航空發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控在試車臺(tái)滑油系統(tǒng)上的應(yīng)用研究

摘 要:本文主要通過對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的工作原理和常見的滑油系統(tǒng)故障的分析，以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，初步探討狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:狀態(tài)監(jiān)視 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 試車臺(tái) 滑油系統(tǒng)

中圖分類號(hào):V23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(a)-0081-01

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件苛刻，同時(shí)受到各種外部因素的干擾。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是為了保障及時(shí)有效的監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性狀態(tài)，診斷故障。通過監(jiān)控來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)性能，分析故障，最終達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用質(zhì)量的目的。目前在國(guó)際上已經(jīng)具有很多成熟的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的專家系統(tǒng)，如XMAN和JET－X等等。但在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)上應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)卻仍然較為少見。

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中，滑油系統(tǒng)的工作狀況不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能和壽命，而且滑油系統(tǒng)故障可以導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行事故也屢見不鮮。本文主要以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，探討狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)在試車臺(tái)滑油系統(tǒng)上的應(yīng)用，分別從航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的工作原理，常見的滑油系統(tǒng)故障原因分析，試車臺(tái)滑油系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的建立等三個(gè)方面進(jìn)行探討。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)工作原理

滑油系統(tǒng)是保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的一個(gè)重要組成部分，其主要功能是保障發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦件的潤(rùn)滑、散熱．發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部有摩擦件的地方就有滑油，如轉(zhuǎn)子軸承、齒輪、封嚴(yán)裝置?；拖到y(tǒng)中的滑油具有循環(huán)使用的特點(diǎn)，因此在滑油油路中會(huì)攜帶大量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息，如磨損物的數(shù)量、形狀、粒度成分等，它在一定程度上反映了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部可能存在的故障隱患，如潤(rùn)滑油系統(tǒng)本身故障(管路阻塞、滑油泵卡滯、封嚴(yán)裝置失效)和發(fā)動(dòng)機(jī)雜音、振動(dòng)、抱軸等故障。這些信息為監(jiān)控與技術(shù)診斷提供了良好的條件。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)常見故障

對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)來說，主要常見故障主要有以下幾種。

2.1 滑油消耗量過大

滑油消耗量過大是指發(fā)動(dòng)機(jī)滑油消耗量超過規(guī)定值。主要由于漲圈、篦齒在工作過程中磨損使密封能力降低，螺栓、管路接頭松動(dòng)滲油，或因轉(zhuǎn)子不平衡引起的封嚴(yán)失效等造成。

2.2 滑油壓力不正常

滑油壓力不正常主要表現(xiàn)為壓力偏高、偏低和壓力脈動(dòng)。引起滑油壓力不正常的因素有滑油油路活門卡死、油濾堵塞、滑油泄漏管路破裂、釋壓活門或滑油泵出現(xiàn)故障等。

2.3 滑油溫度過高

滑油溫度過高，會(huì)使滑油粘度降低，潤(rùn)滑效果變差，最終導(dǎo)致齒輪和軸承磨損加快、滑油泵效率降低、滑油噴嘴局部堵塞。引起滑油溫度過高的主要原因是滑油冷卻器效率降低所致。

2.4 金屬屑增多

由于摩擦件表面的潤(rùn)滑效果降低，導(dǎo)致摩擦件表面金屬磨損脫落，致使滑油中金屬屑增多，是發(fā)動(dòng)機(jī)故障的主要先兆。

2.5 滑油量增多

滑油量增多主要是由于燃油/滑油熱交換器內(nèi)燃油管道磨損，使燃油進(jìn)入滑油系統(tǒng)，使滑油的潤(rùn)滑效果降低。

3 試車臺(tái)滑油監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過與滑油有關(guān)的信息，監(jiān)視滑油本身的理化性能以及發(fā)動(dòng)機(jī)中所有接觸滑油的零部件的健康狀況，并診斷它們的故障。監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能:

(1)利用滑油壓力、溫度、消耗量等監(jiān)測(cè)參數(shù)，監(jiān)視滑油系統(tǒng)的工作狀況，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常潤(rùn)滑;

(2)通過分析滑油中屑末的含量、成分、形狀、尺寸等，監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑零部件的磨損狀況和故障特征;

(3)對(duì)滑油系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行趨勢(shì)分析和狀態(tài)監(jiān)控。

以某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油系統(tǒng)為例，其發(fā)動(dòng)機(jī)為外置供回油系統(tǒng)，根據(jù)其工作特點(diǎn)和試車測(cè)試要求，在試車臺(tái)滑油狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以設(shè)立4個(gè)子系統(tǒng)

3.1 滑油消耗量測(cè)量系統(tǒng)

消耗量測(cè)量方式主要三種:電子秤稱重法、滑油箱滑油液面標(biāo)尺刻度讀取法、累計(jì)流量測(cè)量法。

目前車臺(tái)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)可采用計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理，為滿足數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的需要車臺(tái)滑油消耗量測(cè)量均采用電子秤稱重法。其主要優(yōu)點(diǎn):測(cè)量精度高、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。并在系統(tǒng)軟件中設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)滑油消耗量上限報(bào)警裝置，提供滑油消耗量過高及滑油泄漏的信息。

3.2 滑油參數(shù)在線監(jiān)視系統(tǒng)

主要監(jiān)視參數(shù):滑油壓力、滑油溫度、滑油量和滑油消耗量以及滑油濾堵塞指示(壓差)。

(1)滑油壓力:在壓力范圍內(nèi)設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力范圍。當(dāng)超上限時(shí)，可能是由于滑油噴嘴堵塞、油濾堵塞或調(diào)壓器工作不正常等原因;當(dāng)壓力超下限時(shí)，可能由于接口泄漏、油管破裂、油泵故障、油面太低、調(diào)壓活門工作不正常等原因。

(2)滑油溫度:高的滑油溫度同其它滑油系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)一起，可指出發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)的故障。

(3)滑油濾堵塞指示:滑油濾堵塞指示有兩種，一種是旁路活門打開指示，另一種是滑油濾壓差過大指示。主要采取超限告警和趨勢(shì)分析的監(jiān)視方法

3.3 滑油分析試驗(yàn)系統(tǒng)

滑油分析試驗(yàn)系統(tǒng)是獨(dú)立于試車臺(tái)的，它應(yīng)具有專門的場(chǎng)所和設(shè)備，并配置專業(yè)人員對(duì)采樣的滑油進(jìn)行理化分析。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用專門儀器對(duì)滑油進(jìn)行理化性能分析;監(jiān)測(cè)滑油的黏度、閃點(diǎn)、總酸值以及滑油的氧化性等等。通過對(duì)滑油理化性能的監(jiān)視可以提供關(guān)于滑油狀態(tài)以及某些發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常的信息。影響滑油理化性能降低的速率和程度的因素有通氣、溫度、滑油消耗量、滑油系統(tǒng)的容量和滑油的成分，最后確定滑油的可使用性。

3.4 金屬屑監(jiān)控系統(tǒng)

主要采用在發(fā)動(dòng)機(jī)滑油油路中安裝磁性堵頭和油濾進(jìn)行金屬屑的收集。

滑油屑末監(jiān)視可提供很重要的發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息，它是滑油監(jiān)視的主要手段之一。發(fā)動(dòng)機(jī)滑油屑末監(jiān)視的最主要任務(wù)就是及時(shí)發(fā)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)件表面產(chǎn)生的磨損屑末，判斷摩擦件的健康狀況并避免造成嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)二次損傷。

評(píng)定屑末狀況的參數(shù)有屑末含量、產(chǎn)生的速率、材質(zhì)、形狀、尺寸、顏色等。不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)金屬屑分析處理有所不同．主要有兩類:一類是觀察法:此方法不但要觀察金屬顆粒大小、數(shù)量及色澤，而且還要注意金屬屑數(shù)量增加與否;另一類是光譜分析法:就是對(duì)滑油樣品燃燒時(shí)產(chǎn)生的光譜進(jìn)行測(cè)定，用光譜的頻率和強(qiáng)度確定被檢測(cè)元素的材質(zhì)和含量。同時(shí)可以對(duì)檢測(cè)到的金屬元素的濃度和增長(zhǎng)趨勢(shì)，進(jìn)行超限檢查和趨勢(shì)分析。

4 結(jié)語

通過在航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)中建立完善的航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油供回油系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、滑油消耗量測(cè)量系統(tǒng)和建立專業(yè)的滑油理化分析試驗(yàn)室?？梢詫?duì)試車過程中滑油金屬顆粒大小、形狀、色澤和含量進(jìn)行評(píng)估，基本上可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)件工作狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)完好程度進(jìn)行監(jiān)控，準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障部位。這樣不但能縮短發(fā)動(dòng)機(jī)試車時(shí)間，節(jié)約試車成本，而且可將監(jiān)控與診斷的信息反饋到設(shè)計(jì)、生產(chǎn)單位，對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和工作可靠性、延長(zhǎng)使用壽命、降低成本都有重大意義。

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