这位中国女科学家花费9个月攻克美国垄断尖端技术,惠及千万人

2019-09-23     胖福的小木屋

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,大到住房、汽车、家电,小到手机、服装,都不离开乙烯,它在国民经济中占有重要的地位。建国初期的中国,因为没有乙烯,曾有过几乎30年缺衣少穿的日子,那时即使将全中国的耕地都种上棉花,也不可能满足中国人的穿衣需求。

石油化工

而这一切都是因为缺少制造乙烯装置的技术。

一套乙烯装置中,需要裂解气压缩机、丙烯压缩机和乙烯压缩机三套机组,并称为“乙烯三机”,这也是乙烯装置的“心脏设备”。

乙烯装置

像我们平常衣服中使用到的合成纤维,就来自原油到乙烯的转变:前者被投入到裂解气压缩机,被分解为多种气体——这个过程被称为“裂解”。

裂解气压缩机

而其中一种气体丙烯,进入丙烯压缩机、在零下40摄氏度的环境下再分离,其结果进入可以提供零下102摄氏度低温环境的乙烯压缩机。这一系列过程最终得到的乙烯,有对称结构的两个碳原子和4个氢原子,这使它可以用于“粘连”其他原子,结果用来制造合成纤维、合成橡胶、合成塑料等产品。

当时行业内有这样一句话:“压缩机一响,黄金万两;压缩机一停,效益为零”。

丙烯压缩机

而它的制造工艺仅有美德日三个国家掌握,长期以来中国大型乙烯装置机组的设计制造技术依赖进口,这等于是说中国的经济动脉一直受制于人,这事我们是决不能容忍的!。

作为中国重大技术装备行业的支柱型、战略型领军企业,沈鼓一直都是冲在研制乙烯装置的前线,沈鼓曾研制成功24万吨乙烯裂解气压缩机、丙烯压缩机,并用于大庆乙烯装置扩建,打破了国外设备一统天下的被动局面,结束了我国大型乙烯装置压缩机长期依赖进口的历史。

2006年,国家决定在天津、镇海、抚顺建设三个百万吨乙烯项目,沈鼓集团承担了为这三个项目研制百万吨乙烯压缩机组的任务,一旦研制成功,就标志着中国在乙烯装置上成功跻身世界先进行列,从此再也不需要担心被别人卡脖子了。

其中最核心的乙烯压缩机设计任务交给了曾创造中国第一台45万吨级乙烯压缩机的沈鼓设计院副总工程师姜妍手上。

在研制百万吨乙烯压缩机上,最为重要的还有整体铣制三元闭式叶轮的加工工艺,叶轮是压缩机最核心的部件,如果叶轮停转,那么整个装置将会立马崩盘,一天的损失高达2亿多元。

所以说如果不掌握这项工艺,即使百万吨乙烯压缩机设计成功,也无法制造出来投入使用。

世界上许多压缩机制造商都在致力于该项技术的研究,但由于该项技术难度大、工艺复杂,只有美国的GE公司所掌握,垄断全球,整体铣制三元闭式叶轮被称为是居于世界风机研发“金字塔”顶端的产品,中国之前也是花费高额资金购买,而且还需额外支付后续的服务和维修费用。

GE公司超大型整体铣制三元闭式叶轮

在过去许多年里,沈鼓曾想从GE公司引进这项技术,但是得到的回答是:“中国人无论出多少钱,这个技术我们都不卖。”,GE公司还加强了这一设备的技术管控,不让我方人士接近其技术研发重心,以此来对我国实行技术封锁。

这让沈鼓前董事长苏永强暗自咬牙要花一年时间掌握整体铣制三元闭式叶轮加工技术。

而这项任务最终落到了崔连顺团队身上,想要掌握整体铣制三元闭式叶轮加工技术,需要依赖整体铣制,首先要在钢坯上加工出叶轮大致的轮廓,钢坯是一种极为昂贵的低温钢材,即使是粗加工要求也极为精细,而刀具是一种比钢坯还要坚硬的材料,将多余的部分去除。

然后这个粗加工的部件被送到数控铣床上,进行最关键的整体铣制,笔直的刀具要在这一整块钢坯上铣制出螺旋状的叶片,这是一个极端复杂的程序,丝毫的误差都将前功尽弃。

整体铣制三元闭式叶轮加工技术的原理所有人都知道,但是要掌握到如此精确的程度,却极为困难,这也是为什么整体铣制三元闭式叶轮加工技术一直被美国GE公司垄断的原因。

但是崔连顺却最终不负众望,仅花费了9个月时间成功地研制出国内首件整体铣制三元闭式叶轮,中国从此成为全球第二个拥有这项制造工艺的国家。

崔连顺在这9个多月的时间里,可以说花费了巨大的精力在整体铣制三元闭式叶轮的研制上,因为这项技术被GE所垄断,虽然知道叶轮加工原理,但是整体的制作流程却无法获悉。

崔连顺团队从图纸设计开始,到机床调试,刀具选择再到程序编制上,都要攻克掌握,即使是小到像刀头、刀杆、刀柄这样的器件,也全部都要纳入攻关范围,崔连顺必须保证每一个细微处都要处于最佳状态,以保证最终的成功。

最终,2016年,崔连顺团队开发研制出的、“3+2直线轴”高速铣削加工三元叶轮的工艺方法,已经申请了国家发明专利。利用这种方法,能够一次加工成型高精度的叶轮,加工时间要比国外同行厂家少20多小时。达到了世界最为先进的水准。

我国首台套“120万吨/年乙烯装置”在有着“巨无霸”工程之称的中海壳牌石油化工有限公司二期项目现场一次试车成功,并创造了我国石化乙烯行业机组最大、调试最快、指标最优的新纪录。

可以说崔连顺研发的整体铣制三元闭式叶轮,惠及全中国千万人,中国再也不需要花费高额资金购买美国的三元闭式叶轮。

崔连顺团队研制的叶轮除了运用在乙烯压缩机上,还被应用在各类离心压缩机上,广泛应用于石油石化、天然气输送、金属冶炼等与国民经济息息相关的重要领域,比如国家大型项目西气东输项目所使用的燃驱压缩机组,就是使用的这种叶轮。

除此之外,崔连顺还参与了中国首台套十万空分装置机组研制,标志着我国在超大型空分装置关键设备配套方面跻身世界前列,打破了国外核心技术垄断壁垒,沈鼓成为继西门子、曼透平之后,全球第三个能够生产此产品的企业。

尽管我们的叶轮加工技术达到了世界领先水准,但是我国多轴数控加工技术整体上与欧洲、美国和日本等国家和地区的先进制造技术相比还有一定差距,我们还需要不断加油,赶超国外先进技艺。

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/wvpZXm0BJleJMoPMEjun.html