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梁维燕院士的机电人生 精选

已有 4391 次阅读 2017-2-17 09:04 |个人分类:科学随笔|系统分类:人物纪事|关键词:梁维燕 院士 水轮发电机 采集工程 哈电集团 哈尔滨电机厂

  按:本文刊载于2016年第12期《今日科苑》。该文的写作,得益于本人主持的中国科协老科学家学术成长资料采集工程项目“梁维燕院士小组”,编号2013-G-Z-HLJ03。该项目部分采集成果(含实物和电子资料),已经提交中国科协老科学家成长资料采集工程馆藏基地(目前位于北京理工大学图书馆,未来可能转移至待落成的中国科学家博物馆)。

  另附一则征集启事:由于该项目仍在进行中,本小组期盼与梁维燕院士有过直接交往的人士取得联系,访谈你们之间的故事,或者获取相关技术类、一般生活交往类的资料(比如信件、合影、贺卡)等(尊重受访人意见,资料可以是复印件或扫描件)。我们小组愿意支付一定的费用作为回报。欢迎读者提供线索或自荐,联系方式:1、xiaolei1979 at foxmail.com;2、科学网博客站内私信;3、本博文后留言。本小组会主动与您联系。

梁维燕院士是我国著名发电工程与设备制造专家。每次和他通电话,他在那头总是声如洪钟地说“你好,我是梁维燕!”他已经87岁了(注:2017年88周岁),还经常到哈尔滨三大动力路上哈电集团办公大楼去处理文件,尽管走起来略有蹒跚,视力也不如从前。不久前,他又学会了微信,通过微信和我打招呼。有人说,他是哈电集团的“宝”。的确如此,自从1951年他从北洋大学毕业分配到东北,他的事业便和哈电集团结下了不解之缘。他主持研制的葛洲坝12.5万千瓦水电机组获得国家科技进步特等奖;他主持了全国第一台引进技术制造的60万千瓦汽轮发电机组,获得国家重大技术装备一等奖;他主持突破高压定子线棒主绝缘防晕层电腐蚀的关键技术,实现了大型发电机定子线棒主绝缘与防晕层半导体带包扎后一次模压成型的新工艺;他晚年参与三峡机组的论证和评估,对提升国内水电设备制造企业的技术水平,起了很大促进作用。每每谈到这些,他都说:“工作是大伙干的,我不过是集体中的一分子”。

梁维燕院士(摄于2010年前后)

爱上无线电

梁维燕1929年生,籍贯山西襄汾,但他生于当时的北平。祖上是生意人,那时在北京经营有酱园和纸业店铺,也算殷实富足。父亲梁如璋早年毕业于山西大学,曾担任北运河河务局局长,常年工作在外;母亲赵玉蓉在北京操劳持家。

他的小学是在孔德学校度过的。该校是191712月由留法的蔡元培、李石曾和北大教授沈尹默、马幼渔等人创办的新式学校,旨在纪念法国实证主义哲学的创始人孔德。梁维燕在那里接受了良好的启蒙教育,学会了利用注音字母写小作文,他的习作还经常刊载在《孔德校刊》上。


1935年梁维燕6岁,发表在《孔德校刊》上的一篇习作(用了当时的注音符号)

1941年,读中学时他转到了辅仁附中。在初二时候,他和同学韩铸文一起玩起了无线电,并成立了一个“课余无线电”兴趣小组。当时他们一起看书、翻印讲义、组装矿石收音机和真空三极管收音机,那时还没有半导体(晶体管)收音机呢。韩铸文找了一些讲义资料,由梁维燕负责誊写、印刷。开始的时候只是组装收音机,后来又搞无线电发射机。器材哪里找呢?梁维燕就大清早骑自行车到天桥的黑市上买,那里的器材是从南苑机场转手过来的。后来发展到他们兴趣小组都可以通过无线电联络,并且每人都有自己的代码,玩得不亦乐乎。这是梁维燕最早与“电”的亲密接触,也是后来报考北洋大学电机系的原因。

在沈阳实习

在北洋大学求学期间(1947-1951),正是新旧政权更迭之际。1950年,他加入了中国新民主主义青年团,用他自己的话说,“逐步确立了革命的人生观,特别要为人民服务,要更好地学习知识”。

1951年,临近毕业之际,当时华北地区高校毕业生集中到北京接受了一个月的毕业教育,总体思想就是要服从国家分配。在结束培训后所填的分配志愿表上,梁维燕和同学们填的三个志愿都是“服从分配”。然后他们乘着火车奔赴东北,他被分配到了东北人民政府工业部电器工业管理局第四厂(简称“电工四厂”),地点在沈阳。但是由于朝鲜战争爆发,电工四厂搬到了哈尔滨的顾乡屯,因此梁维燕去了哈尔滨报到。

没过几个月,厂里便派梁维燕到沈阳电工十五厂实习。当时电工四厂和电工十五厂正合作完成新中国第一台800千瓦水轮发电机组,打算安装在四川长寿(今属重庆)的下硐电站。因为下硐电站的机组在国民党撤退时被炸毁了,当地亟需恢复用电。800千瓦的机组,现在看是容量很小,但在当时是国内单机容量最大的机组了。在吴天霖、俞炳元、王述羲、陶炜等工程师的带领下,梁维燕和技术人员克服了种种困难,在水轮机车间完成了总装试验。

在实习期间,他还参与了我国第一台3000千瓦立式水轮发电机组的制造过程,从事编制材料定额和工艺准备工作,还参加了零件加工和装配的全部制造过程,收获很大。1952年9月,在这台机组总装试验时,由于车间电源不够,梁维燕到电工五厂借了一台变压器,安放过程中,由于用力过大,他左手中指第一节被钢丝绳勒断了,他简单在厂里的卫生所包扎了一下,继续工作。后来医生说那节指头保不住了,就直接截去了。由于他表现突出,实习结束后被授予东北电工局先进工作者称号。

解决刘家峡电站机组防晕层电腐蚀问题

195210月,梁维燕返回哈尔滨的电工四厂(19537月改为哈尔滨电机厂,以下简称哈电)。他从一线技术人员做起,1955年任水电车间技术组长,1956年任水电车间的技术副主任,1961年任厂副总工艺师兼工艺科长,1966年任主管技术的副厂长(文革期间,厂无总工程师,他是电机厂的技术总负责人),1978年任厂总工程师。几十年风风雨雨,梁维燕参与、组织研制了我国众多水轮发电机组,其中有官厅水库1万千瓦机组,新安江电站7.25万千瓦机组,云峰电站10万千瓦机组以及刘家峡水电站机组(22.5万千瓦X3+25万千瓦+30万千瓦)等(均指单机容量)。

1958年,和哈电同事在一起

(前排左二梁维燕、左三曲仁珊;后排右一蔡洵、右二商宝威)

梁维燕对解决刘家峡水电站机组防晕层电腐蚀问题记忆犹新。1965年,一机部和水电部在哈尔滨召开了刘家峡机组的设计审查会,梁维燕出席了那次会议。会议上确定了机组的设计方案和技术参数。文革开始后,包括梁维燕在内的厂领导下放到车间劳动,1968年被“隔离反省”,失去了人身自由。196810月,刘家峡机组首台机组发运前,梁维燕和其他厂领导被带至装好定子的车皮前批斗,会上被批斗:“没有你们这帮人,地球照样转!”梁维燕心里想,若不是前期集体的科研成果,机组也做不出来。1969年底,投运刚半年多的1号机组出了问题——定子线棒的防晕层烧坏了。

厂革委会没有办法,又找到了梁维燕,那时他已恢复自由,在电机厂大电机研究所水力实验室劳动。梁维燕二话没说,就跟革委会主任到了刘家峡电站现场,结果发现事故原因是高电压在线棒的周围会发生电离,和铁芯之间会发生放电,就把半导体层烧成碳化了。碳化之后的半导体电阻会更高,越高则越烧,最后形成恶性循环,因此半导体的绝缘很短时间就全烧坏了。这种腐蚀显然属于外腐蚀。当时的处理办法是把定子线棒拆了,带回哈尔滨大电机研究所的绝缘研究室,和该室的技术人员一起解决。

回来后做试验,在一块平台上装一段实物模型,加高电压和振动,让电腐蚀再现。事故机理是醇酸半导体层与铁芯槽内有间隙,产生电火花烧损醇酸漆,电阻值加大,电火花更强,恶性循环。解决办法是用环氧树脂半导体漆代替传统的醇酸半导体漆,消除了防晕层与铁芯槽内间隙,彻底解决了问题。

主持葛洲坝水电机组

1970年11月,一机部、水电部已经就葛洲坝工程中的水轮发电机组召开了设计、生产会议,确定机组容量为17万千瓦,转轮直径11米,采用4叶片的A30转轮。该方案主要由长办(长江流域规划办公室)和东方电机厂提出,打算体现“当惊世界殊”的气魄。但当两台17万千瓦机组投料生产后,发现选用的叶片材料15MnMoVCu并不合适,无法保证机组的安全运行。到了1973年7月,一机部机械研究院院长周建南协助沈鸿副部长主持召开了两次技术调整方案。最后在1974年2月确定了最终方案:已经投料的2台17万千瓦机组,安装在二江;其余二江3台、大江12台机组,采用5叶片转轮,单机容量为12.5千瓦。到了1982年确定了生产任务,二江7台机组中的全部5台小机由哈电生产,大江中的14台小机中8台由哈电生产。梁维燕担任哈电葛洲坝机组试制的总负责人。

梁维燕认为,在葛洲坝机组的研制过程中,产学研的模式非常典型。创新的主体是企业,问题都是企业提出来的,然后和高校、科研单位结合起来攻关。对哈电而言,内部协作、联合攻关也掌握了一些世界领先的核心技术。葛洲坝12.5万千瓦机组开创了世界上最早在定子线棒绝缘成型技术上采用一次模压成型工艺的先河。定子线棒的绝缘成型工艺一般分液压和模压两种。液压是指把包了绝缘的线棒放到浸胶罐里,罐里放一种介质(原来用沥青),然后加压成型。液压的效率高,一罐可以压几十根,而模压就是把包了绝缘的线棒做一个模子,然后加热加压成型,一次只能一根。当时哈尔滨电机厂已经在汽轮发电机上采用了世界首创的模压新工艺,是在解决10万千瓦汽轮发电机定子绕组端部绝缘磨损时,大电机研究所、线圈车间和工具设计车间集体攻关,实现了多胶环氧玻璃粉云母带模压成型固化新工艺,后又改进将半导体防晕层与主绝缘一次模压成型,做到主绝缘单边厚度不偏、线棒外形准确、电气性能优良,而且工艺简单,是世界首创,只是生产效率比VPI(真空压力浸渍,Vacuum Press Impregnation)低。模压成型工艺用在火电上有优势,因为火电的线棒数很少,但是对水电机组就不同了。葛洲坝12.5万千瓦机组每个定子上、下层各有990个槽,也就是说每台机组有近2000根线棒,是采用液压还是模压,引发了讨论。线圈车间党支部书记闵建文、主任谭永久、技术副主任蒋基余极力主张模压,以保证葛洲坝机组的质量。而且线圈最外的防晕层也是环氧的,也即做成了F级绝缘,这样葛洲坝12.5万千瓦机组率先在世界上采用多胶粉云母带与半导体层一次模压成型的新工艺。2006年,梁维燕在第一届水力发电技术国际会议上总结我国大型水电机组技术进步的历程中,把此项技术作为三大关键技术之一。

1980年12月,哈电为葛洲坝生产出第一套12.5万千瓦机组。到了1988年12月,葛洲坝二江、大江共21台机组全部投运。葛洲坝水电机组的成功研制,在我国水力发电设备发展史上具有重大意义。1990年,沈鸿总结说,葛洲坝水电站是我国当前最大的水电站,安装的大型转桨式水电机组居世界同类产品的前列,它的投运和发电标志着我国水电机组的设计、制造已进入世界先进行列。

1985年10月8日,国家科学技术进步奖评审委员会核准了1772项(公布1302项)国家级科学技术进步奖,在23项特等奖(公布13项)中,葛洲坝二、三江工程及其水电机组名列其中。1986年,葛洲坝12.5万千瓦水轮发电机组再次获得机械工业部质量金奖(受奖单位为哈尔滨电机厂)。

主持引进60万千瓦汽轮发电机组

1980年前后,我国电机工业的技术政策发生了变化,也即转向引进国外制造技术。主要原因是国内火电机组研制的周期较长,上海制造基地生产的12.5万千瓦汽轮发电机组,前后开发周期达13年,哈尔滨基地生产的20万千瓦汽轮发电机组,开发周期长达15年。其次,当时国内生产的12.5万、20万、30万千瓦汽轮发电机组可靠性差,事故频发。基于这两方面的考虑,认为立足于我国自主开发30万千瓦以及更大容量的火电机组是不切实际的。1981年,一机部与美国西屋公司达成技术转让合同,引进技术的30万千瓦火电机组由上海电机厂负责,安装在山东石横电厂;60万千瓦机组由哈尔滨电机厂负责,安装在安徽平圩电厂。通过引进技术合同,哈电不但派技术人员到西屋公司接受培训,同时国家也支持哈电的技术改造和升级。1986年11月4日,60万千瓦考核机组开始总装;1987年4月,顺利完工;1988年12月15日,该机组在平圩电厂并网发电。这次技术引进,对哈电的技术进步意义深远,促进了哈电生产和管理水平的提高,使哈尔滨电机厂跃升为可以制造60万千瓦等级火电机组的企业。哈电高级工程师梁忠学回忆60万千瓦火电机组引进工作时说:

“总的来说引进技术和60万考核机组是成功的。引进消化西屋技术,制造60万考核机组过程中,以时任总工程师梁维燕和副总工程师张为杰为首的工程技术人员及工人师傅们,认真负责、殚精竭虑、攻关克难、终获成功。”

1991年,引进型60万千瓦火电成套设备获得国家重大技术装备特等奖和单项一等奖。

开发珠三角电力市场

   1980年代我国引进成套火电设备中,上电生产的是30万千瓦机组,哈电生产的是60万千万机组,因此社会上认为哈电只生产60万千瓦的火电机组,其实引进西屋公司的技术,上电、哈电和东电是共享的。因此1987年哈尔滨电站设备成套集团(哈尔滨电机厂、汽轮机厂、锅炉厂组成的紧密型联合实体)成立后,哈电30万千瓦的火电机组在市场上比较被动。1987年哈电集团与广州珠江电厂签订了两套设备合同,这是第一次将成套开发的30万千瓦火电机组推向市场。

1989年,哈电集团派梁维燕率考团考察深圳电力市场。当时深圳市正在筹建妈湾电厂。梁维燕积极向深圳方面推介哈电集团的30万千瓦火电机组,最终在1991年达成协议,采用哈电集团两套30万千瓦机组,加上安装材料费用,仅为外商报价的32%。从1991年到1993年,梁维燕在哈电集团驻深圳办事处待了两年多时间,和哈电集团的同事一道,为哈电集团30万、60万火力发电机组在珠三角的市场开发做出了开拓性贡献。

1992年是哈电集团推出30万千瓦火电机组的关键时期,梁维燕念兹在兹的是工程的进度和质量,事无巨细,他都亲自过问。当年3月,他在妈湾电厂考察了热火朝天的施工现场后,当即致信哈电集团三大厂总工程师田雨时、徐大懋和胡鉴清,就工程进度及执行合同情况请厂领导亲自落实,他特别指出,锅炉制造完成较好,但发货满足不了要求,并提醒应该“重新阅读‘合同’第四章,特别是第4.8条的手续与常规不同,必须严格执行合同条款。做到装箱单与实物相符,及时通知用户。三厂都要注意。”

在深圳期间,梁维燕在开拓市场方面不遗余力。1992年9月下旬他认识了珠江电厂的邹姓工程师,很快他便向邹推介哈电集团的60万千瓦的火电机组。当年年底妈湾电厂二期工程可行性报告预审会之后,梁维燕又动之以情、晓之以理,用事实、数据说话,给妈湾电厂曾荣总经理及深圳市厉有为市长等发去传真,建议选用国产60万千瓦火电设备。这封信的手稿至今留在梁维燕手上,这封建议信完全体现了一位既懂专业,又懂现代经营、管理理念的工程师的卓越素质。

梁维燕和他的同事,不仅以精诚之心,也以优良、可靠的技术打动了用户方,取得了信任,后来妈湾电厂二期、三期(后改为深圳西部电厂)均采用了哈电集团的火电机组。哈电集团30万、60万千瓦火电机组的订单逐渐多了起来。

梁维燕(中)与徐大懋(右,1997年当选工程院院士)、劳达前在深圳

结缘三峡

三峡工程从孙中山拟定的《建国方略》已经提出构想,直到毛泽东提出“高峡出平湖”才提上具体日程。在三峡机组方面,1958年,由哈电俞炳元、吴天霖、朱仁堪、王述羲等老一辈工程师带领,哈电的施作沪、李式曾等联合中科院机械研究所(长春光学精密机械研究所前身之一)完成了《三峡枢纽水力机组容量论证初步意见》,提出了30万、45万、60万、80万、100万五个方案的机组设计参数和结构等。但是,后来由于国内经济情况及国际形势,国家放慢了三峡工程的建设进程,直到1983年提出《150米方案三峡水利枢纽可行性研究报告》。

1986年,党中央、国务院决定对上述可行性报告进行补充论证。随即,水电部成立了三峡论证领导小组,钱正英任组长,陆佑楣为副组长,潘家铮为副组长兼技术总负责人。梁维燕任“机电设备专家组”成员。遵循科学民主的原则,经过两年多论证,形成了各专家组的专题报告。梁维燕说,在机电设备的专题报告中,对三峡机组的论证结论是单机容量在68-72万千瓦(175水头);对设计制造的意见是:立足国内,依靠国内的力量,引进必要的技术,国内设计制造。1992年4月3日,七届全国人大第五次会议通过了《关于兴建长江三峡工程的决议》。梁维燕作为专家组成员之一,为三峡的科学民主决策,贡献了一份力量。

1993年,梁维燕被借到机械部三峡装备办公室任副主任(人事关系仍在哈电集团),协助企业开展科技攻关、技术谈判、组织协作,参与审查标书和评标等。对当时我国两大水电设备制造企业哈电和东电而言,尽管有制造葛洲坝12.5万千瓦与17万千瓦机组的经验,但对三峡70万千瓦机组而言,仍面临许多挑战。

三峡机组的设计、制造,最终确定了左岸14台由外商负责,在国际招标采购中,明确规定中标厂商必须同哈电和东电进行合作,转让技术,分包制造,由少到多,直到国内企业可以独立提供全套机组。到了右岸12台机组招标中,哈电和东电不负众望,凭借优良的模型试验结果,各自获得了4台合同。2008年,三峡工程26台70万千瓦机组全部投运发电。这样,通过引进、消化、吸收再创新,我国大型水轮发电机组的制造能力,达到了国际先进水平。

1999年,国务院三峡工程建设委员会为了进一步保证三峡工程建设的质量,决定成立三峡枢纽工程质量检查专家组,梁维燕是7位(同年又增加罗绍基)专家组成员之一,组长是钱正英,副组长是张光斗。专家组每年至少两次到工地检查工程质量,梁维燕负责检查机电设备安装质量,对提高哈电和东电机组制造质量起到了促进作用。2009年,梁维燕参加三峡工程建设委员会委托工程院组织的“三峡工程论证意见阶段性评估”工作,担任机电设备组组长。2014年1月,中国工程院又组织实施12个专家组进行“三峡工程建设第三方评估”工作,梁维燕担任机电设备组组长。目前,他正组织人员撰写《三峡工程建设第三方独立评估报告(机电设备课题组)》,就要接近尾声了。

在一次三峡工程质量工作会议上(左至右:杨定原、罗绍基院士、梁维燕院士、潘家铮院士、钱正英院士)


梁院士在三峡工地检查水轮发电机的定子线棒

2013年11月22日,哈电集团公布了十位几十年来“感动哈电集团人物”,其中梁维燕名列榜首,给他的颁奖词是“领航之舰——梁维燕:他智慧的浪花在中国机电事业的长河中绽放,他蹒跚的脚步引领中国机电事业一路前行。”集团拍摄的视频花絮中,梁维燕还是那句话一笑而过:事儿是大家干的,我只是其中一分子!

(致谢:感谢梁维燕院士接受项目小组多次访谈并提供照片;感谢中国科协老科学家学术成长资料采集工程梁维燕院士项目支持;本文部分内容参考了梁院士为《20世纪中国知名科学家学术成就概览-能源与矿业工程卷,动力和电气科学技术与工程分册(二)》所写的自传)



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