要生产大型巡洋舰、护卫舰,航母,就需要高速柴油机,也就是舰船需要一颗强有力的“心脏”,上世纪九十年代,中国没有一家能够生产大型军舰需要的高速柴油机,全部依赖进口,但在2013年,中船重工在河南的一家企业的技术人员打破了国外技术垄断,研发生产出了具有自主知识产权的高速大功率柴油机,不仅给咱国家自己的军舰安上了“中国心”,还出口到了海外。

上千把道具跳起指尖舞小零件都有镜面光度

河南洛阳,十三朝古都,自古就有“天下之中”的美称。这里被众人熟知的是龙门石窟,白马寺等风景名胜。其实洛阳也是重要的工业城市,新中国第一座高速柴油机厂就建在这里。

早上,一碗热气腾腾的羊肉汤,是邓琢工作17年来一直的习惯。在人群当中的邓琢显得是那么普通,可是周围的人不会想到,我国目前最先进的舰船用高速柴油发动机的核心部件就是由他加工制造出来的。

庞大的基座,巨型的履带,复杂的控制面板,这台宛如变形金刚的机器就是邓琢每天工作的地方。这台由捷克制造的动梁动柱式五轴加工中心是中船重工旗下的河柴重工近些年才引进的宝贝,因为操作难度高,加工工艺繁琐,整个公司包括他只有寥寥数人才会操作,当时为了尽快熟练掌握用法,他同样吃了不少苦头。

中船重工集团河柴重工大件制造厂调整师河柴重工首席员工邓琢:在捷克工程师培训的过程中,有一些细节实际上是只告诉你一个表面,没有深层意义。捷克工程师认为你们只会操作就行了,但是我们需要用到更深入,需要自己学习,我们查阅了很多的资料,包括自己购买一些西门子材料,去添加我们的知识量。

今天,邓琢的工作是粗加工一台CHD622V20柴油发动机的机体。粗加工,并不像听起来那么简单。配刀,是邓琢需要的第一项工作。

工业制造中,加工一个零件往往需要用到多把刀,每把刀的用处不尽相同,用错了刀具不仅会造成零件的损坏,有时候还会造成人身和财产安全。所以如何从上千把刀中找到自己所需要的那一把刀,必须要求工人需要有丰富的工作经验和无尽的想象力。

邓琢:看似挺复杂的二维图纸,在我的脑子里面呈现的是三维模型,加工的是什么状态,加工每个部位,选用什么刀具,我的心里就有数了。

军工企业对工具的管理有着严格的要求和规定,邓琢每次取刀都必须和同事一起到自动出刀柜这里取刀。每取一把刀,邓琢都会用棉纱仔细把刀柄擦拭一番,这其中有什么学问呢?

邓琢说为了防止汗渍生锈影响到刀柄的精度,每回拿一个刀他都会都会用棉纱擦刀柄,他的兜里还有一块棉纱用来擦手,这两块棉纱是不能混用的。

一个小小零件的精度控制是最重要的,失之毫厘差之千里。每当机器打磨完一块外表,邓琢都会上前作详细的测量。

邓琢:我刚才是用小磁表来测量两个刀盘之间的落差,你可以看一下,我们用加工的刀盘使出来的是没有痕迹的,正常的加工会有一个小小的高度差,我们通过小磁表测量几乎是没有痕迹,用手指是测量不出来的高低的,这是我们的622粗加工的水平。

粗加工的零件看上去已经非常光洁,而精加工之后的零件是缸孔密封面,比原有的工艺提高了一个等级,表面粗糙度能够达到0.2,接近于镜面的要求。用这么先进的设备加工这样高精度的零部件,是邓琢进厂之前想也没想过的。邓琢小的时候设备十分陈旧,虽然同样是加工柴油机,却没有如今这样高精尖的设备。

上千次拆装机实验国产大功率柴油机完美亮相

中船重工集团河柴重工前身是河南柴油机厂,始建于1958年5月,是我国“一五”期间156项重点项目之一,新中国第一个高速柴油机厂,是前苏联援建的专门为海军水面快艇提供动力的专业厂。在创业之初,河柴重工引进前苏联技术,1961年生产出新中国首台高速船用柴油机,这台柴油机被用在了我军的导弹快艇上,而且创造了以小艇胜大舰的奇迹。

然而,由于由于无法生产高速大功率柴油机,中船重工集团河柴重工一度也在20年前陷入了发展窘境。河柴重工的董事长刘丕人当时刚刚进厂不久,对那个时候的困难日子印象深刻。

中船重工集团河柴重工董事长、党委书记刘丕人:1997年1998年的时候,是比较低谷的。最差的时候,有一段时间都发不了工资。

工厂要想活下去,产品必须适应市场、应用领域要广泛,他们从德国引进了高速柴油机许可证生产技术,德国答应提供图纸,但是要贴上德国公司的商标,而且每生产一台都要给德国许可证方交许可费。这样的方式持续了24年,2009年,德国许可方公司单方面宣布终止技术许可证的使用,中船重工集团河柴重工面临着持续发展新的挑战。

痛定思痛,他们决定要打破对国外产品的依赖,想办法研制一款属于中国人自己的高速大功率的柴油发动机。

然而,高速大功率技术是柴油发动机领域的明珠,要想摘下谈何容易。这项技术一直属于行业内部的关键技术,只被美国,德国等少数几个发达国家的企业所掌握。

季永会,中船重工集团河柴重工柴油发动机设计技术总师,2011年,他和团队接到了这个艰巨的任务。而在此之前,他也从未接触过这种高速大功率的柴油发动机。

中船重工集团河柴重工高速大缸径柴油机设计技术总师季永会:展会我们去看过,但是3000千瓦以上的柴油机,也就是目前的MTU这些公司,就是先进的这些制造厂才有。

从头开始研发一款自主知识产权的大功率柴油发动机谈何容易,没过多久,季永会和团队就碰到了第一只拦路虎——燃烧室的优化设计。

通过现场的单缸机性能实验和计算机的仿真设计,燃烧室的优化设计很快得到了解决。还没等团队松口气,第二只拦路虎又跳了出来,而且一困扰就是两年之久。

季永会:振动也是当时我们搞大功率柴油机需要解决的一个问题,燃烧的过程中柴油机就是一个爆燃的过程,这些振动的指标都要向外界传递,怎么把这个指标降成最低点,降成我们需要的范围之内,把这个振动降下来。

那段时间,团队不知道开了多少次会,去过多少次现场。季永会和团队拟定了五个方案,从最简单的一个小范围的调整,再到整个轴系的平衡方案的一个中心评估,包括一些轴系的重新优化,历经上千次拆装机试验。经过无数次方案的提出、推翻、修改、验证,振动问题被最终攻克。2012年3月22日,他们自己研制的高速大功率柴油机样机顺利上线装配。

产品是设计出来了。但是从设计成型到生产装配也是一个极其漫长的过程。柴油机的功率从2000KW升到3000KW,需要技术上的不断超越。

柴油机装配车间,中船重工集团河柴重工柴油机装配技能总师刘晓刚正在指导工人们对装配一台高速柴油机的内部零件,在调过桥的间隙的时候,控制的精度甚至比头发丝还要细。不要小看任何一个零件,这是他说得最多的一句话。

中船重工集团河柴重工柴油机装配技能总师刘晓刚:因为柴油机是由成千上万个零部件组成,任何时候你的小的失误都会酿成一个重大事故。简单来说,我们一个螺栓拧紧感觉很简单,但是如果你没有上紧,这个螺栓关键位置,那就造成不可想象的毁坏事故。

2013年12月3号,中国自主研制的3000kW级的高速柴油机在上海国际海事会上首次亮相,就引起了世界的轰动。这意味着中国舰船将有“中国心”。

创新的道路永不停歇,还没来得及庆祝,季永会和他团队又开始了另外两种型号柴油机的研发改造。

季永会:这个622V20CR这款机器是我们自主研制的,在3600千瓦这样一款机型首次采用了高压共轨系统的一个应用。这个高压共轨系统主要是解决燃油经济性、震动、噪声方面。

这两款柴油机还得到了国际市场的认可,试验站里,孟亮虎和同事对马上就要交付外商使用的高速柴油发动机正在进行最后的检查。在静态检查后,还需要通过动态试验测试各项参数。出厂的时候还需要做一个磨合试验,以及一个推进增压试验,做完之后机器才具备了出厂条件。

从当初的引进国外技术受制于人到现在出口海外市场,董事长刘丕人感慨良多:这个产品在研发过程中,对于企业带来最大的财富是我们技术团队水平提升了,那么他的制造能力提升了,然后加工人员的师父们也带动了他们的很多思考,到了最后后期的组装、试验,这个中间的一些过程是整个柴油机技术的能力的提升最大的一个促进力。