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作者：重慶工業(yè)自動化儀表研究所 楊福宇 我是1962年一次到汪時雍工程師（上海所，未內(nèi)遷）那里討論關(guān)于流量積算器應(yīng)該如何制定校核方法時聽到射流技術(shù)的。當時汪工已是受尊敬的前輩，而我還才 剛剛開始學(xué)英文，他告訴我值得關(guān)心英文雜志上射流技術(shù)的介紹，所以可以說完全是汪工的指路，才有我以后的很長一段射流技術(shù)的業(yè)務(wù)工作經(jīng)歷。雖然最后射流技 術(shù)在國際上也沒有成為技術(shù)發(fā)展的主流，但它也曾輝煌過，在我國的自動化技術(shù)的發(fā)展史上也起過很大的作用，給了我很多歷練，所以這段歲月會銘記一生。 射流技術(shù)是指用流體來控制流體的技術(shù)總稱，一開始的時候僅指不帶任何可動部件的流體控制技術(shù)，后來也包括了帶可動部件的流體控制技術(shù)。美國的鉆石軍械實驗 室在1961年公開了他們發(fā)明的射流技術(shù)，它基于流體力學(xué)中的Coanda現(xiàn)象（附壁現(xiàn)象）。當流體在一個壁面附近流過時，由于流體邊界的摩擦作用，要帶 走附近的流體，若流體的補充出現(xiàn)不對稱，就在二邊出現(xiàn)壓差，這就會引起流體的偏轉(zhuǎn)。控制二邊流體的補充條件，就可以實現(xiàn)放大作用。因為它不要任何可動機械部件，當然沒有磨損，反應(yīng)速度極快，也不受電的干擾，也不產(chǎn)生電的干擾。1961年時半導(dǎo)體技術(shù)還只有達到小規(guī)模集成的開始階段，用流體控制流體技術(shù)的實 現(xiàn)，及其這么多的優(yōu)點，自然引起全世界的極大興趣與期待。 1965年我所主導(dǎo)的氣動單元組合儀表聯(lián)合設(shè)計將進行鑒定，就開始討論下一步我們應(yīng)該干什么，我和石明揚就參加了規(guī)劃小組。規(guī)劃小組的領(lǐng)導(dǎo)是康慶宇工程師 和張鈞惠同志。經(jīng)過文獻資料的調(diào)研以及到氣動儀表應(yīng)用現(xiàn)場的參訪，確定了我們有必要展開新系列氣動儀表和射流技術(shù)的研發(fā)工作。這樣就開始了我的射流技術(shù)工 作生涯。當時國際上射流技術(shù)已非常熱，每年都要開幾次國際的技術(shù)交流會議，在射流技術(shù)元件的原理，新的應(yīng)用領(lǐng)域，基礎(chǔ)分析的內(nèi)容非常多，特別是有大量的專 利申請。在一機部四局的幫助下，我特意在北京的當時還不公開的部隊的情報所里復(fù)制了許多美國專利，那都是縮微膠片，投影儀的燈光很暗，稍長時間閱讀就會令 人有嘔吐的感覺，而且膠片也燙得不行了，必須得停下休息一下。當我走訪天津大學(xué)時，有一位王紹純老師也很關(guān)注射流技術(shù)，給我展示了他在塑料三角板上手工刻 出的射流元件。我與一機部四局情報室討論后認為有必要讓國內(nèi)更多的人了解國外的動態(tài)，所以決定他們和上海所二家聯(lián)合搞一個專輯，由我挑選文章聯(lián)系國內(nèi)的有 關(guān)學(xué)者翻譯出版。 射流技術(shù)剛開始工作時真是一片空白，沒有加工手段，沒有測試手段，我們就到處走，為了加工，我們訪問過上海的線切割與光刻工藝的廠家，為了觀察氣體流動， 專門到南京航空學(xué)院了解紋影儀。人員也是沒有什么基礎(chǔ)，從頭學(xué)起，但大家都認為這是我們專業(yè)可能的下一代技術(shù)，我們得了解，得干上去，等待是絕對不行的。 1966年因為內(nèi)遷，上海所分出了重慶所，射流組的人馬也一分為二，我和一批人遷到重慶，與一批新同志成立了新的射流組，那時我們已經(jīng)有十來個人了。重慶 當時的交通與協(xié)作條件很差，在上海一個電話可以解決的問題在重慶跑一天也沒頭緒。當時我們就一邊手工試刻射流元件，以取得感性的認識，一邊尋找可能的應(yīng)用 切入點，來帶動研發(fā)。那手工刻制簡直是藝術(shù)創(chuàng)作，我還保留了四十六年前的一個有機玻璃的三級二進制記數(shù)器（圖1）。多美啊！我已記不清是我還是我們中的那 一位創(chuàng)作了它。當時我們每個人都刻過，將什錦銼磨掉一半，最難的是銼出噴嘴，大約0.5到0.7mm寬，不能寬，不能彎，不能不對稱，否則就廢了。好在我 們年輕，細心地做每一步。 
圖1手工刻制的三級二進制記數(shù)器(圖無法上傳) 后來我們有了光敏陶瓷的光刻工藝，繪圖、照相、感光、腐蝕、測試、燒結(jié)，就可以作出單個的雙穩(wěn)態(tài)元件、單穩(wěn)態(tài)元件、放大元件、二進制記數(shù)器等。腐蝕用的是 酸中之王-氫氟酸，搞工藝的同志必須十分小心，仍不免受傷，衣服爛出洞人人都有。后來我們又有了線切割工藝，可以做金屬的元件了。圖2是我們重慶所做的元 件：自左到右是銅板做的計數(shù)器、光敏陶瓷做的計數(shù)器和OR門。我所做的連底板蓋板的全燒結(jié)的元件已經(jīng)找不到了。當時我們?yōu)榱俗龅酶茫构男。捎?500mm水柱的氣源壓力，而絕大部分國內(nèi)單位采用1000mm水柱的氣源壓力。壓力越低，氣流的紊流效應(yīng)就差，卷吸作用受工藝精度的影響就大，著實增加 了我們工作的難度。圖中元件的噴嘴寬度為0.4mm，高度為1mm。
圖2。重慶所做過的射流元件 當時我們還用水試驗過大的木頭的雙穩(wěn)態(tài)閥（噴嘴約20mm*50mm），小的有機玻璃刻制的水雙穩(wěn)態(tài)閥（噴嘴約2mm*10mm）用1滴水滴到控制口上就可以切換。這些都給我們提供了應(yīng)用的想象空間。 由于當時沒有成批制造的手段，所以想選一個僅用閥的應(yīng)用試試。在一番初步調(diào)研后選了一個造紙廠的濃度控制項目。一方面紙廠需要濃度控制，它可以改善紙的質(zhì) 量，一方面有可能用上射流閥控制加水量。后來知道上海所也選了一個紙廠濃度控制的項目作開始，似乎都把這種項目看簡單了。試驗很不順利，難在測量環(huán)節(jié)以及 閥的安裝位置，我們開始時試用謝魯式（斜槽）測濃度，其原理是濃度增加時由于摩擦力增加斜槽上的液位升高。但是已經(jīng)在生產(chǎn)中的車間空間極為狹仄，沒有加水 之后讓水與紙漿充分混和的空間，加水后稀漿被濃漿所阻，液位先有一些上升，隨后大幅度下降。不久十年浩劫開始，一切進入停頓，這個項目雖拖拉了幾年，最終 不了了之。關(guān)于它的失敗及教訓(xùn)我以后再說，但是我們的同志們顯示的認真的工作態(tài)度，與工人師傅結(jié)合的原望與行動是不會忘記的。夏季的重慶是個火爐，車間里 連著的是紙的生產(chǎn)線，烘干機就在邊上，車間的師傅們只穿一個褲頭，我記得我和楊火榮、曹振義、王關(guān)明、王永初、徐潘良等同志向工人師傅學(xué)習(xí)，也只穿一個褲 頭在那更狹仄的空間裝我們的射流閥與檢測裝置和作試驗。我們所與造紙廠相當遠，所以我們就住在廠里，那時紅衛(wèi)兵大串聯(lián)，交通更難。造紙廠一邊靠嘉陵江，邊 上有一個化工廠，有一次他們氯氣泄漏，我們和附近居民一樣無處可躲，無路可逃。我們認真的沒有任何架子的工作態(tài)度受到了工人師傅的歡迎，得到了他們的良好 配合。雖然我們的課題失敗了，但是那是我們準備不足，能力不足造成的，我們定題太輕易了，對全新的對象及其約束條件沒有預(yù)研，不符合客觀規(guī)律。 1966年重慶科技情報研究所舉辦了射流技術(shù)展覽會，我所作為技術(shù)顧問協(xié)辦，來參觀的人很多，其中有許多軍工廠的人。他們主要的興趣是進行機械設(shè)備的控 制，后來我們參與了很多他們的項目。在這些項目中提供了我們的射流元件，以及控制線路。這些廠當時的機械設(shè)備非常落后，工人每天不斷重復(fù)刀架的前后左右動 作，非常勞累。而這些都是可以由程序控制代替的。可是當時并沒有氣缸及其配套的控制元件，所以用射流元件進行控制，用專門設(shè)計的升壓器作功率放大，再配上 他們自己加工的氣缸，就可以實現(xiàn)除上下料外的半自動加工，工廠就十分歡迎。稍為復(fù)雜的程序控制也可以用這種方案，我所參加過紡織配件3廠的機床控制、 383廠的步進加熱爐上料機械手控制、嘉陵廠、建設(shè)廠、長江廠等配合的射流項目。值得提出的是我所還給812廠的核芯棒組裝機設(shè)計了射流控制裝置，有放射 性的現(xiàn)場特別需要解放工人。還有攀枝花鋼廠空分裝置的射流控制裝置、成都某廠的水處理射流控制裝置等。當時氣動儀表專業(yè)技術(shù)管理的歸口在內(nèi)遷時分歸重慶 所，射流技術(shù)作為氣動技術(shù)的分支，它的技術(shù)管理的歸口也由部標準處指定為重慶所。（當時氣動元件還沒有成行業(yè)，后來有了行業(yè)，氣動液壓在機床上用得多，氣 動液壓的技術(shù)歸口就由北京機床所管了。）有了這些項目的經(jīng)驗，以及全國各地各工廠、科研單位在射流程序控制上的實踐，我們開始了射流技術(shù)標準化的課題，它 得到了部相關(guān)標準化機關(guān)的授權(quán)。它的第一步是搞一個圖形符號標準，當時對采用方形還是園形符號重慶所與上海所出現(xiàn)了分歧，我們將從各單位發(fā)表的自己使用的 符號作了統(tǒng)計，大約60%以上是方形的，所以建議了方形。圖3是北京機床所按建議制作并使用于他們的射流元件上的銘牌。
圖3射流元件圖形符號 其實方圓并無實質(zhì)性的差別，可是最終也無法統(tǒng)一。這個問題隨著射流技術(shù)程序控制的逐漸失寵而已不再重要，所以標準也擱置了。射流技術(shù)程序控制在使用中發(fā)現(xiàn) 了二個問題，一是它要不斷耗氣，其實用可動機械部件實現(xiàn)邏輯功能也完全可行，速度來得及，國外和國內(nèi)逐漸有了專門的氣動邏輯元件廠，它們已成為射流技術(shù)的 一個分支，再用純射流元件就變得疊床架屋，并無必要；另一個問題流體的卷吸作用使它通過控制口從環(huán)境中吸入塵埃和油霧，它們沉降在關(guān)鍵性的主噴口附近，造 成動作性能變化或失效。在圖2可以看到，每個元件有二個輸出支路，為了避免下游壓力回溯，都設(shè)有排大氣的口，所以在0輸出時實際上輸出是通大氣的，與這個 輸出相連的別的元件的控制口就連在大氣上了，灰塵和油污就被吸進去了。 所以在氣動邏輯元件出現(xiàn)后純流體射流技術(shù)的邏輯元件就已無前途。但是它并不表示射流技術(shù)在其它應(yīng)用場合毫無優(yōu)點了。它的主要優(yōu)點又表現(xiàn)在位置測量和控制方 面以及流體閥方面。我們受成都電焊機研究所的邀請，合作作了窄間隙焊機的焊頭位置控制系統(tǒng)。這個課題是比較成功的，它由楊火榮和徐潘良二位完成（接課題時 我參加了）。焊縫很窄很深（50~200mm深，8~12mm寬），要連續(xù)幾小時地工作，環(huán)境溫度就非常高，由于是電焊，環(huán)境的電磁干擾也特別大，所以要 小尺寸的耐高溫高電磁干擾的傳感器。正好射流技術(shù)中有一款反射式位置傳感器，它可以有1mm左右的初始距離，對它非常適用。傳感器的輸出變化不是很大，為 了達到對位置的精確控制，需要靈敏的氣電轉(zhuǎn)換開關(guān)。為了避免重復(fù)勞動，就用了我設(shè)計的5~10mm水柱控制的氣/電開關(guān)。這一方案后來又成功應(yīng)用于重慶利 華橡膠廠的橡膠厚度控制系統(tǒng)。在位置檢測方面當時我作了距離更大的旋渦式位置傳感器的探索，它的距離大了但是靈敏度更低了，這個探索沒有找到合適的應(yīng)用場 合，只有階段性的成果。 隨著時間的推進，我們逐漸認識到射流技術(shù)的用流體控制流體的特性只在某些特定的場合才能有性價比的優(yōu)勢，它還不能形成為一個通用技術(shù)的基礎(chǔ)，即它只能是一 種特定應(yīng)用（niche application）。用得巧可以顯出其優(yōu)點，在1979年全國流體控制技術(shù)學(xué)術(shù)討論會上，南通某廠的一個射流自動灌裝機就是一例，它用雙穩(wěn)射流閥向 二個罐裝液，液位到預(yù)定高度時進入虹吸管排出，同時切換雙穩(wěn)閥到另一個計量罐。它不需要另外的輔助能源，無可動另件，沒磨損，對液體也就沒污染，可靠性也 提高。上海工大的帶鋼酸洗中的糾偏系統(tǒng)中采用了一環(huán)氧樹脂做的多噴口射流位置傳感器，也非常有特點，因為環(huán)境是高溫（80℃），噴的是濃度為20%的鹽 酸，鋼帶左右晃動約50mm，跑偏速度為15mm/s，而射流傳感器只是3組孔，結(jié)構(gòu)非常簡單。1980年IFAC氣動液壓要開會，這是改革開放后儀表學(xué) 會派出參會的第一次，作為行業(yè)歸口所，我和楊火榮商量后寫了一篇論文去參加，代表團由上海所的汪時雍工程師帶隊，3位論文作者和一位學(xué)會代表組成。我在文 中列舉我所的橡膠厚度控制系統(tǒng)、窄間隙焊機的焊頭位置控制系統(tǒng)，以及上面二個例子說明我們對射流技術(shù)應(yīng)用的看法，得到美國、日本等與會專家的認同。即使到 今天，這些例子中傳感器的性價比也是很好的，在它們后面可能配簡單的集成電路壓力傳感器，就可以實現(xiàn)更為精確的控制。 二年多之后，在IFAC氣動液壓會議上的論文引起一件令人不快的事。所紀委郭明德書記找我，說有人指控我們泄密，科委系統(tǒng)由上向下要追查，要我作出說明。 十年浩劫已經(jīng)大大破壞了人們相互間的信任，任何人都可以在“國家利益”、“人民利益”的大旗下走私傷害別人，所謂“八分錢郵票告發(fā)讓你吃不了兜著走“。這 件事如果坐實，我是當事人當然不免遇到枉來之災(zāi)，所領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)會領(lǐng)導(dǎo)也會因“疏于把關(guān)”而受牽連。這件事必定是這個圈內(nèi)的人干的，因為只有搞射流的人才能說 得這樣像模像樣。我不知道他們想達到什么目的，到現(xiàn)在也不知道他們是誰。但是當時在寫文章時我們對保護國家利益是有考慮的，完全不可能犯規(guī)。首先，文章內(nèi) 容都是民用技術(shù)，不涉及國防軍用等需保密的內(nèi)容與數(shù)據(jù)，其次，這些內(nèi)容都匯集在論文集里，論文集在新華書店發(fā)售（科技新書目1-213，書 號：15176.497），任何人都可以購買，何來保密之說。終于這個“泄密“的莫須有的罪名未加到頭上。 十年浩劫之后，百廢俱興，需要各種各樣的人才，高等教育斷了十年，人才的缺口很大，而射流技術(shù)的輝煌已經(jīng)過去，所以國內(nèi)搞射流的人紛紛轉(zhuǎn)行，我們所也是這樣，我是最后轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)到了氣動變送器性能評定方法的標準化工作以及氣動儀表規(guī)劃的工作了。 30年之后，回顧這一段歷史，我的一些同事、朋友有的已經(jīng)作古，有的天各一方，時有音訊相通，有的已只在記憶之中─君在何方？你還好嗎？但回想當年，年輕 人意氣風發(fā)，不懼任何艱難，一往直前的樣子，不由生出自豪之感：我們?yōu)閲遗α恕⒈M力了，雖然十年**占了我們的青春時間，但是我們沒有浪費每個可用的 時間。射流技術(shù)由興起到衰落，中國走的路和世界上其它國家的路是一樣的，那是事物認識的過程決定的，我們沒有處理錯。開始的時候強調(diào)的是它能做什么，而結(jié) 束的時候強調(diào)的是它在競爭的世界中有沒有好的性價比，性價比才是存活的條件。比較的對象不只是現(xiàn)有的對手，而是潛在的對手。就在今天，如果有一項新的技術(shù) 出來，與我們的業(yè)務(wù)前途有關(guān)，它的前景還不明朗，如果條件許可，我們也是不能等待的，要盡早趕上去，要在摸索中弄清楚。有時候失敗在起跑線上，就再也沒有 超越的機會。最典型的例子就是電腦的輸入法，盡管以后新方法層出不窮，沒有一個能撼動五筆字型，因為它最先成功。 射流技術(shù)沒有成功的程序控制，孕育了氣動邏輯元件的發(fā)展，它滿足了當時機械設(shè)備自動化的需要，特別是像我國更為薄弱的機械基礎(chǔ)的需要。直到今天，它仍是一 個重要的行業(yè)。作一個假設(shè)，如果當時我們所是一個追求自己利潤的企業(yè)，也許我們就已以此為鍥機，轉(zhuǎn)向機械設(shè)備控制領(lǐng)域，現(xiàn)在就是另一種活法了。在位置傳感 器的耐環(huán)境性能的發(fā)揮方面，是個小眾市場，它如與先進的電子技術(shù)結(jié)合，也有前途，我所陳正法搞的氣動測厚加了擴散硅變送器就是很好的例子（陳正法與以前是 搞微波的，與射流技術(shù)組沒有關(guān)系）。搞得好，也可以成為小巨人企業(yè)。 總之，要學(xué)習(xí)、要追蹤、要創(chuàng)新、要根據(jù)時勢改變策略，在約束條件下為國家努力，決不要浪費時間、虛度一生。 |
