|
作者：重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所 楊福宇 我是1962年一次到汪時(shí)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(shí)聽(tīng)到射流技術(shù)的。當(dāng)時(shí)汪工已是受尊敬的前輩，而我還才 剛剛開(kāi)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(shuō)完全是汪工的指路，才有我以后的很長(zhǎng)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(guó)際上也沒(méi)有成為技術(shù)發(fā)展的主流，但它也曾輝煌過(guò)，在我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展史上也起過(guò)很大的作用，給了我很多歷練，所以這段歲月會(huì)銘記一生。 射流技術(shù)是指用流體來(lái)控制流體的技術(shù)總稱，一開(kāi)始的時(shí)候僅指不帶任何可動(dòng)部件的流體控制技術(shù)，后來(lái)也包括了帶可動(dòng)部件的流體控制技術(shù)。美國(guó)的鉆石軍械實(shí)驗(yàn) 室在1961年公開(kāi)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(dāng)流體在一個(gè)壁面附近流過(guò)時(shí)，由于流體邊界的摩擦作用，要帶 走附近的流體，若流體的補(bǔ)充出現(xiàn)不對(duì)稱，就在二邊出現(xiàn)壓差，這就會(huì)引起流體的偏轉(zhuǎn)。控制二邊流體的補(bǔ)充條件，就可以實(shí)現(xiàn)放大作用。因?yàn)樗灰魏慰蓜?dòng)機(jī)械部件，當(dāng)然沒(méi)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(shí)半導(dǎo)體技術(shù)還只有達(dá)到小規(guī)模集成的開(kāi)始階段，用流體控制流體技術(shù)的實(shí) 現(xiàn)，及其這么多的優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)單元組合儀表聯(lián)合設(shè)計(jì)將進(jìn)行鑒定，就開(kāi)始討論下一步我們應(yīng)該干什么，我和石明揚(yáng)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(guò)文獻(xiàn)資料的調(diào)研以及到氣動(dòng)儀表應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的參訪，確定了我們有必要展開(kāi)新系列氣動(dòng)儀表和射流技術(shù)的研發(fā)工作。這樣就開(kāi)始了我的射流技術(shù)工 作生涯。當(dāng)時(shí)國(guó)際上射流技術(shù)已非常熱，每年都要開(kāi)幾次國(guó)際的技術(shù)交流會(huì)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(qǐng)。在一機(jī)部四局的幫助下，我特意在北京的當(dāng)時(shí)還不公開(kāi)的部隊(duì)的情報(bào)所里復(fù)制了許多美國(guó)專利，那都是縮微膠片，投影儀的燈光很暗，稍長(zhǎng)時(shí)間閱讀就會(huì)令 人有嘔吐的感覺(jué)，而且膠片也燙得不行了，必須得停下休息一下。當(dāng)我走訪天津大學(xué)時(shí)，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(jī)部四局情報(bào)室討論后認(rèn)為有必要讓國(guó)內(nèi)更多的人了解國(guó)外的動(dòng)態(tài)，所以決定他們和上海所二家聯(lián)合搞一個(gè)專輯，由我挑選文章聯(lián)系國(guó)內(nèi)的有 關(guān)學(xué)者翻譯出版。 射流技術(shù)剛開(kāi)始工作時(shí)真是一片空白，沒(méi)有加工手段，沒(méi)有測(cè)試手段，我們就到處走，為了加工，我們?cè)L問(wèn)過(guò)上海的線切割與光刻工藝的廠家，為了觀察氣體流動(dòng)， 專門(mén)到南京航空學(xué)院了解紋影儀。人員也是沒(méi)有什么基礎(chǔ)，從頭學(xué)起，但大家都認(rèn)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(duì)不行的。 1966年因?yàn)閮?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(shí)我們已經(jīng)有十來(lái)個(gè)人了。重慶 當(dāng)時(shí)的交通與協(xié)作條件很差，在上海一個(gè)電話可以解決的問(wèn)題在重慶跑一天也沒(méi)頭緒。當(dāng)時(shí)我們就一邊手工試刻射流元件，以取得感性的認(rèn)識(shí)，一邊尋找可能的應(yīng)用 切入點(diǎn)，來(lái)帶動(dòng)研發(fā)。那手工刻制簡(jiǎn)直是藝術(shù)創(chuàng)作，我還保留了四十六年前的一個(gè)有機(jī)玻璃的三級(jí)二進(jìn)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(dāng)時(shí)我們每個(gè)人都刻過(guò)，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(duì)稱，否則就廢了。好在我 們年輕，細(xì)心地做每一步。 
圖1手工刻制的三級(jí)二進(jìn)制記數(shù)器(圖無(wú)法上傳) 后來(lái)我們有了光敏陶瓷的光刻工藝，繪圖、照相、感光、腐蝕、測(cè)試、燒結(jié)，就可以作出單個(gè)的雙穩(wěn)態(tài)元件、單穩(wěn)態(tài)元件、放大元件、二進(jìn)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(lái)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(jì)數(shù)器、光敏陶瓷做的計(jì)數(shù)器和OR門(mén)。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(dāng)時(shí)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(guó)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(shí)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(guò)的射流元件 當(dāng)時(shí)我們還用水試驗(yàn)過(guò)大的木頭的雙穩(wěn)態(tài)閥（噴嘴約20mm*50mm），小的有機(jī)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(dāng)時(shí)沒(méi)有成批制造的手段，所以想選一個(gè)僅用閥的應(yīng)用試試。在一番初步調(diào)研后選了一個(gè)造紙廠的濃度控制項(xiàng)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(lái)知道上海所也選了一個(gè)紙廠濃度控制的項(xiàng)目作開(kāi)始，似乎都把這種項(xiàng)目看簡(jiǎn)單了。試驗(yàn)很不順利，難在測(cè)量環(huán)節(jié)以及 閥的安裝位置，我們開(kāi)始時(shí)試用謝魯式（斜槽）測(cè)濃度，其原理是濃度增加時(shí)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(chē)間空間極為狹仄，沒(méi)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(kāi)始，一切進(jìn)入停頓，這個(gè)項(xiàng)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(shuō)，但是我們的同志們顯示的認(rèn)真的工作態(tài)度，與工人師傅結(jié)合的原望與行動(dòng)是不會(huì)忘記的。夏季的重慶是個(gè)火爐，車(chē)間里 連著的是紙的生產(chǎn)線，烘干機(jī)就在邊上，車(chē)間的師傅們只穿一個(gè)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(gè)褲 頭在那更狹仄的空間裝我們的射流閥與檢測(cè)裝置和作試驗(yàn)。我們所與造紙廠相當(dāng)遠(yuǎn)，所以我們就住在廠里，那時(shí)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(gè)化工廠，有一次他們氯氣泄漏，我們和附近居民一樣無(wú)處可躲，無(wú)路可逃。我們認(rèn)真的沒(méi)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(zhǔn)備不足，能力不足造成的，我們定題太輕易了，對(duì)全新的對(duì)象及其約束條件沒(méi)有預(yù)研，不符合客觀規(guī)律。 1966年重慶科技情報(bào)研究所舉辦了射流技術(shù)展覽會(huì)，我所作為技術(shù)顧問(wèn)協(xié)辦，來(lái)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(jìn)行機(jī)械設(shè)備的控 制，后來(lái)我們參與了很多他們的項(xiàng)目。在這些項(xiàng)目中提供了我們的射流元件，以及控制線路。這些廠當(dāng)時(shí)的機(jī)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(dòng) 作，非常勞累。而這些都是可以由程序控制代替的。可是當(dāng)時(shí)并沒(méi)有氣缸及其配套的控制元件，所以用射流元件進(jìn)行控制，用專門(mén)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)除上下料外的半自動(dòng)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(guò)紡織配件3廠的機(jī)床控制、 383廠的步進(jìn)加熱爐上料機(jī)械手控制、嘉陵廠、建設(shè)廠、長(zhǎng)江廠等配合的射流項(xiàng)目。值得提出的是我所還給812廠的核芯棒組裝機(jī)設(shè)計(jì)了射流控制裝置，有放射 性的現(xiàn)場(chǎng)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(dāng)時(shí)氣動(dòng)儀表專業(yè)技術(shù)管理的歸口在內(nèi)遷時(shí)分歸重慶 所，射流技術(shù)作為氣動(dòng)技術(shù)的分支，它的技術(shù)管理的歸口也由部標(biāo)準(zhǔn)處指定為重慶所。（當(dāng)時(shí)氣動(dòng)元件還沒(méi)有成行業(yè)，后來(lái)有了行業(yè)，氣動(dòng)液壓在機(jī)床上用得多，氣 動(dòng)液壓的技術(shù)歸口就由北京機(jī)床所管了。）有了這些項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，以及全國(guó)各地各工廠、科研單位在射流程序控制上的實(shí)踐，我們開(kāi)始了射流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的課題，它 得到了部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)關(guān)的授權(quán)。它的第一步是搞一個(gè)圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)對(duì)采用方形還是園形符號(hào)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(hào)作了統(tǒng)計(jì)，大約60%以上是方形的，所以建議了方形。圖3是北京機(jī)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(hào) 其實(shí)方圓并無(wú)實(shí)質(zhì)性的差別，可是最終也無(wú)法統(tǒng)一。這個(gè)問(wèn)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(biāo)準(zhǔn)也擱置了。射流技術(shù)程序控制在使用中發(fā)現(xiàn) 了二個(gè)問(wèn)題，一是它要不斷耗氣，其實(shí)用可動(dòng)機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)邏輯功能也完全可行，速度來(lái)得及，國(guó)外和國(guó)內(nèi)逐漸有了專門(mén)的氣動(dòng)邏輯元件廠，它們已成為射流技術(shù)的 一個(gè)分支，再用純射流元件就變得疊床架屋，并無(wú)必要；另一個(gè)問(wèn)題流體的卷吸作用使它通過(guò)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(dòng)作性能變化或失效。在圖2可以看到，每個(gè)元件有二個(gè)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(shí)實(shí)際上輸出是通大氣的，與這個(gè) 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(jìn)去了。 所以在氣動(dòng)邏輯元件出現(xiàn)后純流體射流技術(shù)的邏輯元件就已無(wú)前途。但是它并不表示射流技術(shù)在其它應(yīng)用場(chǎng)合毫無(wú)優(yōu)點(diǎn)了。它的主要優(yōu)點(diǎn)又表現(xiàn)在位置測(cè)量和控制方 面以及流體閥方面。我們受成都電焊機(jī)研究所的邀請(qǐng)，合作作了窄間隙焊機(jī)的焊頭位置控制系統(tǒng)。這個(gè)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(shí) 我參加了）。焊縫很窄很深（50~200mm深，8~12mm寬），要連續(xù)幾小時(shí)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(duì)它非常適用。傳感器的輸出變化不是很大，為 了達(dá)到對(duì)位置的精確控制，需要靈敏的氣電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。為了避免重復(fù)勞動(dòng)，就用了我設(shè)計(jì)的5~10mm水柱控制的氣/電開(kāi)關(guān)。這一方案后來(lái)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(cè)方面當(dāng)時(shí)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(gè)探索沒(méi)有找到合適的應(yīng)用場(chǎng) 合，只有階段性的成果。 隨著時(shí)間的推進(jìn)，我們逐漸認(rèn)識(shí)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(chǎng)合才能有性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，它還不能形成為一個(gè)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(diǎn)，在1979年全國(guó)流體控制技術(shù)學(xué)術(shù)討論會(huì)上，南通某廠的一個(gè)射流自動(dòng)灌裝機(jī)就是一例，它用雙穩(wěn)射流閥向 二個(gè)罐裝液，液位到預(yù)定高度時(shí)進(jìn)入虹吸管排出，同時(shí)切換雙穩(wěn)閥到另一個(gè)計(jì)量罐。它不需要另外的輔助能源，無(wú)可動(dòng)另件，沒(méi)磨損，對(duì)液體也就沒(méi)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(shù)脂做的多噴口射流位置傳感器，也非常有特點(diǎn)，因?yàn)榄h(huán)境是高溫（80℃），噴的是濃度為20%的鹽 酸，鋼帶左右晃動(dòng)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(jiǎn)單。1980年IFAC氣動(dòng)液壓要開(kāi)會(huì)，這是改革開(kāi)放后儀表學(xué) 會(huì)派出參會(huì)的第一次，作為行業(yè)歸口所，我和楊火榮商量后寫(xiě)了一篇論文去參加，代表團(tuán)由上海所的汪時(shí)雍工程師帶隊(duì)，3位論文作者和一位學(xué)會(huì)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(jī)的焊頭位置控制系統(tǒng)，以及上面二個(gè)例子說(shuō)明我們對(duì)射流技術(shù)應(yīng)用的看法，得到美國(guó)、日本等與會(huì)專家的認(rèn)同。即使到 今天，這些例子中傳感器的性價(jià)比也是很好的，在它們后面可能配簡(jiǎn)單的集成電路壓力傳感器，就可以實(shí)現(xiàn)更為精確的控制。 二年多之后，在IFAC氣動(dòng)液壓會(huì)議上的論文引起一件令人不快的事。所紀(jì)委郭明德書(shū)記找我，說(shuō)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(shuō)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(guó)家利益”、“人民利益”的大旗下走私傷害別人，所謂“八分錢(qián)郵票告發(fā)讓你吃不了兜著走“。這 件事如果坐實(shí)，我是當(dāng)事人當(dāng)然不免遇到枉來(lái)之災(zāi)，所領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)也會(huì)因“疏于把關(guān)”而受牽連。這件事必定是這個(gè)圈內(nèi)的人干的，因?yàn)橹挥懈闵淞鞯娜瞬拍苷f(shuō) 得這樣像模像樣。我不知道他們想達(dá)到什么目的，到現(xiàn)在也不知道他們是誰(shuí)。但是當(dāng)時(shí)在寫(xiě)文章時(shí)我們對(duì)保護(hù)國(guó)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(guó)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(shū)店發(fā)售（科技新書(shū)目1-213，書(shū) 號(hào)：15176.497），任何人都可以購(gòu)買(mǎi)，何來(lái)保密之說(shuō)。終于這個(gè)“泄密“的莫須有的罪名未加到頭上。 十年浩劫之后，百?gòu)U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(guò)去，所以國(guó)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(dòng)變送器性能評(píng)定方法的標(biāo)準(zhǔn)化工作以及氣動(dòng)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(shí)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(dāng)年，年輕 人意氣風(fēng)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?guó)家努力了、盡力了，雖然十年**占了我們的青春時(shí)間，但是我們沒(méi)有浪費(fèi)每個(gè)可用的 時(shí)間。射流技術(shù)由興起到衰落，中國(guó)走的路和世界上其它國(guó)家的路是一樣的，那是事物認(rèn)識(shí)的過(guò)程決定的，我們沒(méi)有處理錯(cuò)。開(kāi)始的時(shí)候強(qiáng)調(diào)的是它能做什么，而結(jié) 束的時(shí)候強(qiáng)調(diào)的是它在競(jìng)爭(zhēng)的世界中有沒(méi)有好的性價(jià)比，性價(jià)比才是存活的條件。比較的對(duì)象不只是現(xiàn)有的對(duì)手，而是潛在的對(duì)手。就在今天，如果有一項(xiàng)新的技術(shù) 出來(lái)，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(shí)候失敗在起跑線上，就再也沒(méi)有 超越的機(jī)會(huì)。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(méi)有一個(gè)能撼動(dòng)五筆字型，因?yàn)樗钕瘸晒Α?br /> 射流技術(shù)沒(méi)有成功的程序控制，孕育了氣動(dòng)邏輯元件的發(fā)展，它滿足了當(dāng)時(shí)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化的需要，特別是像我國(guó)更為薄弱的機(jī)械基礎(chǔ)的需要。直到今天，它仍是一 個(gè)重要的行業(yè)。作一個(gè)假設(shè)，如果當(dāng)時(shí)我們所是一個(gè)追求自己利潤(rùn)的企業(yè)，也許我們就已以此為鍥機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)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(gè)小眾市場(chǎng)，它如與先進(jìn)的電子技術(shù)結(jié)合，也有前途，我所陳正法搞的氣動(dòng)測(cè)厚加了擴(kuò)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(méi)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?jiǎng)?chuàng)新、要根據(jù)時(shí)勢(shì)改變策略，在約束條件下為國(guó)家努力，決不要浪費(fèi)時(shí)間、虛度一生。 |
