滑油監(jiān)控技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司 湖南 株洲 412000

引言

滑油系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵組成部分，主要負(fù)責(zé)給發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪、軸承等機(jī)械旋轉(zhuǎn)件給予潤(rùn)滑油，以此保證發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑效果，如果滑油系統(tǒng)供油不夠充足，就很容易發(fā)生噴油嘴堵塞等重大故障，而齒輪軸承等旋轉(zhuǎn)件如果得不到潤(rùn)滑，就極易發(fā)生機(jī)械磨損點(diǎn)蝕、剝落、膠合等問(wèn)題，金屬產(chǎn)生的磨屑跟隨滑油循環(huán)，又會(huì)再次加大其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)件的傷害，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抱軸而使得發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)。所以，為了消除以上重大隱患，需要采用潤(rùn)滑監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑油系統(tǒng)的全面監(jiān)控檢查，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

一、滑油監(jiān)控技術(shù)

利用系統(tǒng)中滑油能夠循環(huán)使用的特點(diǎn)，分析被檢測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油中存在的零件結(jié)構(gòu)疲勞破裂產(chǎn)生的磨屑數(shù)量成分，就能夠較為直觀反映發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)件的工作情況和接觸表面有無(wú)出現(xiàn)損壞，給轉(zhuǎn)子軸承、齒輪等重要零部件的故障監(jiān)控提供充足的依據(jù)，最終達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)部件的使用壽命和可靠性分析評(píng)估依據(jù)更加充分、結(jié)果更加精確的目的，讓相關(guān)的技術(shù)為使維修方案更有針對(duì)性、更加有效。

1.光譜分析法。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，零件磨損表面會(huì)有大量碎屑掉落，摻進(jìn)滑油當(dāng)中，雖然一些尺寸較大金屬顆粒會(huì)被油濾和金屬屑探測(cè)器過(guò)濾或者截獲，但是仍會(huì)有較多的細(xì)小微粒進(jìn)入滑油中，所以利用磁塞監(jiān)測(cè)法檢查發(fā)動(dòng)機(jī)磨損狀況并不是十分完全，還存在較大的漏洞，最終產(chǎn)生誤差。而滑油光譜分析技術(shù)就可以較為輕易的檢測(cè)到滑油中Fe，Al，Cu等細(xì)微金屬顆粒。該技術(shù)原理是取定量的滑油樣本燃燒，滑油中存在的不同種金屬顆粒在燃燒過(guò)程在會(huì)放射出特定的輻射光譜，其光譜的強(qiáng)弱程度就能明顯的反映出該金屬含量。所以，利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得能譜、脈沖計(jì)數(shù)率和放射強(qiáng)度，就能夠較為輕易的得出磨損金屬元素的種類(lèi)和含量，通過(guò)這些測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就能夠很好的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部磨損情況做出評(píng)估。光譜分析法可以監(jiān)測(cè)μm級(jí)的細(xì)小顆粒，比較合適應(yīng)用于早期發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損監(jiān)測(cè)，并及時(shí)的采取解決措施。

2.鐵譜分析技術(shù)。鐵譜分析技術(shù)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦件基本都是由鐵磁性材料構(gòu)成的特點(diǎn)，將譜儀作為工具，在高強(qiáng)度磁場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)滑油中的金屬磨屑隔離，并按照體積的大小有序的不重疊地鋪設(shè)在透明載體基片上，然后對(duì)微粒進(jìn)行觀察和分析的一種應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀況監(jiān)控的技術(shù)。通常情況下，磨損產(chǎn)生的顆粒體積會(huì)在10～15μm以上，各種磨損初期微粒帶大小大約為15～200μ，而鐵譜分析技術(shù)可以收集1～200μm以?xún)?nèi)微粒此可見(jiàn)，鐵譜分析范圍基本上已經(jīng)將絕大多數(shù)因?yàn)槟p產(chǎn)生的微粒包含在內(nèi)。此外，通過(guò)鐵譜顯微鏡對(duì)基片上微粒鋪設(shè)區(qū)進(jìn)行光密度測(cè)量，就能夠輕易的獲得磨粒的形態(tài)特征，并在此基礎(chǔ)上研究磨損形式機(jī)理，起到預(yù)測(cè)磨損發(fā)展趨勢(shì)的作用，在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作運(yùn)行的前提下實(shí)現(xiàn)有效的磨損故障預(yù)測(cè)。但是在分析監(jiān)測(cè)多材質(zhì)摩擦副磨損狀況時(shí)，由于其中仍有部分材料不具備鐵磁性，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大，所以在這種情況下，鐵譜分析法并不適用。最后，由于在使用該技術(shù)過(guò)程中缺少規(guī)范化流程，對(duì)于技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)有一定的要求，其分析結(jié)果受到專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)的限制。

二、滑油監(jiān)控技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

滑油檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上取得了較廣的應(yīng)用，如很多飛機(jī)上的油氣分離器上都安裝了磁塞探測(cè)器，當(dāng)探測(cè)器上累積了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的金屬屑時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，讓維修人員及時(shí)進(jìn)行修理，在動(dòng)機(jī)每使用25±5小時(shí)后，維修人員就必須進(jìn)行采樣，然后對(duì)其進(jìn)行光譜分析或者鐵譜分析，檢查滑油中的金屬含量是否由超標(biāo)的痕跡，一旦發(fā)現(xiàn)，就需要立即采取措施，以下進(jìn)行舉例分析：

某航空發(fā)動(dòng)機(jī)首次裝機(jī)在運(yùn)行5小時(shí)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，維修人員立即進(jìn)行地面檢查，發(fā)現(xiàn)油路的濾網(wǎng)和磁塞探測(cè)器上存在少量金屬顆粒，經(jīng)過(guò)分析確定：發(fā)動(dòng)機(jī)還處在處初始磨合期，濾網(wǎng)和磁塞探測(cè)器上的金屬屑是初始磨合的產(chǎn)物，在初始磨合之后就不再產(chǎn)生金屬屑，屬于正常現(xiàn)象。所以這個(gè)時(shí)候制定的維修方案就是將滑油系統(tǒng)內(nèi)的滑油放出，換上清潔滑油，發(fā)動(dòng)機(jī)冷運(yùn)轉(zhuǎn)，沖洗滑油系統(tǒng)，再次放出滑油系統(tǒng)內(nèi)的滑油，更換清潔滑油，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)再次工作5h之后，警報(bào)如果還未解除，油路中再度出現(xiàn)大量金屬屑顆粒。這時(shí)就需要進(jìn)行油液取樣，然后進(jìn)行光譜分析，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)鐵、銅元素濃度嚴(yán)重超標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)機(jī)械磨損。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：其中的鐵元素可能主要來(lái)自于齒輪、封嚴(yán)漲圈等機(jī)件，而銅元素可能源自軸承保持架或者滑油泵上的青銅襯套。再用鐵譜顯微鏡觀察鐵譜片上微粒區(qū)域，發(fā)現(xiàn)片狀磨粒數(shù)量明顯不符合常態(tài)，初步判斷發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)軸承出現(xiàn)問(wèn)題，然后再次取樣進(jìn)行光譜分析，發(fā)動(dòng)機(jī)附件機(jī)匣滑油中的銅元素要高于其他區(qū)域。因此根據(jù)實(shí)際情況制定維修方案：將動(dòng)機(jī)從飛機(jī)上分離開(kāi)來(lái)，并分解相關(guān)機(jī)件，打開(kāi)附件機(jī)匣蓋，發(fā)現(xiàn)附件機(jī)匣傳動(dòng)齒輪軸承保持架斷裂脫落，軸承滾珠磨損異常，表面有嚴(yán)重的金屬脫落哼唧，需要及時(shí)換掉附件機(jī)匣齒輪 傳動(dòng)軸承，按施工流程進(jìn)行再次組裝，檢驗(yàn)合格之后裝機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)滑油系統(tǒng)各項(xiàng)工作處于正常狀態(tài)，所以得出結(jié)論：故障排除，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)安全使用。從上述力資可以發(fā)現(xiàn)，在采用滑油監(jiān)控技術(shù)之后，極大的消除了一起嚴(yán)重的故障隱患，確保了航空飛機(jī)的飛行安全。

三、總結(jié)

本文對(duì)滑油監(jiān)測(cè)技術(shù)中的光譜分析法、鐵譜分析法進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并舉例將其應(yīng)用于航空發(fā)機(jī)故障診斷當(dāng)中，極大的減少人為因素、方法或者技術(shù)等原因造成的分析誤差，保證了飛機(jī)的飛行安全。