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有一位科学家在科学探索的道路上坚持自主创新,从不放弃自己的科学理想和利国利民的信念,现在他已经70多岁了,仍然站在科学研究的第一线。中国工程院院士,电机领域著名专家,电机自循环蒸发冷却技术的创始人和领导者——中国科学院电气工程研究所研究员顾

长期以来,水力发电机使用空气体和水作为冷却发电机的介质。自循环蒸发冷却技术是一种低沸点、无毒、无污染、不腐蚀电机材料的冷却介质,具有很高的绝缘性和不燃性;闭式无泵自循环冷却是由绕组损耗转化产生的功率来实现的。一般来说,这就像为发电机安装一个冰箱,使发电机的工作温度低而稳定,从而提高发电能力和寿命。因此,水轮发电机可以获得良好的技术性能。

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以自循环蒸发冷却技术闻名

1958年,顾在清华大学电机工程系主修电站与电力系统。在毕业前后的半年多时间里,他们的几个同学在老师的带领下,在校园的一座破庙里建了一座实验电站,成为新中国第一批理论联系实际进行工程研究和实践的大学生。后来,顾被分配到中国科学院电气工程研究所。当我们刚进研究所时,当三峡工程还在激烈争论的时候,当电工研究所接受了为三峡工程的大型电机开发新的冷却系统的任务时,它提出了利用液体汽化潜热来冷却电机的蒸发冷却技术。顾开始了电机冷却新技术的研究。

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电机自循环蒸发冷却技术的研究基础是流体力学和热力学,而当时微管内两相流体力学和热力学的研究在中国还是一个空问题。“首先,我们想到利用制冷机制冷原理来提高电机的容量,并尝试用空芯铜线作为定子和转子绕组,并在空芯铜线中加入制冷剂,研制出15 kW的蒸发冷却制冷电机,从而证明了蒸发冷却技术的可能性。”顾国桢回忆说:“在研究过程中,发现在室温下可以实现无泵自循环蒸发冷却,并对不同的沸腾温度、循环原理和冷却结构进行了理论分析和实验。”

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对于一个科技人员来说,最终的目标是将科学研究成果应用于实践。顾四处推广自循环蒸发冷却技术。20世纪80年代初,他与四川东方电机厂合作开发了两台10 MW自循环蒸发冷却水轮发电机组,安装在云南省大寨水电站。该机组一直安全运行至今,已成为自循环蒸发冷却技术的一个历史性转折点。紧接着,顾带领研究团队成功研制出50 MW汽轮发电机组和50 MW水轮发电机组,实现了长期安全运行。

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在1980年至1995年担任研究室主任期间,顾国珍还组织开发了国内第一台用于磁共振ct的ASP-015永磁体,为今后合作开发台空反物质探测器永磁体(ams磁体)奠定了基础。ASP-015和ams磁体均获国家科技进步二等奖;它还推动了磁悬浮直线电机技术的研究,第一套电机变频控制装置和其他用途的特殊电机,所有这些都获得了国家或中国科学院的奖项。

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顾最大的梦想就是将自循环蒸发冷却技术应用于三峡工程。当他向有关部门建议自循环蒸发冷却技术优于水冷技术时,他因未能开发大功率发电机组而受到质疑。最后,三峡工程采用了西门子和abb的水冷技术。这激起了顾的战斗精神。同时,黄河李家峡水电站的400兆瓦机组即将启动。由于50 MW自循环蒸发冷却水轮发电机的良好声誉,顾获得了原电力部和西北电力局的支持,并获得了“九五”国家重点科技项目400 MW自循环蒸发冷却水轮发电机项目。1999年底,李家峡水电站自循环蒸发冷却水轮发电机正式投产发电,至今运行安全,2000年获国家科技进步二等奖。顾回顾了两年多的发展历程:“在把科研成果转化为生产力的过程中,必须把生产厂家和用户结合起来,才能真正把实验室技术应用到实践中去。”

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2004年,中共中央决定推进创新型国家建设。当胡锦涛总书记访问中国科学院时,他对400兆瓦自循环蒸发冷却水轮发电机的成功开发表示了极大的关注。他当场问道:“为什么自主创新的新技术进展这么慢?”因此,自循环蒸发冷却技术在大型水轮机组上的应用得到了推广。

进口水轮机组发生重大事故,顾自循环蒸发冷却技术的优异性能被三峡总公司认可。2006年,三峡公司将两台地下电站机组移交给顾和东方电气公司,以优化冷却系统。一台“800兆瓦容量自循环蒸发冷却水轮发电机”于2011年11月试运行,另一台将于2012年试运行。自循环蒸发冷却技术在大型水轮发电机上的深入研究和成功应用,提高了我国主要电力设备核心技术的自主研发水平。

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在学术上,顾将电气工程学科与工程热物理学科相结合,拓展了这两个学科的研究领域,形成了一个新的学科方向——电气设备自循环蒸发冷却技术,获科技大会一等奖项,国家科技进步二等奖2项,省部级一等奖2项,二等奖2项,三等奖3项,获授权发明专利6项,其中4项已申请。他发表了100多篇论文和一部合作专著。

现在,顾继续探索新能源领域。他的重点是风力发电。自2005年以来,他一直在研究自循环蒸发冷却技术在风力涡轮机上的应用。2010年,两台2mw永磁直驱风力发电机组的设计、制造、组装和试运行完成,为我国大型风力发电机组技术的发展起到了示范和引领作用。

研究生培养走的是一条独特的道路

在等待科研成果的同时,顾也开发了一种培养研究生的独特方式。

1958年,电气工程学院开始培养研究生。当时只有三名研究生导师,1964年共有八名研究生入学。“文化大革命”后,研究生招生中断。1977年底,电气工程学院恢复了研究生招生,开设了两个硕士课程,即电气新技术和电气工程。从1978年到1985年,电气工程学院招收了51名研究生。

1977年电气工程学院恢复招生时,顾开始指导研究生。当时,硕士研究生导师的资格受到严格限制,只有合格的研究人员才有入学资格。一般来说,副研究员或高级工程师招募学生,并且必须组织一个研究生指导小组一起指导他们。“虽然我是电气研究室的主任,但我没有资格单独带研究生,而是要和老前辈一起培训,五个导师带一个学生。”

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他回忆说:“经过一段时间的实践训练,大学生是相当少见的。现在回想起来,在清华大学建造试验电站的经历影响了我的一生。如今,大学生的实践能力太弱了。因为他们没有足够的工厂实习机会,他们只知道一点理论知识,知识面不够广。然而,今天的大学生有两个特点:英语比我们好,电脑比我们好。目前,研究生的培养只是从毕业论文到毕业论文,不能解决实际问题。另外,我们现在的评价体系存在问题,完全按照基础科学的标准来评价科学工程的科研工作者是错误的。"

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研究生指导组的集体指导不是“三和尚没水喝”,而是非常热情积极。虽然指导小组的大部分成员没有给学生带来经验,但指导思想是明确的——基础理论必须扎实,并应进行实践工作,以便学生能够尽快进入做研究的状态。“我带研究生,第一件事就是工作。我必须为每个研究生设计一个大项目。如果有项目,就会有资金。如果没有资金,我不会招收研究生。目前,我国大学毕业生招聘量大,导师手中没有钱,即从毕业论文到毕业论文,培养的研究生质量不高,这是一个严重的现象。其次,创新思维,教师要引导学生创新思维解决实际问题。时代不能倒退,但是我们上大学时的好东西还是要继承的。"

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经过实践检验,电气工程学院培养的硕士研究生质量高,基础理论扎实,实践能力强,受到国内外专家的高度赞赏。顾出国参加国际电气工程会议时,听说电气工程学院电气工程学科培养的硕士研究生在德国受到高度赞扬,很快取代了德国博士生的研究工作。他感到由衷的高兴。“看来我们培养的硕士学位相当于博士学位。”

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电气工程研究所是一个战略性的高科技研究所,其研究课题是高度工程化的。一方面,强调基础研究,另一方面,强调科学实践。1999年,顾专注于电机学院的研究生教育,也继承了这一传统。“我从来不赞成纯粹理论的推导,它只是在文学缝隙中寻找话题,并不能真正做出原创性的创新。我强调我们应该从实验中获得我们自己的数据,然后上升到理论。我们应该注重培养研究生的研发能力,开发国外没有的新技术,包括动手和动脑。"

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为了给研究生更多的实践机会,电气工程学院的每个研究小组都为学生提供了良好的研究条件和实验设备。导师从项目中支付数万元和数十万元来购买实验设备。为了给学生一个实践的机会,使毕业论文的实验数据更加可靠,这种现象在电工学院并不少见。在研究生学习期间,学生不仅在实验室里做实验,还能获得充分的工程实践机会。“以前有一个新招收的研究生。我带他去了电站项目现场。他站在马达上,问马达在哪里。我告诉他你站在马达上。他说,它是一个房子大小的马达吗?我不敢做这个题目。后来,经过训练,这个学生可以独立做实验。毕业后,他也找到了一份理想的工作,现在在美国工作得很好。”顾国桢在研究生开学典礼上多次告诫学生,“不要只看外国文学,还要看透文学,否则就只有跟踪。”

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顾郭彪认为,在评估工程领域的研究生时,申请发明专利和发表论文应该同等重要。在招生问题上,他建议吸收有工作经验和实践经验的学生,或者学生在培训前工作两年,以避免“学历高能力低”的现象。他呼吁大学工程教学改革,应采取各种措施进一步提高学生对实践能力的追求。

顾认为,家教也应该培养。扩招后,电工研究所在多个研究方向成立了督导小组,退休的老博士生导师和老硕士生导师对新博士生导师和新硕士生导师进行督导。指导小组制定了一个指导体系,以帮助年轻的博士生导师提高他们的教学能力。

督导小组要求导师尽快为学生确定研究方向,提高他们的学习目的;要求导师为学生提供良好的实验条件和实践机会,让学生参与研究助理的工作,培养独立工作能力。为了给学生集中学习创造条件,研究助理也给予一定的津贴,根据他们的工作条件,他们每月得到300~1000元的补贴,这改善了学生的生活条件,减少了后顾之忧。“总之,抓进、抓出、抓过程。研究生进电工办公室不容易,出去也不容易。我们必须确保质量。”顾对说道。

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除专业教育外,督导小组还重视学生团队精神的培养和心理健康教育。邀请北京大学医院的心理专家为导师讲课,使导师能够掌握学生的心理,多与学生交流,促进学生的全面发展,避免学生的心理负担影响他们的学习和未来的生活与工作。

因为要求严格,所以基础扎实,质量高。电气工程学院的研究生很受雇主的欢迎。不仅就业率是100%,而且雇主大多反映良好。阮琳,一名博士生,毕业四年后成为自循环蒸发冷却技术的学术带头人之一。三峡公司投资建造了一个实验装置来验证她的模拟数据,结果无懈可击。前人积累的工作和她的工作得到了专家的认可,并获得了两台发电机的合同。在招标过程中,国外著名企业的竞争也被挤出,为国家节省了约2亿元。“你知道,说服工程界并不容易。三峡工程中的一台发电机组价值几亿元,技术还不成熟。谁敢轻易使用你的东西!”顾对说道。

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