振控托举大国重器 记“千人计划”专家尹学军—新闻—科学网

 
作者:倪思洁 来源:中国科学报 发布时间:2018/5/29 9:04:33
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振控托举大国重器 记“千人计划”专家尹学军
同频呵护超级工程 振控托举大国重器——记隔而固(青岛)振动控制有限公司总经理、“千人计划”专家尹学军

尹学军与团队成员研究港珠澳大桥TMD整机大振幅疲劳试验方案。

■本报记者 倪思洁

他原本可以选择留在德国继续研究工作,却偏要像老一辈科学家那样,毅然回国,以期填补国内工程振动控制装备技术的空白。

他原本可以仅靠现有成熟技术就能拿市场订单,却偏要耗费精力和研发资源,去“啃硬骨头”,承接来自各关键行业的振动和噪声难题,甚至还自掏腰包进行重大工程项目的预研攻关。

他原本可以在重大工程项目中做到达标即可,却总喜欢不计成本“多留裕量”,让关键指标高点、再高点。

他就是隔而固(青岛)振动控制有限公司总经理、青岛科而泰环境控制技术有限公司董事长、“千人计划”专家尹学军——虽是两家企业的创始人,他却喜欢用70%的时间去研究创新,拼搏在工程前线,在他心里,没有什么能比服务国家重大工程更让他有成就感了。

匠心打造精品

为超级工程保驾护航

2018年2月6日,在世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥上,各参建单位正在为大桥通车作准备。

一辆重达30吨的卡车轰鸣着驶过桥上的测试点,一遍、两遍、三遍……几个人紧盯着电脑屏幕,屏幕上的几条数据线在上下波动。

1.7%!当这个数据出现的时候,头戴白色安全帽的尹学军忍不住双手竖起大拇指,叫起来:“很好!非常好!”

“桥梁阻尼比是1.7%,我们设计的目标是1%以上,超额完成!”尹学军自豪地说。

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥,对抗风减振系统技术指标非常苛刻。自2012年起,尹学军就带领一支研究团队,配合项目方进行桥梁抗风减振系统的技术方案论证工作。

2013年,凭借着过硬的技术实力和巧妙的产品设计方案,隔而固团队的方案在招标中胜出,正式开始了港珠澳大桥抗风振调谐质量减振系统(TMD)的研制工作。为了保证港珠澳大桥这项超级工程120年的超长寿命和强风下的结构安全,尹学军选择了悬挂式TMD,对业主来说,这是一种灵敏度高、维护少、寿命长的好方案,但对研制方来说,却是一种非常复杂和难度最大的技术方案,一套TMD就有3500多个零件,92套TMD总共用了30多万个零部件。尹学军又一次选择把困难留给自己,把方便留给客户。

“为检验产品耐久性能,2013年10月,评审专家建议做TMD整机抗疲劳试验,对我们来说,这一建议就是命令,必须想方设法完成。”尹学军告诉记者。

但是,由于产品体积大、工作行程长、激励功率大,当时国内找不到合适的试验机。尹学军干脆自力更生研制了一台专用的试验机,并在2014年7月成功地完成了足尺整机300万次抗疲劳试验,确保产品如期通过了专家组的评审。

将92套TMD生产完毕并安装到桥箱里面,任务只算完成了一半,真正的考验在于后面的调试阶段。为了实现港珠澳大桥近乎苛刻的减振目标,尹学军设计的每个TMD的频率和阻尼比都可以根据TMD放置处桥梁的实测固有频率在现场精确调整,“私人订制”般地精调到小数点后两位。为了实现这个精度,调试团队在40多摄氏度又闷又热的桥箱里奋战了数月,挥洒了无数的汗水。

如今,港珠澳大桥桥箱里92套单体重量最高达4.8吨的调谐质量减振器,如同太极一般制衡着桥梁的振动,时刻呵护着这座举世瞩目的超级工程的安全运行。

港珠澳大桥只是尹学军团队参与的超级工程之一。此前,崇启长江大桥、杭州湾大桥观光塔、世博文化中心也都采用了TMD减振技术;上海交响乐团音乐厅等则采用了多维隔振技术,尽管地铁运行近在咫尺,观众却感觉不到任何干扰。

在轨道交通领域,尹学军发明的钢弹簧浮置板技术已在北京、上海、广州、深圳、青岛等全国26个城市260多公里的线路运营,保护着地铁沿线学校、科研院所、医院、古建筑和千家万户居民免受地铁振动干扰。

托举大国重器

稳固制造强国根基

2011年6月11日,一个6层楼高、重达2900吨的“巨无霸”装备在无锡透平叶片有限公司顺利投产,它就是3.55万吨高能螺旋压力机——当时全球额定打击力最大的两台螺旋压力机之一。

这台大国重器是生产大飞机和核电汽轮机关键部件的战略装备,其投产为我国自主生产核电汽轮机叶片、飞机发动机叶片和涡轮盘等高性能锻件提供了利器,实现了这类部件从依赖进口到出口的战略转变。

不过,在为这个“巨无霸”选择厂址时,却遇到了一个棘手的难题。由于预选的厂址位于长三角软土地基上,这台机器工作时的冲击激励大,基础振动响应大且传播远,不仅会制约厂内精密机床的加工精度,还会影响到相邻单位和居民的工作和生活,环评难以通过。

时间紧、任务重,尹学军带领团队临危受命,立即开展研究。早在10多年前,尹学军就通过与国机集团的紧密合作研究,掌握了大型装备振动控制关键技术,形成了从理论分析、振动预测、评判标准到系统设计的成套技术。课题团队运用这套技术,通过现场激励与振动实测,准确掌握了当地土壤的振动衰减规律,通过理论仿真分析和隔振系统优化,短时间内就为这台“巨无霸”装备量身定制了一套高效的弹簧阻尼隔振系统,并作出了“采用隔振技术可以实现厂界振动达标”的结论,使得工厂规划和设计得以继续进行。

试车时的测试结果显示,距机器中心20米处地面的最大振动速度单峰值,仅相当于一台2吨模锻锤常规基础的振动水平,厂界振动满足国家相应规范,保证了这台“大国重器”的及时投产和高效运行。

其实,这只是大国重器系列的一个典型工程,在尹学军引以为傲的业绩表上,还能看到许多大国重器的名字:30多台核电汽轮机组,其中包括岭澳二期核电、华龙一号核电、已设计完成的CAP1400核电;4万吨液压模锻压力机、2000多台大型压力机、700多台精密设备……

突破核心技术

抢占科技创新制高点

为更多的超级工程和大国重器服务,是尹学军下一步的愿望,因为科技报国是他在留学时就许下的誓言。

改革开放后,尹学军考取了第三批国家公派留学生。带着学习西方先进技术服务祖国现代化建设的初心,他前往德国柏林工业大学攻读博士学位。在德国,他学到了先进的机械设计方法和振动学技术,于1996年获得工学博士学位。

1997年,机缘巧合下,他了解到我国振动控制技术与西方发达国家的巨大差距,以及我国对该技术的迫切需求,于是他带着强烈的使命感,加入了世界振动控制领域龙头企业隔而固集团,并于1998年回国创立了隔而固(青岛)振动控制有限公司。“当时一想到回国干事,就有一种喜悦和兴奋。”尹学军说。

回国后,尹学军带领团队跑遍了相关领域的设计院和业主,将振动控制技术在工业、电力、轨道交通、建筑桥梁领域逐一推广开来,迅速填补了我国中高端振动控制装备技术在上述领域的空白。

在此基础上,尹学军开始了自主创新的历程。国内蓬勃发展的基础建设,不仅为他带来了商机,也带来了无数的技术挑战。他凭着在中国和德国练就的力学功底和设计强项,针对市场上的难点、热点,带领团队开展研究创新,形成了一套高效的科技创新流程和创新体系,从思想创意、专利到图纸、样机、室内试验、工程试验到正式工程,公司常常有十几个研究小组在同时推进,重大课题可以马上自主立项。

凭借着这种创新引领的企业文化,有260位员工的两家公司,至今已获得专利183项,其中发明专利94项、包括国际专利13项,将振动控制领域的核心技术牢牢地掌握在手中。

回国20年来,尹学军坚持科技创新,围绕国家建设需求,致力于减振降噪技术研究,主持研发了大型装备隔振、钢弹簧浮置板道床隔振、迷宫式约束阻尼轮轨降噪、三维建筑减隔振等一批具有自主知识产权的高新技术及产品,形成多项成套技术,并系统地应用于工业装备、轨道交通和建筑桥梁等工程领域,先后完成8000多个项目,一些原创技术已经出口到德国、巴西、中国台湾等国家和地区。这些研究成果先后获得国家科技进步奖二等奖2项,省部级科技奖励10项。

此外,尹学军还积极参加振动控制相关学会的学术活动,参编了《隔振设计规范》等7部国家和行业标准,参编《建筑工程容许振动标准理解与应用》等6部专业书籍,发表论文60余篇,为我国振动控制技术整体水平的提高和推广应用作出了重要贡献。

创新无止境。随着尹学军团队在业内的知名度越来越高,一些客户带着关键领域的振动噪声难题登门求解。他先后为我国大飞机的风洞试验、“蛟龙”号近海试验船研发成功综合减振技术,解决了困扰行业很久的振动难题。

最近,尹学军团队又成功签约我国空间站某健康保障系统的振动控制项目,该项目技术条件苛刻且几乎无可借鉴,为了确保该项目能够成功交付,尹学军和他的团队提前大半年时间,自行投入人力物力建设一套试验系统进行了深入研究,取得了翔实的理论分析和实测数据,赢得了业主的信任。

“科技实力决定着世界政治经济力量的对比与变化,也决定着各国各民族的前途命运,只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,从根本上保障国家安全。在振动控制这个边缘与交叉工程领域耕耘20年,为大国重器和超级工程服务,我感到非常自豪!”尹学军说。

《中国科学报》 (2018-05-29 第4版 专题)
 
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