原標(biāo)題：輸變電有了“定海神針”
500支深棕色的“棒子”，像接受檢閱一般整齊劃一地佇立在廠房?jī)?nèi)。這是一批即將出廠的棒形支柱瓷絕緣子（以下簡(jiǎn)稱“棒形絕緣子”），它們將用于隴東—山東±800千伏特高壓直流輸電工程。
棒形絕緣子是特高壓交直流輸電工程變電站和換流站的關(guān)鍵部件。它形似半人高的瓷瓶，安裝后能承受百萬(wàn)伏電壓、數(shù)噸彎曲和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，被稱為輸變電的“定海神針”。
“目前我國(guó)已建成特高壓交直流輸電工程30余個(gè)，每個(gè)工程使用的棒形絕緣子超過8000支。”12月18日，中材高新材料股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中材高新”）黨委書記、董事長(zhǎng)李勇告訴科技日?qǐng)?bào)記者，他們自主創(chuàng)新特高壓棒形技術(shù)、藍(lán)灰釉技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，研制的棒形絕緣子已廣泛應(yīng)用于海內(nèi)外特高壓交直流輸電工程。
嚴(yán)控水分消裂痕
21世紀(jì)初，我國(guó)啟動(dòng)特高壓攻關(guān)項(xiàng)目。2010年7月，中國(guó)電力科學(xué)研究院聯(lián)系多家下游企業(yè)，急尋能承受特高壓的棒形絕緣子。
這一消息在中材高新電瓷事業(yè)部（現(xiàn)為中材江西電瓷電氣有限公司，以下簡(jiǎn)稱“中材電瓷”）內(nèi)部引發(fā)熱烈討論：干還是不干？
當(dāng)時(shí)的電瓷界，唐山電瓷、西安電瓷在市場(chǎng)上數(shù)一數(shù)二。中材高新2005年才進(jìn)入該領(lǐng)域，是初出茅廬的“后輩”。
有人質(zhì)疑自身實(shí)力：“咱能比得過人家嗎？”
有人則認(rèn)為應(yīng)該“迎難而上”，在大項(xiàng)目中錘煉技術(shù)實(shí)力。
“當(dāng)年8月的一天中午，我端著飯碗去參加了一個(gè)會(huì)。”時(shí)任中材高新電瓷事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)的桑建華回憶說。會(huì)議最終定調(diào)：“這個(gè)項(xiàng)目，接！”
作為技術(shù)組長(zhǎng)，桑建華帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)開始確定棒形絕緣子全流程的工藝驗(yàn)證和樣品生產(chǎn)，包括配方、投料制漿、噴霧造粒、等靜壓成型和產(chǎn)品干燥等。
“經(jīng)過30多天辛苦努力，大家信心滿滿地將第一批42個(gè)產(chǎn)品裝上窯車入窯燒制。”桑建華說，11天后，為慶祝產(chǎn)品即將出窯，大家甚至預(yù)備好了鞭炮。然而打開窯門一看，感覺一下子掉入冰窖里，“沒想到窯內(nèi)產(chǎn)品大量碎裂在窯車上”。
第一窯產(chǎn)品都出現(xiàn)了“S”形裂痕，全部不合格。問題出在哪里？項(xiàng)目組連夜展開排查、分析、研究。
“最終發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題在水分。”桑建華說，若坯件沒有達(dá)到干燥要求，棒形絕緣子燒制過程中容易因坯體水分高而導(dǎo)致爆裂或開裂。
于是，技術(shù)團(tuán)隊(duì)著重從工藝流程上下手，延長(zhǎng)坯體烘干時(shí)間并檢測(cè)烘干后成品的水分含量。多次試驗(yàn)后，團(tuán)隊(duì)摸索制定出一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，將坯體入窯水分嚴(yán)格控制在0.5%以下。
按照修正后的工藝要求，第二窯的54個(gè)產(chǎn)品全部合格。這批棒形絕緣子成功應(yīng)用于晉東南—南陽(yáng)—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程。
調(diào)配釉色銷海外
在市場(chǎng)上站穩(wěn)腳跟后，中材電瓷沒有將棒形絕緣子使用范圍囿于國(guó)內(nèi)電網(wǎng)工程。隨著歐美加快電力設(shè)備更新?lián)Q代步伐，中材電瓷將目標(biāo)轉(zhuǎn)向海外市場(chǎng)，立志“遠(yuǎn)洋出海”。但國(guó)際市場(chǎng)特別是歐美市場(chǎng)，對(duì)高品質(zhì)、高電壓等級(jí)、高強(qiáng)度棒形絕緣子有特殊要求——產(chǎn)品必須為“藍(lán)灰釉”。
雖然只是變了個(gè)顏色，但并不像想象的那么簡(jiǎn)單。“國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的棒形絕緣子皆為深棕色釉料，要滿足藍(lán)灰釉要求，意味著需要開發(fā)全新的釉料配方及工藝流程。”中材電瓷黨委書記、董事長(zhǎng)張旭昌介紹說。
中材電瓷將藍(lán)灰釉棒形絕緣子列為開發(fā)重點(diǎn)，投入約占公司當(dāng)年利潤(rùn)一半的資金，進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和工藝設(shè)計(jì)。
由于藍(lán)灰釉初始熔融溫度高且黏度大，調(diào)配出適合的高溫黏度配方是技術(shù)核心。“為了調(diào)配和跟蹤驗(yàn)證釉料配方的高溫黏度情況，我們24小時(shí)待命，預(yù)計(jì)試驗(yàn)溫度的時(shí)間點(diǎn)一到，立馬趕赴窯爐觀察樣品、記錄數(shù)據(jù)。”技術(shù)人員趙海洋說，有時(shí)半夜到車間，眼睛被窯內(nèi)熾熱的亮光一照，都有近似失明的感覺。
“一窯試驗(yàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期近兩個(gè)月，資金投入巨大，大家壓力也大。”張旭昌回憶，試驗(yàn)階段，看著一窯又一窯產(chǎn)品失敗，研發(fā)人員急得睡不著覺，“躺下去想的是技術(shù)問題，起來后還在想。”
經(jīng)過數(shù)輪對(duì)比分析，釉料配方最終優(yōu)化并確定下來。在隨后的工藝階段，噴釉員工通過琢磨和不斷練習(xí)，調(diào)整配方與噴涂手法，順利地為棒形絕緣子穿上了光滑透亮的藍(lán)灰“新裝”。
目前，藍(lán)灰釉棒形絕緣子占公司棒形產(chǎn)品營(yíng)收超45%，出口全球20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，成功應(yīng)用于巴西美麗山800千伏、英國(guó)曼徹斯特420千伏、德國(guó)法蘭克福275千伏等電力工程，蹚出一條國(guó)際化發(fā)展道路。
18年來，依靠對(duì)科技創(chuàng)新的堅(jiān)定信念與不懈攻關(guān)，中材電瓷棒形絕緣子從行業(yè)“小兵”成長(zhǎng)為“單項(xiàng)冠軍”，成為電瓷界名副其實(shí)的“棒子王”。
均勻燒制自防污
市場(chǎng)上的出色表現(xiàn)，不僅靠“獨(dú)家秘方”，更靠不斷突破的高新性能。近幾年，中材電瓷陸續(xù)接到客戶詢單——能否在棒形絕緣子表面釉層添加半導(dǎo)體特性，提高其防污自潔及防結(jié)冰功能。
半導(dǎo)體釉可使棒形絕緣子表面電阻率介于絕緣體與導(dǎo)體之間。在工作狀態(tài)下，半導(dǎo)體釉棒形絕緣子表面會(huì)產(chǎn)生一定泄漏電流，電流帶來熱量，即可提高棒形絕緣子防污自潔及防結(jié)冰功能。
這項(xiàng)神奇功能可延長(zhǎng)棒形絕緣子的使用壽命，減輕電網(wǎng)系統(tǒng)人工維修壓力，提高電網(wǎng)在嚴(yán)寒偏遠(yuǎn)地區(qū)的覆蓋率。
面對(duì)新挑戰(zhàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)再次下定決心“啃硬骨頭”。
“釉面均勻是影響泄漏電流狀態(tài)的重要因素，也是研發(fā)過程中的最大技術(shù)關(guān)卡。”技術(shù)人員陳震說。
陳震打開手機(jī)相冊(cè)，指著一張張棒形絕緣子試驗(yàn)品照片告訴記者：“前期試制的棒形絕緣子都似染了病，釉面多處不均，我們叫‘陰陽(yáng)臉’，這些凹陷小泡就像長(zhǎng)了牛皮癬。”
那段時(shí)間，攻關(guān)小組每天都在開會(huì)，討論如何為棒形絕緣子“治病”。
“研發(fā)人員對(duì)每個(gè)產(chǎn)品在窯內(nèi)的位置、朝向、狀態(tài)都進(jìn)行了詳細(xì)記錄，試圖找到‘病因’。”桑建華還記得，為了獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，大家輪流穿著厚厚的棉鞋踩上高溫窯車，用小刀片刮并看、聽釉面材質(zhì)特性。他們搬著重達(dá)幾十公斤的棒形絕緣子屢次往返廠內(nèi)外，只為看清釉面在太陽(yáng)光下的均勻性。
經(jīng)過多次討論和對(duì)比研究，團(tuán)隊(duì)將“藥方”鎖定在燒成驗(yàn)證環(huán)節(jié)。“項(xiàng)目組通過氣氛調(diào)整對(duì)比數(shù)據(jù)，確定了還原焰的作用，認(rèn)識(shí)到出現(xiàn)釉面不均的關(guān)鍵在于氣氛和壓力。”桑建華說，重新調(diào)整燒成制度后，釉面質(zhì)量問題得到了有效解決。
“目前，第二代半導(dǎo)體釉棒形絕緣子已完成試制，即將正式投產(chǎn)。”張旭昌告訴記者，這是國(guó)內(nèi)首次生產(chǎn)具備防污自潔及防結(jié)冰功能的半導(dǎo)體釉棒形絕緣子。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，其性能同國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品相當(dāng)。
“中材電瓷棒形絕緣子服務(wù)于目前世界最高電壓等級(jí)輸電工程——昌吉—古泉±1100千伏特高壓直流輸電工程等多個(gè)重大電網(wǎng)工程，有力支撐了國(guó)家特高壓輸變電線路建設(shè)和運(yùn)行。”談起下一步目標(biāo)，李勇表示，“我們將持續(xù)加大新材料研發(fā)力度，擴(kuò)大海外電力工程應(yīng)用，惠及共建‘一帶一路’國(guó)家，點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火！”