CC BY
38
УДК 621.89+665.6
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АВИАЦИОННЫХ ГТД РЕНТГЕНОФЛОУРЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ НА УСТАНОВКЕ АДК «ПРИЗМА»
К.И. ГРЯДУНОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Коняевым Е.А.
Предлагается методика диагностирования двигателей Д-30 на основе анализа проб масел рентгенофлоурес-центным методом с использованием установки АДК «Призма».
Ключевые слова: авиационные ГТД, техническая диагностика, анализ содержания металлов в масле, АДК «Призма».
Один из общепринятых принципов диагностирования двигателя представляет собой выявление отличия «образа» диагностируемого двигателя от модели эталонного среднестатистического исправного двигателя данного типа. При этом модель эталонного двигателя формируется на основании статистической обработки массива данных исправных двигателей, находящихся в эксплуатации. Различие между моделью эталонного и исследуемого двигателей сопоставляют вероятными изменениями его технического состояния.
Для оценки технического состояния маслосистемы исправных двигателей Д-ЗОКП/КУ/КУ-154 была использована статистика результатов анализов масла рентгенофлуоресцентным способом на АДК «Призма» в лаборатории ГСМ завода ВАРЗ-400 с 01.01.2009г. по 09.10.2009г., которая составила около 488 проб масел (50 двигателей) с различными наработками с начала эксплуатации (СНЭ) и после последнего ремонта (ППР), эксплуатирующимися несколькими авиакомпаниями, представляющими, в основном, центральный регион России.
После обработки статистических данных была построена модель исправного двигателя (табл. 1), а также сделаны следующие замечания:
• определено, что содержание примесей в пробах масел исправных двигателей Д-30 не зависит от наработки СНЭ и ППР. Возрастание содержания указывает на повышенный износ узлов или деталей двигателей (рис. 1, 2);
• с увеличением наработки от 700 до 3000 ч увеличения содержания частиц износа не происходит (они даже уменьшаются). Иными словами, к выработке ресурса состояние узлов трения подавляющего большинства двигателей находится в удовлетворительном состоянии, т. е. при больших наработках не происходит усиления износа двигателей, как это оговаривается в [1];
• показано, что содержание частиц износа в маслах описывается логнормальным законом распределения, а не нормальным, принятым априори в работе [2] (рис. 3, 4).
♦
♦ *
♦ л ► ♦ ♦ ЧЬЯ ♦♦
►
5000 1ЭООО 15000
Наработка двигателя СНЭ, ч
20000
25000
Рис. 1. Содержание железа в пробах масла в зависимости от наработки СНЭ
* 3
о. 3
01
гГ
О -> и 1
*
<► ж
♦
1 ♦ 1 + ♦ ♦ ♦ 4 К
^ л.< [\
1ЭЭЭ 2000 3000 4000
Наработка двигателя ППР, ч
5000 6ЭЭЭ
Рис. 2. Содержание железа в пробах масла в зависимости от наработки ППР
О г-Г ГЧ ГО 1/Г
Содержание железа в пробе, г/т
Логарифм от содержания железа в пробе
Рис. 3. Распределение Рис. 4. Распределение содержания железа
содержания железа в пробах после логарифмирования
Для построения статистических моделей логнормальные распределения результатов измерений преобразовывались к нормальным с помощью перехода к новой переменной у = 1п(х). После логарифмирования значения логарифма от значений меньше единицы имеют отрицательные значения, в связи с чем средние значения параметра также получались отрицательные. Далее, по полученным распределениям для каждого из параметров находили среднее квадратичное отклонение и допустимые границы. На основании этих данных создавался образ исправного двигателя (табл. 1). В таблице приняты следующие обозначения: х - среднее значение логарифма параметра в выборке; а - стандартное отклонение; Р - вероятность обнаружения элемента (состава частиц); 2(7 и За верхние (односторонние) границы.
Таблица 1
Статистическая модель исправного двигателя Д30 с крайними верхними границами
Исправные двигатели Д30, число проб - 488
Элемент X P о ■■ + 2о ■■ + 3о
Fe -1,03 1,00 0,82 0,61 1,43
-1,79 0,87 1,45 -0,15 0,67
Zn -2,57 0,20 0,55 -0,93 -0,11
Pb -1,29 0,22 0,55 0,35 1,17
& -2,44 0,03 0,30 -1,84 -1,54
Ca -0,46 0,03 0,43 0,39 0,82
По всем параметрам частиц изнашивания приняты следующие основные критерии оценки по правилу трех сигм [3], положенные в основу диагностической методики:
'■ ::: С '■ - - -:) - двигатель исправен, износ нормальный, возможна его дальнейшая эксплуатация в соответствии с руководством по эксплуатации;
(Т _ 2 < < (Г _ 3 -О - зона особого контроля (ОК), возможен повышенный износ, двига-
тель ставится на особый контроль;
> _ 3 -) - зона повышенного износа. В этом случае, в зависимости от типа превысивших
параметров, величины превышений, может быть рекомендована замена масла с последующей гонкой двигателя и по полученным вновь рентгенофлоуресцентным измерениям принято решение о возможности продолжения дальнейшей эксплуатации двигателя или ремонта двигателя.
Проверка данной методики показала, что содержание конструкционных материалов исправных двигателей попадает в области х < С* + 2е?} и С* + 2с} < х < Сг + Зо} х е. выделенные, как зоны нормальной эксплуатации и особого контроля, а неисправных - в зону повышенного износа - х > С* + характеризующую неисправный двигатель. При этом следует отметить ложность пороговых значений, заданных разработчиками прибора АДК призма, которые входят в интервал ОК, не требующий снятия двигателя с эксплуатации, например, для Fe установлено пороговое значение 2г/т, что на рис. 1 соответствует значению содержания 1п(2) = 0,693 -только начало зоны повышенного износа.
На рис. 1 показана кривая, соответствующая нормальному увеличению примесей Fe в масле с наработкой, и отмечены критерии оценки состояния эталонного двигателя.
Рис. 5. Зависимость нормального увеличения примесей Fe в масле от наработки
Таким образом, по результатам рентгенофлоуресцентных измерений возможно отличить приработку двигателя от возникшего в этот период времени дефекта. В дефектном двигателе, по сравнению с исправным, при малых наработках значительно повышается содержание примесей в масле, появляются элементы, отсутствующие или находящиеся в малых количествах в пробах при исправном состоянии (Cr, Ca, Zn, Pb). Величины содержаний частиц износа измеренных элементов в исправных двигателях составляют уровень, не превышающий нескольких граммов на тонну. Часть этих элементов (Fe, Си, Zn) может находиться не только в виде частиц, но и в виде субмелкодисперсной примеси (частиц размером менее 2 мкм), фактически, в растворенной форме. Предложенная методика опробована и может быть эффективно использована для определения состояния авиационного двигателя Д-30.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коломенцев А.И, Мартисов Д.С. Методы функционирования диагностики двигателей. - М.: МАИ, 2002.
2. Степанов В.А. Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения ГТД по параметрам продуктов износа в масле. - М., 2000.
3. Биргер И.А. Техническая диагностика. - М.: Машиностроение, 1978.
HIGHER OF AVIATION ENGINES DIAGNOSTIC EFFICIENCY BY ROENTGEN METHOD ON “PRIZMA” PLANT
Gryadunov K.I.
The aviation engines diagnostic methodology is suggested.
Key words: aviation GTD, technical diagnostics, the analysis of the maintenance of metals in oil, "Prism".
Сведения об авторе
Грядунов Константин Игоревич, 1986 г.р., окончил МГТУ ГА (2008), аспирант МГТУ ГА, автор 5 научных работ, область научных интересов - эксплуатация летательных аппаратов.
