长航电机描绘科技创新

  一个位于武汉市江夏区迷人的汤逊湖畔,仅有300余人的小公司——长航集团武汉电机有限公司(以下简称“长航电机”),经过4年摸索,通过产学研合作,成功研发出具有完全自主知识产权的国际先进的轴带无刷双馈技术。依托无刷双馈理论开发出的无刷双馈轴带发电机、“低调高”无刷双馈高压调速电动机,开创多项电机行业的先河。

  长航电机创建于1970年,隶属于招商局集团,是长江航运集团有限公司(以下简称“长航集团”)下属的国有全资子公司。该公司以生产特种电机为主,产品种类多、批量小、交货周期短,是典型的离散型中小型企业。为什么这个名不见经传的小公司能研发出国际先进的产品呢?

  从一个校办工厂起步,长航电机把增强自主创新能力作为公司发展的战略基点,通过加强产学研合作,不断升级产品结构,积极唱响科技创新主旋律,找到了一条属于自己的前进道路。

  由于产品的特性及市场的激烈竞争,长航电机深感仅靠完全竞争性产品,企业发展空间十分有限,很难成长壮大。1994年,该公司与华中科技大学共同设计了变极电机,并于2001年获得国家发明专利,同年获颁国家发明金奖。

  根据此专利派生出的系列电机产品,奠定了公司“十五”“十一五”十年快速发展的基础。金奖产品只是企业发展的一个“驻点”,要想长远可持续发展,就必须跳出原有的思维模式,求新求变。

  在提倡低碳经济的时代,长航集团作为长江上最大的航运企业,降低单船能源消耗就意味着整体运营成本的大幅下降。为此,长航集团科技部针对重庆长江轮船公司提出的要求,委托长航电机研制开发船用轴带无刷双馈发电机项目。长航电机接到任务后,立即投入到项目调研中。项目可行性报告,经专家评审和答疑,被确定为长航集团重大科技攻关项目之一,于2008年4月正式立项。

  长期以来,船舶电力一直依赖于独立的柴油发电机组发电,这种传统的发电方式不仅使船舶发电成本较高,同时对环境也造成较大的污染。

  世界上许多国家尤其是发达国家,如美国很早就开始研究用无刷双馈轴带发电系统来取代柴油机发电系统,但至今仍未形成产业化生产。

  面对如此高难度的科技项目,企业仅靠自身技术力量很难完成,必须“借梯登高”。长航电机找到华中科技大学,就技术合作达成共识,组建起联合研发团队,合作开发无刷双馈技术,携手攻克这一世界性技术难题。

  成功的路上总是布满着荆棘。原本计划2009年完成项目计划的船用轴带无刷双馈发电机,在研发过程中遇到了很大的困难和波折。不同的船舶、不同的工况,需要分别对每一个方案做相应的样机测试和验证,仅发电机电磁方案设计就修改了42次。

  2009年2月,64kw船舶轴带无刷双馈交流发电系统在重庆潍柴发动机厂与XCW6200ZC-5船舶柴油机匹配,进行了首次台架试验。通过模拟实际工况的试验,发现该系统在低速状态下(主机转速375-400r/min)其发电能力明显高于重庆长江轮船公司当时正在试用的国内某知名企业的同类产品,但几个关键技术问题仍需要进一步完善和改进。

  当时,船舶轴带无刷双馈交流发电机控制系统研发合作方选择的是日本的技术,原合作方因其技术难度比预期大许多而退出,使整体研发工作一度处于停顿。在此境况下,长航电机重新在国内十多家相关的电气控制及系统集成商中选择新的合作伙伴,并通过产、学、研相结合,将华中科技大学多学科的科研资源整合起来,重新组建起新的联合研发团队。经过近一年的反复改进和试验,实现了船舶工况条件下,不论主机转速和负载如何变化,轴带电机能够稳压恒频发电。

  2012年2月,湖北省科技厅组织对“船舶轴带无刷双馈交流发电系统”进行了成果鉴定,由两名中国工程院院士和清华大学、海军工程大学、中国船级社等单位多名教授组成的专家组对此成果的鉴定意见为:“船舶轴带无刷双馈交流发电系统”项目技术为国际首创,达到国际先进水平,同意通过成果鉴定,并建议加大该成果系列化产品的开发力度,尽快实现产业化,更好地服务于社会。

  无刷双馈研发项目先后有三项获国家专项资金支持,被中国电工学会评为技术发明奖三等奖。无刷双馈技术获中、美、日3项发明专利,8项实用新型专利,四级电机转速控制系统软件著作权1项,起草国家标准1项、中国船级社检验指南1项。该产品还入选《2016年国家首台(套)重大技术装备应用指导目录》。

  诸多的荣誉和扶持,为轴带项目加快科技成果转化注入强劲动力,为企业产品结构调整以及行业产业结构调整打下了坚实的基础。自2013年以来,长航电机相继完成船舶轴带无刷双馈发电系统产业化(系列化产品定型)的技术准备、无刷双馈“低调高”电动技术、无刷双馈“发电/电动”PTO/PTI转换技术的完善等,并且部分产品已应用于船舶及通用类风机、泵类工业产品上,节能降耗功效明显,后期还将逐步完善系列化产品,并形成产业化规模,努力为我国的节能减排和产业结构调整作出更大贡献。

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