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作者：重慶工業自動化儀表研究所 楊福宇 我是1962年一次到汪時雍工程師（上海所，未內遷）那里討論關于流量積算器應該如何制定校核方法時聽到射流技術的。當時汪工已是受尊敬的前輩，而我還才 剛剛開始學英文，他告訴我值得關心英文雜志上射流技術的介紹，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的業務工作經歷。雖然最后射流技 術在國際上也沒有成為技術發展的主流，但它也曾輝煌過，在我國的自動化技術的發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。 射流技術是指用流體來控制流體的技術總稱，一開始的時候僅指不帶任何可動部件的流體控制技術，后來也包括了帶可動部件的流體控制技術。美國的鉆石軍械實驗 室在1961年公開了他們發明的射流技術，它基于流體力學中的Coanda現象（附壁現象）。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，若流體的補充出現不對稱，就在二邊出現壓差，這就會引起流體的偏轉。控制二邊流體的補充條件，就可以實現放大作用。因為它不要任何可動機械部件，當然沒有磨損，反應速度極快，也不受電的干擾，也不產生電的干擾。1961年時半導體技術還只有達到小規模集成的開始階段，用流體控制流體技術的實 現，及其這么多的優點，自然引起全世界的極大興趣與期待。 1965年我所主導的氣動單元組合儀表聯合設計將進行鑒定，就開始討論下一步我們應該干什么，我和石明揚就參加了規劃小組。規劃小組的領導是康慶宇工程師 和張鈞惠同志。經過文獻資料的調研以及到氣動儀表應用現場的參訪，確定了我們有必要展開新系列氣動儀表和射流技術的研發工作。這樣就開始了我的射流技術工 作生涯。當時國際上射流技術已非常熱，每年都要開幾次國際的技術交流會議，在射流技術元件的原理，新的應用領域，基礎分析的內容非常多，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。當我走訪天津大學時，有一位王紹純老師也很關注射流技術，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更多的人了解國外的動態，所以決定他們和上海所二家聯合搞一個專輯，由我挑選文章聯系國內的有 關學者翻譯出版。 射流技術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， 專門到南京航空學院了解紋影儀。人員也是沒有什么基礎，從頭學起，但大家都認為這是我們專業可能的下一代技術，我們得了解，得干上去，等待是絕對不行的。 1966年因為內遷，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，那時我們已經有十來個人了。重慶 當時的交通與協作條件很差，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，一邊尋找可能的應用 切入點，來帶動研發。那手工刻制簡直是藝術創作，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器（圖1）。多美啊！我已記不清是我還是我們中的那 一位創作了它。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，就可以作出單個的雙穩態元件、單穩態元件、放大元件、二進制記數器等。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器、光敏陶瓷做的計數器和OR門。我所做的連底板蓋板的全燒結的元件已經找不到了。當時我們為了做得更好，使功耗小，采用 500mm水柱的氣源壓力，而絕大部分國內單位采用1000mm水柱的氣源壓力。壓力越低，氣流的紊流效應就差，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態閥（噴嘴約20mm*50mm），小的有機玻璃刻制的水雙穩態閥（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用試試。在一番初步調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 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，難在測量環節以及 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。但是已經在生產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。關于它的失敗及教訓我以后再說，但是我們的同志們顯示的認真的工作態度，與工人師傅結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、王關明、王永初、徐潘良等同志向工人師傅學習，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，那時紅衛兵大串聯，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研，不符合客觀規律。 1966年重慶科技情報研究所舉辦了射流技術展覽會，我所作為技術顧問協辦，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備非常落后，工人每天不斷重復刀架的前后左右動 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，就可以實現除上下料外的半自動加工，工廠就十分歡迎。稍為復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計了射流控制裝置，有放射 性的現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。當時氣動儀表專業技術管理的歸口在內遷時分歸重慶 所，射流技術作為氣動技術的分支，它的技術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，后來有了行業，氣動液壓在機床上用得多，氣 動液壓的技術歸口就由北京機床所管了。）有了這些項目的經驗，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標準化的課題，它 得到了部相關標準化機關的授權。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了分歧，我們將從各單位發表的自己使用的 符號作了統計，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 其實方圓并無實質性的差別，可是最終也無法統一。這個問題隨著射流技術程序控制的逐漸失寵而已不再重要，所以標準也擱置了。射流技術程序控制在使用中發現 了二個問題，一是它要不斷耗氣，其實用可動機械部件實現邏輯功能也完全可行，速度來得及，國外和國內逐漸有了專門的氣動邏輯元件廠，它們已成為射流技術的 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境中吸入塵埃和油霧，它們沉降在關鍵性的主噴口附近，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后純流體射流技術的邏輯元件就已無前途。但是它并不表示射流技術在其它應用場合毫無優點了。它的主要優點又表現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。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），要連續幾小時地工作，環境溫度就非常高，由于是電焊，環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，需要靈敏的氣電轉換開關。為了避免重復勞動，就用了我設計的5~10mm水柱控制的氣/電開關。這一方案后來又成功應用于重慶利 華橡膠廠的橡膠厚度控制系統。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勢，它還不能形成為一個通用技術的基礎，即它只能是一 種特定應用（niche application）。用得巧可以顯出其優點，在1979年全國流體控制技術學術討論會上，南通某廠的一個射流自動灌裝機就是一例，它用雙穩射流閥向 二個罐裝液，液位到預定高度時進入虹吸管排出，同時切換雙穩閥到另一個計量罐。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中采用了一環氧樹脂做的多噴口射流位置傳感器，也非常有特點，因為環境是高溫（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，結構非常簡單。1980年IFAC氣動液壓要開會，這是改革開放后儀表學 會派出參會的第一次，作為行業歸口所，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會代表組成。我在文 中列舉我所的橡膠厚度控制系統、窄間隙焊機的焊頭位置控制系統，以及上面二個例子說明我們對射流技術應用的看法，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，科委系統由上向下要追查，要我作出說明。 十年浩劫已經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，所領導和學會領導也會因“疏于把關”而受牽連。這件事必定是這個圈內的人干的，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。首先，文章內 容都是民用技術，不涉及國防軍用等需保密的內容與數據，其次，這些內容都匯集在論文集里，論文集在新華書店發售（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，而射流技術的輝煌已經過去，所以國內搞射流的人紛紛轉行，我們所也是這樣，我是最后轉的，轉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，不懼任何艱難，一往直前的樣子，不由生出自豪之感：我們為國家努力了、盡力了，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。開始的時候強調的是它能做什么，而結 束的時候強調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有的對手，而是潛在的對手。就在今天，如果有一項新的技術 出來，與我們的業務前途有關，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。 射流技術沒有成功的程序控制，孕育了氣動邏輯元件的發展，它滿足了當時機械設備自動化的需要，特別是像我國更為薄弱的機械基礎的需要。直到今天，它仍是一 個重要的行業。作一個假設，如果當時我們所是一個追求自己利潤的企業，也許我們就已以此為鍥機，轉向機械設備控制領域，現在就是另一種活法了。在位置傳感 器的耐環境性能的發揮方面，是個小眾市場，它如與先進的電子技術結合，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，與射流技術組沒有關系）。搞得好，也可以成為小巨人企業。 總之，要學習、要追蹤、要創新、要根據時勢改變策略，在約束條件下為國家努力，決不要浪費時間、虛度一生。 |
