Способ определения параметров простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя



Владельцы патента RU 2275618:

Общество с ограниченной ответственностью "Диагностические технологии" (RU)
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (RU)

Изобретение относится к способам определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта. Сущность способа заключается в том, что используют параметры всех частиц износа, находящихся в маслосистеме двигателя, при одной наработке двигателя. При этом в пробе смазочного масла, отобранного с задней коробки приводов, определяют количество металлических частиц износа и их параметры - элементный состав и средний размер частиц каждого определяемого элемента в пробе масла, концентрацию растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа. Одновременно с пробой масла берут пробу смыва частиц износа с основного масляного фильтра, в ней измеряют параметры частиц износа и рассчитывают опорные значения рейтингов частиц износа в виде отношения простых и сложных частиц в смыве, вклад количества частиц каждого элемента и вклад сложных частиц определенного состава в общее число частиц, смытых с маслофильтра, рейтинг частиц износа определенного элемента и рейтинг сложных частиц. По соотношению величин параметров частиц износа в пробах масла и смыва с маслофильтра определяют тип развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя. Технический результат - повышение информативности определения типа развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к способам определения параметров простых и сложных металлических частиц износа, обнаруженных в маслосистеме двигателя, для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта.

Известны различные способы определения параметров простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта, основанные на анализе формы частиц износа; измерении содержания микропримесей металлов; измерении индекса износа; измерении числа частиц износа. (Первая международная конференция «Энергодиагностика», Сборник трудов, М., 1995 г., т.3, стр. 120-152).

Известен способ определения параметров простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта, включающий отбор пробы смазочного масла из маслокартера двигателя, определение количества металлических частиц износа и его сравнение с соответствующими предельно допустимыми значениями, по которым определяют тип развивающегося дефекта.

Перечисленные выше аналоги имеют общий недостаток, заключающийся в том, что смазочное масло двигателей теряет диагностическую информацию из-за наличия в маслосистеме масляных фильтров, которые очищают масло, тем самым, накапливая в себе информативные частицы износа. Этим объясняется низкая эффективность использования перечисленных выше способов, что может привести к пропуску неисправности двигателя или, наоборот, к необоснованному съему двигателя с эксплуатации.

Ближайшим аналогом является способ определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения типа развивающегося в ней дефекта, в соответствии с которым в пробе смазочного масла, отобранного с задней коробки приводов, определяют количество металлических частиц износа и их параметры: элементный состав и средний размер частиц каждого определяемого элемента в пробе масла, содержание растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа, строят временные тренды параметров частиц, и при наличии на тренде максимума, берут пробу смыва частиц износа с основного масляного фильтра и в ней измеряют параметры частиц износа, и по соотношению величин параметров частиц износа в пробах масла и смыва с маслофильтра определяют тип развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя.

Однако на тренде выраженный максимум имеется не всегда. Установлено, что дефекты, обусловленные повышенным истиранием, например, износ зубчатых колес и шлицевых соединений, сопровождаются выделением большого числа частиц субмикронных размеров, которые беспрепятственно проходят фильтр и вся информация находится в масле, а при дефекте выкрашивания обойм и тел качения подшипников трансмиссии и коробок приводов большинство крупных частиц задерживается фильтром, при этом в масле остаются только мелкие частицы, параметры которых не превышают граничных значений, а зачастую даже ниже их (максимум отсутствует).

Только небольшая часть дефектов, преимущественно в коробках приводов (навесное оборудование), развивается по классической схеме, когда в начальной фазе развития дефекта регистрируются субмикронные частицы, находящиеся в масле. С развитием дефекта происходит перераспределение частиц по количеству и размерам - вклад субмикронных частиц в масле уменьшается и увеличивается вклад крупных частиц, которые задерживаются фильтром. Далее, вклад крупных частиц становится определяющим, число субмикронных частиц в масле снижается, а также снижаются их параметры.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что известный способ не обладает достаточной информативностью - для того чтобы адекватно оценить тип развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя, необходимо иметь одновременно информацию о параметрах частиц износа в масле и смыве с маслофильтра. Используя при диагностике результаты анализа параметров частиц износа, находящихся в масле, и только во время максимума на тренде - находящихся в смыве с маслофильтра, возможен пропуск дефекта.

Задачей данного изобретения является создание способа определения параметров простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя, позволяющего получать более полную информацию о частицах износа, получаемую как из смазочного масла, так и с масляных фильтров двигателя.

Поставленная техническая задача решается тем, что способ определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения типа развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя включает использование параметров всех частиц износа, находящихся в маслосистеме двигателя. В пробе смазочного масла, отобранного из задней коробки приводов, определяют количество металлических частиц износа и их параметры - элементный состав и средний размер частиц каждого определяемого элемента в пробе масла, содержание растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа, а также берут пробу смыва частиц износа с основного масляного фильтра и в ней измеряют параметры частиц износа и по соотношению величин параметров частиц износа в пробах масла и смыва с маслофильтра, с учетом статистических моделей по параметрам частиц износа в масле и смыве с маслофильтра исправного двигателя определяют тип развивающегося дефекта в маслосистеме исследуемого двигателя.

Новым в изобретении является то, что пробу смыва частиц износа с основного масляного фильтра и пробу смазочного масла, отобранного из задней коробки приводов, берут одновременно при одной наработке двигателя. Затем рассчитывают опорные значения рейтингов частиц износа в виде простых и сложных частиц в смыве с основного масляного фильтра, вклад количества частиц каждого элемента и вклад сложных частиц определенного состава в общее количество частиц, смытых с основного масляного фильтра, рейтинг частиц износа определенного элемента и рейтинг сложных частиц.

Кроме того, новым в способе является то, что содержание растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа, определяют по градуировочным характеристикам, которые строят по стандартному образцу, где металл присутствует только в растворенном виде, и по стандартному образцу, где металл присутствует в виде частиц износа.

Для определения содержания в частицах износа используют стандартные образцы, приготовленные на основе натуральных частиц износа и аттестованные по содержанию химических элементов.

В качестве двигателя используют двигатели Д-30КП/КУ и их модификации.

Каждый тип изнашивания характеризуется определенными уровнями параметров генерируемых частиц. Возможны следующие основные типы:

1. Повышенный износ истиранием - развитие дефекта сопровождается выделением большого числа частиц субмикронных размеров, которые беспрепятственно проходят через фильтроэлементы.

2. Выкрашивание - развитие дефекта происходит по схеме выделения крупных частиц, большинство которых задерживается фильтрующими элементами.

3. Смешанный тип - развитие дефекта в начальной фазе определяется субмикронными частицами (частицами размером менее 1 - 2 мкм), с дальнейшим его развитием происходит «перераспределение» частиц по количеству и размерам - вклад субмикронных частиц уменьшается с одновременным увеличением вклада крупных частиц, которые задерживаются на фильтроэлементах.

Следовательно, для того чтобы иметь возможность оценить характер и степень износа узлов двигателя, омываемых маслом, необходимо наряду с параметрами частиц из масла иметь информацию о параметрах частиц, осевших на масляном фильтре, которые берут одновременно при одной наработке двигателя.

Способ определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения типа развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя осуществляется следующим образом.

Из задней коробки приводов отбирают пробу масла и с помощью сцинтилляционного анализатора масла САМ-ДТ-01 (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 24095-02 и допущен к применению в Российской Федерации) определяют в ней количество металлических частиц износа и их параметры - элементный состав и средний размер частиц каждого определяемого элемента в пробе масла, концентрацию растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа.

Для этого пробу масла "обрабатывают" ультразвуком и приводят находящиеся в ней металлические частицы износа во взвешенное состояние. Предварительно подготовленную пробу с помощью распылителя превращают в мелкодисперсный золь. Полученный золь, состоящий из капель жидкости и частиц металлов, потоком транспортирующего газа непрерывно вдувают в плазму газового разряда (источник возбуждения спектров).

При попадании частицы в плазму она нагревается, испаряется и полученный атомный пар возбуждается и высвечивается, т.е. происходит вспышка (сцинтилляция) частицы. Скорость поступления анализируемой пробы выбрана из расчета, чтобы частицы металла микропримеси поступали в плазму последовательно друг за другом. Вероятность наложения (слияния) облаков атомного пара различных частиц очень мала.

Излучение атомного пара с помощью конденсора направляется на спектральный прибор. Разложенное полихроматором в спектр излучение регистрируется на выходе фотоумножителями.

Длительность импульсов излучения частиц пропорциональна времени нахождения их в плазме и составляет 1-20 мс, а амплитуда, либо площадь импульса - испарившейся массе частицы. Поэтому на выходе фотоумножителей присутствуют последовательности импульсов различных амплитуд и длительностей. Электрические импульсы с фотоумножителей поступают на аналого-цифровой преобразователь и обрабатываются ЭВМ.

Концентрацию растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа, определяют с помощью ЭВМ по градуировочным характеристикам, которые строят по стандартному образцу, где металл присутствует в растворенном виде, и по стандартному образцу, где металл присутствует только в виде частиц износа.

Стандартные образцы приготовливают на основе натуральных частиц износа и аттестовывают их по содержанию химических элементов.

Одновременно с пробой смазочного масла, отобранного из задней коробки приводов, при одной наработке двигателя берут пробу смыва частиц износа с основного масляного фильтра и измеряют в ней параметры частиц износа, рассчитывают опорные значения рейтингов частиц износа в виде отношения простых и сложных частиц в смыве, вклад сложных частиц определенного состава в общее число частиц, смытых с маслофильтра, рейтинг частиц износа определенного элемента и рейтинг сложных частиц.

Подготовка пробы частиц износа с масляного фильтра к анализу заключается в следующем. Для двигателей Д-30КП/КУ («Технологическое обеспечение проектирования производства газотурбинных двигателей» под ред. Б.Н.Леонова и А.С.Новикова, г.Рыбинск, 2000 г., стр. 17) и их модификаций берут пробу смыва с масляного фильтра МФС-30. Проба смыва частиц износа с масляного фильтра берется путем промывки масляного фильтра в нефрасе С-50/170. Поскольку вязкость нефраса значительно меньше, чем масла МС-8п, то с целью наибольшего времени сохранения частиц во взвешенном состоянии нефрас заменяют маслом МС-8п. Для этого после отстаивания в течение часа или осаждения частиц в нефрасе центрифугированием нефрас осторожно сливают до появления мутного осадка, после чего в емкость с износными частицами доливают небольшое количество масла МС-8п, используемого в маслосистеме данного типа двигателей. Количество масла вводят с таким расчетом, чтобы параметры частиц износа находились в середине диапазона их измерения сцинтилляционным спектрометром.

Далее емкость с маслом также подвергают ультразвуковой обработке, отбирают аналитическую навеску объемом 1 мл и анализируют на сцинтилляционном спектрометре.

Замена нефраса на масло, в данном случае, необходима еще и для соблюдения идентичности состава основы анализируемой пробы и эталонов. В качестве эталонов для градуирования спектрометра использовались сертифицированные стандартные образцы СОП СОЧПИ ДТ1-01, приготовленные на основе износных частиц и масла МС-8п.

Анализ проб смывов частиц износа с масляных фильтров позволяет напрямую использовать информацию о среднем размере частиц D (мкм) и их составе. На основе этих данных выводят относительные, производные опорные значения рейтингов частиц износа в виде отношения простых и сложных частиц в смыве, вклад количества частиц каждого элемента и вклад сложных частиц определенного состава в общее количество частиц, смытых с масляного фильтра.

К таким параметрам относятся:

1. Параметр износа, Vобщ - отношение общего количества сложных частиц износа, состоящих из нескольких элементов, к общему количеству простых частиц, состоящих из одного элемента.

2. Параметр износа, Vэл - отношение количества сложных частиц износа к количеству простых частиц износа для каждого элемента.

3. Rобщ - вклад общего количества частиц износа, содержащих определенный элемент в общее количество частиц износа (рейтинг частиц износа по элементам).

4. Rпр - вклад количества простых частиц износа определенного элемента в общее количество частиц износа (рейтинг простых частиц износа по элементам).

5. RG - вклад количества сложных частиц износа определенного состава в общее количество частиц износа (рейтинг сложных частиц износа определенного состава (например, Fe-Cu)).

6. G - количество различных составов сложных частиц.

Выбранные параметры характеризуют следующее,

Ранее, при сцинтилляционных измерениях параметров частиц в масле было замечено, что при нормальном типе изнашивания двигателя в масло сначала поступают простые частицы, составляющие основу сплава (Fe, Cu, Al, Mg), по мере увеличения износа появляются частицы типа Fe-Cr, Fe-Ni, Al-Mg, а также частицы полного состава Fe-Cr-Ni и т.д. Поэтому отношение количества сложных частиц к количеству простых частиц износа (параметр износа, Vобщ) является индикатором общего технического состояния двигателя - чем меньше данный параметр, тем лучше состояние трущихся поверхностей деталей двигателя и наоборот, увеличение данного параметра свидетельствовало о повышенном износе деталей двигателя.

Используя дополнительный параметр Vэл можно более детально определить тип элемента, ответственного за повышение Vобщ, и тем самым обратить внимание на сложные частицы, содержащие данный элемент. Это, в конечном счете, позволит более точно определить изношенный агрегат двигателя.

При выборе других диагностических параметров используют рейтинговый подход. Рейтинг частиц износа рассчитывают в виде количества частиц определенного элемента, приходящихся на 1000 частиц износа. Тем самым устраняется влияние времени накопления частиц на фильтре, степени разбавления пробы и т.д.

Очевидно, что погрешность рейтинга будет тем ниже, чем больше зарегистрировано частиц износа. В пробах масла двигателей, характеризующихся нормальным износом, количество частиц мало, порядка сотни, и погрешность определения рейтинга будет велика. В то время как в пробах смыва частиц износа с масляных фильтров количество частиц износа достаточно большое и погрешность определения рейтинга минимальна. Опорные значения рейтинга частиц износа, полученные из проб смыва частиц износа с масляных фильтров двигателей, характеризующихся нормальным износом, позволяют получить статическую картину износа. Для построения модели среднестатистического эталонного двигателя необходимы усредненные результаты опорных параметров большого числа двигателей, гарантированно характеризующихся нормальным типом изнашивания.

По соотношению величин параметров частиц износа в пробах масла и смыва с маслофильтра определяют тип развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя.

В качестве примера, иллюстрирующего индивидуальность проявления дефекта, приводятся протоколы сцинтилляционного анализа проб масла, слитого из задней коробки приводов (ЗКП), и проб смыва частиц износа с основного масляного фильтра (МФС-30) при одной наработке двигателей, имевших различные типы дефектов.

Пример 1.

Двигатель №1, Протокол 1

Наработка ПНР 4314 часов

Продукт отбора пробы: МС8п

Точка отбора пробы: задняя коробка приводов (ЗКП)

Дата отбора пробы: 09.03.2002. Дата анализа: 11.03.2002

Количество параллельных измерений... 2

Параметры частиц износа

ЭлементN, см-3Nпр, см-3Ср, г/тСч, г/тС, г/тD, мкм
Al9,5800,130,1319,68
Cr2,50,500,010,0110,08
Ni3,510006,82
Mg31,521,50,040,080,1213,37
Fe180,51671,580,562,139,02
Cu3443350,010,150,164,57
Ag443900,050,055,31
V00000
Состав сложных частицКоличество
Mg-Fe-4,5
Fe-Cu-2,5
Cu-Ag-1,5
Mg-Cu-Ag-1
Mg-Fe-Cu-1
Mg-Fe-Cu-Ag-1
Al-Cr-Ag-0,5
Al-Fe-0,5
Al-Mg-Fe-0,5
Cr-Ni-0,5
Cr-Ni-Fe-0,5

где N - общее количество зарегистрированных частиц определенного

элемента;

Nпр - количество зарегистрированных простых частиц;

Ср - содержание металла в субмикронных частицах;

Сч - содержание металла в частицах износа размером более 1 - 2 мкм;

С - суммарное содержание металла, равное Ср+Сч;

D - средний размер частиц износа.

Двигатель №1, Протокол 2

Наработка ППР 4314 часов

Продукт отбора пробы: смыв.

Точка отбора пробы: МФС - 30

Дата отбора пробы: 09.03.2002

Дата анализа: 11.03.2002

Количество параллельных измерений... 2

Отношение количества сложных частиц к количеству простых (общий параметр износа) Vобщ=0,18.

Количество составов сложных частиц 42.

Параметры частиц износа

ЭлементN, см3RобщNпр, см3Rпр.D, мкмVэлем
Al123,0028,2083,5019,1529,460,47
Cr13,503,105,501,268,791,45
Ni32,007,3422,505,167,360,42
Mg849,50194,79661,00151,578,230,29
Fe575,00131,85400,0091,7211,190,44
Cu2691,50617,172495,50572,234,840,08
Ag76,0017,4333,007,577,561,30
V0,500,110,000,000,000,00
Состав сложных частицКоличествоРейтинг
Fe-Cu-53,512,27
Mg-Cu-50,511,58
Mg-Fe-46,510,66
Mg-Fe-Cu-31,57,22
Mg-Fe-Cu-Ag-153,44
Al-Cu-122,75
Mg-Cu-Ag-10,52,41
Al-Mg-7,51,72
Al-Mg-Fe-4,51,03
Al-Fe-3,50,8
Cu-Ag-3,50,8
Fe-Cu-Ag-3,50,8
Al-Mg-Cu-30,69
Al-Mg-Fe-Cu-30,69
Mg-Ag-30,69

Результаты сцинтилляционного анализа пробы масла показывают, что параметры частиц железа значительно превышают соответствующие среднестатистические параметры эталонного исправного двигателя (по модели N=82 см-3, Nпр=68 см-3, Собщ=1.2 г/т), (см. протокол 1). В то время как в пробе смыва с МФС-30 нет ни одного параметра частиц износа, который бы по величине превышал параметры соответствующей статистической модели.

Высокое содержание железа в масле определяется металлом в субмикронных частицах Ср, доля, вносимая частицами износа Сч, составляет около 35%. Следует отметить, что размеры частиц износа в масле и в пробе смыва частиц износа с масляного фильтра, за исключением размера частиц алюминия, не велики и различаются незначительно. Ввиду их малости большая часть проходит через фильтроэлементы, не задерживаясь. Об этом же говорит небольшое количество составов сложных частиц (42) и низкий уровень общего параметра износа (0.18). Поэтому при данном типе изнашивания (генерируются в основном мелкие частицы) дефект выявляется и, следовательно, решение о техническом состоянии двигателя принимается по результатам оценки параметров частиц в пробах масла.

Пример 2.

Двигатель №2, Протокол 3

Наработка ППР 700 часов

Продукт отбора пробы: МС8п

Точка отбора пробы: ЗКП

Дата отбора пробы: 27.08.2001

Дата анализа: 14.09.2001

Количество параллельных измерений... 3

Параметры частиц износа

Эл-тN, см3Nпр, см3Ср, г /тСч, г/тС, г/тD, мкм
Al4300,020,0214,04
Cr3,671,3300,010,018,09
Ni14,3312,3300,020,026,49
Mg22,33170,210,010,216,73
Fe41,3334,670,410,180,599,87
Cu224222,3300,050,053,62
Ag16,671600,010,014,33
V000000
Состав сложных частицКоличество
Mg-Fe-2,33
Ni-Fe-2
Cr-Mg-1,33
Al-Mg-Fe-1
Cr-Fe-0,67
Cu-Ag-0,67
Cr-Mg-Fe-0,33
Mg-Cu-0,33

Двигатель №2 Протокол 4

Наработка ППР 700 часов

Продукт отбора пробы: смыв

Точка отбора пробы: МФС

Дата отбора пробы: 27.08.2001

Дата анализа: 14.09.2001

Количество параллельных измерений... 2

Отношение количества сложных частиц к количеству простых (общий параметр износа) Vобщ=1,07.

Количество составов сложных частиц 75.

Параметры частиц износа

ЭлементN, см-3RобщNпр, см-3RпрD, мкмVэл
Al160,5049,98108,5033,7934,280,48
Cr178,5055,5941,0012,7716,433,35
Ni61,5019,156,502,0210,308,46
Mg1040,00323,89567,00176,5812,660,83
Fe574,50178,92242,0075,3716,141,37
Cu882,50274,84523,50163,036,620,69
Ag310,0096,5465,0020,246,853,77
V3,501,090,000,000,000,00
Состав сложных частицКоличествоРейтинг
Mg-Fe-7924,6
Mg-Cu-65,520,4
Mg-Fe-Cu-Ag-6419,93
Mg-Cu-Ag-5316,51
Cr-Mg-47,514,79
Mg-Fe-Cu-44,513,86
Fe-Cu-27,58,56
Fe-Cu-Ag-237,16
Cu-Ag-216,54
Mg-Ag-19,56,07
Cr-Mg-Fe-Cu-Ag-144,36
Al-Mg-Fe-11,53,58
Cr-Ni-Mg-103,11
Fe-Ag-103,11
Cr-Fe-Cu-Ag-7,52,34
Al-Mg-6,52,02
Cr-Fe-6,52,02
Mg-Fe-Ag-5,51,71
Ni-Mg-51,56
Al-Fe-41,25
Ni-Fe-41,25
Al-Cr-Ni-Mg-3,51,09
Al-Ni-Mg-3,51,09
Cr-Ag-3,51,09
Cr-Cu-3,51,09
Cr-Ni-Fe-3,51,09
Cr-Ni-Mg-Fe-Cu-Ag-3,51,09
Al-Cu-30,93
Cr-Mg-Cu-30,93
Al-Mg-Fe-Cu-2,50,78
Cr-Mg-Ag-2,50,78
Cr-Mg-Fe-2,50,78
Cr-Mg-Fe-Cu-2.50,78
Al-Mg-Cu-20,62
Al-Mg-Fe-Cu-Ag-20,62
Al-Ni-20,62
Cr-Mg-Cu-Ag-20,62
Al-Mg-Ag-V0,50,16
Al-Ni-Mg-V0,50,16
Al-V0,50,16
Cr-Cu-Ag-0,50,16
Cr-Fe-Ag-0,50,16
Cr-Mg-Fe-Ag-0.50,16
Cr-Ni-Cu-V0,50,16
Cr-Ni-Fe-Cu-0,50,16
Cr-Ni-Fe-V0,50,16
Cr-Ni-Mg-Cu-0,50,16
Cr-Ni-Mg-Fe-Cu-0,50,16
Cr-V0.50,16
Ni-Cu-Ag-0,50,16
Ni-Fe-Cu-Ag-0.50,16
Ni-V0,50,16

В примере 2 наблюдается противоположная примеру 1 картина. Развитие дефекта сопровождается выделением крупных частиц металлов, которые задерживаются на фильтре. Размер частиц в пробе с МФС-30 почти в два раза, а масса их в 8 раз больше частиц одноименных металлов в масле. Так, например, в масле зарегистрировано 3.7 частицы хрома, размер которых составил около 8 мкм (см. протокол №3), в то время как средний размер частиц того же металла в пробе смыва с масляного фильтра составил более 16 мкм (см. протокол 4).

Результат анализа пробы смыва с масляного фильтра показывает, что наблюдается превышение рейтингов (Rобщ) хрома и ванадия (величина статистических параметров модели исправного двигателя равна 24.4 и 0.72 для хрома и ванадия соответственно), а также превышение количества составов сложных частиц, содержащих элементы группы железа и ванадий, и значительное превышение над эталонным параметра износа Vобщ, см. протокол 4. Превышения указанных параметров является достаточным условием для констатации неисправности и отстранения двигателя от эксплуатации.

Приведенный пример свидетельствует, что в данном случае дефект выявлен только по параметрам частиц износа, смытых с маслофильтра, по пробе масла дефект не обнаруживается.

Двигатель снят с крыла. Заводские исследования подтвердили наличие дефекта выкрашивания в двигателе.

Пример 3.

Двигатель №3.

Наработка 2609-2658 часов

Результаты измерений показали, что в начальный период в масло поступали субмикронные частицы хрома (с наработки 2608 до 2633 часа концентрация хрома возросла от 0 до 1.73 г/т, а концентрация железа с 0.03 до 0.76 г/т), что связано с повышенным износом хромового покрытия вала центрального привода. Далее, при полном износе хромового покрытия (наработка ППР 2646 часов) начался процесс изнашивания тела вала, о чем свидетельствует возрастание содержание железа в субмикронных частицах до 5.9 г/т и катастрофический рост количества сложные частицы Ni-Fe (15.5 при норме не более 3).

Таблица 1

Изменение параметров частиц износа в масле и смыве с маслофильтра с наработкой двигателя №3
ПримесьПараметрМасло с задней коробки приводов (ЗКП)
Наработка двигателя после последнего ремонта, час
2608263326462656
CrN, см-37108611
Cp, г/т01.360.50.09
Cч, г/т00.370.030.01
D, мкм2.69.7106.0
NiN, см-3332020
Cp, г/т000.120.05
Сч, г/т000.010
D, мкм2.02.24.43,5
FeN, см-3162273104
Cp, г/т0.030.755.92.15
Сч, г/т0.040.010.20.08
D, мкм7.04.48.05.6
Cr-Fe, см-300.704.3
Ni-Fe, см-31.30.715.516.3
Cr-Ni-Fe, см-30.3032.3
ПараметрПробы с масляного фильтра
Наработка двигателя после последнего ремонта, час
2608263326462656
Количество составов, G35243428
Параметр износа, Vобщ0.170.160.140,46
Параметр износа, VCr400.30.72.6
Параметр износа, VNi1.81.21.911.8
Параметр износа, VFe0.430.370.180.36
Рейтинг частиц Cr8.6643549
Средний размер частиц Cr28.114.623.726
Рейтинг частиц Ni392929125
Средний размер частиц Ni4.34.35.510.3
Рейтинг частиц Fe140155268487
Средний размер частиц Fe9.55.76.69.5
Рейтинг частиц Cr-Fe1.78.86.38
Рейтинг частиц Ni-Fe15.961186
Рейтинг частиц Cr-Ni-Fe4.23.24.922

Примечание: В таблице 1 приведены значения рейтингов с наработкой двигателя только для сложных частиц, наиболее часто обнаруживаемых в смывах данного двигателя.

Однако результаты анализа двух последних проб масел показывают снижение параметров частиц износа до уровня особого контроля.

Так, например, содержание железа в пробах масла в субмикронных частицах снизилась с 5.9 г/т до 2.15 г/т.

В то же время, параметры частиц в смыве резко увеличились, рейтинг частиц железа при изменении наработки от 2646 часов до 2656 часов возрастает почти в 2 раза, рейтинг частиц Ni-Fe и Cr-Ni-Fe увеличивается ˜ 8 раз и ˜ 5 раз соответственно.

По результатам анализа проб масла и смывов с маслофильтра двигатель был рекомендован к снятию с эксплуатации. Заводские исследования подтвердили наличие дефекта.

При периодической оценке технического состояния маслосистемы двигателей по пробам масла достаточно часто наблюдаются разовые «выбросы» содержания металлов, снижающиеся до нормального уровня при последующих измерениях. В рассматриваемом случае значение СрFe =5.9 г/т могло быть принято за разовый случайный «выброс», поскольку анализ пробы масла следующей наработки показал значение СрFe=2.15 г/т. Поэтому пользуясь только результатами анализа проб масла, возможна ошибка в принятии решения по продолжению эксплуатации двигателя.

Таким образом, для определения типа развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя необходимо учитывать результаты измерения параметров частиц износа в пробе масла и пробе смыва с маслофильтра.

Сказанное выше хорошо подтверждается результатами диагностирования сцинтилляционным методом большого количества двигателей различных типов, когда были предоставлены одновременно пробы масла с задней коробки приводов и смывы частиц износа с маслофильтра при одной наработке двигателя.

1. Способ определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения типа развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя, в соответствии с которым используют параметры всех частиц износа, находящихся в маслосистеме двигателя, при одной наработке двигателя, при этом в пробе смазочного масла, отобранного с задней коробки приводов, определяют количество металлических частиц износа и их параметры - элементный состав и средний размер частиц каждого определяемого элемента в пробе масла, концентрацию растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа, одновременно с пробой масла берут пробу смыва частиц износа с основного масляного фильтра, в ней измеряют параметры частиц износа и рассчитывают опорные значения рейтингов частиц износа в виде отношения простых и сложных частиц в смыве, вклад количества частиц каждого элемента и вклад сложных частиц определенного состава в общее число частиц, смытых с маслофильтра, рейтинг частиц износа определенного элемента и рейтинг сложных частиц, по соотношению величин параметров частиц износа в пробах масла и смыва с маслофильтра определяют тип развивающегося дефекта в маслосистеме двигателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию растворенного металла и металла, находящегося в частицах износа, определяют по градуировочным характеристикам, которые строят по стандартному образцу, где металл присутствует в растворенном виде, и стандартному образцу, где металл присутствует только в виде частиц износа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения концентрации в частицах износа используют стандартные образцы, приготовленные на основе натуральных частиц износа и аттестованные по содержанию химических элементов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве двигателя используют двигатели Д-30КП/КУ и их модификации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к методам анализа элементного состава веществ. .

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к исследованию и анализу материалов с помощью оптических методов анализа. .

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в различных источниках плазмы. .

Изобретение относится к спектральному анализу с использованием индукционного высокочастотного разряда. .

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к химико-атомно-эмиссионным методам анализа продуктов, содержащих благородные металлы, и может быть использовано в цветной металлургии при анализе концентратов платиновых металлов КП-1 - КП-6, медно-никелевых шламов, руд, хвостов.

Изобретение относится к импульсному лазеру, используемому для количественного спектрального анализа галогенсодержащих неметаллических или максимум частично металлических веществ, связанному с съемочным приспособлением, спектрометром и камерой ПЗС, причем интенсивность света, испускаемого, по меньшей мере, одним дискообразным участком конуса расширения плазмы, запоминают, суммируют и оценивают, причем предпочтительно определяют градиенты температуры и плотности.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения степени пероксидации липидов в биологических жидкостях и суспензиях тканей, в котором специально подготовленные пробы, содержащие липиды, подвергают нагреву для того, чтобы вызвать термохемилюминесцентное свечение, испускаемое пробой и усиливаемое до такой степени, что его можно обнаружить с помощью фотодетектора 18 специального назначения.

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в аналитическом приборостроении для газовой хроматографии, экологических исследований, неразрушающих методов контроля и для других приложений газового анализа, связанных с высокочувствительным детектированием примесей в газе.

Изобретение относится к способам определения висмута и позволяет повысить селективность определения и упростить процесс. .

Изобретение относится к аналитической химии и предназначено для определения лития в алюминатно-щелочных растворах , используемых в производстве алюминия Цель изобретения - повышение правильности и воспроизводимости результатов анализа за счет снижения содержания компонентов основы пробы.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в геологии и археологии для определения абсолютного возраста пород и археологических находок в возрастном диапазоне до нескольких сотен тысяч лет.

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к способам определения параметров простых, состоящих из одного элемента, и сложных, состоящих из нескольких элементов, частиц износа в маслосистеме двигателя для возможности определения в ней типа развивающегося дефекта

Наверх