(续上期)

　　 (九)微型机械研究进展迅速，标志着机械工程科学正向微观领域扩展

　　微型机械泛指尺寸范围为毫米、微米或纳米级，集微机构、微传感器、微驱动器、微执行器和微控制器为一体的微机电系统(MEMS)。其研究涉及微电子、材料、物理、化学、生物 、机械等诸多学科领域，属于纳米科技领域(纳米材料、MEMS、纳米表征)的重要组成部分。

　　MEMS的出现引起了世界各国科学界、产业界和政府部门的高度重视。经过短短几年，它已成为世界瞩目的重大科技领域之一。1999年美国、欧洲和日本在此领域的投入都超过了1亿美元，MEMS产品已形成了每年10亿美元的产业，预计21世纪将形成每年上百亿美元的产业。美国将纳米科技列为21世纪的三大重点发展领域(纳米科技、信息科技、生命科技)之一，并成立了国家纳米技术创新基金(NationalNanotechnologyInitiativeFounding)。

　　MEMS的研究目标在于通过机电系统的微型化、集成化研究来探索新原理、新功能元件和新微系统，实现大尺寸机电系统所不能实现的功能。例如，尖端尺寸为5微米的微型镊子可以夹持一个红血球，来完成细胞的切割操作、细胞移植等生物工程。

　　“九五”期间，国家有关部门投入了一定的经费支持MEMS的研究。通过微齿轮、微泵、微电机、微马达、微型飞机和微型陀螺等的研究，在MEMS领域取得了突出进展。在基础理论方面，开展了微运动学、微动力学、微摩擦学、微流体力学等研究，提出和发展了由于尺度效应而产生的微机械学。如在研究中发现：有的宏观脆性材料在纳米尺度时具有很强的塑性；流体在微管流动中，液体的表面张力和对管壁的附着力已不可忽略；在纳米加工及其表面质量分析中，必须考虑原子间的结合力及量子效应。在材料方面，开展了微结构特性、记忆合金、新压电材料、薄膜材料等的制备和应用研究。在工艺方面，创造性地发展了微细电火花加工、硅微半导体工艺、深层刻蚀(LIGA)、准LIGA工艺等微细加工工艺，以及扫描隧道、原子力显微镜等纳米测量技术。在元器件和系统方面，重点研究开发了微电机、微泵、微传感器、微阀、微光开关、生物微操作系统、微型光谱仪等。部分成果已达到了国际先进水平。

　　我国MEMS研究的进展，代表了机械工程科学两个最重要的发展趋势：其一，它在与信息科学、材料科学、管理科学、生命科学的交叉中发展；其二，它正从宏观领域向微观领域扩展。

　　MEMS技术已开始在我国的社会生活中发挥作用，如微操作机器人已开始用于生物工程中的细胞分割、显微手术和生物芯片的制造工艺中；微传感器已经用于飞行器的加速度、压力等参数的实时测量；纳米薄膜润滑技术已用于“长征三号”火箭和计算机硬盘的制造工艺上。可以预见，MEMS技术将在21世纪我国国防、航空航天、信息工程、医疗卫生和生物工程等重要领域发挥更巨大的作用。如同20世纪微电子带来信息革命一样，MEMS在21世纪将发展成为庞大的高新技术产业，极大地改变人类的生产和生活方式。

　　虽然我国MEMS研究取得了令人瞩目的成就，但与发达国家相比仍存在相当大的差距，美国已将纳米技术用于生物遗传工程、生物芯片、量子计算机、光子计算机、光通讯、微型飞机等工程上。现在我国已开始重视纳米科技领域的研究，但有两个问题应当指出：第一，投入的力度过小，美国2001年将投入5亿美元，而我国的投入仅为美国的1/40。第二，投入研究的部门多，但缺乏统一协调，重复支持、重复研究现象严重，这样就不可能将有限的资金用在刀刃上。

　　(十)300兆瓦、600兆瓦亚临界火电机组的制造达到当代国际水平

　　我国电力工业自改革开放以来，获得了很大发展。2000年全国电力设备总装机容量已跨上3亿千瓦的新台阶，居世界第二位。其中火力发电占3/4以上，已掌握300MW、600MW亚临界机组的发电技术和600MW以上的核电技术。长期以来,因严重缺电而制约我国生产发展的局面已得到根本性的改观，国民经济和社会发展对电力的需求已基本得到满足。这个历史性的成就，为我国在新世纪持续稳定发展、加强科技创新、优化产品结构、推出更先进的电力设备提供了很好的基础和较大的发展空间 。

　　亚临界火电机组是指汽轮机主汽门进汽压力在16～18MPa，温度在535～565℃的大型装备，是“九五”技术装备优化的重点。发电设备普遍向大容量、高参数、高效率、低污染、高可靠性、负荷适应性强、经济性、自动化方向发展。亚临界机组的优化和超临界机组的研制将是今后发展的方向。

　　20世纪80年代我国从国外引进了300MW、600MW亚临界机组(17MPa、540℃)，包括汽轮机、发电机、电站锅炉和部分辅机、自控装置的制造技术。经过十几年的消化吸收、优化设计，已基本实现国产化，并形成批量生产300MW、600MW亚临界机组的能力。这将为我国研制大型超临界机组奠定坚实的基础。

　　“九五”期间，我国对300MW、600MW亚临界机组进一步优化，到2000年底，已生产600MW机组10余台，投运7台，300MW机组173台。在性能、技术水平上均已超过引进时的原考核指标，国产化率已达到90％以上，其中300MW级机组的可用率(即可靠性指标) 平均超过85％，达到国际上同类机组的水平，已成功出口伊朗、巴基斯坦、孟加拉等国。600MW亚临界机组的性能指标都已达到或接近国际同类产品水平。600MW机组的供电煤耗为350g/kWh，厂用电率为6.1％，等效可用系数为84.7％；300MW机组的供电煤耗为364g/kWh，厂用电率为5.54％，等效可用系数为89.4％。从火电机组热耗看，国产引进优化型机组与国外差距不大。但从调峰 能力来看，与国外有一定差距，进口机组一般可达25％～100％，国产引进型机组可达35％～100％，而国产机组一般只能达到50％～100％。国产300MW级亚临界机组的平均等效系数已超过同类进口机组的水平。火电机组的制造质量有较大提高，但可靠性和辅机的配套能力仍有待于提高。

　　目前，国产300MW、600MW亚临界机组已成为我国电力工业的主力机组，提高了我国电力设备制造业的竞争能力，促进了我国电力工业的结构优化，降低了一次能源的损耗，对推动我国电力工业的可持续发展意义重大。今后，将进一步提高600MW亚临界机组的整体性能参数和机组的配套能力，使国产亚临界机组在国际竞争中不仅具有价格优势，而且具有更好的性能指标。

　　(十一)6000米电驱动沙漠钻机研制成功，填补了国内电驱动沙漠深井钻机的空白

　　电驱动钻机在50年代开始应用于钻井工程。交流变频电驱动石油钻机使其配套的绞车、转盘可实现无级变速、调速范围宽，能极低速恒扭矩输出；电机的短时增矩倍数达1.5～2以上，提高了钻机提升 能力和处理事故能力；可大大简化钻机的机械结构；具有转盘扭矩限制功能，对电机具有安全保护功能；负载功率因素接近1，具有软起动性能，可降低供电电源的容量；可负载平稳启动、制动和调速，容易实现钻机自动化控制。与机械钻机相比，电驱动钻机效率提高10％，节约柴油16％，设备大修期延长80％，维修费用减少65％，机修停工率仅为0.64％。

　　6000m电驱动沙漠石油钻机是引进国外6000～8000m钻机设计、制造技术，为勘探开发新疆塔里木沙漠腹地油气资源而专门研制的。该钻机采用5台柴油发电机组组成电站，经AC－SCR－DC电传动系统，供6台电动机驱动泥浆泵、绞车和转盘进行钻井 ，并采用微机监控、故障诊断系统、双升式钻台井架联合起升、可翻转和整体链条箱驱动转盘等先进配套技术。设计先进，布局合理，配套齐全，机械化程度高，配备了防沙、耐高温、防冷凝装置，钻机经历了高温45℃、风力10级和沙漠205km运移颠簸考验。钻机在新疆塔里木沙漠腹地使用，运行可靠，钻井时效高。

　　6000m电驱动沙漠钻机的研制成功并在新疆投入使用，标志着我国石油钻机设计、制造水平上了一个新台阶，取得了新突破，填补了国内电驱动沙漠深井钻机的空白，总体上达到了90年代初国际先进水平，对提高我国钻机的国际竞争力具有重要意义。

　　西部地区作为我国油气工业的战略接替区，勘探工作已全面展开，6000m沙漠电驱动钻机的发展，为开发西部提供了有力的设备保障。

(续完)