Феррографический метод оценки технического состояния авиадвигателей

Феррографический анализ масла был предложен В. Весткоттом, Д. Андерсоном, Р. Боуэном. Он заключается в осаждении частиц износа из пробы масла в магнитном поле на поверхности стеклянной пластины с последующим их анализом на микроскопе. Частицы с одинаковыми магнитными свойствами осаждаются на пластину в соответствии с их размером: сначала крупные, затем более мелкие. Частицы одинакового размера, но с различными магнитными свойствами осаждаются в соответствии с их магнитной восприимчивостью.

Феррографический способ анализа, в отличии от спектрального, предоставляет значительно больше информации о частицах износа. Данным способом представляется возможность оценить размер, индекс износа, форму и состояние поверхности частиц, которая позволяет идентифицировать вид износа.

Казалось бы, при таком количестве информации об износных частицах должны отсутствовать промахи в оценке технического состояния двигателей. Однако на практике не всегда удаётся поставить точный диагноз.

Несмотря на длительное применение спектрального и феррографического метода (более 25 лет), в трибодиагностике газотурбинных двигателей остаются существенные проблемы. Так, по данным НПО «Сатурн», спектральный анализ выявляет не более 11% двигателей Д-30КП / КУ / КУ-154 с дефектами маслосистемы. В ОАО «Авиадвигатель» по результатам спектральных и феррографических измерений ни разу не удалось предотвратить дефекты подшипников трансмиссии в двигателях ПС-90А.

Повысить эффективность диагностирования при спектральном анализе можно прежде всего за счёт снижения случайной составляющей погрешности при измерении содержания металлической примеси в масле. Для этого предлагается использовать стандартный образец (СО): для атомно-эмиссионных спектрометров – на основе маслорастворимой металлоорганической примеси (СО фирмы Conostan), для рентгенофлуоресцентной аппаратуры – на основе водного раствора ионов металлов либо чистых металлов.

Однако имеющийся фактический материал заставляет сомневаться в справедливости отмеченных выше основополагающих признаков оценки технического состояния ГТД. Поэтому необходимо выявить основные причины низкой эффективности диагностирования ГТД спектральным и феррографическим методом, чтобы сформулировать затем возможные пути решения проблемы.

Атомно-эмиссионный способ измерения элементного состава вещества является относительным, и для количественного измерения содержания элементов он должен быть отградуирован с помощью стандартного образца (СО). Основным требованием, предъявляемым к СО, является его максимально близкое (в идеале – полное) соответствие по физико-химическим характеристикам анализируемой пробе.

Следует отметить, что в анализируемых пробах масел металлы находятся в виде частиц износа, размер которых может меняться. А градуирование анализатора производится по стандартному образцу, где металлы содержаться в виде маслорастворимой металлической примеси (СО Conostan) или частиц фиксированного размера (СО, содержащий частицы окиси Fe и Cu). Таким образом, форма содержания металла в стандартном образце и в анализируемой пробе – различная.

В связи с этим возникают вопросы, насколько существенна систематическая погрешность при измерении содержания частиц с применением стандартного образца и повысится ли эффективность диагностирования ГТД при внедрении СО.

Как правило, у исправных двигателей в пробе масла отсутствуют частицы размером более 3 мкм (обычно 0,05…0,8 мкм). Исходя из этого для изготовления стандартного образца рекомендуется перетирать окислы металлов не менее 3 часов, в результате чего частицы размером до 5 мкм составят 99,5%. Таким образом, стандартный образец будет близок к размерам частиц износа в анализируемой пробе.

С другой стороны, были выделены частицы износа из масла исправных двигателей Д-30КП / КУ-154, размер и другие параметры которых оценивались с помощью микрорентгеноспектрального анализатора Camebax – SX-50. Оказалось, что в смазочном масле исправного двигателя могут находиться частицы размером до 50 мкм (табл. 3).

Таблица 3

Распределение по размерам частиц железа, полученных осаждением из смазочного масла исправных двигателей. Количество частиц Fe в выборке 193

Статьи о транспорте:

Маршрут восстановления гильзы цилиндра
Рабочая (внутренняя) поверхность гильзы изнашивается наиболее интенсивно, так как на эту поверхность попадают абразивные частицы из топливно-воздушной смеси, из масла. Детали сопряжения гильза—поршень—поршневые кольца работают при высоких температурах, затрудненной смазке, повышенном давлении, в а ...

Требования к техническому состоянию систем тормозного управления
Тормозная система автомобилей, состоящая из тормозных механизмов и их привода, предназначена для снижения скорости движения вплоть до полной остановки при минимальном тормозном пути. Она позволяет сохранять заданную скорость при движении под уклон, а также обеспечивать неподвижность автомобиля на ...

Функциональный состав системы Сириус
Функциональный состав системы Сириус должен охватывать все вопросы стратегического планирования и оперативного управления перевозочным процессом, реализуемые на всех уровнях управления. Включает следующие подсистемы: 1. Управление вагонным парком в целях обеспечения погрузки на сети дорог России; ...