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把国产大飞机的“心脏”护在手里

2019年11月27日    http://www.baogaoku.com   【字体:    

如果说发动机是工业心脏,那么倘若给它装上一个实时监测的“听诊器”,便能提前预警并大大减少发动机损坏乃至更大范围的损失。这项由天津大学精仪学院教授段发阶团队研发的“重大旋转机械动叶片在线监测系统”,在第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛亮相,并在总决赛中荣获金奖,被誉为“中国最领先的重大装备守护神”。

航空发动机(发动机行业分析报告)能推动飞机上天,旋转叶片就是航空发动机的动力源泉。王宪全用了一个在高端制造业领域流行的说法来比喻旋转叶片的重要地位——如果说航空发动机、汽轮机等重大旋转机械是现代工业的“皇冠”,那么旋转叶片就是“皇冠上的明珠”。

这颗“明珠”异常珍贵,更是所有工业大国必争的领域。以航空发动机为例,旋转叶片因其处于温度最高、应用最复杂、环境最恶劣的部位,被列为第一关键件。此外,旋转叶片还是关乎航空发动机性能的关键部件。“航空发动机的叶片如果出问题,那就是非常了不得的大事。”王宪全说,要保证其正常运行,时时刻刻监测其工作状态就显得至关重要。

然而那些旋转中的叶片并不好对付。它们更像是一个个巨大的电风扇,高度相当于六七层的高楼,每分钟转速高达20000圈,可轻松将小汽车吹起。处于如此高速的旋转中,如果叶片老化受损掉落哪怕一点点小渣子,所有叶片都会粉碎,被称为“剃头”,致使整个发动机都无法使用,损失惨重。

旋转叶片在线监测系统是通过采集叶片旋转过程中产生的感应信号,迁移到监控室的计算机中进行处理,就可以算出所需的相关数值。通过对数值的判断,可以精确知道何时、何处需要维修。它不仅能够监测重大旋转机械旋转叶片的运行安全,还能够为这些装备的设计与改进提供数据支撑。

此技术一经问世,立刻获得同领域企业抛来的橄榄枝。基于这项技术,团队成立了善测(天津)科技有限公司,这是国内首次实现动叶片在线监测技术产品化和商业化的公司。如今,善测科技与中航商发签署战略合作,已经为中国首款商用发动机提供了测试产品及服务。目前,该系统主要服务于航空发动机、蒸汽轮机和鼓风机等,并逐渐向盾构机等其他领域扩展。

段发阶是“善测”项目的创始人。谈起创立初衷,他回忆起这样一个故事。国外一家公司的大型设备出了故障,找不到问题所在,无奈请了业内一位学者来帮忙解决。那位学者在发电机上画了一道粉笔印说,“问题在这里!”学者最终开价1万美元,并说:“画出问题只要1美元,知道问题在哪里价值9999美元。”

2001年,国内某航空发动机研究所找到段发阶,表示国外已开始研究基于叶尖定时原理的旋转叶片振动在线监测方法与技术,他们认识到航空发动机是我国航空工业发展的瓶颈,旋转叶片在线监测对航空发动机来说是一项至关重要的技术,事关我国能否把国产大飞机的“心脏”护在手里。从那时起,段发阶开始着手研发“善测”,“我们整个团队已经走出了超过160位师生,其中不乏国家重大专项和课题负责人”。

经过一批又一批科研人员的努力,他们终于征服了画在中国工业发动机监测领域的“那一道粉笔印”。一次,国内某集团对自主生产的商用航空发动机进行测试,采用的进口监测设备显示产品总是出故障。然而外方的维修工程师服务价格高昂,国内代理商却一直没能找到问题关键所在。后来,善测团队受邀到现场进行故障诊断,结果发现只是监测设备传感器螺丝出现松动,导致测试结果出了问题。

随着中国在国产航空发动机领域逐渐发力,各种大型电站汽轮机以及地铁盾构刀头等产品不断推进自主可控性,对发动机叶片的在线监测需求更加广泛。2015年,善测(天津)科技有限公司正式成立,段发阶就任公司董事长。段发阶起初尝试与企业合作,进行科研成果产业化,但在寻求合作中发现,高新技术的成果转化只依赖企业,很难快速实现转化,必须走产学研结合的道路。为了不让重大技术在产业化“最后一公里”失败,公司应运而生。核心团队主要由天津大学硕士和博士组成。近几年,伴随着中国工业技术的快速发展,公司也经历了快速的成长。此次比赛,他们代表天津大学拿出的参赛作品,就命名为“国内最领先的重大装备守护神”。

“实现实时的在线监测,可以快速判断叶片的运行状态,减少维修周期,降低维护难度,对用户来说,可以更好地节约运营成本。”习惯在实验室做研究的王宪全,如今越来越学会从用户的角度思考问题,他算了笔账:大型火电厂依靠汽轮机发电,如果停机对叶片进行检修,每天的损失成本以百万元计,而采用善测科技的实时在线系统进行监测,则可以缩短停机时间,为电厂节省下来巨大维修成本,提高效益。目前善测科技公司经营范围涵盖了设备销售、设备租赁、实时监测、故障诊断等全系列服务。此外,由“善测”主导的行业国家标准正在制定中。

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