把國產大飛機的“心臟”護在手裏

如果説發動機是工業心臟，那麼倘若給它裝上一個即時監測的“聽診器”，便能提前預警並大幅度減少發動機損壞乃至更大範圍的損失。

這項由天津大學精儀學院教授段發階團隊研發的“重大旋轉機械動葉片在線監測系統”，在第五屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽亮相，並在總決賽中榮獲金獎，被譽為“中國最領先的重大裝備守護神”。

“這項監測技術以前一直被國外壟斷。”團隊成員之一、天津大學精儀學院博士生王憲全説，“我們的項目可以説填補了國內相關領域的空白。”

航空發動機能推動飛機上天，旋轉葉片就是航空發動機的動力源泉。王憲全用了一個在高端製造業領域流行的説法來比喻旋轉葉片的重要地位——如果説航空發動機、汽輪機等重大旋轉機械是現代工業的“皇冠”，那麼旋轉葉片就是“皇冠上的明珠”。

這顆“明珠”異常珍貴，更是所有工業大國必爭的領域。以航空發動機為例，旋轉葉片因其處於温度最高、應用最複雜、環境最惡劣的部位，被列為第一關鍵件。此外，旋轉葉片還是關乎航空發動機性能的關鍵部件。“航空發動機的葉片如果出問題，那就是非常了不得的大事。”王憲全説，要保證其正常運行，時時刻刻監測其工作狀態就顯得至關重要。

然而那些旋轉中的葉片並不好對付。它們更像是一個個巨大的電風扇，高度相當於六七層的高樓，每分鐘轉速高達20000圈，可輕鬆將小汽車吹起。

處於如此高速的旋轉中，如果葉片老化受損掉落哪怕一點點小渣子，所有葉片都會粉碎，被稱為“剃頭”，致使整個發動機都無法使用，損失慘重。

旋轉葉片在線監測系統是通過採集葉片旋轉過程中產生的感應信號，遷移到監控室的計算機中進行處理，就可以算出所需的相關數值。通過對數值的判斷，可以精確知道何時、何處需要維修。它不僅能夠監測重大旋轉機械旋轉葉片的運行安全，還能夠為這些裝備的設計與改進提供數據支撐。

此技術一經問世，立刻獲得同領域企業拋來的橄欖枝。基於這項技術，團隊成立了善測（天津）科技有限公司，這是國內首次實現動葉片在線監測技術產品化和商業化的公司。如今，善測科技與中航商發籤署戰略合作，已經為中國首款商用發動機提供了測試產品及服務。目前，該系統主要服務於航空發動機、蒸汽輪機和鼓風機等，並逐漸向盾構機等其他領域擴展。

段發階是“善測”項目的創始人。談起創立初衷，他回憶起這樣一個故事。國外一家公司的大型設備出了故障，找不到問題所在，無奈請了業內一位學者來幫忙解決。那位學者在發電機上畫了一道粉筆印説，“問題在這裏！”學者最終開價1萬美元，並説：“畫出問題只要1美元，知道問題在哪裏價值9999美元。”

“找出我們中國的重大裝備的‘那一道粉筆印’，這個能力必須牢牢掌握在中國科學家自己手裏！”段發階説，這就是自己下決心研發“善測”的初衷。

2001年，國內某航空發動機研究所找到段發階，表示國外已開始研究基於葉尖定時原理的旋轉葉片振動在線監測方法與技術，他們認識到航空發動機是我國航空工業發展的瓶頸，旋轉葉片在線監測對航空發動機來説是一項至關重要的技術，事關我國能否把國產大飛機的“心臟”護在手裏。

從那時起，段發階開始着手研發“善測”，“我們整個團隊已經走出了超過160位師生，其中不乏國家重大專項和課題負責人”。

經過一批又一批科研人員的努力，他們終於征服了畫在中國工業發動機監測領域的“那一道粉筆印”。一次，國內某集團對自主生產的商用航空發動機進行測試，採用的進口監測設備顯示產品總是出故障。然而外方的維修工程師服務價格高昂，國內代理商卻一直沒能找到問題關鍵所在。後來，善測團隊受邀到現場進行故障診斷，結果發現只是監測設備傳感器螺絲出現鬆動，導致測試結果出了問題。

“你不懂技術，別人只轉兩圈螺紋就可以要幾十萬元甚至上百萬元。”王憲全説，絕不能讓中國自主研發的發動機倒在一顆螺絲釘上。這些經歷讓他更感受到，讀博士不僅是學論文做實驗，要瞄準國家需求，時刻思考如何能用所學為國家作貢獻。

隨着中國在國產航空發動機領域逐漸發力，各種大型電站汽輪機以及地鐵盾構刀頭等產品不斷推進自主可控性，對發動機葉片的在線監測需求更加廣泛。2015年，善測（天津）科技有限公司正式成立，段發階就任公司董事長。

段發階起初嘗試與企業合作，進行科研成果產業化，但在尋求合作中發現，高新技術的成果轉化只依賴企業，很難快速實現轉化，必須走產學研結合的道路。為了不讓重大技術在產業化“最後一公里”失敗，公司應運而生。

核心團隊主要由天津大學碩士和博士組成。近幾年，伴隨着中國工業技術的快速發展，公司也經歷了快速的成長。此次比賽，他們代表天津大學拿出的參賽作品，就命名為“國內最領先的重大裝備守護神”。

“實現即時的在線監測，可以快速判斷葉片的運行狀態，減少維修週期，降低維護難度，對用户來説，可以更好地節約運營成本。”習慣在實驗室做研究的王憲全，如今越來越學會從用户的角度思考問題，他算了筆賬：大型火電廠依靠汽輪機發電，如果停機對葉片進行檢修，每天的損失成本以百萬元計，而採用善測科技的即時在線系統進行監測，則可以縮短停機時間，為電廠節省下來巨大維修成本，提高效益。

目前善測科技公司經營範圍涵蓋了設備銷售、設備租賃、即時監測、故障診斷等全系列服務。此外，由“善測”主導的行業國家標準正在制定中。