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《科创中国·院士开讲》第十四期：攻坚流体密封技术难题 为我国高端装备发展保驾护航

科创中国 科创中国 2023-01-04
收录于合集 #《科创中国·院士开讲》 19个

《科创中国·院士开讲》第十四期完整视频

《科创中国·院士开讲》是“科创中国”与抖音联合打造的大型视频知识类栏目，由中国科学院和中国工程院院士作为主讲嘉宾，栏目在“科创中国”微信公众号同步播出。


本期，我们邀请到的是中国工程院院士、机械设计及理论专家王玉明。作为我国流体密封工程领域技术带头人和产业开拓者之一，王院士将引领我们一同探索高端装备流体密封技术的奥秘。


“小部件”承载“大作为”

数十年如一日只为中国智造


一提起“密封”，相信大家都不会感到陌生。通用的橡胶密封制品在化工、煤炭、石油、冶金、交通运输和机械制造工业等方面的应用日趋广泛，已成为各行业中不可或缺的基础件和配件。或许在一些人看来，“密封圈”或“密封件”只是很不起眼的“小部件”，然而就是这样的“小部件”“小专业”，却让王玉明院士步履不停执著地为之钻研了五十余年。

1959年，王玉明院士考入清华大学燃气轮机专业，毕业后的他就危险性气体透平机械的试验研究钻研了数年，1970年被调入“动密封攻关组”工作，从此义无反顾。“也许大家觉得‘密封’很不起眼（其实我搞的是部件和成套装置），但我就是‘咬定青山不放松’‘任尔东西南北风’。”在王院士看来，不起眼的“密封”有两个不得不提的关键之处。


“密封是极端工况高端装备的关键性基础零部件。”

院士举例说，一套年产30万吨的乙烯装置上，静密封和动密封的密封点多达123万处，它的机泵日常维修工作中，处理旋转轴密封泄漏的情形大概占到维修总量的70%以上。

遥想36年前，“挑战者”号航天飞机因密封失效导致一连串连锁反应爆炸解体坠毁，7名航天员在该次事故中丧生；翻开历史新闻档案，不少化工事故也因密封失效造成可燃性气体、液体泄漏，带来惨痛的人员伤亡和财产损失。

“密封技术身兼维持设备正常工作条件（如高压、高真空等）的重任，决定了机械设备运行的安全性、可靠性和耐久性，更是现代工业安全、稳定发展的重要技术手段，而流体密封也是极端工况高端装备最容易损坏的关键基础件。”王玉明院士语重心长地说。

“密封也是高端装备‘卡脖子’的关键零部件。”

航空发动机使用封严的地方有很多，密封装置的形式也多种多样，密封技术对于发动机的推力和油耗等技术指标极其关键，我国也长期面临西方国家的技术封锁。

王院士以航空发动机这一高度复杂和精密的热力机械展开。随后，又就其在核主泵液体静压（锥度）/动压（波度）非接触式机械端面密封，探月工程和高端雷达超大尺寸非接触性机械密封，以及石化大型高速透平压缩机气悬浮非接触式机械端面密封等方面的技术科研成果，进行了系统的阐述。


小小的密封部件，当真是有非凡的大作为。一项项科研成果，无一不是王玉明院士数十年精业笃行、守正创新的见证。

下海创业、教书育人

步履铿锵致力打破国外技术垄断


于国家重点军工研究院所从事16年研究工作，在不同所有制企业主管研发26年，并在55岁下海创办民营高科技企业，2007年回归清华任教又创建了科研新团队。五十余年来，王玉明院士一路追逐科学的脚步，解决各类重大技术难题，凭借着的不仅是坚毅执着与无限热爱，更是那一颗拳拳爱国心。

据王院士回忆，1996年，他在约翰克兰（天津）有限公司作总工程师时所研究的“流体动压非接触式机械密封及其系统”被外商无情封杀，甚至提出“不许再搞科研，要么做常规产品，要么接受补偿自动辞职”的无理要求。

彼时，外方真正目的是想用公司本部产品垄断中国市场，不允许中国生产足以抗衡外国技术的先进密封装置。

“我怎么可能放弃我热爱的科研！”毅然辞职后，王玉明院士决心自己创办公司，长长国人的志气。在原机械工业部、天津市科委以及天津新技术产业园区的支持下，天津新技术产业园区鼎名密封有限公司正式成立。

那时，王院士牵头研发的新产品正在石化行业大型高速透平压缩机上进行首台套试车，为了确保每个环节严谨细致、衔接顺畅，有一次他竟连续工作了36个小时。

艾服之年下海创业，其中的艰辛与风险难以名状，可王玉明院士却甘之如饴，用他的话说，“打破了国外高科技产品在中国市场的垄断，再苦再累都值得！”星光不负赶路人，院士带头研发的液体润滑和气体润滑的高速非接触式动密封产品取得了多项科研成果。

王玉明院士创建的密封与润滑研究室，近两年在磁性液体密封方向取得了可喜的成果。极端工况下高端装备磁性液体动密封关键技术与应用刚刚摘获2021年度北京市科学技术发明一等奖，磁敏智能材料减震关键技术及应用获得了中国机械工业科学技术发明二等奖、重庆市科技进步一等奖。

瞄准临氢密封材料性能检测与材料研发的迫切需求，研究室重点攻克了超高压140MPa、宽温域-50 ~ +160℃的设计难题，研制出具有完全自主知识产权的国内首台140MPa超高压宽温域氢气密封性能检测平台，并获得了日内瓦国际发明展金奖和北京市发明金奖。此外，研究室聚焦医工结合和生医机械密封等前沿研究，不断开拓创新，并先后在PNAS、Advanced Science等国际知名期刊上发表了高水平论文。


院士及其团队的研究成果，为促进科学技术进步和国民经济发展作出了重要贡献。在潜心研发、科技报国的同时，他也不曾忘记帮扶各类优秀科技人才。

就在不久前，王玉明院士将光华工程科技奖的奖金全数捐出，作为“科技强基奖励金”的引子，在一些企业和科技专家的赞助支持下募集了约500万元，只为奖励在基础件行业中作出突出贡献的科技工作者们。

初心不可改，薪火不曾熄。五十余年来，王玉明院士始终在一线从事重大装备高参数关键基础零部件，特别是流体动压非接触式密封及其测控系统的研究开发。

为国家争一口气
是当年一穷二白时
科研工作者们最朴素的情怀
如今
让年轻一代攀登科学的更高峰
亦是王玉明院士最赤诚的心愿



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