這位中國女科學家花費9個月攻克美國壟斷尖端技術,惠及千萬人

乙烯是世界上產量最大的化學產品之一,大到住房、汽車、家電,小到手機、服裝,都不離開乙烯,它在國民經濟中佔有重要的地位。建國初期的中國,因為沒有乙烯,曾有過幾乎30年缺衣少穿的日子,那時即使將全中國的耕地都種上棉花,也不可能滿足中國人的穿衣需求。

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石油化工

而這一切都是因為缺少製造乙烯裝置的技術。

一套乙烯裝置中,需要裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機和乙烯壓縮機三套機組,並稱為“乙烯三機”,這也是乙烯裝置的“心臟設備”。

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乙烯裝置

像我們平常衣服中使用到的合成纖維,就來自原油到乙烯的轉變:前者被投入到裂解氣壓縮機,被分解為多種氣體——這個過程被稱為“裂解”。

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裂解氣壓縮機

而其中一種氣體丙烯,進入丙烯壓縮機、在零下40攝氏度的環境下再分離,其結果進入可以提供零下102攝氏度低溫環境的乙烯壓縮機。這一系列過程最終得到的乙烯,有對稱結構的兩個碳原子和4個氫原子,這使它可以用於“粘連”其他原子,結果用來製造合成纖維、合成橡膠、合成塑料等產品。

當時行業內有這樣一句話:“壓縮機一響,黃金萬兩;壓縮機一停,效益為零”。

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丙烯壓縮機

而它的製造工藝僅有美德日三個國家掌握,長期以來中國大型乙烯裝置機組的設計製造技術依賴進口,這等於是說中國的經濟動脈一直受制於人,這事我們是決不能容忍的!。

作為中國重大技術裝備行業的支柱型、戰略型領軍企業,沈鼓一直都是衝在研製乙烯裝置的前線,沈鼓曾研製成功24萬噸乙烯裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機,並用於大慶乙烯裝置擴建,打破了國外設備一統天下的被動局面,結束了我國大型乙烯裝置壓縮機長期依賴進口的歷史。

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2006年,國家決定在天津、鎮海、撫順建設三個百萬噸乙烯項目,沈鼓集團承擔了為這三個項目研製百萬噸乙烯壓縮機組的任務,一旦研製成功,就標誌著中國在乙烯裝置上成功躋身世界先進行列,從此再也不需要擔心被別人卡脖子了。

其中最核心的乙烯壓縮機設計任務交給了曾創造中國第一臺45萬噸級乙烯壓縮機的沈鼓設計院副總工程師姜妍手上。

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在研製百萬噸乙烯壓縮機上,最為重要的還有整體銑制三元閉式葉輪的加工工藝,葉輪是壓縮機最核心的部件,如果葉輪停轉,那麼整個裝置將會立馬崩盤,一天的損失高達2億多元。

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所以說如果不掌握這項工藝,即使百萬噸乙烯壓縮機設計成功,也無法制造出來投入使用。

世界上許多壓縮機制造商都在致力於該項技術的研究,但由於該項技術難度大、工藝複雜,只有美國的GE公司所掌握,壟斷全球,整體銑制三元閉式葉輪被稱為是居於世界風機研發“金字塔”頂端的產品,中國之前也是花費高額資金購買,而且還需額外支付後續的服務和維修費用。

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GE公司超大型整體銑制三元閉式葉輪

在過去許多年裡,沈鼓曾想從GE公司引進這項技術,但是得到的回答是:“中國人無論出多少錢,這個技術我們都不賣。”,GE公司還加強了這一設備的技術管控,不讓我方人士接近其技術研發重心,以此來對我國實行技術封鎖。

這讓沈鼓前董事長蘇永強暗自咬牙要花一年時間掌握整體銑制三元閉式葉輪加工技術。

而這項任務最終落到了崔連順團隊身上,想要掌握整體銑制三元閉式葉輪加工技術,需要依賴整體銑制,首先要在鋼坯上加工出葉輪大致的輪廓,鋼坯是一種極為昂貴的低溫鋼材,即使是粗加工要求也極為精細,而刀具是一種比鋼坯還要堅硬的材料,將多餘的部分去除。

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然後這個粗加工的部件被送到數控銑床上,進行最關鍵的整體銑制,筆直的刀具要在這一整塊鋼坯上銑製出螺旋狀的葉片,這是一個極端複雜的程序,絲毫的誤差都將前功盡棄。

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整體銑制三元閉式葉輪加工技術的原理所有人都知道,但是要掌握到如此精確的程度,卻極為困難,這也是為什麼整體銑制三元閉式葉輪加工技術一直被美國GE公司壟斷的原因。

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但是崔連順卻最終不負眾望,僅花費了9個月時間成功地研製出國內首件整體銑制三元閉式葉輪,中國從此成為全球第二個擁有這項製造工藝的國家。

崔連順在這9個多月的時間裡,可以說花費了巨大的精力在整體銑制三元閉式葉輪的研製上,因為這項技術被GE所壟斷,雖然知道葉輪加工原理,但是整體的製作流程卻無法獲悉。

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崔連順團隊從圖紙設計開始,到機床調試,刀具選擇再到程序編制上,都要攻克掌握,即使是小到像刀頭、刀杆、刀柄這樣的器件,也全部都要納入攻關範圍,崔連順必須保證每一個細微處都要處於最佳狀態,以保證最終的成功。

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最終,2016年,崔連順團隊開發研製出的、“3+2直線軸”高速銑削加工三元葉輪的工藝方法,已經申請了國家發明專利。利用這種方法,能夠一次加工成型高精度的葉輪,加工時間要比國外同行廠家少20多小時。達到了世界最為先進的水準。

我國首臺套“120萬噸/年乙烯裝置”在有著“巨無霸”工程之稱的中海殼牌石油化工有限公司二期項目現場一次試車成功,並創造了我國石化乙烯行業機組最大、調試最快、指標最優的新紀錄。

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可以說崔連順研發的整體銑制三元閉式葉輪,惠及全中國千萬人,中國再也不需要花費高額資金購買美國的三元閉式葉輪。

崔連順團隊研製的葉輪除了運用在乙烯壓縮機上,還被應用在各類離心壓縮機上,廣泛應用於石油石化、天然氣輸送、金屬冶煉等與國民經濟息息相關的重要領域,比如國家大型項目西氣東輸項目所使用的燃驅壓縮機組,就是使用的這種葉輪。

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除此之外,崔連順還參與了中國首臺套十萬空分裝置機組研製,標誌著我國在超大型空分裝置關鍵設備配套方面躋身世界前列,打破了國外核心技術壟斷壁壘,沈鼓成為繼西門子、曼透平之後,全球第三個能夠生產此產品的企業。

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儘管我們的葉輪加工技術達到了世界領先水準,但是我國多軸數控加工技術整體上與歐洲、美國和日本等國家和地區的先進製造技術相比還有一定差距,我們還需要不斷加油,趕超國外先進技藝。

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