深夜,汽轮机厂房里很安静,一台红色激光测量设备放在那里。一道微弱的红光从设备中射出,经过反复调试,准确对准了汽轮机低压内缸的测点。2025年中广核劳动模范、中广核运营汽轮机维修高级主任工程师原帅,半蹲在设备旁边紧盯着屏幕。光点缓缓移动,微米级的数据不断积累,一个精确的数字模型正在逐步建立。

接下来的十几个小时,原帅和他的伙伴们还要面对大量数据、反复验证,以及“差之毫厘谬以千里”的压力。但原帅知道,他们必须认真做好每一步,才能达到精准测量的目标。

“看不见”的间隙与“死磕”的五年

汽轮机,作为核电站内将热能转化成机械能的重要设备,其内部转子与静止部件之间的通流间隙,通常只有0.5到1毫米,不到十根头发丝的直径。间隙过大,效率流失;间隙过小,可能引发动静摩擦,甚至是重大设备损坏。如何精确测量出通流间隙的数值,确保汽轮机设备运行期间的安全可靠就是原帅和同事们的工作。

传统测量方法叫“压铅丝”——如同给精密仪器做“石膏模具”。需将上百吨的上缸体和转子反复吊装,铺上软铅丝压出痕迹后测量,耗时长达10至14天,吊装风险高,且精度依赖人工操作。

“安全效率要提升,必须找到新路。”2013年前后,激光测量技术进入原帅和团队的视野。这项用于大飞机装配的高精度技术,能否用于核电汽轮机?行业内没有成熟经验可参考。

项目启动,困难接踵而至。激光设备在恒温实验室精度可达微米级,但检修现场环境复杂:行车振动、人员走动、温差变化,甚至一道强光,都可能导致数据“飘移”。更棘手的是,他们发现了一个颠覆认知的现象:重达百吨的转子放入汽缸后,汽缸本身会发生肉眼不可见的弹性变形。“转子在位时缸体是一种状态,测量缸体数据时转子已吊开,则是另一种状态。就像用两张分别拍摄的底片去合成一张合影,人物和背景全都对不上。”原帅解释道。

五年,八次大修窗口,每一次试验都伴随着希望与挫折,质疑声渐起。“原工,这次有信心吗?”每次他去现场,熟识的老师傅总会半开玩笑地问。原帅只能笑笑:“快了,快了。”但心里却压着一块巨石。

▲原帅使用激光测量高中压缸通流间隙

很长一段时间,团队在厂房一待就到后半夜,只为寻找环境最稳定的时段。当一个个干扰因素被排除,那个关键的“变形规律”才逐渐浮出水面。

“感觉就像在黑暗里摸索,你知道方向大概在哪儿,但就是找不到路。有时候觉得山穷水尽了,但再坚持一下,换个角度,可能突然就柳暗花明。”回忆那段时光,原帅轻松平静的语调下,是无数个不眠之夜的重量。

2018年,技术终于成熟。激光测量将通流检修时间从10天以上缩短至4天,大幅降低了大件吊装风险。原帅没有止步,又带领团队向“半缸测量”发起挑战,实现了不吊装上缸即可完成测量。这项技术荣获2023年中国电力科学技术三等奖,达到国际先进水平,原帅团队编写的行业导则正在影响整个领域。

“Youarearemarkableman”

2016年初,还在为激光测通流难题烦恼的原帅,肩上又压上了一副新担子:大亚湾汽轮机低压末级叶片运行时间已接近设计寿期,需要在下一个大修中进行整级更换。此时距离大修窗口仅剩一年半,集团内外均无此类经验。

更大的麻烦接踵而至:决定叶片更换后转子振动平稳性的核心技术——叶片重力矩排序方法此时我们自己并不掌握。为确保万无一失,团队聘请了一位制造厂人员作为顾问。就在准备工作按部就班推进时,顾问的一个论断让大家心里打起了鼓:“叶片长期运行后质量不会有损失,且出厂时称重力矩误差极小,没有必要重新测量计算。”

“真的没问题吗?”疑虑在团队中蔓延。面对这道没有标准答案的考题,原帅沉默良久后说:“心里没底的事不能干。有疑问,就先解决疑问再做下一步!”无论如何,先对拆下来的156片旧叶片进行一轮彻底的重力矩测量,用数据说话。

然而,测量本身就是一个难题。制造厂及外部现有的重力矩测量装置不是笨重难以搬运,就是精度达不到要求。那段时间为了找到叶片称重的方法,团队扎进了海量的数据和论文里寻找答案。“原工身上有股劲,从没听他说过‘不行’,他总是埋头在找‘怎么才行’。”转动机械准备主任工程师刘思伟回忆道。

▲原帅检查低压旧末级叶片冲刷质量分布及排序情况

经过近一年的反复试验,原帅带领项目组画了无数张草图,试验了多种传感器和结构,最终自主研发出了高精度的“便携式称重力矩装置”。在对156片旧叶片进行测量后,原帅发现叶片出厂时质量分布就存在不均匀,是靠后期在转子轮毂上配重才让振动达标。“如果按照厂家顾问‘无需重测’的建议直接安装新叶片,极有可能因为振动过高而启机失败。”原帅说道。

迷雾被数据驱散,路径也随之清晰。原帅和团队果断转换思路,开创性地采用“逆向排序法”:根据实测的旧叶片不平衡量数据和机组历史振动状态,反推出对新叶片的最佳排列组合方案。

这套完全自主的叶片称重与排序技术在接下来的大修中首战告捷——设备一次启机成功,振动值优于修前水平。这项后来荣获公司科技进步一等奖的技术,不仅解决了眼前的问题,更一举打破了国外厂商在核心工艺上的隐形壁垒——在一次技术交流中,原帅用清晰严谨的推导过程与无可辩驳的应用成果获得了国外专家如此评价:“Youarearemarkableman!”

两百余天的坚守与“国之重器”共呼吸

如果说激光测通流和末级叶片更换两项技术的研发是向“未知”发起的挑战,那么大亚湾30年大修低压缸整体改造,则是一场对“硬”实力和“软”韧性的全方位极限考验。这是中广核核电运维领域的“一号工程”,是国内首台百万千瓦机组汽轮机的首次大规模改造,每一步都是“第一次”。

“这个项目需要考虑到所有可能出现的问题,并找到最好的解决方法,在能力范围内做到完美。”作为现场实施的整体牵头人及技术负责人,这是原帅在项目准备阶段就有的认识,而当项目进入实施阶段后,原帅坦言:“做到完美并非易事。”

2022至2024年间,原帅将办公室和生活的重心完全挪到了大修现场,一步一步把项目往前推——新部件与旧基座如何完美匹配?上百次的大件吊装如何能够最大限度地减少?原帅和项目组同事提出“工厂预装+现场激光精调”的工艺路线,将大量找正、匹配工作前移,极大提高了工作精度和效率。

两百多个日夜,原帅的作息与机组的“呼吸”同步。巨大的体力考验和精神压力下,他依然坚持着“徒步”的习惯——纵横交错的管线与设备之间,用脚步反复“扫描”着现场的每一个角落。“帅哥总说,多走一圈,多看一遍,心里就踏实一分。”与原帅一起经历过低压缸整体改造项目“折磨”的汽轮发电机主任工程师张晓飞说道。

最终,三台低压缸改造一次成功,机组冲转启动平稳,出力提升超过30兆瓦。这不仅是一项改造工程的胜利,更是中国核电人自主掌握核心装备延寿与升级能力的标志性一步。

▲大亚湾30年大修汽轮机通流改造项目攻坚队合照

工作之外的原帅,最大的爱好是徒步和骑行。从雨崩到梅里雪山,他用双脚丈量土地,享受那种筋疲力尽后抵达终点的极致成就感。

“这跟工作很像。玩了很多地方,最难忘的永远是徒步时受罪的那些路。过程很苦很难,但回忆起来最有意义。”他将这种徒步哲学带入工作——敢于走进技术的“无人区”,享受攻坚克难后“柳暗花明”的豁然开朗。

如今,原帅又投入到新的科研项目中,研究如何将机器人、人工智能技术引入汽轮机检修,探索设备状态的智能预测。

厂房里,激光依然在精准扫描着大国重器的内部脉络,电脑前,算法正在尝试为复杂的设备与系统书写“健康预言”。原帅的故事,正如同那束穿透黑暗的激光,精准而有力的照亮着核电工程师脚踏实地、仰望星空的前行之路。