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致敬!国家工程师》系列报道之七:乙烯压缩机第一人成长记

2014-11-3 9:50:58新华网 【字体:

乙烯压缩机第一人成长记

沈鼓集团透平设计院三室主任、“中国百万吨乙烯压缩机设计第一人”姜妍。(姜冰 摄)

    编者按:

    13层楼高的8万吨“大压机”,锻压出飞机的起落架、主梁;上千个软件组成的网络控制系统,成为高铁列车的大脑和神经;海上石油钻井平台,期待着挽起南海的浪涛;4000吨起重机,将为大型核电站扬起臂膀。

    重大装备制造,事关国家命脉、国家安全。在这个领域默默付出的人们,当得起“国家工程师”之名。他们专注的,是代表国家核心制造能力的大国重器;他们的事业,撑起国民经济的脊梁。

    在中华人民共和国成立65周年之际,新华网与《瞭望东方周刊》联合推出大型报道《致敬!国家工程师》,向读者介绍十个代表“中国创造”的重大技术装备制造项目以及它们的核心团队。

    作为全球第一服装大国,中国人在很多年里都无法用自己制造的机器生产合成纤维。譬如涤纶、腈纶、锦纶,现代服装业以它们为原料,才能制成大衣、运动服、衬衫、T恤……

    合成纤维来自原油到乙烯的转变:前者被投入到气压缩机,被分解为多种气体——这个过程被称为“裂解”。

    其中一种气体丙烯,进入丙烯压缩机、在零下40摄氏度的环境下再分离,其结果进入可以提供零下102摄氏度低温环境的乙烯压缩机。

    这一系列过程最终得到的乙烯,有对称结构的两个碳原子和4个氢原子,这使它可以用于“粘连”其他原子,结果用来制造合成纤维、合成橡胶、合成塑料等产品。

    因为用途广泛,乙烯产品在全部石化产品中的比例超过75%。

    但是,在这一系列化学反应中作为关键设备的乙烯压缩机,却一直是中国装备制造领域的短板——2006年之前,中国甚至无法制造自己的乙烯压缩机。

    乙烯压缩机与裂解气压缩机、丙烯压缩机,组成乙烯“三机”机组。

    2006年,中国决定用超过600亿元人民币建设3个百万吨乙烯项目。这也是中国引以为豪的石化工业自1978年以来最大规模的投资。

    谁能为中国解决百万吨级别的乙烯压缩机?答案是,41岁的女工程师姜妍。

    这句话改变了我一辈子

    言语温柔、神态沉静,“中国百万吨乙烯压缩机设计第一人”姜妍,已在沈阳鼓风机集团股份有限公司(以下简称“沈鼓集团”)工作了17年。

    这家企业的前身是一家1934年日据东北时期创立的企业,主要制造矿山、建筑机械以及军需钢制产品。1952年,国家用170万元、相当于今天百亿元资金的力量对企业进行了改造。各类压缩机是它享誉全国的“拳头产品”。

    而当1997年姜妍从沈阳化工学院毕业进厂时,国企改革正在冲击着这家数年来持续下滑的企业。虽然沈鼓集团是涉及国家安全的重点企业,没有大规模改制,但经营困难还是带来工人离岗以及勉强维持的工资。

    姜妍向我们回忆说,当时每月工资380元也曾不能按时发放,对于她这样的年轻工程师来说,最大的挑战是外面的诱惑。与她一同入厂的37名同学,至今留下的只有10个。

    化工机械专业毕业生姜妍是和男友一起进入沈鼓集团的。因专业关系,两人并没有被分配到重要的压缩机生产部门,而是辅机——为压缩机做配套的容器、油站等。

    姜妍对于那时的印象之一,就是沈阳街头回响着的《从头再来》。他们两人一个是抚顺人、一个是锦州人,一旦下岗就“不可收拾”。思虑再三,两个年轻人决定留下。

    2003年,沈鼓集团转制。此前它承担的“九五”国家重点科技攻关项目大型乙烯裂解气压缩机、丙烯压缩机研发成功,并用于大庆乙烯装置扩建。至此,中国只剩下“三机”中的乙烯压缩机还未攻克。

    此间姜妍曾被借调到主机部门工作一年,后来因为休产假,又回到了辅机部分。某日,主机室主任对她说:“你干活的能力和劲头,干压缩机没有问题,我非常了解你。”

    “这句话改变了我一辈子。”姜妍说,自己还在做辅机的时候,看到高级技术人员制造的压缩机项目,内心曾十分感慨,觉得自己永远都不可能做到。

    现在她已经参与了几百台压缩机的设计工作。

    中国第一套乙烯装置于1962年在兰州石化诞生,年产能5000吨,仅为同期美国乙烯产能的四百分之一,而且全部乙烯装备都需要进口。11年后,燕山石化标志性的第一套30万吨乙烯装置,连螺丝钉都是进口的。

    从1973年起,中国在乙烯装备制造方面连续遭遇重大挫折。先是原国家计委决定建造11万吨乙烯装置,结果关键部件要么不能按时完成,要么存在质量问题。

    1976年,原一机部、燃料化工部等决心建造30万吨乙烯装置,最后因关键设备、材料以及投资等原因,中途下马。

    直到1987年,国家级的乙烯领导小组决定将成套装备分解为气裂解压缩机等6个部分进行。这样到1988年,第一个中国人自己的乙烯关键设备——一万吨级的裂解气压缩机终告成功。

乙烯压缩机第一人成长记

    百万吨乙烯装置也是2006年开始的“十一五”期间,石油石化装备行业三大工程之一。(王玉光 摄)

    国产化的路能不能走下去

    姜妍告诉我们记者,一直到新世纪,当他们到意大利企业参观时,对方派人看守,禁止一切拍照设备,“就像防贼一样”。

    “看到国外的先进技术,还有别人的轻蔑,确实让人心里很受触动。我的性格就是,如果被人瞧不起,我一定要达到一个高度。虽然他们发展比中国早100年,但现在,我相信中国只是差距10年。”姜妍说,

    对于新世纪以来中国在乙烯装置上的重大突破,沈鼓集团董事长苏永强接受我们采访时说,其代表就是2011年完成的百万吨乙烯“三机”。

    虽然“三机”国产化制造只需要不超过3亿元人民币,却是单个投资200亿元的百万吨乙烯装置的核心。

    一旦乙烯压缩机出现问题,整个装置都要停下来,“这种装置投料一次就要1亿多元,一旦有问题,就要把料都倒出来,整个炉子就报废了。”他说,“对于使用厂家来说,相当于用百分之一的资金承担百分之百的风险,这就是为什么乙烯装置用压缩机这么多年不能国产化的一个重要原因。”

    在2008年启动百万吨乙烯装置之前,中国甚至都没有能配合其研发的单元试验台。这种大型离心压缩机试验台,可以用来测试机器在各种工况和速率下的表现。

    一个关于乙烯装备的例子是伊朗。虽然该国拥有丰富的石油和天然气资源,是中东地区仅次于沙特的第二大石化生产国,但在西方制裁之下,一直无法使用大型乙烯装置来获得利润更高的石化产品。

    “一旦有问题,只要有沈鼓在,中国所有的炼油厂和加工厂都可以恢复。否则,损坏一个就是彻底失去一个。”苏永强说。

    2006 年 6月,根据《关于加快振兴装备制造业的若干意见》,百万吨级大型乙烯成套设备被列为国产化攻关的重点。

    百万吨乙烯装置也是2006年开始的“十一五”期间,石油石化装备行业三大工程之一。当时要求,乙烯装置、PTA成套技术装备和天然气长输管线设备国产化率不低于 75%。

    在此背景下,中国决定在天津、镇海、抚顺各投资200亿元建设3个百万吨级乙烯项目,并给沈鼓集团下达了配套“三机组”任务。

    2008年,百万吨级乙烯装置关键设备进入实质制造阶段。

    但国产化关键设备之路并不容易。立项之初,也并非所有人都理解国家和沈鼓集团的决心。

    苏永强在百万吨乙烯压缩机项目论证会上曾舌战群儒,“专家不放心,认为风险太大,很难说服他们。”

    中国石化原总裁王基铭一锤定音:“我用党员干部的乌纱帽和我全部家产作抵押,你们相信了吧?”

    “输了国家就把你‘翻牌’了,输就再也不能国产化了,我们输不起。”苏永强说。

    本来,姜妍没觉得接手百万吨级乙烯压缩机有多大难处。某日,当时的沈鼓集团总工程师王学军对她说:“对沈鼓来说只有一次机会,如果做不好,可能沈鼓在乙烯压缩机国产化的路上就终结了。”

    一直心态坦然的她开始失眠,开始有了白头发。

    为了25微米,不敢睁开眼睛

    同在2006年,姜妍主持设计成功中国第一台乙烯压缩机,成为乙烯装备制造业的一个转折点。

    这台45吨级的装备为后来更大型的乙烯压缩机积累了宝贵经验。但它在通入乙烯介质后发生了主轴弯曲。客户给姜妍20天进行改造,一般情况下,这个时间只够确认问题所在。姜妍确信是主轴材质出了问题,她和同事在上千种材质中一一对比,找到了适合低温运行的材质。最终,“国产第一台”顺利交付。

    在设计乙烯压缩机时,它要求在旋转过程中的震动振幅不超过25微米——头发丝的四分之一。

    姜妍说,在试车现场,她一直盯着显示数据的屏幕,振幅数据往上涨,心里就一哆嗦。“随着压缩机转速上升,最后甚至我都不太敢睁开眼睛看了。”

    在沈鼓集团透平设计院副院长汪创华眼中,用东北话说,姜妍就是“横活儿”。

    而她说,最终百万吨级乙烯装置的成功,乃是前人积累的结果。在2011年百万吨级乙烯压缩机成功前,中国第一个大型国产化“三机”机组中的天津石化裂解气压缩机组,就是由汪创华主导设计的。

    百万吨级的规模引发了一系列挑战。比如,“国内的设计院对我们的制造工艺不信任,他们把压缩机的能力控制得很小,余量留得很大,导致性能下降,但会比较可靠。”汪创华和姜妍等人最终通过精确控制系统解决了这个问题,使整个装置的功率可以保持在百万吨级规模。

    事实上,百万吨级乙烯压缩机在运行中确实发生过停车,导致几百万元损失。

    姜妍到议论。一方面是用户要求立即解决问题,另一方面是来自各方的质疑。

    好在,团队协力,最终解决了问题,经验缺失带来的压力,并没有导致整个工程重蹈70年代的覆辙。

    如今,在沈阳,姜妍已经成为城市“形象大使”,屡屡出现在电视屏幕和都市报上。而她自己,最自豪的是每次下车间。

    她很骄傲地走过那些大家伙——它们正在为图纸上的设计赋形。比如,五坐标加工中心台上正用三元整体铣制技术雕刻乙烯压缩机的核心部件叶轮,就是在一个约一立方米大的透明盒子里,把铁块雕琢成精美的叶片。

    还有身边隆隆工作的15米龙门铣,头顶上缓慢移动的吊轨……

    她也会接到世界五百强挖墙脚的电话,但她喜爱这座城市和这座工厂:“我是东北人,喜欢在沈阳呆着。”



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