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.
Диагностика узлов трения ГТД методом сцинтилляционного анализа примесей в масле (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
1. Кюрегян С. К. Атомный спектральный анализ нефтепродуктов. М., Хими^ 1985, 203 с.
2. Степанов В. А. Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле. Автореферат дис. на соиск. уч. степ, доктора техн. наук., М., 2000, 40 с.
3. Степанов В. А. Состояние, проблемы и пути развития трибодиагностики в отечественной авиации. Тез. доклада на СРЭД № 4 ЦИАМ, М., 2001.
4. Анализ съемов двигателей Д-ЗОКП/КУ/КУ-154 за период 2000 -2004 по неисправностям узлов, омываемых смазочным маслом. Техн. справка № 44−596 168. ОАО «НПО «Сатурн», 2005, 27с.
5. Двигатель ПС-90А. Анализ статистики и диагностических признаков дефектов роликового подшипника ТВД. Техн. справка № 34 676. ОАО «Авиадвигатель», 1999, 32 с.
6. Спектральный анализ чистых веществ. Под ред. X. И. Зильберштейна. Л., Химия, 1971, 381 с.
7. Лосев Н. Ф. Количественный рентгеноспектральный анализ. М., Наука, 1969, 336 с.
8. Русанов А. К. Основы количественного спектрального анализа руд и минералов. М., Недра, 1971, 359 с.
9. Отраслевая система обеспечения единства измерений при диагностировании состояния авиадвигателей методом спектрального анализа в ГА РФ. Часть 1. Использование Государственных стандартных образцов, М., 2003, 12 с.
10. Аттестат методики измерения концентрации продуктов изнашивания на спектрометре МО, А при диагностике авиационных двигателей. М., 1994, 26 с.
11. Практическая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. В. П. Степаненко. М., Транспорт, 1985, 230 с.
12. Богоявленский А. А. Формирование системы обеспечения единства измерений концентрации продуктов изнашивания при диагностировании авиационных ГТД. Автореферат на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, М., 1994, 17 с.
13. 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.
14. Баранкевич В. Г., Дроков В. Г., Зарубин В. П. и др. Микрорентгеноспекральное исследование характеристик металлических частиц в отработанных авиационных маслах. Энергодиагностика, т. 3, Трибология, М., 1995, 367 с.
15. Диагностирование авиационных ГТД Д-ЗОКП/КУ/КУ-154 по результатам определения характеристик износных частиц сцинтилляционным методом. Отчет по НИР. Иркутск, 1998, 68 с.
16. Бабаев С. Н., Дроков В. Г., Морозов В. Н. и др. Диагностирование авиационных ГТД по накоплению продуктов изнашивания в смазочных маслах. Энергодиагностика и Condition Monitoring. Трибология, т. 3., М., 2001, 175 с.
17. Аттестат методики измерения концентрации продуктов изнашивания на установках типа МФС при диагностике авиационных двигателей. М., 1993,20 с.
18. Laser Net Fines. Проспект фирмы SPECTRO Incorporated.
19. Оценка технического состояния двигателя по содержанию металлических примесей в масле. Бюллетень № 384-БД-Г. М., 1986, 11 с.
20. Методические указания по изготовлению и метрологической аттестации стандартных образцов концентрации продуктов изнашивания для градуировки анализаторов БАРС-3 при диагностировании авиадвигателей. М., 1993, 17 с.
21. Аттестат методики измерения концентрации продуктов изнашивания на анализаторах БАРС-3 при диагностике авиационных двигателей. М., 1993, 11 с.
22. Инструкция по применению ГСО массовой доли элементов (А1, Mg, 81, Ре, Си, ТС, 7л, А&Сг, Мл, N1, Со, С<1, РЬ, Мо, V, Бп, W, Си), осажденных на фильтр из водного раствора. М. Екатеринбург, 2003, 4 с.
23. Статкус М. А., Гордеева В. П., Майорова Е. Н. и др. Формирование аналитического сигнала при рентгенофлуоресцентном определении элементов на фильтрах. Заводская лаборатория, № 3, т. 70, 2004, с. 3 9.
24. Criss J. M., Birks L. S. Calculation methods for X-ray fluorescence spectrometry. Empirical coefficients VS fundamental parameters. Anal, chem, 1968, v. 40, v. 7, p. 1080−1086.
25. Крекнин Ю. С. Рентгеноспектральный анализ смазочных масел в эксплуатации. Газотурбинные технологии, № 3, 2001, 18 с.
26. Итоги разработки, испытаний, сертификации и промышленной апробации автоматизированного диагностического комплекса рентгенофлуоресцентного анализа смазочных материалов «Призма», отчет, М., 2000, 52 с.
27. Дроков В Г., Ефимов А. А. и др. О возможности прогнозирования состояния авиационных двигателей по концентрации металлической примеси в авиамаслах. Энергодиагностика, т. 3, М., ГАНГ, 1995,366 с.
28. Лопатенко С. К., Новикова В. Ф. Бойко О. А. Химия и технология горюче-смазочных материалов и спец. жидкостей. Получение нефтяных масел. Киев, РИО КИИГА, 1985, 60 с.
29. Литвинов А. А. Основы применения горюче-смазочных материалов в гражданской авиации. М, Транспорт. 1987, 308 с.
30. Бюллетень № 384-БД-Г. Двигатели Д-ЗОКП, Д-30КП-2. Оценка технического состояния двигателя по содержанию металлических примесей в масле. М. 1986, 15 с.
31. Методика № 560/3−73/90. Вибродиагностирование состояния межвального подшипника двигателей Д-ЗОКП/КУ/КУ-154 в эксплуатации. М., 1990,9 с.
32. Двигатель ПС-90А. Оценка технического состояния по результатам феррографического анализа проб масла из маслосистемы. Пермь, 1999, 30 с.
33. Джонс M. X., Массуди А. Р. Решение проблемы анализа больших частиц износа. Энергодиагностика, т. 1,1995, 289 с.
34. Информационное письмо фирмы Alied Signal. Программа по спектрометрическому анализу масла и фильтров двигателя TRE331. 2000, 15 с.
35. Патент РФ № 2 119 390. Ультразвуковой распылитель. Алхимов А. Б., Дроков В. Г., Морозов В. Н., Скудаев Ю. Д. 1995, 6 с.
36. Патент РФ № 2 082 284. СВЧ плазматрон циклонного типа. Дроков В. Г., Казмиров А. Д., Алхимов А. Б. 1994, 6 с.
37. Крестьянинов А. Г. Исследование и разработка сцинтилляционного метода оптического эмиссионного спектрального анализа. Автореферат диссерт. на соиск. уч. степ. канд. физико-матем. наук. Иркутск, 1968, 20 с.
38. Попялковская JI. К. Метрологические основы сцинтилляционного определения содержания и гранулометрического состава золота в рудах. Автореф. диссерт. на соиск. учен. степ. канд. ф-м. наук. Иркутск, 1987, 19 с.
39. Алхимов А. Б., Дроков В. Г., Казмиров А. Д., Морозов В. Н. Передаточная функция СВЧ плазмотрона как источника сцинтилляционных сигналов. Журнал аналитическая химия, 1996, т. 51, № 9, 99 с.
40. Малых В. Д. Изучение процессов парообразования и переноса вещества в источниках света для спектрального анализа. Автореферат диссерт. на соиск. уч. степ. канд. физ.- мат. наук. Иркутск, 1964, 164 с.
41. Отчет о разработке СОП состава продуктов изнашивания авиационного ГТД, СОП СОЧПИ ДТ 01. Иркутск, 2001, 54 с.
42. Сертификат об утверждении типа СОП № CO-1-Ol.M., Госстандарт, 2001, 8 с.
43. ГОСТ Р8. 563−96 ГСИ. Методики выполнения измерений.
44. Двигатели Д-30КП/КУ. Результаты анализа масла с диагностическими целями на этапе производства. Рыбинск, 1993, 31 с.
45. 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 сцинтилляционного метода диагностики. Рыбинск, 1998, 11 с.
46.
Заключение
№ 44−595 236 по результатам исследования двигателя 494−427. Рыбинск, 2002, 8 с.
47.
Заключение
№ 44−596 338 по результатам исследования двигателя 204−471. Рыбинск, 2004, 6 с.
48. Коломейцев А. И., Мартиросов Д. С. Методы функционирования диагностики двигателей. М., МАИ, 2002, 109 с.
49. Чичков Б. А. Методология оптимизации статистических диагностических моделей ГТД для установившихся режимов. М., МГТУ ГА, 2001, 127 с.
50. Кеба И. В. Диагностика авиационных ГТД. М., Транспорт, 1980,246 с.
51. Технический сборник. Индивидуальный Виброконтроль и диагностика вибросостояния двигателей Д-ЗОКП/КУ/КУ-154 самолетов ИЛ-76, ИЛ-62М, ТУ-154. Рыбинск, «НПО «Сатурн», 2001, 60 с.
52. Кузменко М. Л., Червонюк В. В. Техническая диагностика в технологии освоения серийного производства и сопровождения эксплуатации изделий ОАО «НПО «Сатурн». Сборник «Новые технологические процессы и надежность ГТД» М., ЩАМ, 2001, 20 с.
53. Определение предельно допустимых концентраций железа и меди в масле ИПМ-10 изделий 998, работавших в эксплуатации. М., ЦИАМ, 1986,42 с.
54. Разработка метода диагностирования узлов трения, омываемых маслом, Двигателей ПС-90А на базе установки МФС и рентгеноспектрального анализатора БАРС-3. М., ГосНИИ ГА, 1993, 33 с.
55. Патент РФ № 2 118 515. Способ определения микропримесей в смазочных маслах и специальных жидкостях и устройство для его осуществления. Алхимов А. Б., Дроков В. Г., Зарубин В. П., Казмиров А. Д., Морозов В. Н., Подрезов А. М., Скудаев Ю. Д. 1996, 13с.
56. Боровиков В., Statistica для профессионалов. С-Петербург, 2001,650 с.
57.
Заключение
№ 44−534 602 по результатам исследования двигателя № 384−009. Рыбинск, 2000, 8 с.
58.
Заключение
№ 44−595 032 по результатам исследования двигателя № 290−437. Рыбинск, 2001, 8 с.
59.
Заключение
№ 44−534 769 по результатам исследования двигателя № 292−033. Рыбинск, 2000, 7 с.
60.
Заключение
№ 44−534 704 по результатам исследования двигателя № 022−053. Рыбинск, 2000, 6 с.
61.
Заключение
№ 44−594 896 по результатам исследования двигателя № 389−425. Рыбинск, 2000, 8 с.
62.
Заключение
№ 44−534 882 по результатам исследования двигателя № 193−017. Рыбинск, 2001, 6 с.
63.
Заключение
№ 44−594 943 по результатам исследования двигателя № 190−427. Рыбинск, 2001, 9 с.
64.
Заключение
№ 44−595 001 по результатам исследования двигателя № 493−431. Рыбинск, 2001, 6 с.
65.
Заключение
№ 44−535 233 по результатам исследования двигателя № 195−008. Рыбинск, 2002, 6 с.
66.
Заключение
№ 44−534 469 по результатам исследования двигателя № 393−010. Рыбинск, 1999, 7 с.
67.
Заключение
№ 44−594 648 по результатам исследования двигателя № 197−414. Рыбинск, 2000, 6 с.
68.
Заключение
№ 44−595 126 по результатам исследования двигателя № 490−446. Рыбинск, 2001, 7 с.
69.
Заключение
№ 44−595 317 по результатам исследования двигателя № 198−403. Рыбинск, 2002, 8 с.
70.
Заключение
№ 2994.59−02 по результатам исследования двигателя № 494−432. Москва, 2002, 6 с.
71.
Заключение
№ 44−594 702 по результатам исследования двигателя392.422. Рыбинск, 2001, 6 с.
72.
Заключение
№ 44−534 554 по результатам исследования двигателя № 490−053. Рыбинск, 2000, 6 с.
73.
Заключение
№ 44−594 972 по результатам исследования двигателя № 493−457. Рыбинск, 2002, 8 с.
74.
Заключение
№ 44−534 534 по результатам исследования двигателя № 385−045. Рыбинск, 6 с.
75.
Заключение
№ 44−534 547 по результатам исследования двигателя № 490−044. Рыбинск, 7 с.
76. Техническая справка № 44−51/53/59−4714. Анализ досрочного съема двигателей Д-ЗОКП/КУ/КУ-154 в 2000 г. на основании средств штатной диагностики, при исследовании которых заявленный эксплуатирующей организацией дефект не подтвердился. Рыбинск, 2000, 8 с.
77.
Заключение
№ 44−535 165 по результатам исследования двигателя № 291−012. Рыбинск, 2002, 8 с.
78.
Заключение
№ 44−514 579 по результатам исследования двигателя № 191−215. Рыбинск, 2000, 6 с.
79. Русинов С. В. Определение оптимальных величин назначаемых ресурсов стареющих агрегатов авиационных двигателей в кн. «Обоснование и сохранение ресурсов стареющих агрегатов авиационных двигателей воздушных судов», М., МГУ, 2005, с. 54- 67.
80. Бушманов В. В., Мязин Н. Г., Русинов С. В. Расчет числа запасных элементов при эксплуатации авиационных систем по ресурсу. В кн. «Модели обеспечения авиационных систем запасным имуществом», М., МГУ, 2005,.
81. Русинов С. В. Определение оптимальных величин назначаемых ресурсов отдельных стареющих агрегатов авиационных двигателей. В кн. «Обоснование сохранения ресурсов в стареющих авиационных двигателях воздушных судов», М., МГУ, 2006, с. 54−67.