1次進樣,20分鐘,28種組分全指標檢測,數據自動輸出,效率比傳統天然氣產品檢測儀提升5倍左右。
3月20日,天津,第六屆中國液化天然氣大會暨LNG設備與材料技術成果展現場,我國自主研制的多項核心天然氣技術成果集中亮相。中國石油西南油氣田公司天然氣研究院(以下簡稱天研院)展示的“國產化高精度天然氣成分檢測儀”,引起了中央廣播電視總臺記者的強烈興趣,第二天就登上了CCTV1《朝聞天下》。
這臺能替代三臺設備的“小胖子”究竟有何魅力,能在央視大會現場報道中率先亮相?這個春天里的故事,要從多年前的一次追問講起。
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“為什么不能只用一臺機器?”
3月23日,成都春光明媚,天研院內草木蔥蘢、萬物勃發。在行政樓一樓的展廳內,陳列了多項自主研發的科技創新成果,滿滿一壁榮譽墻展示了近70年的輝煌成就。
沈琳,天然氣分析測試研究所副所長,從事天然氣分析和相關標準化工作12年,明眸皓齒搭配鮮艷的紅工衣,更顯得英姿颯爽。也正是她,在大會現場接受了央視記者的采訪。
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沈琳接受央視記者采訪
“傳統做法是2-3臺設備,多次進樣,耗時總長2-3小時,我們只需要一臺儀器,20分鐘就能搞定。”沈琳回憶道,正是這句簡單的介紹,讓央視記者好奇駐足。“為什么只用一臺儀器,效率還能提高那么多?”記者問道。
要回答這個問題,要從一個追問開始。坐在周理勞模和工匠人才創新工作室的會議室里,沈琳的思緒飄到了多年前。“為什么非要用2-3臺設備,不能只用一臺儀器呢?”“再說,如果長期依賴進口,萬一哪天設備買不到了呢?”時任天然氣分析測試研究所所長周理拋出了一連串問題,讓團隊陷入了思索。
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工作中的沈琳
沈琳說,強制性國家標準GB 17820對天然氣產品的質量指標要求包括高位發熱量、總硫、硫化氫和二氧化碳。根據GB17820-2018版標準,總硫含量要求從200mg/m3修訂為20mg/m3,硫化氫含量要求從20mg/m3修訂為6mg/m3,天然氣品質要求更加嚴格。當時無一分析系統可同時涵蓋常量和痕量分析,4個指標檢測需要耗費2-3臺設備,“周所一體化的創新性思維,一下子為團隊打開了新世界。”
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沈琳為瑞士計量協會的Iryna Marfenko做講解
把“不可能”變成“可能”
“1+1可不是簡單的功能疊加,背后凝聚著團隊大量心血與技術攻關。”天然氣分析測試研究所一級工程師曾文平全程參與該項研發。他介紹,多色譜柱分離系統、多檢測器聯用系統(TCD+FID+SCD)、5通道控制閥件……要把這些核心部件集成到空間受限的臺式設備中,同時確保組分分離效果、檢測精度和設備運行穩定性。這一過程如同在方寸桌面布局一整支交響樂團,既要各單元各司其職、高效協同,又要實現系統間互不干擾,“幾乎是不可能完成的任務”。
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國產化高精度天然氣成分檢測儀
團隊想出一個“笨辦法”:分區柱箱。他們把不同色譜柱分置于多個柱箱,建立了5通道閥柱切換的獨特分析流程,TCD、FID和SCD檢測通道分別采用恒溫和程序升溫精準控制模式——有的恒溫60℃,有的從60℃到120℃程序升溫。通過這一精細化溫控與流路設計,組分分離效果提升了10余倍。
硬件問題解決了,軟件開發又成了攔路虎。那時候沒有AI輔助,純純靠手工編程。“超萬行源代碼,一行行敲出來,數據驗證累計完成上千組。”曾文平說,每一組數據,都要反復比對與嚴格校驗,確保計算結果重復性、再現性達標。
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工作中的曾文平
一組數字可以看出“一機通吃”的含金量:獲得發明專利3件,其中PCT專利2件;形成國家標準1項,軟著1項。
當塵埃落定,曾文平已是兩鬢斑白。
一臺儀器背后,是一條路
在第六屆中國液化天然氣大會現場,天研院的展臺并不顯眼。然而,于細微處見真章。“前一晚,我們臨時調整了布局,把國產化設備放在了顯眼處。”科研管理部主任李金金介紹。
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看似一次無心插柳的行為,背后是天研院多年來追求國產化的成果積累:研發原級標準裝置全量程不確定度控制在0.05%以內,實現天然氣流量精準計量;自主研制的有機硫靶向脫除溶劑,實現了脫硫技術的自主可控;國內外首套胺液深度復活裝置,被各凈化廠廣泛應用;加臭劑檢測設備全國產化,實現了全自動校準,成本大幅降低……
天然氣分析測試研究所副所長張鐠參與了天津展會的所有技術工作。他深有感觸地說,從理論研究到技術成型,再到設備(產品)研發,最后到標準制定,這條日漸清晰的國產化鏈條最終吸引了央視的目光。
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工作中的張鐠
“國產化的目標,不是低端替代,而是超越國外、走出國門。”天研院黨委書記、總工程師周理表示,目前復雜的國際局勢更堅定了國產化的決心。不過,國產化的道路仍然任重道遠,“比如有些科研成果出來了,但出于成本和市場等考慮,國內廠家不愿意生產。”
夜幕降臨,天然氣分析測試研究所里仍亮著燈,剛入職一年多的博士后陳梓潯正在尋求給檢測儀里的色譜柱裝上“中國芯”。目前,這個核心部件被美日壟斷。團隊希望以色譜柱為切口,逐步實現閥、進樣器等全部件國產化。
奮進世界一流,建設百年天研。蹄聲不息、新途不止,天研院的故事,還在繼續。
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