編者按：習(xí)近平總書記曾指出，我國高等教育要立足中華民族偉大復(fù)興戰(zhàn)略全局和世界百年未有之大變局，心懷“國之大者”，把握大勢，敢于擔當，善于作為。知之愈明，則行之愈篤。在全校開展新發(fā)展階段使命愿景大討論之際，開辟服務(wù)“國之大者”專欄，深入挖掘我校主動擔負時代使命，為國分憂、為國解難、為國盡責(zé)的故事，闡釋事關(guān)國家富強、民族振興、人民幸福的時與勢、人與事、情與理皆是國之大者，進一步汲取堅定信念、鼓舞斗志、啟迪智慧、砥礪品格的蓬勃動力。今天，一起走進世界上首臺雙水內(nèi)冷發(fā)電機。

1980年開年，浙江省的第一期《科技簡報》上刊登了一篇題為《我省第一臺500千瓦雙水內(nèi)冷發(fā)電機運行情況良好》的文章，文章中說，由浙江大學(xué)電機系和臨海電機廠設(shè)計制造的我省第一臺500千瓦雙水內(nèi)冷科研發(fā)電機運行四年來，正常運行五千八百四十小時，發(fā)電二百二十四萬五千度，它出率高、運行穩(wěn)、體積小、省成本的諸多優(yōu)勢，極大助力了“四化”建設(shè)。

雙水內(nèi)冷發(fā)電機成為郵票主題

此時距離浙江大學(xué)鄭光華教授作為第一發(fā)明人發(fā)明了世界上首臺雙水內(nèi)冷發(fā)電機，已過去22年。這也是中華人民共和國成立之后的第24項發(fā)明。而彼時的中國，正處在物資極其緊缺的困難時期，鄭光華、汪槱生、陳永校等浙大科研工作者，以國家重大需求為己任，大膽創(chuàng)新、埋頭苦干，自接受這項艱巨的任務(wù)到此項發(fā)明誕生后的60余年里，始終不斷優(yōu)化升級相關(guān)技術(shù)，提升了我國電力工業(yè)的實力，為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻。

“外國人沒有的，我們更應(yīng)該搞”

1958年初，第二個五年計劃開始后，中國國民經(jīng)濟快速發(fā)展，電力供應(yīng)嚴重不足的問題越來越突出。最主要的矛盾之一，就是占電力行業(yè)七分之六的汽輪發(fā)電機仍然需要依靠國外，設(shè)備非常緊缺，自身的制造能力還遠遠落后于生產(chǎn)需要。

當時，國際上利用氫氣冷卻和定子水內(nèi)冷，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)中常用的每分鐘3000轉(zhuǎn)的汽輪發(fā)電機單機容量做到20萬千瓦。而我國的相關(guān)工作當時尚處于空氣冷卻階段，單機容量僅為1.2萬千瓦或2.5萬千瓦，差距很大。

雙水內(nèi)冷電機中的“雙”，是指發(fā)電機中的定子和轉(zhuǎn)子；“內(nèi)冷”是指采用繞組內(nèi)部冷卻的方式。冷卻的介質(zhì)為水，因為水的比熱容最大，使用水來對繞組直接冷卻，可以大大縮小發(fā)電機的體積，節(jié)約制造、運輸和安裝等的成本。同時，水作為冷卻介質(zhì)，其制造成本低廉，無污染。但在當時，用水代替氣體增強冷卻效果的技術(shù)因為諸多難點未被攻克而被公認為世界級禁區(qū)。

為了解決國家電力供需的矛盾，各相關(guān)企業(yè)和科研機構(gòu)都在動腦筋想辦法解決難題。上海電機廠邀請了浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)的教師共同研討，決定先試制定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機。試制工作從1958年5月間開始，預(yù)定1960年完成目標。

當時，浙江大學(xué)電機系教研組已經(jīng)確定了“電機的冷卻”的科研方向，電機系教研組組長是鄭光華，黨支部書記汪槱生、副書記陳永校。為了走出自己的科研途徑，黨支部一班人想法非常一致：既然是科學(xué)研究，外國人有的當然可以搞，外國人沒有的，我們更應(yīng)該搞。

鄭光華在科研工作中

中國人有了自己的方式

回到杭州之后，鄭光華檢索了大量有關(guān)轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷的研究資料。這些資料一致認為轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷具有很好的冷卻效果，但很難實現(xiàn)。鄭光華針對難點問題進行了深入研究，與陳永校一起討論，根據(jù)流體力學(xué)理論計算出轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷所需的水壓后，提出了轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷的電路、水路布置方案。

有了結(jié)構(gòu)方案之后，陳永校對實驗?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)提出了進一步的改進建議，馬上動手開始制造實驗裝置。鄭光華、陳永校、林章偉等，和有實際生產(chǎn)經(jīng)驗的俞金波師傅，大家都夜以繼日忘我地工作在實驗室，不少問題也在大家的集思廣益中迎刃而解。他們只用一個星期就設(shè)計和制造出了一臺簡單的只通水不通電的轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷模型機組。模型試驗于1958年6月26日獲得成功，并取得了必要的數(shù)據(jù)。試驗證明，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以使電機轉(zhuǎn)子順利通水，不會因為通水而引起振動。

模型試驗成功后，學(xué)校決定召回正在下放勞動的汪槱生，與鄭光華、陳永校等幾位教師一同承擔起雙水內(nèi)冷發(fā)電機的實驗工作。課題組隨即決定去上海電機廠商談廠校合作事宜并進行試制。鄭光華和汪槱生顧不上印出方案及初步實驗報告等資料，便帶上手稿直奔上海電機廠。

上海電機廠欣然接受了廠校合作試制轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷隱極式汽輪發(fā)電機的建議。聽了浙大對結(jié)構(gòu)方案和草圖、初步計算數(shù)據(jù)、模型試驗結(jié)果的詳細介紹后，大家十分感興趣，認為這與國外的氫冷轉(zhuǎn)子技術(shù)相比，無論是在工藝上或結(jié)構(gòu)上都要方便簡單得多，以后在生產(chǎn)大型汽輪發(fā)電機時可以不必采用國外的氫冷方式了。

為國家自制大型發(fā)電機鋪平道路

那時恰是三年自然災(zāi)害時期，物資非常缺乏。面對艱苦的條件，浙江大學(xué)的科研工作者們依然保持嚴謹作風(fēng)，聯(lián)合電機廠完成了雙水內(nèi)冷的研發(fā)。制造過程中遇到的最大問題就是漏水。“雙水內(nèi)冷”對水的密封要求極高，大家齊心協(xié)力克服了生產(chǎn)精密部件的大難題。

浙大與上海電機廠共同研制的雙水內(nèi)冷發(fā)電機

1958年10月27日，世界上第一臺雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機誕生了。1958年這一年里，浙大課題組科研人員完全憑著自己的技術(shù)力量試制成功了中小型雙水內(nèi)冷凸極同步電機、大中型雙水內(nèi)冷凸極同步電機和大型隱極雙水內(nèi)冷同步電機，這三臺雙水內(nèi)冷電機的創(chuàng)制成功大大地促進了我國電機制造業(yè)的進步。而此時，蘇聯(lián)專家的0.3萬千瓦的雙水內(nèi)冷發(fā)電機還處于實驗室試驗階段之后的一年多時間里，上海電機廠又相繼試制完成了從1.2萬千瓦到10萬千瓦的雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機系列，完成的總?cè)萘窟_到23萬5000千瓦，接近于該廠1957年汽輪發(fā)電機總生產(chǎn)量的兩倍。

雙水內(nèi)冷發(fā)電機的成功研制，使中國不必采用當時國際上大型汽輪發(fā)電機唯一采用的氫氣冷卻方式，而可采用更經(jīng)濟，更高效的雙水內(nèi)冷技術(shù)，為國家自制大型發(fā)電機鋪平了道路，加速緩解了國民經(jīng)濟與電力工業(yè)的供需矛盾，促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展。

后來，鄭光華結(jié)合科研成果，系統(tǒng)地進行理論分析和實驗驗證，撰寫了《雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機減少通風(fēng)摩擦的新途徑--20萬千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機鐵芯空氣冷卻論證》的論文，從而為推廣自行研制雙水內(nèi)冷發(fā)電機技術(shù)掃清了障礙，也為發(fā)展雙水內(nèi)冷發(fā)電機建立了扎實的理論基礎(chǔ)和技術(shù)平臺。

1958年11月，劉少奇來到浙江大學(xué)雙水內(nèi)冷課題組。前右一為鄭光華。

1960年，一機部授予浙江大學(xué)雙水內(nèi)冷發(fā)電機課題獎金和銀盾一枚。1964年國家科委授予雙水內(nèi)冷發(fā)電機國家發(fā)明證書。1985年3000轉(zhuǎn)/分雙水內(nèi)冷發(fā)電機獲得國家科技進步一等獎。

半個多世紀來，雙水內(nèi)冷發(fā)電機技術(shù)為國家電力工業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻。我國自制發(fā)電機的單機容量由此迅速上升，到1981年制成了單機容量達30萬千瓦的雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機。同時，我國發(fā)電機總裝機容量實現(xiàn)迅速增長。1987年一年，浙江省新增發(fā)電機總裝機容量120萬千瓦，其中一半是雙水內(nèi)冷的，包括秦山核電站的雙水內(nèi)冷發(fā)電機。至20世紀80年代末，雙水內(nèi)冷發(fā)電機在整個電網(wǎng)中占了很大比例，其中約占杭州市火電中的十分之九，發(fā)電量占浙江省所發(fā)電量的一半；在全國5萬千瓦及以上容量的火電機組中，雙水內(nèi)冷已占總裝機容量的52.34%。20世紀70年代開始，為了促進中小型電站的建設(shè)，鄭光華還將雙水內(nèi)冷技術(shù)應(yīng)用于中小型電機的研究和推廣工作。

近年來，浙大電氣人始終瞄準國家重大需求和區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，探索新型校地、校企關(guān)系和產(chǎn)學(xué)互融的新模式。學(xué)校先后在臺州、蘇州、杭州、紹興等地建設(shè)了“學(xué)科+研究中心+創(chuàng)新型企業(yè)孵化”平臺，科研團隊與上海電氣持續(xù)合作推出亞洲最大容量11MW直驅(qū)海上風(fēng)電機組，與中車共同努力實現(xiàn)全球首列350km/h時速永磁高速列車營運。

今年，浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院面向“碳達峰碳中和”及以電能為核心的能源革命和交通電氣化，啟動科創(chuàng)生態(tài)發(fā)展戰(zhàn)略，“3+X”的“新電氣”學(xué)科發(fā)展布局正加速形成。

文字來源：周伊晨

資料來源：《浙大口述——回溯半個世紀前的科研往事》

今日編輯：浙江大學(xué)融媒體中心學(xué)生記者團 彭靜怡

責(zé)任編輯：李靈

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