百年清华

——记中国工程院院士、电机蒸发冷却技术奠基人顾国彪

顾国彪院士在李家峡水电站400兆瓦蒸发冷却水轮发电机前

蒸发冷却技术研究中心工作人员在坝上风电场

　　“千磨万击还坚劲,任尔东南西北风。”在科学发展领域中，有这样一个人，他不怕艰险、迎难而上；他开拓创新，追求真理；他淡泊名利，热爱国家。他在科学探索的道路上，不论遇到怎样的逆境，从不退缩，始终坚持科学理想。以人民和国家的利益为目标，严于律己，坚持创新理念，在科学创新的道路上不断进步发展。如今，已过古稀之年的他，还坚持奋斗在科学研究领域最前线，为大众造福。他，就是中国工程院院士、电机领域著名科学家、电机蒸发冷却技术的奠基者和领路人顾国彪。

　　自主创新

　　创造丰硕科技成果

　　顾国彪院士1958年从清华大学电机系毕业后，在几十年的研究生涯中，一直从事于大型电机的蒸发冷却研究与产业化工作。对不同沸腾温度、循环原理、冷却结构的系统进行实验及理论研究，建立了相变传热应用于大电机冷却的理论基础，将常温无泵自循环蒸发冷却技术应用于工业机组，从而形成了具有自主知识产权的电机新型冷却技术，从而拓展了电机及相关学科内容。

　　顾院士带领10个人的团队，付出了多年的心血，攻克蒸发冷却技术。他深刻认识到自主创新的重要性和应用研究的迫切性。自1972年起，先后负责研制成功1.2兆瓦全蒸发冷却汽轮发电机,获1978年全国科学大会奖。长期运行后获北京市科技进步二等奖,其后研制成50兆瓦定子蒸发冷却汽轮发电机并工业运行，获1993年中科院科技进步二等奖，为现在特种电机的成功研制打下了基础。1983年至1984年他负责研制成功的云南大寨电厂两台10兆瓦蒸发冷却水轮发电机工业样机，至今已安全运行了27年。1987年，该项目获中科院科技进步一等奖,1988年获得国家科技进步奖二等奖。在1991年又成功研制出国家“七五”重点工业试验项目安康火石岩水电站50兆瓦蒸发冷却水轮发电机，获得1998年中科院科技进步一等奖和2002年获得了国家科技进步二等奖。

　　“九五”期间，顾国彪研究员成功研制了国家重点项目李家峡400兆瓦（40万千瓦）蒸发冷却水轮发电机，在1999年末投入使用，其高效安全的性能特点已取得显著成效，2000年四部委授予个人突出贡献奖,并被法国举办的国际大电网会议评议为“旋转电机的四项新进展之一”。2002年获国家科技进步二等奖,2005年获何梁何利科技进步奖,2009年机械工业学会授予了科技成就奖和青海省科技进步一等奖。

　　2004年至今，顾国彪院士一直与三峡总公司、东方电机公司合作研制“三峡800兆瓦级容量蒸发冷却水轮发电机”二台机，预计一台将在今年11月发电，另一台在2012年初发电。顾国彪院士在他的研究中，还获科技大会奖—项，国家科技进步二等奖2项，省部委级一等奖2项、二等奖2项，三等奖—项，并发表论文百余篇,多项专利已被应用。

　　1980年至1995年时，顾国彪院士还组织研制成国产首台磁共振CT用ASP－015永磁磁体，这为日后开展合作研制太空反物质探测仪永磁磁体（AMS磁体）打下了基础，ASP－015和AMS磁体均获得了国家科技进步二等奖；推动开展磁悬浮直线电机驱动技术研究，研制用于特殊场合的无泄漏磁性流体密封器和国内首套电机变频控制装置以及其他用途的特殊电机多种，均获得国家或院级奖励。

　　蒸发冷却水轮发电机主要采用自循环蒸发冷却技术，在几十年的运行中，安全可靠性高,冷却效率好是该技术最主要的优点.此外还有定子绕组温升低且温度分布均匀，系统压力低；运行、操作和维护十分简便，系统寿命长.由于取消了水处理系统，无水泄漏破坏绝缘而影响安全运行、甚至毁坏机组的事故。

　　上世纪五六十年代，顾国彪院士对电机蒸发冷却技术进行攻关，国内相关的技术研究极少，尤其是作为电机蒸发冷却技术基础的微细管内两相流体动力学和热力学，国内更是空白。为了证明蒸发冷却技术可行性，顾国彪和他的同事们从零开始，大胆实践,终于研制出一台15千瓦基于低温制冷循环的蒸发冷却电机。经过创新循环原理后,研究了常温自循环蒸发冷却,在650千瓦电机上超容量到1100千瓦得到验证，且对其他电气故障起到了抑制故障扩大的保护作用。这为他今后对电机蒸发冷却技术的进一步研究开启了一个很好的契机。

　　坚定执着

　　李家峡电机投入运行

　　顾国彪院士说：“没有永远的成就，只有不断地超越。”他一直把追赶、超越世界领先技术为科技目标，在这条道路上，以常人难以企及的执著精神，将知识和技术转化为生产力。

　　把蒸发冷却技术应用在三峡工程，一直是顾国彪院士的愿望。最初，三峡工程的总工程师认为，中国当时还达不到生产特大型发电机组的水平，一直采用西门子及ABB或其他国外的发电机组。1994年,三峡工程正式开工,顾国彪向三峡工程的总工程师提出，让三峡使用比水冷技术更好更安全可靠的蒸发冷却技术，总工程师开玩笑说：“你们才搞了一个50兆瓦的发电机，而我这是700兆瓦。如果你能在四五年内完成400到500兆瓦的电机，两年之内不出故障，我一定用。”这句玩笑话激发了顾国彪的斗志，他迎难而上，决心把蒸发冷却技术先应用到李家峡然后用到三峡工程。

　　由于陕西安康火石岩电站50兆瓦蒸发冷却水轮发电机的良好声誉，顾国彪在中科院领导的支持下,得到了原电力部领导和西北电力局.黄河上游建设局的支持，争取到了黄河上游的青海李家峡水电站400兆瓦蒸发冷却水轮发电机的项目，成为“九五”国家科技攻关计划。在近三年的时间里，顾国彪带领科技团队的几位年轻人，与东方电机公司及水电四局的同志一起，从设计到制造加工、电站安装、检查，夜以继日奋斗在工程第一线。工程的每一个阶段都进行全方位的监督指导，不允许出丝毫的偏差。

　　1999年底，李家峡水电站的蒸发冷却水轮发电机投入运行发电，并且安全运行至今。50兆瓦及400兆瓦蒸发冷却水轮发电机研制与运行，获得2002年国家科技进步二等奖。李家峡水电站蒸发冷却水轮发电机的成功运行，终于引起了三峡总公司的关注和认同。经过多轮的技术交流，讨论、审查，三峡总公司决定将两台水内冷的机组交给中国科学院电工所和东方电机股份有限公司，进行冷却系统的优化。随后，三峡总公司在三峡地下电站上采用两台840MVA蒸发冷却水轮发电机。至此，顾国彪院士的愿望得以实现。

　　再接再厉

　　研发道路一刻不停

　　顾国彪院士在学术方面，已将电气工程学科与工程热物理学科交叉结合，拓展了两个学科的研究领域，形成了新的学科方向——电气设备蒸发冷却技术。蒸发冷却技术上的深入研究和成功应用，大大提高了我国自主研发重大电力装备核心技术的水平。可顾国彪没有停止追求理想的脚步，继续朝着世界能源以及新能源开发领域奋勇向前。

　　在蒸发冷却技术在三峡工程中推广和应用的大局已定，顾院士又有了新想法，开始关注风力发电方面的发展。在顾院士的带领下，蒸发冷却技术中心深入分析了我国风力发电的发展过程和缺乏核心技术的现状，从2005年开始，将蒸发冷却技术应用于风力发电机领域。初期，他带领团队将一台750千瓦的异步风力发电机进行蒸发冷却技术改造，使其容量大幅提高到兆瓦级，初步掌握了蒸发冷却风力发电机的设计技术。随后，蒸发冷却技术中心又与有关企业合作，完成了2兆瓦永磁直驱及3.6兆瓦半直驱风力发电机的设计和制造，从而摆脱国内厂商依靠引进技术的困境。同行说，顾国彪院士在这方面的工作和成果，将有助于我国掌握大型风力发电机的核心技术,提升总体的设计研发能力，对我国大型风力发电机技术的发展起到示范和引领作用。

　　顾院士说：“从技术引进发展到创新型国家建设，这是国家发展的必由之路。企业同样面临这个情况，粗放型经济的发展到了一定程度后，一定要进入高技术、高质量的自主品牌的建设。具备自主知识产权产品的研发是非常重要的。”

　　如今，已是古稀之年的顾国彪，还继续不辞辛劳为国家的发展奉献着。他一丝不苟的工作作风，严谨求实的科学态度，与时俱进、孜孜不倦的拼搏精神，都深深鼓舞着大家。相信在顾国彪院士带领下的蒸发冷却技术团队，积聚深厚学术积淀，充满旺盛朝气和活力。相信在不久后的将来，他们一定会研发出更多更好的自主创新产品，让中国真正成为国际电机领域的领头羊。（刘伟 刘炳胜 覃硕）

转自 科技日报 2011年3月14日