Диагностика узлов трения ГТД методом сцинтилляционного анализа примесей в масле
Методические указания по изготовлению и метрологической аттестации стандартных образцов концентрации продуктов изнашивания для градуировки установок типа МФС при диагностировании авиадвигателей (на основе окислов). М., 1993,16 с. Акт-отчет № 257/037−502/98 по техническому состоянию подшипников качения после длительных испытаний двигателя № 485−459 дообщей наработки 18 000 часов и для оценки… Читать ещё >
Содержание
- Основные результаты и
- выводы можно сформулировать следующим образом
1 На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований выявлено, что при использовании спектральных способов (атомно-эмиссионный, рентгенофлуоресцентный) для оценки технического состояния маслосистемы авиационных двигателей основным источником погрешностей при измерении содержания элементов в пробах масел являются влияния, связанные с изменением вида распределения износных частиц по размерам. В таких случаях погрешность измерения содержания может достигать нескольких сотен процентов.
Принятый в нормативной документации способ относительного измерения содержания металлов, а также использование для оценки технического состояния двигателей только параметра «содержание» обеспечивают эффективность диагностирования не более 5%.
Показано, что повышение эффективности диагностирования авиационных двигателей может быть достигнуто за счет существенного снижения пределов обнаружения используемых способов и увеличения объема информации о частицах износа.
2 Необходимый объем информации о параметрах частиц износа в пробах масел достигнут за счет использования атомно-эмиссионного сцинтилляционного способа. Для данного способа разработана методика градуирования и измерения величины содержания металлической примеси, независящая от вида распределения частиц по размерам. Причем, содержание металлической примеси может измеряться для двух форм ее нахождения -растворенной и частиц износа.
Показано, что зависимость между аналитическим сигналом и степенью испарения металлических частиц сохраняется до размеров 55 — 60 мкм.
3 Проведена метрологическая оценка параметров частиц износа, измеряемых сцинтилляционным способом в пробах масел. Так, при измерении содержания элементов, находящихся в растворенной форме (диапазон размеров частиц от 0 до 2 мкм), погрешность измерения на нижней границе составляет около 100%. Значение нижней границы равное 0,1 г/т определяется превышением шумов плазмы и аппаратуры над полезным сигналом.
Для элементов, находящихся в форме частиц износа (размер частиц более 2мкм) нижняя граница измерений составляет 0,01 г/т. Величина погрешности на нижней границе может доходить до 300% и определяется пробоотбором. Её снижение до необходимого значения достигается стандартным путем -увеличением числа параллельных измерений.
Показано, что число сцинтилляционных импульсов соответствует числу частиц в аналитической навеске. Погрешность измерения числа частиц в рабочем диапазоне концентраций не превышает 45%.
Погрешность измерения элементного состава частиц износа для случая двухкомпонентной смеси составляет не более 1,6%.
Результаты измерений элементного состава частиц износа сцинтилляционным способом подтверждены независимыми микрорентгеноспектральными измерениями на СатеЬах-8Х-50.
4 Разработаны математические статистические модели по параметрам частиц износа отдельно для двигателей Д-ЗОКП/КП-2 и Д-ЗОКУ/КУ-154 с учетом их наработки.
Согласно разработанным моделям исправные двигатели Д-30КП/КУ/КУ-154 характеризуются чрезвычайно низкими значениями параметров частиц износа. Так содержание металлической примеси в растворенной форме и форме частиц износа не превышает десятых долей граммов на тонну, число частиц легирующих компонентов (Cr, Ni, V) имеет единичные значения, основы сплавов — до нескольких сотен в см'3. При этом, состав сложных частиц в исправном двигателе, как правило, не соответствует составу материала, от которого они отделились.
С увеличением износа увеличивается вероятность обнаружения частиц легирующих компонентов, увеличивается поступление в смазочное масло сложных частиц, соответствующих полному составу изнашиваемого материала.
5 Для установления граничных значений по параметрам частиц износа, при которых двигатель ставится на особый контроль, либо признается неисправным, детально исследованы законы распределения результатов сцинтилляционных измерений.
В тех случаях, когда вероятность регистрации параметра составляет более Р=0,8, подтвержден логнормальный закон распределения.
В средней области при вероятности регистрации частиц износа Р=0,4−0,7 также подтверждается логнормальный характер распределения.
Для параметров с малой вероятностью регистрации Р=0,1−0,2 детально проверить вид распределений не представилось возможным. Однако среди этих параметров есть очень важные параметры с точки зрения диагностики дефекта. Например, сложные частицы полного состава. Поэтому для таких параметров при построении модели, также принимался логнормальный вид распределения.
6 С использованием результатов заводской разборки двигателей выявлены новые диагностические параметры. Так, измеряемые сцинтилляционным способом сложные частицы, типа Cu-Ag отвечают за повышенный износ бронзовых посеребренных сепараторов подшипников, Fe-Cu — износ бронзовых сепараторов, Fe-Cu-Ag — износ сепараторов и беговых дорожек, Cr-Fe, Ni-Fe, Fe-Cr-Ni — повышенный износ беговых дорожек и тел качения подшипников, изготовленных из стали ШХ-15 и т. д. Такая информация по параметрам частиц износа позволила, в некоторых случаях, выявить отдельные дефектные узлы двигателя.
7 Несмотря на достаточно высокие погрешности измерений отдельных параметров частиц износа опыт оценки технического состояния маслосистемы двигателей показал, что точности результатов сцинтилляционных измерений достаточно для обнаружения дефекта, даже если результат измерений взят, как среднее из двух параллельных измерений, т. е. всегда обноса > анализа
8. За время отработки бюллетеней № Ш756-БД-Г, 1772-БД-Г, 1786-БЭ-Г, 1807-БЭ-Г, 1827-БЭ-Г на исследование сцинтилляционным способом поступили 60 двигателей, имевших внешние признаки проявления дефектов, в том числе: стружка на фильтроэлементах — 9 двигателей- табло «стружка в масле» — 15 двигателей- вибрация по ИВУ- 1 М, повышенная вибрация — 15 двигателей- повышенное содержание металла в масле — 21 двигатель.
На «НПО «Сатурн» исследован 21 двигатель:
1 двигатель — стружка на фильтроэлементах- 12 двигателей — табло «стружка в масле" — 5 двигателей — ИВУ-1М, повышенная вибрация- 3 двигателя — повышенное содержание металла в масле.
По дефектам исследованные двигатели распределились следующим образом:
I двигатель — недостаточная промывка маслосистемы после замены агрегата (заявленный эксплуатирующей организацией дефект не подтвердился) —
3 двигателя — повышенная вибрация и повышенное содержание металла в масле (во всех трех случаях заявленный эксплуатирующей организацией дефект не подтвердился) —
II двигателей — неисправность подшипников трансмиссии-
6 двигателей — неисправность подшипников коробок приводов.
Независимо от типа дефекта во всех 21 досрочно снятом двигателе результаты заводских исследований подтвердили ранее сделанные
выводы сцинтилляционных измерений по оценке технического состояния данных двигателей.