汪耕：我參與雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機研制的經(jīng)歷
2005年3月，秦山核電站換料期間，汪耕赴現(xiàn)場指導(dǎo)310兆瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組的維修工作
（圖片來源：中國科學(xué)院院士文庫）
1955年，我擔(dān)任汽輪發(fā)電機主任設(shè)計師。當(dāng)時，全球汽輪發(fā)電機繞組的內(nèi)冷技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，發(fā)電機單機容量從原來的10萬～15萬千瓦提升至20萬～30萬千瓦，并持續(xù)向更大容量發(fā)展，有力推動了各國發(fā)電能力的快速增長。這一發(fā)展趨勢引起了我的濃厚興趣。英國茂偉公司于1956年試制成功定子水冷發(fā)電機，并在相關(guān)文章中提及轉(zhuǎn)子采用水內(nèi)冷的設(shè)想，但也指出其中存在較大困難。
1958年2月，我隨同一機部系列電機考察團赴蘇聯(lián)考察訪問，團長為時任上海電機廠廠長的肖卡同志。在列寧格勒“電力”工廠訪問期間，我們通過在該廠實習(xí)的中國學(xué)生了解到，該廠剛剛完成一套6000千瓦定、轉(zhuǎn)子均采用水內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機設(shè)計圖紙（后改為3000千瓦）。蘇方未向我們透露該發(fā)電機的具體設(shè)計細節(jié)，僅表示“試制轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷需克服諸多難題”。由于外事紀(jì)律限制，我們未再深入詢問。
1958年，全國提出“鋼鐵產(chǎn)量翻一番”的口號。煉鋼需要電力，而鋼鐵產(chǎn)出后制造機械設(shè)備同樣離不開電力。我們了解到，主要工業(yè)國家每生產(chǎn)一萬噸鋼，約需配套一萬千瓦的發(fā)電裝機容量。若我國鋼鐵產(chǎn)量翻番，發(fā)電機裝機容量也需相應(yīng)增長。然而，當(dāng)時我國轉(zhuǎn)子、護環(huán)等關(guān)鍵鍛件均依賴進口，廠房條件也十分有限，困難重重。廠部因此要求我們設(shè)法利用現(xiàn)有材料實現(xiàn)容量翻番。同年5月，我從蘇聯(lián)考察歸來后得知，浙江大學(xué)一位老師曾于4月來廠建議試制汽輪發(fā)電機水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子。起初，該建議僅局限于對水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子進行研究，并非直接研制整機，因擔(dān)心損壞寶貴轉(zhuǎn)子而引起較大爭議。我在廠內(nèi)撰寫考察報告期間，浙江大學(xué)再次提出相關(guān)建議。此時肖卡已任上海市委候補委員，將此事提交市委討論。1958年7月初，市委批準(zhǔn)我廠采納浙江大學(xué)建議，利用一根6000千瓦發(fā)電機轉(zhuǎn)子鍛件，著手設(shè)計試制1.2萬千瓦水內(nèi)冷發(fā)電機轉(zhuǎn)子。隨后進一步?jīng)Q定試制整臺1.2萬千瓦定、轉(zhuǎn)子繞組均采用水內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機，即后來所稱的“雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機”。首臺雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機便是在國內(nèi)工農(nóng)業(yè)對電力迫切需求以及浙江大學(xué)老師推動的背景下啟動研制的。
1958年7月初，我正在中小型電機研究室工作，突然接到廠部通知，調(diào)我回設(shè)計科，在總工程師孟慶元博士的指導(dǎo)下，擔(dān)任新成立的水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子發(fā)電機設(shè)計科研試驗小組組長。設(shè)計小組僅三人，包括我、陳同濟和張清烈。浙江大學(xué)老師與我們討論轉(zhuǎn)子水路示意圖后便返校了。
國家科委副主任劉西堯從北京獲悉我們試制水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子發(fā)電機的計劃后，專程到上海，在錦江飯店召集孟慶元總工程師、浙江大學(xué)電機系鄭光華老師和我，希望上海電機廠能在一個月內(nèi)完成1.2萬千瓦汽輪發(fā)電機內(nèi)冷轉(zhuǎn)子的設(shè)計與試制。他言辭懇切，但這一要求給我們帶來巨大壓力。當(dāng)晚，孟慶元總工程師即召集相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)干部、技術(shù)人員和工人，全面啟動設(shè)計試制“三結(jié)合”會戰(zhàn)。車間主任周明輝也發(fā)揮了重要作用，我們協(xié)同組織多個攻關(guān)小組，分解任務(wù)。另有6名浙江大學(xué)和10名西安交通大學(xué)在廠實習(xí)生參與此項工作。
實際上，水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案不僅依靠設(shè)計人員，更得益于眾多技術(shù)人員和工人日夜不停地思索，提出多種方案，經(jīng)討論篩選后，由設(shè)計人員繪圖，再制造實物模型進行試驗。大家每日討論，分部件制定方案，安排繪圖。最初試驗通水模型時，發(fā)現(xiàn)水難以通入——水從靜止部分流向旋轉(zhuǎn)部分時，若密封過緊易發(fā)熱，過松則水會泄漏。一位負責(zé)轉(zhuǎn)子下線的老師傅（工段長）坦言：“說中國人不比外國人笨是對的，但外國人也不比中國人笨呀！外國工業(yè)基礎(chǔ)那么好，尚未試制成功轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機，必定存在難以克服的困難?！钡拇_，此前二十年國際上嘗試水冷轉(zhuǎn)子的努力，多因水量不足而失敗。但我們認為，天地廣闊，前人未必窮盡所有可能，且技術(shù)總是不斷向前發(fā)展的。上海電機廠黨委書記胡沛然來自江南造船廠，他建議我們前往水泵廠、造船廠學(xué)習(xí)。我組織大家前去參觀，結(jié)合自身失敗經(jīng)驗，很快有所領(lǐng)悟：不必將關(guān)鍵部位完全密封，允許少量水滴滲出，問題便得以解決。這一突破對整個試制小組乃至全廠士氣鼓舞極大，原本看似無解的局面豁然開朗，增強了我們攻克后續(xù)難題的信心。
當(dāng)時還面臨諸多挑戰(zhàn)，如水接頭密封問題。轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，連接部位易發(fā)生位移導(dǎo)致漏水。水流經(jīng)多個環(huán)節(jié)，每個連接點都必須確保不漏。此外，我們擔(dān)心實際機組與浙江大學(xué)模型存在差異，因模型規(guī)模小，而汽輪發(fā)電機運行阻力大，能否達到所需水量存疑。一次開機試車中，轉(zhuǎn)速達1500轉(zhuǎn)／分時出現(xiàn)漏水。當(dāng)時廠內(nèi)《電機工人報》在未通知我們的情況下，搶先報道水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子初步旋轉(zhuǎn)成功的消息。有同志看到報道后批評我們吹牛，因機組仍在漏水。我們未作爭辯，漏水當(dāng)然不算成功，但我心中有數(shù)：漏水問題可逐步解決，最大顧慮是水量不足，若水無法通入，則前功盡棄。1958年7月初，在廣大技術(shù)人員、工人和干部的共同努力下，世界上首臺1.2萬千瓦3000轉(zhuǎn)／分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機啟動科研設(shè)計，同年10月試制完成，在廠內(nèi)總裝試驗取得初步成功，僅用時一百天。當(dāng)時許多人嗓子沙啞，但無人感到疲憊或氣餒。時隔半個世紀(jì)，這段經(jīng)歷依然令人難忘。
汪耕（中）與同事討論600兆瓦汽輪發(fā)電機科研用有機玻璃模型（比例1：10）問題
（圖片來源：中國科學(xué)院院士文庫）
我們的成果問世后，國家科委高度重視，專門為雙水內(nèi)冷發(fā)電機召開全國性會議進行討論。許多單位也鼎力相助，如首臺機組定子使用的聚乙烯管不耐高溫，后在杭州會議上確定由上海塑料研究所研制聚四氟乙烯管，其壽命極大延長。電力部門等多個單位也開展了大量配套研究工作。因此，雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機的成功研制不能僅歸功于上海電機廠，更不是我汪耕一人之功。
首臺1.2萬千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機于1958年12月在上海南市電廠投運，持續(xù)正常運行34年，直至1993年8月因機組容量小、煤耗高而退役。據(jù)悉，機組拆除后被浙江某企業(yè)購回繼續(xù)發(fā)電，具體去向我一直未及查證。
談及雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機的創(chuàng)新點，說實話當(dāng)時我們?nèi)狈Τ浞掷碚撝笇?dǎo)，主要依靠水路設(shè)計的突破。我們采用自水泵結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)泵水，而非依賴外部高壓水泵，若從外部加壓，將面臨更大技術(shù)困難。1958年12月，蘇聯(lián)“電力”工廠召開大型汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機冷卻會議，專題討論大電機冷卻技術(shù)。因我們已取得成果，蘇方獲悉后邀請我方參會。機電部派我和哈爾濱的吳天霖副總工程師出席會議。吳天霖工程師在大會上宣布，我國已利用6000千瓦轉(zhuǎn)軸成功試制出1.2萬千瓦3000轉(zhuǎn)／分雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機，并在廠內(nèi)總裝試驗中取得初步成功。這一宣布引起與會代表極大驚訝與興趣，甚至有人懷疑翻譯有誤（因俄語“水”和“氫”發(fā)音相近）。首次訪蘇時，蘇方未與我們交流；此次我們帶著成果參會，在“電力”工廠實習(xí)的中國學(xué)生倍感自豪。蘇聯(lián)電氣工程學(xué)會會長、科學(xué)院通訊院士阿列克賽特向我們表示祝賀，并邀請吳天霖與我參觀其學(xué)院。蘇方將我國成功試制雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機一事列入會議文集和紀(jì)要，這是國外首次記載我國率先實現(xiàn)此項技術(shù)突破。
（節(jié)選自上海黨史與黨建．2009，（09）：27－28）