“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(xué)專家、中國工程院院士顧國彪從清華大學(xué)畢業(yè)一年后，鄭重立下的志愿。
生命不息，奮斗不止，58年來，他將一腔熱血傾注到蒸發(fā)冷卻事業(yè)中，最終讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實。
他研發(fā)的常溫?zé)o泵自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)（簡稱蒸發(fā)冷卻技術(shù)）世界領(lǐng)先，已成功應(yīng)用于三峽電站的全球最大功率水輪發(fā)電機中。運行實踐證明，其性能穩(wěn)定、經(jīng)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(lǐng)團隊奮斗在蒸發(fā)冷卻技術(shù)的研發(fā)事業(yè)上，那份專注，一如當(dāng)年那個剛剛走出校園的青年。
發(fā)明新型冷卻發(fā)電機
2011年12月15日對顧國彪來說是個特殊的日子：三峽電站首臺70萬千瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機成功運行。這是世界單機容量最大的蒸發(fā)冷卻發(fā)電機組，采用了我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“定子繞組自循環(huán)常溫蒸發(fā)冷卻技術(shù)”，并由我國自行設(shè)計生產(chǎn)。這一天，距離我國蒸發(fā)冷卻團隊的成立已經(jīng)過去了53年。
將蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)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(shù)委員會委員提出使用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的建議。
對方半開玩笑地說，“你們的技術(shù)我了解過，才搞了一個50兆瓦的發(fā)電機，但我們這是700兆瓦的。如果你能在四五年內(nèi)完成400到500兆瓦的電機，并且兩年之內(nèi)不出故障，我就一定用”。
顧國彪的斗志被激起。恰巧，青海李家峽水電站有個400兆瓦的發(fā)電機組要上馬。由于此前蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)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(guān)計劃中的一項。
經(jīng)過顧國彪及其團隊的努力，1999年，李家峽水電站的蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)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(fā)軟了。”
50兆瓦及400兆瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機的研制與運行，獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎。2006年，三峽總公司將兩臺機組交給電工所蒸發(fā)冷卻技術(shù)研發(fā)中心進(jìn)行冷卻系統(tǒng)優(yōu)化。
目前，在三峽水電站安裝的32臺發(fā)電機組中，有2臺采用了顧國彪等人研發(fā)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)。顧國彪介紹說，大型發(fā)電機運行時會產(chǎn)生大量熱量，需要進(jìn)行冷卻。目前，國際上主要有空冷、水冷兩種冷卻方式，而蒸發(fā)冷卻技術(shù)則是利用低沸點的液體通過相變換熱來傳遞熱量，實現(xiàn)對發(fā)電設(shè)備的冷卻。這種經(jīng)濟高效的新型冷卻技術(shù)，是我們提出并實現(xiàn)的原創(chuàng)技術(shù)。
在蒸發(fā)冷卻技術(shù)工業(yè)應(yīng)用前，我國大型水利工程電力設(shè)備領(lǐng)域采用的都是國外技術(shù)。無論從裝備容量還是技術(shù)指標(biāo)上，這2臺70萬千瓦蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機都達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。“事實證明，我們的技術(shù)全面超越了他們。未來，我們的設(shè)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，走完每一個臺階，我們都花了大約10年的時間。”顧國彪回憶說，項目組先后因故被解散了3次，但他一直沒有放棄。第四次重組后，這個團隊更有朝氣、更努力，并取得了現(xiàn)在的成就。
顧國彪表示，“如果水輪發(fā)電機的功率提高到百萬千瓦以上，水冷技術(shù)因高水壓，安全性難以保證，而我們的蒸發(fā)冷卻技術(shù)完全沒有問題”。此外，作為一種通用冷卻技術(shù)，蒸發(fā)冷卻技術(shù)已在超級計算機、服務(wù)器上成功應(yīng)用，還將在新能源配電、抽水蓄能等凡要解決發(fā)熱、節(jié)能、安全可靠問題等方面有用武之地。
歷經(jīng)坎坷的創(chuàng)新路
目前，蒸發(fā)冷卻技術(shù)一直居于世界領(lǐng)先地位，但當(dāng)初做大型電機項目時，顧國彪不但要承受科研攻關(guān)的壓力，還要面對來自各方面的質(zhì)疑和指責(zé)：行業(yè)里的人不了解他在做什么。但他咬緊牙關(guān)堅持了下來，并通過多年努力換來了人們的認(rèn)可。
回顧往昔，顧國彪的圓夢之旅充滿坎坷曲折。對于這位熱愛體育運動的老院士而言，他的創(chuàng)新之路堪稱一場“人生馬拉松”。
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(xué)動力類電機系。回憶清華時光，他說，“最大的收獲，是培養(yǎng)出了敢闖敢干的性格以及解決實際問題的能力”。
1958年從清華畢業(yè)后，顧國彪被分配到剛籌建起來的中科院電工研究所工作。當(dāng)年正是各界熱議三峽工程之時，電工所接到了為三峽工程研制新型冷卻系統(tǒng)的任務(wù)。工作沒幾天，顧國彪就受命進(jìn)入該課題組。課題組通過后續(xù)研究分析，用模型試驗證明了常溫下自循環(huán)蒸發(fā)冷卻方案的可行性。
期間，相關(guān)蒸發(fā)冷卻電機項目上馬失敗。當(dāng)初因?qū)Υ颂岢霎愖h而被迫離開的顧國彪被重新安排到蒸發(fā)冷卻研究組工作，開始建立發(fā)電機內(nèi)兩相流的模擬試驗裝置，進(jìn)行設(shè)計理論研究及有關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)的獲取。1963年，他們與其他團隊一起，成功研制了天津發(fā)電設(shè)備廠的650千瓦水輪發(fā)電機。經(jīng)過半年的成功運行，證明了自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)在水輪發(fā)電機上應(yīng)用的可行性。
為全面研究分析自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)，團隊成員們改行搞起了熱力學(xué)、兩相流體力學(xué)以及電介質(zhì)化學(xué)等研究。顧國彪事后總結(jié)道，蒸發(fā)冷卻技術(shù)研究實際上是電工學(xué)、電機學(xué)和熱力學(xué)等的交叉學(xué)科，只有交叉學(xué)科才能形成新的學(xué)科方向，成長出創(chuàng)新技術(shù)。
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(jì)80年代初，顧國彪團隊與四川東方電機廠合作，研制了兩臺10兆瓦自循環(huán)蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機組，安裝在云南大寨水電站。經(jīng)云南方面的密切配合、改進(jìn)完善，發(fā)電機組一直運行至今，成為自循環(huán)蒸發(fā)冷卻技術(shù)的歷史性轉(zhuǎn)折點。
憑借大寨水電站安全運行的基礎(chǔ)，顧國彪又爭取到陜西安康的50兆瓦水輪發(fā)電機和上海電機廠上海輸變電公司合作的50兆瓦汽輪發(fā)電機項目，實現(xiàn)了長期安全運行。每每談到這些，顧國彪都笑著說，“每到關(guān)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(dāng)天，正好是顧國彪80歲生日。采訪持續(xù)了近3個小時，他思維敏捷、談吐清晰，一點不像上了年紀(jì)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(xí)慣，這也得益于他的清華歲月，當(dāng)時的清華非常重視學(xué)生的全面發(fā)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(fēng)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、毅力和持久力。他也鼓勵實驗室的學(xué)生要堅持體育鍛煉，注意手腦并用，強調(diào)動手能力。他認(rèn)為，工程科學(xué)非常注重手腦并用，來解決實際問題。
顧國彪還記得，在陜西安康建設(shè)50兆瓦發(fā)電機時，他對每個環(huán)節(jié)都不敢疏忽，在工地上一干就是12個小時不停歇。吃飯沒有地方坐，顧國彪和同事就靠在墻上吃。他說，“如果沒有好的身體，根本不可能堅持高強度的工作”。
“重大電氣裝備的研制，一般需經(jīng)歷基礎(chǔ)研究、原理樣機、中試樣機、擴大中試、工業(yè)樣機經(jīng)濟分析、市場產(chǎn)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，“由于項目組解散了三次，現(xiàn)在的團隊是第四組，成員普遍比較年輕。我想用親身經(jīng)歷啟發(fā)年輕的工程科技工作者，應(yīng)當(dāng)如何做出創(chuàng)新性的工作”。他給研究生開講座，寄希望于他們能夠振興電氣工程學(xué)科和制造業(yè)。
顧國彪直言，當(dāng)前的中國企業(yè)患上了“仿制病”，他憂慮于“何時走出山寨”的問題。通過科技創(chuàng)新走上強國富民之路，是青年科技人員應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的歷史使命。他用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的創(chuàng)新為例，現(xiàn)身說法，指出青年科技人員培養(yǎng)創(chuàng)新精神需要豐富的知識、實際的訓(xùn)練和健全的身心，還要有精誠合作的優(yōu)秀團隊。
“志不堅者智不達(dá)”，顧國彪一直用這句話來激勵自己。在他看來，要實現(xiàn)理想和抱負(fù)，就要有不懈的堅持，這和堅持體育鍛煉是一樣的道理。他還說，智者的成功，除了堅持，還要制定切實可行的計劃，一步一步往前走。