Способ обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя

Использование: обнаружение и регистрация металлических частиц износа в потоке масла работающего ГТД. Для обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя общий поток масла разделяют на N независимых потоков, суммарная площадь поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения общего входного потока; контроль каждого независимого потока осуществляют индивидуальным одновитковым вихретоковым чувствительным элементом кластерного датчика, благодаря чему повышается чувствительность вихретоковых чувствительных элементов и возможность обнаружения единичных металлических частиц, находящихся в одном поперечном сечении потока масла; фиксируют момент времени и возможное число от одной до N одновременно прошедших частиц металла через контролируемое сечение потока масла, а по результатам измерения судят об изменении технического состояния двигателя непосредственно во время его эксплуатации, что позволяет своевременно обнаружить зарождение дефектов трущихся поверхностей и принять меры по недопущению аварийной ситуации. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам оперативного бортового контроля технического состояния работающего газотурбинного двигателя (ГТД) на наличие металлических частиц износа трущихся поверхностей в потоке масла системы смазки, и может быть использовано в авиации, а также в газовой и нефтяной промышленности, электроэнергетике и других отраслях промышленности для диагностики состояния узлов трения, ремонта по состоянию и предотвращения аварийных ситуаций.

Известны способы обнаружения металлических частиц в масле, основанные на спектральном, сцинтилляционном, феррографическом, колориметрическом анализе, анализе методом радиоактивных изотопов и ряд других, имеющих довольно высокую информативность. (Машошин О.Ф. Диагностика авиационной техники. Учебное пособие. - М.: МГТУ ГА, 2007. - 141 с.)

Недостаток этих способов состоит в том, что они применяются лишь в лабораторных условиях и не пригодны для использования непосредственно на работающем двигателе.

Известны способы контроля состояния узлов терния газотурбинных двигателей, основанные на накоплении металлических частиц, содержащихся в потоке масла, на магнитной пробке, установленной в маслопроводе, и последующей регистрации электронным блоком момента достижения их массы заданной величины (Патент РФ №2511971. Сигнализатор стружки, опубл. 10.04.2014).

Недостатком способа является то, что магнитные пробки не улавливают немагнитные частицы металла и требуется значительное время между появлением продуктов износа в масле и выдачей сигнала «стружка в масле» из-за необходимости накопления значительного количества продуктов износа в зазоре между электрическим контактом и корпусом магнитной пробки.

Известен способ, реализованный в устройстве с датчиками проточного типа (фильтры-сигнализаторы) в виде решетки из проводников и включающий регистрацию такой концентрации частиц износа в потоке масла, при которой одна из пар проводников замыкается, и формирование электронным блоком сигнала о наличии частиц металла в масле. (Патент РФ №2315900. Сигнализатор наличия металлических частиц в системе смазки, опубл. 27.01.2008.)

Недостатком способа является неспособность регистрировать единичные частицы износа и невозможность обнаружения развивающегося дефекта на начальной стадии разрушения узла трения.

Известен способ, применяемый в стационарной системе контроля металлических частиц МРМ 01, заключающийся в прокачивании масла из системы смазки через проходной канал сенсора металлических частиц MPS, с принципом действия, основанным на индуктивном методе измерения, контроле числа частиц износа в определенном интервале времени с помощью блока управления МРМ 01 (электронный ресурс www.filterelement.ru/?firm=internormen&catalog).

Недостатком способа является неспособность выявлять единичные частицы износа, находящиеся одновременно в одном поперечном сечении потока масла.

Наиболее близким по технической сущности является способ, реализованный в системе мониторинга частиц износа с датчиком проточного типа «Вектор-Т», разработанной ООО "ГК Инновация" (электронный ресурс www.gkin.ru/vector-t.html). Система в режиме реального времени прокачивает масло из системы смазки двигателя через проходной канал датчика, регистрирует частицы металла в потоке масла, идентифицирует вид металла (магнитный или не магнитный) и формирует информационные сигналы о наличии частиц металла.

Недостатком способа является невозможность выделения числа единичных частиц износа в случае, если они будут находиться в одном сечении, поперечном потоку масла, при прохождении чувствительного элемента датчика. Нахождение нескольких частиц металла в одном сечении потока будет фиксироваться как одна частица большего размера.

Целью изобретения является обеспечение возможности выделения отдельных частиц металла из группы частиц, находящихся в одном поперечном сечении потока масла, а также повышение чувствительности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в известный способ, заключающийся в прокачке масла из системы смазки двигателя через проходной канал датчика, идентификации вида металла (магнитный или не магнитный), регистрации частиц металла в потоке масла, формировании информационного сигнала о наличии частиц металла, введены дополнительные операции:

- разделение общего потока масла, поступающего в датчик, на N независимых потоков, суммарная площадь сечений которых равна площади сечения поступающего масляного потока;

- контроль частиц металла в каждом из N независимых потоков с помощью кластера одновитковых вихретоковых чувствительных элементов, размеры которых определяются сечением независимых потоков;

- фиксация момента времени и возможного числа от одной до N одновременно прошедших частиц металла через контролируемое сечение потока масла.

Принцип действия предлагаемого способа поясняется фигурой 1. Общий поток масла 1 системы смазки ГТД разделяется на входе датчика 5, реализующего способ, на N независимых потоков 3. Одновитковые вихретоковые чувствительные элементы 2 кластера 4 охватывают каждый из независимых потоков и формируют информационные сигналы о прохождении частицы металла в данном независимом потоке. Сигналы с чувствительных элементов обрабатываются в вычислительном блоке и формируется информация о числе и типе (магнитный, немагнитный) частиц металла в каждый момент времени в контролируемом сечении потока масла.

Возможность регистрации отдельных частиц металла из общей группы частиц, находящихся одновременно в одном поперечном сечении потока масла, существенно возрастает с увеличением числа независимых потоков N. При равномерном распределении частиц металла по площади сечения потока следует ожидать обнаружения от 1 до N частиц металла, находящихся одновременно в одном сечении.

Операция разделения общего потока масла на независимые потоки с меньшей площадью сечения положительно сказывается на чувствительности вихретоковых чувствительных элементов. В первом приближении уровень информационного сигнала (относительная чувствительность а) вихретокового чувствительного элемента зависит от величины перекрываемой площади частицей металла S4 в поперечном сечении потока масла SM, охватываемого витком чувствительного элемента.

При разделении потока на несколько независимых площадь поперечного сечения каждого из них уменьшается в N раз и соответственно возрастает относительная чувствительность αN в N раз.

Благодаря непрерывному контролю числа проходящих частиц в каждом поперечном сечении и в целом в потоке масла во времени, анализируя тенденцию изменений непосредственно во время эксплуатации двигателей и без их остановки, появляется возможность оценивать степень износа основных узлов трения, прогнозировать развитие дефектов в будущем и устранять проблемы в работе двигателя до их развития, максимально использовать ресурс двигателя и проводить ремонтные работы не по регламенту, а по фактическому состоянию, а также заблаговременно предупреждать о приближении аварийных ситуаций в двигателе.

Способ обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя, заключающийся в прокачке масла системы смазки двигателя через проходной канал датчика; регистрации частиц металла в потоке масла; идентификации магнитного или не магнитного вида металла; формировании информационного сигнала о наличии частиц металла; отличающийся тем, что с целью повышения возможности обнаружения единичных металлических частиц, находящихся в одном поперечном сечении потока масла, а также повышения чувствительности введены следующие дополнительные операции: разделение общего потока масла на N независимых потоков, суммарная площадь поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения общего входного потока; контроль каждого независимого потока индивидуальным одновитковым вихретоковым чувствительным элементом кластерного датчика; фиксация момента времени и возможного числа от одной до N одновременно прошедших частиц металла через контролируемое сечение потока масла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, применяемому при огневых стендовых испытаниях ракетных двигателей с имитацией высотных условий.

Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания с наддувом, оборудованного турбокомпрессором фиксированной геометрии, содержащим компрессор, через который проходит воздух, поступающий во впускную систему двигателя, и турбину, которая связана во вращении с компрессором через общий вал и через которую проходят выхлопные газы двигателя в выпускную систему двигателя, при этом указанный двигатель связан: с дроссельным клапаном для изменения пропускного сечения воздуха, поступающего во впускную систему двигателя; и с разгрузочным вентилем waste-gate, установленным параллельно с турбиной в выпускной системе двигателя для изменения количества выхлопных газов, проходящих через турбину, при этом содержит: этап вычисления первого временного интеграла измерения атмосферного давления в течение времени вычисления; этап вычисления временного интеграла измерения давления наддува в течение указанного времени вычисления; этап вычисления второго временного интеграла измерения атмосферного давления в течение указанного времени вычисления; этап вычисления двух критериев диагностики; этап сравнения первого критерия диагностики с первым порогом диагностики и сравнения второго критерия диагностики с вторым порогом диагностики; и этап диагностики неисправности, когда по меньшей мере один из двух критериев диагностики меньше своего соответствующего порога диагностики.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения.

Изобретение относится к способу определения частиц сажи в выхлопной струе газотурбинного двигателя (ГТД) в полете. Для осуществления способа измеряют в полете ток нейтрализации с электростатических разрядников самолета электрических зарядов, генерируемых частицами сажи в выхлопной струе газа ГТД, определяют расход газа через сопло двигателя, измеряют значение электризации аэрозолей атмосферы за счет соприкосновения их с поверхностями самолета, определяют среднее значение плотности электрического заряда струи газа на всех режимах полета, определяют содержание частиц сажи в струе по градуированным зависимостям «чисел дымности» от среднего значения плотности электрического заряда и влияния аэрозолей атмосферы.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний турбореактивных двигателей (ТРД). Способ испытания ТРД включает подогрев и наддув воздуха на входе в двигатель.
Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния роторного оборудования, и может быть использовано при определении дефектных узлов и деталей, оценке долговечности оборудования.

Изобретение относится к двигателям транспортных средств. В способе управления двигателем определяют, образовался ли лед во впускном коллекторе или корпусе дросселя двигателя, в ответ на рабочие параметры двигателя.

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам двигателя с датчиком влажности. Представлены способы и системы эксплуатации двигателя с емкостным датчиком влажности.

Изобретение относится к измерительным устройствам, в частности к устройствам диагностики технического состояния подшипниковых опор авиационных газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к датчику отработавших газов в моторном транспортном средстве. Предложен способ для контроля датчика отработавших газов, присоединенного на выпуске двигателя.
Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано для диагностики подшипников кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей. Способ определения технического состояния подшипников скольжения кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей заключается в том, что на работающем двигателе получают зависимости изменения давления масла в центральной масляной магистрали от частоты вращения коленчатого вала. Для получения зависимостей двигатель загружают путем свободного разгона. На полученных зависимостях выбирают участок, соответствующий максимальному крутящему моменту коленчатого вала и сравнивают данные, полученные на этом участке с эталонными. Технический результат заключается в оперативном безразборном определении технического состояния подшипников кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей.

Настоящее изобретение касается способа акустического обнаружения по меньшей мере одного нарушения (DYS) работы двигателя, причем двигатель создает первичный шум Ро, который обрабатывается системой активного контроля шума, посылая на цели сокращения шума акустический сигнал Рс, производимый по меньшей мере одним воздействующим устройством и связанный передаточной функцией Н с сигналом Y, производимым упомянутой системой активного контроля шума, причем упомянутое нарушение (DYS) работы имеет акустическую сигнатуру, которая может быть идентифицирована в первичном шуме Ро на целях сокращения шума, отличающегося тем, что он включает в себя следующие этапы: получение упомянутого сигнала Y, производимого системой активного контроля; идентификация возможного появления нарушения работы с помощью средства слежения, которое обрабатывает знание об Y и о Н и подает, при необходимости, аварийное сообщение. Технический результат – уменьшение помех в работе системы активного контроля и повышение надежности акустического обнаружения по меньшей мере одного нарушения работы двигателя. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что во время запуска двигателя выполняют индикацию о снижении эффективности работы клапана (78), установленного между картером (28) и впускным коллектором (42), на основании характеристик временного провала давления в вентиляционной трубке (74) картера. Давление в вентиляционной трубке (74) картера прогнозируют с помощью установленного в вентиляционной трубке (74) картера датчика (77) потока. Датчик (77) потока включает в себя трубку (75) Вентури. Раскрыты вариант способа эксплуатации двигателя и система вентиляции картера двигателя. Технический результат заключается в уменьшении сложности системы контроля. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Для типа двигателей, включающих противообледенительную систему, предварительно проводят испытания на выбранном режиме работы, измеряют параметры при выключенной и при включенной системе противообледенения в рабочем диапазоне частот вращения роторов, вычисляют поправочные коэффициенты к измеренным параметрам путем отношения значений параметров, измеренных с включенной противообледенительной системой, к значениям параметров, измеренных с выключенной противообледенительной системой, формируют зависимости поправочных коэффициентов на измеряемые параметры от частоты вращения роторов Ki=f(n), а при проведении испытаний других двигателей в условиях обледенения с включенной противообледенительной системой умножают измеренные значения параметров на полученные коэффициенты. Cпособ позволяет получить достоверные результаты при испытаниях ГТД в условиях обледенения с включенной противообледенительной системой. 2 ил., 2 табл.

Использование: обнаружение и регистрация металлических частиц износа в потоке масла работающего ГТД. Для обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя общий поток масла разделяют на N независимых потоков, суммарная площадь поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения общего входного потока; контроль каждого независимого потока осуществляют индивидуальным одновитковым вихретоковым чувствительным элементом кластерного датчика, благодаря чему повышается чувствительность вихретоковых чувствительных элементов и возможность обнаружения единичных металлических частиц, находящихся в одном поперечном сечении потока масла; фиксируют момент времени и возможное число от одной до N одновременно прошедших частиц металла через контролируемое сечение потока масла, а по результатам измерения судят об изменении технического состояния двигателя непосредственно во время его эксплуатации, что позволяет своевременно обнаружить зарождение дефектов трущихся поверхностей и принять меры по недопущению аварийной ситуации. 1 ил.

Наверх