歷史呼嘯而來。當世界科技發(fā)展同樣進入“百年未有”之新階段的時候，關鍵技術領域的角力越來越激烈，接二連三的“卡脖子”問題，讓人們越來越認清一個現(xiàn)實——“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的”。
這一點，華能西安熱工院的科技人員們感受最為真切。
近兩年，面對越來越復雜的外部發(fā)展環(huán)境，西安熱工院緊緊圍繞“科技自立自強”，面向國家重大戰(zhàn)略需求，集中力量進行電力領域“卡脖子”問題技術攻關，下大力氣進行關鍵共性技術、前沿引領技術研發(fā)，取得了一系列突破性進展。
工控系統(tǒng)國產(chǎn)化：甩掉“卡脖子”的手
2020年11月26日，早上6:14分，清晨的第一縷陽光伴隨著央視《朝聞天下》主持人親切的聲音一起飄來，“昨天，我國自主研發(fā)的國內(nèi)首套全國產(chǎn)化百萬千瓦級分散控制系統(tǒng)在華能玉環(huán)電廠成功投運……”薛建中打開手機，這一消息被各大媒體報道，已經(jīng)在朋友圈刷屏，圈友們自豪的留言仿佛溢出了屏幕。
西安熱工院薛建中和他的DCS研發(fā)團隊正是這起“轟動事件”的幕后制造者。
2019年3月，華能集團提出，要舉全公司之力，投入全國產(chǎn)DCS的研發(fā)。“軍令如山。熱工院倍感責任重大、使命光榮，我們聞令而動，把它列為頭號工程來推進。”薛建中說。
很快，一支40余人的DCS研發(fā)團隊迅速組建，與中國電子、南瑞繼保等央企聯(lián)合創(chuàng)新的機制也確定下來，項目發(fā)展進入快車道。
全國產(chǎn)DCS研發(fā)中最基礎的一步就是組態(tài)，通過類似“搭積木”的方式，搭建出具備各種功能的模型。組態(tài)一方面是邏輯組態(tài)，按照設備運行的邏輯關系完成后臺模型搭建，另一方面是畫面組態(tài)，依據(jù)后臺邏輯組態(tài)模型繪制前臺操作運行界面。組態(tài)工程師桑永福說：“邏輯組態(tài)是最考驗功力的活。就像名篇續(xù)寫一樣，需要對設備了如指掌，熟悉掌握原系統(tǒng)的底層運行邏輯，先滿足運行功能，然后在新控制系統(tǒng)下持續(xù)提升?！?/p>
在全國產(chǎn)DCS系統(tǒng)開發(fā)中，熱工院發(fā)揮30多年的控制系統(tǒng)組態(tài)經(jīng)驗，集多家DCS系統(tǒng)的優(yōu)點為一體，完美實現(xiàn)了畫面組態(tài)的“定制功能”，不僅綜合操作者的使用偏好和操作習慣進行系統(tǒng)界面優(yōu)化，就連鼠標懸停的顯示信息、報警自定義顏色和狀態(tài)這樣的細節(jié)設計都考慮在內(nèi)，組態(tài)工程師崔戰(zhàn)兵說，他們都像雕琢一件工藝品，精益求精。
項目組成員宋美艷仍然記得，疫情期間長達6個月的全封閉研發(fā)過程中，他們進行了成百上千次研發(fā)測試，完成了3輪大規(guī)模芯片應用測試，對導熱外殼進行了300多個小時的高溫箱測試,現(xiàn)場施工中對11500多根DCS連線進行通道測試，繁冗、復雜，但卻精雕、細琢。
經(jīng)過198個晝夜奮戰(zhàn)，2020年11月6日，國內(nèi)首套100％全國產(chǎn)化DCS在華能福州電廠35萬千瓦機組成功投用，從操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等基礎軟件到應用軟件全部使用自主技術，實現(xiàn)了火電廠100％全國產(chǎn)DCS工控系統(tǒng)從無到有的突破，填補了多項國內(nèi)空白。
但DCS研發(fā)團隊沒有來得及享受成功的喜悅，馬不停蹄又奔向下一個目標——玉環(huán)百萬千瓦級示范項目。
玉環(huán)項目投產(chǎn)前夕，所有人都進入了瘋狂的狀態(tài)。工作任務從每天細化到每小時，每分每秒都在跟時間賽跑，加速增派人員進場，連夜吹響集結(jié)號，創(chuàng)新方法縮短施工周期。一張板凳，靠著打盹；兩把椅子，蜷縮著睡；宿舍的床鋪不夠，大家就輪流和衣而臥……“玉環(huán)投運前，我們基本都是在現(xiàn)場，連續(xù)熬了好幾個通宵，白天調(diào)試設備，晚上集中消缺，困了就在工程師站的椅子上湊合一下?！必撠烡CS系統(tǒng)架構設計的工程師胡波說。
就這樣爭分奪秒，華能玉環(huán)電廠示范項目10天完成DCS系統(tǒng)組態(tài)；15天完成機柜制作；3天完成73個機柜的系統(tǒng)內(nèi)部接線，接線準確率近100%；15天完成現(xiàn)場調(diào)試，從確定立項到成功投運，僅用了65天，創(chuàng)造了多項業(yè)內(nèi)紀錄。
2020年11月25日，國內(nèi)首套百萬千瓦級100％全國產(chǎn)化DCS在華能玉環(huán)電廠成功投運，標志著我國高參數(shù)、大容量發(fā)電領域核心控制設備實現(xiàn)完全自主可控。
一只“卡脖子”的手，從此消失了。
這次，DCS團隊的成員們可以盡情享受成功的喜悅了。
高溫合金材料研發(fā)：十年磨一劍
高溫合金材料又被稱為“超合金”。當前，我國在燃氣輪機、核電等領域的高溫合金主要依賴進口。2012年，西安熱工院向鍛造“自主、自造、物美、價廉”的新型自主高溫合金發(fā)起了挑戰(zhàn)。
如果說DCS研發(fā)是一場快準狠的突圍戰(zhàn)，出奇制勝，那么自主高溫合金研發(fā)就是一場攻堅克難的持久戰(zhàn)，百煉成金。
高溫合金從原料到產(chǎn)品，需經(jīng)過核心技術研發(fā)、中試和產(chǎn)業(yè)化制備優(yōu)化、認證和工程化驗證三個主要大階段，每種自主設計新合金都要完成三個階段的“大循環(huán)”以及每個階段內(nèi)各個“小循環(huán)”才算完成研發(fā)流程。
“研發(fā)一種新的合金，需要先基于需求設計出成分，在實驗室一爐一爐煉出設計合金。然后通過測試高溫強度、耐腐蝕性、抗氧化性、組織結(jié)構、物理特性等十幾項性能，對組織和性能進行表征分析優(yōu)化，并在此基礎上進行迭代優(yōu)化?！备邷睾辖鹧邪l(fā)團隊負責人谷月峰介紹，經(jīng)過幾十甚至上百次的優(yōu)化迭代，新的合金材料才能進入下一階段的研發(fā)驗證。因此，“十年磨一劍”用來形容高溫材料的研發(fā)一點不為過。
“我們團隊的人都保持兩種心態(tài)，一種是平常心，一種是好奇心?！惫仍路逍ΨQ。以平常心面對一次次的實驗結(jié)果，周而復始，不知疲倦；以好奇心進行一次次優(yōu)化、探索和鉆研，不言放棄。
谷月峰帶領的團隊是一支高學歷的精英團隊。他們目前正在研發(fā)未來650℃和700℃機組發(fā)展需要的七大類自主高溫合金。其中，進展最快的型號為HT700T合金，制備的2批次鍋爐高溫管2017年通過評審，獲準在國家能源局驗證試驗平臺上掛爐試驗，驗證最長已超2.5萬小時，情況良好。2020年7月，HT700T壓力管道通過國家級技術評審，獲準在瑞金電廠二期百萬機組項目上進行試驗性應用，邁出了自主700℃等級合金材料在商業(yè)電廠應用的堅實步伐。自主高溫材料涂層技術也于2020年8月通過技術評審，獲準首次在商業(yè)電站規(guī)模化應用。
時間可以檢驗一切，也可以成就一切。谷月峰說，再經(jīng)過1～2年，他們研發(fā)的第一款自主高溫材料就將完成整個研發(fā)流程。千錘百煉始成金，到那時，我國火電設備的自主化發(fā)展將增添一抹華能“金”色。
更多關鍵領域：科技報國的使命擔當
關鍵核心技術必須牢牢掌握在自己手中。西安熱工院堅持以科技創(chuàng)新保障產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全，當前承擔的幾項關鍵核心技術攻關項目全部有條不紊快速推進。
2020年12月22日凌晨，漫天飄雪的陜北高原，經(jīng)過緊張的安裝、調(diào)試，由西安熱工院與中國電子聯(lián)合研發(fā)的國產(chǎn)化自主可控風電PLC在華能陜西定邊沈口子風電場成功投運，實現(xiàn)PLC系統(tǒng)關鍵軟、硬件設備的100%國產(chǎn)化，標志著華能繼火電廠DCS國產(chǎn)化、輔控PLC國產(chǎn)化后，在能源控制領域核心裝備上再次實現(xiàn)重要突破。
截至2020年底，燃機自主運維項目已經(jīng)完成相關部件的無損檢測，技術水平和檢測精度不低于國外燃機制造商，燃燒穩(wěn)定性診斷判據(jù)也已經(jīng)完成驗證和完善。650℃機組研發(fā)項目，課題組已經(jīng)進行了詳細的系統(tǒng)方案研究，進駐相關設備廠，確定了設計邊界條件并協(xié)同完成了系統(tǒng)熱平衡圖。
積跬步以致千里，匯涓滴而成江海。西安熱工院黨委書記蘇立新說，“十四五”期間，西安熱工院將落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，聚焦核心技術自主可控，著力解決電力基礎設施網(wǎng)絡安全、高溫材料、燃機運維等“卡脖子”問題，打造創(chuàng)新新高地，引領技術新突破，為構建安全高效、清潔低碳能源體系貢獻科技力量。（張艷燕 張娟娟）
