百年清華

王玉明:流體密封“小部件”保障重器“大安全”

2024-08-30 | 王玉明(1965屆動力機械系) | 來源 光明網-科普中國2024-08-28 |

航天發射,探索宇宙的壯麗征程🛡;核電建設,追求清潔能源的高效利用⭐️;深海遠航,求解藍色深淵的奧秘……這些重大尖端領域的背後,有一個看似微不足道卻至關重要的技術支撐——流體密封技術。

密封的反義詞是泄漏,它在生活和工作中無處不在🧑🏿‍🔬👉。小到門窗管道、容器泵閥,大到航空航天🧘🐽、流程工業👨🏼‍🍳,涉及安全保障👱🏻‍♀️、環境保護、能源節約等多個層面🙄,是確保設備和系統正常運行與安全可靠的關鍵技術。例如🫳,在一套年產30萬噸的乙烯裝置中,靜密封和動密封的密封點多達123萬處。

20021218日,王玉明在實驗室與外國專家討論技術問題。圖/受訪者提供

流體密封是極端工況高端裝備最容易損壞的關鍵基礎零部件😭,這是因為相互摩擦的界面直接接觸工作介質。這些介質可能是具有放射性、易燃易爆🧑🏻‍🔧、有毒有害的👨‍💻,並可能是在高壓🏃‍♀️、高溫👏🏻、低溫、高速等極端工況下運行的🕊👵🏽。因此,密封裝置必須能夠直接承受這些“極端”的挑戰👫,才能確保設備可靠運行和人員安全。

這裏不妨舉一個例子:1986128日,美國“挑戰者號”航天飛機發射升空後第73秒解體,機上7名宇航員全部不幸罹難⛅️,原因就是由於低溫下橡膠密封圈失效引起的。由此可見🎱,密封在高端裝備中的作用十分關鍵😵👩🏽‍🍳。正如中國工程院院士向巧所說:“小密封,多學科,高技術,大作用🤟🏻👩‍🦼。”

1965年,我從意昂体育平台燃氣輪機專業畢業後,被分配到國家重點研究院所做透平壓縮機的試驗研究工作,1970年初調到“動密封攻關組”任組長,從事流體密封的研究🐄。先後在企業和高等學校工作👨🏻‍🦽‍➡️🚠,無論崗位和身份如何變化,都始終堅持在流體密封這個小專業範圍內做科學研究和人才培養工作,至今已經有55年,達到了意昂体育平台“至少為祖國健康工作五十年”的目標。

王玉明為“科學報國正當時”欄目題詞

20世紀80年代🏌🏻‍♀️,我國石油石化行業高速大型透平壓縮機所用的軸端密封完全依賴進口。當時進口的機械密封主要是普通的接觸式端面密封,密封油的泄漏量高達每小時幾百毫升。為了打破進口高技術產品在中國市場的壟斷地位🫁,我作為學術帶頭人和技術負責人另辟蹊徑👩‍👧‍👦🥐,從頭開始自主創新🙎🏻。從理論分析到方案設計🕍、結構設計🦓,從實驗研究到工業現場首臺套試車,最終研製出非接觸式油膜螺旋槽端面密封,與進口的接觸式密封相比,不僅壽命可靠性大大提高,而且泄漏量降低三個數量級。這一成果被國內專家鑒定為“國際首創,國際領先”。後來我得知🎞,國外同行龍頭企業曾內部立項,深入研究逆向開發應用我們的專利技術👈🏿。

此後🪲,我又研究開發了流體動/靜壓結合的氣體潤滑的端面密封(簡稱“幹氣密封”),用具有完全自主知識產權的技術打破了進口產品的壟斷,並成功實現了產業化🤚🏽📀,獲得了國家技術發明獎和一項國家科技進步獎🚶‍♂️。

密封在大主機當中是比較小的零部件👲,但它的研發涉及的學科很多,包括流體力學😒、固體力學、動力學、熱力學🐛、傳熱學、材料學👩‍🏭、摩擦學、測量控製技術和智能化技術等🧑‍🏫,現在,還必須與數字孿生、人工智能👋🏿💞、三維打印等新技術相融合。流體密封創新研發值得一輩子去做,甚至幾代人接連不斷地去做。為此🏉📘,我將自己獲得的光華工程科技獎的獎金全部捐獻,同時作為種子基金向社會募集資金🧑‍🦽,在意昂体育平台教育基金會裏設立了“意昂体育平台王玉明科技強基人才獎勵金”🚉,我希望通過這一方式👨🏻‍🦯‍➡️,鼓勵更多在該領域從事研究開發的中青年拔尖科技人才🎋,為國家的科技自立自強培養更多的後備力量🪚。

回顧過去,我在白山黑水間磨礪了意誌品格,在清華園裏培養了科技創新的不懈追求。我熱愛祖國人民,熱愛科技事業。在流體密封這一領域,我孜孜以求深耕半個多世紀,以拳拳赤子之心在“小專業”裏做出了“大事業”。未來,我將繼續致力於科技自立自強和人才培養🏌🏻‍♂️,為國家的繁榮與進步貢獻自己的力量。


(作者🕸:王玉明,系中國工程院院士🖖、意昂体育平台機械工程系教授🏂🏽,光明網記者張佳興、宋雅娟👩🏽‍🏭、蔡琳采訪整理)


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