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几代人,几十年,一滴油(上)
来源:中国青年作家报 | 杨杰  2021年06月29日08:37

伏喜胜有时会梦到自己坐在高铁上,车身剧烈摇晃,他惊起一身冷汗。

那是2017年,G1次中国标准动车组“复兴号”驶出北京南站,瞬间提速,4个多小时后到达上海,最高时速355公里。这个数字意味着中国正式成为世界高铁商业运营速度最高的国家。

人们在高铁洁白的车身前兴奋合照,很少有人把目光向下,再向下,转移到车身底部。那是伏喜胜和他的团队的“工作间”之一。白天高铁跑,晚上他们钻到车底下采样,只有10分钟时间。夏日的气温即便是夜晚也高得很,高铁底下更热,从车厢底部采出润滑油,油也是热的。

“中国速度”最重要的技术成果、最关键的核心零部件之一就是装在底部的CW350(D)齿轮箱。要让它安全高效地转起来,需要中国自己的润滑油。伏喜胜是中国石油润滑油公司的首席科学家,“高铁最关键的是安全,润滑一旦有问题就是致命的。”他那时压力大,总做噩梦。

543次失败

兰州,一个称之为“两山夹一沟”的狭长城市,很多人对这里的印象是,一条河(黄河)、一碗面(牛肉面)、一本书(《读者》)。

这里还有“一滴油”——润滑油。兰州见证了中国润滑事业从无到有、从有到大、从大到强的一路成长。

为了“这滴油”,围绕“这滴油”,一群人与失败相伴,与寂寞为伍,成百上千次重复,只为了验证一个个枯燥的数字。

位于甘肃兰州市西固区玉门街369号的中国石油润滑油公司兰州研发中心并没有什么特别之处:占地不足百亩,大楼并不气派,实验室的条件也非一流。然而,20世纪50年代开始,中国润滑油产业自主研发发展的漫长征程从这里开启。

1987年,伏喜胜从兰州大学化学系有机合成专业毕业。加入中国石油润滑油公司时,正是“七五”科技攻关项目的第二年。那时,中国没有符合国际标准的润滑油,“评价手段、技术都没有。”

伏喜胜刚参加工作时,常去云南跟车,出差三个月,跟在司机后面,趴在车底测油温。云南风景美,坡度高,他没时间看。“那时候的润滑油不好,”伏喜胜说,“刚入行的时候很尴尬。”

司机开到半山,总是上不去,要自己准备冷水把发动机的温度降下来,有人还专门架了一个喷水装置,即便这样,车还是卡在半山,前进不了。

润滑油的技术关键含在化学分子结构中。润滑油要达到降温、抗磨、省油的要求,就需要改变它的分子结构,靠添加剂改变其性质达到要求。占润滑油家族10%左右的齿轮油,是润滑油中技术含量最高的龙头产品,是国外公司严格保密的技术,亦是中国润滑油研发人员的攻关重点。

“七五”科技攻关期间,除了中国石油润滑油公司兰州研发中心以外,还有四五家科研机构都在研发符合国际标准的润滑油。验证是否成功,需要把样品送到美国检验,那时没有空运,装着25公斤润滑油的小高筒只能在海上漂一个月。等待结果的过程“提心吊胆,根本睡不着,整天整天睡不着。”

每个攻关组送去检验的次数是有限的,“自己筛选完配方,觉得有戏,但送去还是失败。”我国当时的分析检测设备也较落后,那相当于“眼睛”,像显微镜等,能“看清”合成的化合物的结构是否符合预期。就像体检时的CT,把细微结构看清楚,哪有毛病,再去改进。

“你的‘眼睛’那时候看得不一定准,准确度可能60%,让研发的难度变得更大。”

润滑油就像老中医熬的汤剂,尽管都能治感冒,但每个秘方是不一样的。研发一个配方有时要好几个月,进行五六十次实验。“像大家的血液都是红色的,但里面的微观结构不一样,每个基因都不一样。”

伏喜胜回想起那时工作难度之大至今为之咋舌,“我的师傅匡奕九他们把全国所有搞齿轮油最牛的人全聚到一起,从1万多个化学分子结构里开始筛选合成。”

伏喜胜刚参加科研工作时,条件艰苦,设备简陋,没有任何防护措施。科研人员要在充满刺鼻味道的实验室,整日整夜地进行试验。有一次,几位研发人员正在做添加剂实验,一不小心,添加剂从油阀喷出,溅了一身一头,用汽油洗澡才将臭味洗干净。

有时,科研人员要亲自到炼油厂采油样,油桶温度高达70多摄氏度,热得能把路上的沥青融化掉。他和科研人员得用手推着油桶走。兰州的冬天,室外温度降到零下十几摄氏度,他们必须到室外清洗烧杯、玻璃瓶,没有手套,风刮着,手像刀割一样疼,经常一干就是一整天。

在失败了543个配方之后,兰州研发中心终于率先研制出了第一个达到国际规格的齿轮油,那款油被命名为“85544”,“85”代表“八五科技攻关”——从第一个配方的“七五”开始,距离最终成功已经过去将近10年。

“大家都觉得44听着不吉利,但对我来说,这是最吉利的数字。”回想起30年前的景象,伏喜胜仍很激动。

他说,做研发,大部分是失败的,成功很少。“前面的配方完全是错的,相当于十字路口已经走到头了,再折回来,方向完全反了,最费人费力。”

“85544”成功之后,解决了西南地区卡车运输的问题,司机再也不用在大热天,满头大汗地给车浇冷水了。

拥有自己的“一滴油”还有更深远的一层意义。伏喜胜说,“假如国庆阅兵的时候装的不是自己的油,是洋油,你怎么阅兵?”

润滑油是工业的血液,“所有运动的地方都需要用油”。伏喜胜说,有人认为,买了机器,润滑油只是配件。其实不然,要延长机器的寿命,润滑油必不可少,尤其设备越高端,对润滑的要求越高。他曾看到过一组数字,润滑油能在节能方面起到关键作用,如降低维修费等,节能效果相当于全国GDP的3%-5%。

“必须有好的血液,才能让整个工业体系转动流畅。”伏喜胜说。

他仍记得20世纪90年代,“85544”的庆功宴在北京召开,宴席上食物已经在记忆里淡忘,但伏喜胜记得许多老师傅流泪的景象。他们来自全国不同的攻关组,很多人马上退休了,研究了一辈子润滑油也没能亲手取得成功,眼泪里有喜悦,也有辛酸。

经过多年的自主研发,昆仑润滑添加剂制备技术及构效关系研究覆盖了所有添加剂单剂研发领域,形成了较为完整的产业链。单剂技术基本覆盖了所有添加剂类型的研发领域,制备技术突破了工业化生产瓶颈,代表了国内先进水平。

“老一辈的眼泪,我现在是历历在目。”他说,如果没有30年的积累,做一个有授权专利的配方是不可能的。甚至做出一个配方都是不可能的。入行3年仅懂一个皮毛,想深挖一下,最少也要5-8年。30年中,有师傅对配方的积累,没有这个基础很难做出今天的成绩。

高铁齿轮箱油

“85544”是中国齿轮润滑油事业的开端,它像火锅的原汤,此后迭代出的无数产品,都是在它的基础上添加新的材料。其中,最负盛名的就是高铁齿轮箱油。

机车未动,电力先行。装在列车底部的高铁核心牵引系统齿轮箱,就相当于汽车的发动机和变速箱系统。如果说它是高铁的心脏,那么润滑油就是供给心脏的血液。高铁要想达到时速350公里,齿轮箱里轴承的转速要达到5000多甚至6000转。

在齿轮超高速运转下,润滑油承受的载荷巨大而多变,普通润滑油在向心力的作用下根本无法附着在齿轮上。为这样高转速的齿轮润滑有多难?

中国地域辽阔,从雾霾风沙的北方到山温水暖的南方,从青藏高原的高海拔冻土到华东低海拔的水塘地质,高温时沙漠地表零上40摄氏度、低温下雪山零下40摄氏度。为这样多变的工况环境润滑有多难?

2011年,北京交通大学和中车公司联合成立了轴承实验室,意图把高铁高速轴承生产技术国产化。伏喜胜说,最初我国高铁用的是日本NSK的轴承,配套的也是日本的润滑油。中国的目标是让自己的轴承用自己的润滑油,实现这个目标的第一步是中国的润滑油能够润滑日本NSK的轴承。“当时我们在NSK实验室反复做试验,大家都不理解,‘你是要做高铁齿轮箱油,你跑到NSK做什么实验?’”伏喜胜说,“事实证明这是我们昆仑润滑的远见卓识——你的油要被高铁认可就要通过NSK认证,NSK认可你的油才能够有机会用到高铁齿轮箱里去。”

这时,配方的研制已经不像早期全靠人脑,计算机的优化技术简单方便,把参数输进去,便能得到一个推荐的配方。“现在做配方544次是不可想象的,十几次就可以了。”

此时的难点是在高速高负荷和低温启动的条件下,怎么保证高铁平稳运行。配方已不重要,润滑油有两个关键要素——核心添加剂的合成技术和复配技术。

“我们的复配技术就是实现了各种工况各个满足。其实,不仅如此。我打个比方,就像中医开的中药方。如果有人感冒了那肯定是按照感冒来治疗,但是治疗感冒的时候你得把病人其他部位保护好,不能把病人的胃给治坏了,或者治成别的病。这是最低要求。当然,如果在治疗感冒的时候能把病人的胃给调理得更好了,这是最高要求。我们的润滑油做到了把高铁需要解决的高速问题解决了,别的问题也不会产生,反而会使之运行得更好。”

伏喜胜和他的团队做到了“未启动先保护”,在高铁还没启动前,已经在轴承上覆盖了保护膜,相对于日本和德国的技术是巨大的突破。

高铁在跑起来的时候,温度高,启动时的室温就算是低温了,以往的润滑油在此时吸附不上去。伏喜胜通过实验,在成千上万种化合物种找出起保护的作用的几种,实现了低温启动。

“通常,高铁刹车比较快时会摇晃,用我们的油,校速时通过润滑能达到平稳的效果。这个油好不好怎么判断?坐高铁的人感觉舒服就是好。”

就像自动档的汽车,提速时平滑如丝,启动顺畅,没有一点点涩的感觉,“像丝绸般的光滑”。添加剂也解决了高速高负荷的问题。

核心添加剂的合成技术和复配技术带动了润滑油的升级换代,添加剂油固态的粉末,也有液体,化合物的结构决定了它的颜色。无论形态如何,最终加入淡黄色的润滑油中,就像给手机升级,新的与旧的能感觉出明显的不同。

而高铁齿轮箱油并非是最高端和最先进的一款。“最好的不一定是最合适的。”伏喜胜说,作为一种应用技术,高铁润滑一定要选一种最合适的产品,这就需要去现场观察、要一直检测油温。

在高铁还未正式开通前,伏喜胜带着团队用了一年半时间来检测,高铁白天在外面跑,晚上,科研人员就钻到车身底下去采样,夜里12点采完样,早晨6点就要出数据,检测都是连夜做的。

刚开始运营和实验,这样的采样需要一天一次,不断改进,之后一周一次,再之后一个月一次,直到数据越来越好,高铁的运行越来越稳。

“别的实验针对的是机器,不坐人,高铁要坐人呐,要保证人的安全,压力肯定大。”伏喜胜说。

送检高铁齿轮箱油的评价费用,一次就要花费四五百万元,是研发过程中最大的支出。“高铁是中国制造走向世界的第一张名片”,为了安全,也为了创新,研发的过程不计成本,一些原料花费的价钱比产品本身的价值还高。

2018年,伏喜胜作为第一发明人完成的“超高转速、大承载高端装备传动系统用新型润滑油及添加剂”,发明了适用于每小时350公里高铁和每分钟5590转齿轮轴的全传动系统润滑油复合剂RHY4208A,解决了车辆变速系统和驱动系统高速和大承载两类润滑油不能兼容的难题,成为中国高铁“复兴号”配套用油。

据统计,自主技术高铁专用润滑油传动效率与日本油相比,提高了3%,与德国油相比提高了15%,高速性能与德国油相比提高了33%,与日本油相比提高了67%。

昆仑润滑自主研发的第一批高铁齿轮箱油样品在中国铁道博物馆永久珍藏,就摆在毛泽东号列车的旁边。

2019年,国庆大阅兵时,装甲车上的润滑油也来自中国石油润滑油公司。

(未完待续)