破译乙烯压缩机失效密码

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乙烯有着“石化之母”的美誉，在我们日常生活中，石油、纺织、橡胶等都含有乙烯。世界上把乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。

“这台设备是发往浙江的，投产后每年乙烯产量可达到120万吨……”眼看着一台台乙烯压缩机在生产线上等待组装、试车，沈阳鼓风集团（以下简称沈鼓集团）研究院院长杨树华如数家珍，嘴角自然地向上翘着。这些乙烯压缩机是成套乙烯生产装置的心脏，当之无愧的大国重器。

从无到有，从被国外严密技术封锁到掌握关键技术、理论，大国重器的背后，凝聚了沈鼓集团院士工作站11个院士团队、沈鼓研究院无数科研人员的汗水。

程耿东院士就是其中之一。10年前，时任大连理工大学校长的程耿东是进驻沈鼓集团院士工作站的第一批院士，“我们是科研工作者，把自己专业知识贡献给国家、帮助制造业做点事，是份内的职责。”回想当年，程耿东院士感慨地说。

程耿东院士团队负责的是压缩机叶轮结构可靠性研究。叶轮是关键设备中的关键部件，尤其是百万吨乙烯装置压缩机组，叶轮工作环境极其恶劣，高速旋转的叶轮时刻处于高压力、高速流动的复杂组分介质环境中，要经历不停变化的温度和压力波动，并且要稳定运行数年之久。

“在实际运行中，叶轮偶尔会发生疲劳失效现象。”杨树华告诉科技日报记者，“此前，这种现象的机理一直未能明确，属于行业性技术难题，也是制约离心压缩机行业发展的技术瓶颈。”

一旦乙烯压缩机出现问题，整套乙烯装置都要停车，下游依赖乙烯产品的企业也必须停工，损失之巨难以估算，以至于业内有“压缩机一响，黄金万两；压缩机一停，效益归零”的说法。

为了解决这个问题，程耿东院士及团队成员与沈鼓集团研究院科研人员戮力同心，从事故现场破坏的叶轮开始研究，科学上探寻机制原理，技术上寻找解决办法。最终，他们成功地破译了导致叶轮失效的核心密码。

经过长期研究，科学家发现叶轮结构虽然具有密集的固定频率，但只有某一个或几个频率下的共振，才会导致破坏风险，这些频率的共振是关键因素。“只要规避了关键共振频率，就可以从根本上解决共振问题。”杨树华说。

2016年，《大型离心压缩机叶轮结构完整性研究和分析技术开发》项目完成。这意味着叶轮失效这一重大瓶颈难题已经得到了系统性、彻底的解决，并且完成了从理论到技术上的全面突破，也让沈鼓集团成为世界上极少数拥有这项核心技术的企业之一，打破了国外严密的技术封锁。

据统计，每年因此项技术提升而减少的直接、间接经济损失达8000万元以上。

像这样的核心技术，沈鼓集团院士工作站中的11个院士团队，还可以列出一张长长的清单：与大连理工大学郭东明院士联合承担的“大功率屏蔽式核主泵自主化行性协同制造原理”项目在某三代核主泵研制过程中得以应用；与东北大学闻邦椿院士、北京化工大学高金吉院士、清华大学王玉明院士等共同完成的“高端压缩机组高效可靠及智能化基础研究”中形成的新技术、新成果，已经在十万等级空分压缩机、120万吨乙烯装置用压缩机组等重大新产品研制过程中得以应用……

更重要的是，院士进驻工作站，并不仅仅给沈鼓集团送来解渴之水，更是打出了汩汩清泉。

院士工作站建站以来，通过与院士所在的大连理工大学、西安交通大学、东北大学等国内知名高等院校合作，近年来，培养工程硕士研究生40多人，博士研究生5人。今年不到40岁的王睿，就是其中之一。

“院士、教授们经常会来讲课，我个人觉得受益匪浅。”王睿告诉科技日报记者，“他们站位高、视角宽、眼光准，有时候被一个问题困扰，听完他们讲课后会有豁然开朗的感觉。”

如今，院士工作站已经成为沈鼓集团科技研发的重要力量，每年承担超过20%的重难点项目和关键单元技术开发工作。“我们是院士工作站的受益者，希望未来能不断创新工作方法和管理模式，让院士工作站发挥更大的作用。”杨树华说。