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作者：张琢悦 来源： 发布时间：2019-3-5 21:13:22
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提及叶片，不同于人们印象中树叶般的轻柔，在汽轮机制造领域，叶片是由铮铮钢铁打造而成的关键部件。
2019年1月8日上午，2018年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行。其中，由西安交通大学教授谢永慧领衔完成的“汽轮机系列化减振阻尼叶片设计关键技术及应用”摘得2018年度国家科技进步二等奖。
汽轮机的“心脏”
汽轮机是一种将蒸气热能转化为机械功的旋转机械，其广泛应用于火电、核电、舰艇动力、冶金、化工等领域。汽轮发电机组为我国提供了70%左右的电能，在国民经济中扮演着极为重要的角色。
叶片堪称是汽轮机的“心脏”。当高温高压的蒸汽穿过固定喷嘴加速喷射到叶片上，一个个排列整齐的叶片便以转子为中心旋转，源源不断地对外做功，最终转化为实实在在的电能。
看似顺畅的机理，实现起来却困难重重。叶片在极为恶劣的环境下运行，需要承受高温、高压、巨大的离心力、气流激振力等作用。以离心力为例，一片1828mm叶片的离心力就可达1100吨，相当于两架世界上最大客机“空客A380”的最大起飞重量。
据统计，叶片故障占汽轮机事故的30%以上。一片叶片断裂将打坏周围叶片，导致多片叶片断裂和整机停运，造成重大事故和经济损失。于是，减振阻尼叶片进入了人们的视野。
减振阻尼叶片振动应力小且安全性高，因此，坚持不懈地开发阻尼叶片，不断推陈出新，成为发展先进汽轮机的必然选择。
以谢永慧为代表的高校科技工作者，逢山开路、遇水架桥，通过与企业、科研院所开展密切合作，组建起一支优势互补、力量雄厚的研究团队。他们以“不破楼兰终不还”的气势，坚持深耕减振阻尼叶片优化设计，攻克一个又一个难题，历经20余年，终于走出了一条完全自主的科技创新道路，实现了“汽轮机系列化减振阻尼叶片设计关键技术及应用”的重大突破。
从“零”开始
20世纪90年代，我国的汽轮机叶片研究与发达国家差距较大。高昂的出售价格、严格的技术垄断、只卖产品不提供技术……这些都是我国当时面临的窘状。长期依赖于进口先进叶片，使我国汽轮机的发展受制于人。
于是，设计生产出属于我们自己的、具有完全自主知识产权的先进阻尼叶片，成为长期困扰我国科学家的一大难题。
本科期间第一次见到叶片，谢永慧就为之深深着迷，当时就下定决心，一定要研究它、开发它。从本科毕业设计开始，谢永慧便师从我国叶轮机械领域著名专家、西安交大西迁教授孟庆集进行叶片改型设计，其后又组建团队研发先进阻尼叶片，这一做就做了近30年。
在失败中成长，在黑暗中探索。这条摸着石头过河的路，团队走了很多年。比如，在研究特大型阻尼长叶片初期，团队甚至不知道这种叶片长什么样，设计参数稍有偏差，相邻叶片就可能受到干涉，从而无法形成整圈叶片。
这其中，有团队成员夜以继日的奋斗，有春节期间计算机房灯火通明的坚守，有对关键步骤的反复推演与交叉碰撞……正是凭借着一股不服气、不服输的坚定信念，依靠知识分子爱国奋斗、艰苦创业的奉献精神，团队最终成功研发出一系列阻尼长叶片，使该项技术拥有了实质性的重大突破。
至此以后，谢永慧团队顺利推进，提出了叶片强度振动设计新方法及系列减振新结构，自主研发了“频率精准预测—安全性准确评判—强度振动自动寻优设计”的减振阻尼叶片设计关键技术体系，最终实现了阻尼叶片“个性化”私人订制的最优设计。
“没人能再卡住我们的脖子，现在我们自己研制的阻尼叶片参数比国外同类产品还要好。”谢永慧的言语间满是豪情与骄傲。
探索合作新模式
2019年，中央电视台《开讲啦》节目组迎来第一期演讲嘉宾——西安交大校长王树国。
王树国在演讲中表示，面对第四次工业革命迅猛发展所带来的巨大变化，大学需要转变观念、深刻变革，一定要开放办学，主动融入社会。
谢永慧团队可以说是充分践行“校企研”融合发展模式的典型代表。谢永慧曾总结道，这正是他们团队不断进取、收获成功的重要秘诀。
十几年来，谢永慧及同事张荻带领数十位博士和硕士研究生，与企业、科研机构广泛开展精诚合作，闯出了一条不同寻常的产学研融合发展之路。研究团队充分发挥大学、国有大型企业和重点研究院所的技术优势，强强联手、密切合作，共同研发出适用于20~1700MW等级火电、核电和工业汽轮机从调节级到低压末级的87种阻尼叶片，产品应用于835台汽轮机，性能指标优于国外同类产品。
团队通力研制出了世界最长、排汽面积最大的1905mm叶片，国家科技重大专项CAP1400和“华龙一号”核电汽轮机采用的1828mm叶片，以及新一代超超临界1000MW火电汽轮机采用的全转速1200mm叶片；研制出的叶片销售至全国22个省，出口9个国家，其中包括远销沙特的60Hz超临界660MW汽轮机采用的910mm叶片和应用于巴基斯坦核电项目的1710mm叶片。值得一提的是，该出口叶片还为推动“华龙一号”这一自主品牌走向世界，为我国向其他国家出口先进核电汽轮机产品提供了重要的技术支撑。
谢永慧团队的另一项优势则在于积极实施“高校、企业联合”的人才培养模式。
一方面，企业技术人员定期入校与研究生共同学习、培训；另一方面，在校学生也可以获得前往企业一线实习、实践的机会。如此一来，科学研究、技术突破、实践应用都在高效且有条不紊的运转，最大程度地促进了技术的更新换代和推广应用，实现了良性互动的研究生态。目前，团队主要技术骨干不仅全部掌握了项目的关键技术，而且在阻尼叶片研发过程中可以高效运用、灵活出新。
因循这种培养模式，团队在发展的过程中产生了全国劳动模范、省级突出贡献专家等各级人才，培养了大量博士、硕士以及工程硕士等专业技术人才。
一直在奔跑，追梦不停歇。“我们志愿为祖国解决一个又一个难题。”谢永慧代表团队郑重承诺道，“作为西迁新传人，我们将不忘初心，努力奔跑，永不停息，把先进汽轮机的研发进行到底，为祖国发展贡献智慧与力量。”■
《科学新闻》 (科学新闻2019年2月刊 人物)
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