gong作zuo。當dang年nian正zheng是shi各ge界jie熱re議yi三san峽xia工gong程cheng之zhi時shi,電dian工gong所suo接jie到dao了le為wei三san峽xia工gong程cheng研yan製zhi新xin型xing冷leng卻que係xi統tong的de任ren務wu。工gong作zuo沒mei幾ji天tian,顧gu國guo彪biao就jiu受shou命ming進jin入ru該gai課ke題ti組zu。課ke題ti組zu通tong過guo後hou續xu研yan究jiu分fen析xi,用yong模mo型xing試shi驗yan證zheng明ming了le常chang溫wen下xia自zi循xun環huan蒸zheng發fa冷leng卻que方fang案an的de可ke行xing性xing。
  期(qi)間(jian),相(xiang)關(guan)蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻(que)電(dian)機(ji)項(xiang)目(mu)上(shang)馬(ma)失(shi)敗(bai)。當(dang)初(chu)因(yin)對(dui)此(ci)提(ti)出(chu)異(yi)議(yi)而(er)被(bei)迫(po)離(li)開(kai)的(de)顧(gu)國(guo)彪(biao)被(bei)重(zhong)新(xin)安(an)排(pai)到(dao)蒸(zheng)發(fa)冷(leng)卻(que)研(yan)究(jiu)組(zu)工(gong)作(zuo),開(kai)始(shi)建(jian)立(li)發(fa)電(dian)機(ji)內(nei)兩(liang)相(xiang)流(liu)的(de)模(mo)擬(ni)試(shi)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi),進(jin)行(xing)設(she)計(ji)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)及(ji)有(you)關(guan)參(can)數(shu)與(yu)數(shu)據(ju)的(de)獲(huo)取(qu)。1963年,他們與其他團隊一起,成功研製了天津發電設備廠的650千瓦水輪發電機。經過半年的成功運行,證明了自循環蒸發冷卻技術在水輪發電機上應用的可行性。
  為全麵研究分析自循環蒸發冷卻技術,團隊成員們改行搞起了熱力學、兩相流體力學以及電介質化學等研究。顧國彪事後總結道,蒸發冷卻技術研究實際上是電工學、電機學和熱力學等的交叉學科,隻有交叉學科才能形成新的學科方向,成長出創新技術。
  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80年代初,顧國彪團隊與四川東方電機廠合作,研製了兩台10兆瓦自循環蒸發冷卻水輪發電機組,安裝在雲南大寨水電站。經雲南方麵的密切配合、改進完善,發電機組一直運行至今,成為自循環蒸發冷卻技術的曆史性轉折點。
  憑借大寨水電站安全運行的基礎,顧國彪又爭取到陝西安康的50兆瓦水輪發電機和上海電機廠上海輸變電公司合作的50兆瓦汽輪發電機項目,實現了長期安全運行。每每談到這些,顧國彪都笑著說,“每到關鍵時刻,就有人幫我,你看我的運氣好吧”。
  健康工作50年
  記者采訪當天,正好是顧國彪80歲生日。采訪持續了近3個小時,他思維敏捷、談吐清晰,一點不像上了年紀的人。
  顧國彪常說,“身體是革命的本錢”。他有積極鍛煉身體的習慣,這也得益於他的清華歲月,當時的清華非常重視學生的全麵發展,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、yilihechijiuli。tayegulishiyanshidexueshengyaojianchitiyuduanlian,zhuyishounaobingyong,qiangtiaodongshounengli。tarenwei,gongchengkexuefeichangzhuzhongshounaobingyong,laijiejueshijiwenti。
  顧國彪還記得,在陝西安康建設50兆瓦發電機時,他對每個環節都不敢疏忽,在工地上一幹就是12個小時不停歇。吃飯沒有地方坐,顧國彪和同事就靠在牆上吃。他說,“如果沒有好的身體,根本不可能堅持高強度的工作”。
  “重大電氣裝備的研製,一般需經曆基礎研究、原理樣機、中試樣機、擴大中試、工業樣機經濟分析、市場產品共六大步驟。從開始研究到推向市場,要用二三十年甚至更長時間。”顧國彪坦言,“youyuxiangmuzujiesanlesanci,xianzaidetuanduishidisizu,chengyuanpubianbijiaonianqing。woxiangyongqinshenjingliqifanianqingdegongchengkejigongzuozhe,yingdangruhezuochuchuangxinxingdegongzuo”。他給研究生開講座,寄希望於他們能夠振興電氣工程學科和製造業。
  顧國彪直言,當前的中國企業患上了“仿製病”,他憂慮於“何時走出山寨”dewenti。tongguokejichuangxinzoushangqiangguofuminzhilu,shiqingniankejirenyuanyingdangchengdandelishishiming。tayongzhengfalengquejishudechuangxinweili,xianshenshuofa,zhichuqingniankejirenyuanpeiyangchuangxinjingshenxuyaofengfudezhishi、實際的訓練和健全的身心,還要有精誠合作的優秀團隊。
  “誌不堅者智不達”,顧gu國guo彪biao一yi直zhi用yong這zhe句ju話hua來lai激ji勵li自zi己ji。在zai他ta看kan來lai,要yao實shi現xian理li想xiang和he抱bao負fu,就jiu要yao有you不bu懈xie的de堅jian持chi,這zhe和he堅jian持chi體ti育yu鍛duan煉lian是shi一yi樣yang的de道dao理li。他ta還hai說shuo,智zhi者zhe的de成cheng功gong,除chu了le堅jian持chi,還hai要yao製zhi定ding切qie實shi可ke行xing的de計ji劃hua,一yi步bu一yi步bu往wang前qian走zou。

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