СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩИХ В ПРИСУТСТВИИ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА
EVALUATION METHOD OF TECHNICAL STATE OF FRICTION ASSEMBLIES OF GAS TURBINE ENGINE, WHICH OPERATE IN PRESENCE OF LUBRICATING OIL

Изобретение относится к способам оценки технического состояния двигателей по параметрам частиц износа трущихся деталей, смазываемых маслом, в пробах масла из маслосистемы.
Известен способ оценки технического состояния и интенсивности изнашивания узлов трения, смазываемых маслом, с противоизносными присадками, содержащими химические элементы, не входящие в состав материалов узлов трения (патент РФ №2319946 С1).
Недостатком известного способа оценки технического состояния по объему накопленного в процессе износа содержания того или иного элемента для каждой детали с учетом процентного содержания элементов, являющихся преимущественными в составе материала каждой детали степени износа не является приемлемой, т.к. газотурбинные двигатели имеют большой расход масла и производится его постоянная доливка.
Наиболее близким к заявляемому является способ оценки технического состояния узлов трения газотурбинного двигателя, работающих в присутствии смазочного материала, заключающийся в том, что в ходе эксплуатации двигателя отбирают пробы смазочного материала, определяют в них методом спектрального анализа концентрации выделившихся в процессе износа частиц металлов, являющихся основой сплавов, из которых изготовлены детали, омываемые маслом (патент RU №2246716) - прототип.
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что для диагностики газотурбинных двигателей используется определение массовой доли продуктов изнашивания (концентрации) в пробах масла непосредственно трущихся деталей, работающих в присутствии смазочного материала, т.е. концентрации других металлов, не входящих в состав трущихся пар, не задействованы при принятии решения об исправности двигателя.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в расширении возможностей диагностики технического состояния газотурбинного двигателя путем спектрального анализа не только непосредственно трущихся деталей, работающих в присутствии смазочного материала, но и других частей подшипниковых опор и зубчатых механизмов: корпусных деталей, уплотнительных конструкций и элементов крепления подшипников.
Сущность технического решения заключается в том, что в способе оценки технического состояния узлов трения газотурбинного двигателя, работающих в присутствии смазочного материала, заключающемся в том, что в ходе эксплуатации двигателя отбирают пробы смазочного материала, определяют в них методом спектрального анализа концентрации выделившихся в процессе износа частиц металлов, являющихся основой сплавов, из которых изготовлены детали, омываемые маслом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, дополнительно в пробах смазочного материала при спектральном анализе определяют концентрации выделившихся в процессе износа частиц легирующих элементов сталей подшипников качения, медных и других сплавов, защитных покрытий деталей, подвергающихся изнашиванию, также контролируют концентрации элементов, входящих в состав истираемых покрытий газовоздушного тракта двигателя и уплотнительных материалов, конструкций, разделяющих воздушные и масляные полости, частицы которых могут попадать в масло, и контролируют элементы, входящие в состав загрязнений смазывающего масла, которые могут попасть вместе с пылью из проточной части двигателя, затем определяют параметры частиц изнашивания всех контролируемых металлов, сравнивают со среднестатистическими значениями параметров частиц изнашивания нормально работающего «эталонного» двигателя и принимают решение о возможности продолжения эксплуатации двигателя. При превышении нормируемого содержания в масле элементов, входящих в состав покрытий газовоздушного тракта двигателя, производят визуально-оптический осмотр уплотнительных элементов компрессора. При превышении нормируемой концентрации элементов покрытий уплотнительных материалов, разделяющих воздушные и масляные полости, производят контроль давления и температуры масла, откачиваемого из подшипниковых опор, фиксируемых бортовыми системами контроля параметров самолета или газотурбинной установки. При превышении нормируемой концентрации элементов, входящих в состав загрязнений смазывающего масла, выполняют контроль нормируемого класса чистоты масла и принимают решение о необходимости его замены.
Дополнительное определение в пробах смазочного материала методом спектрального анализа параметров частиц изнашивания всех контролируемых металлов позволяет повысить качество диагностики технического состояния газотурбинного двигателя, при этом сведения о содержании легирующих элементов позволяют оценить группу марок сталей (сплавов) и соответственно деталей, подвергающихся износу, а наличие частиц металлов защитных, противоизносных и других покрытий позволяет дополнительно дифференцировать место повреждения и его возможные последствия. Контроль концентрации элементов, входящих в состав истираемых покрытий газовоздушного тракта двигателя и уплотнительных материалов, разделяющих воздушные и масляные полости, обеспечивает своевременное принятие решений о дополнительном контроле температурного состояния узлов двигателя.
Заявляемый способ оценки технического состояния узлов газотурбинного двигателя, работающих в присутствии смазочного материала, заключается в отборе проб смазочного материала в ходе эксплуатации двигателя. В пробах определяют методом спектрального анализа концентрации выделившихся в процессе износа частиц металлов, которые являются основой сплавов, из которых изготовлены детали, омываемые маслом (железо, медь, титан, магний, алюминий и др.). Дополнительно в пробах смазочного материала при спектральном анализе определяют концентрации выделившихся в процессе износа частиц легирующих элементов сталей подшипников качения (вольфрам, ванадий, молибден и др.), медных и других сплавов, наиболее ответственных изнашиваемых деталей (олово, свинец, цинк, бериллий и др.), а также защитных покрытий деталей, подвергающихся изнашиванию (серебро, хром, никель и др.). Дополнительно контролируют концентрации элементов, входящих в состав истираемых покрытий газовоздушного тракта двигателя и уплотнительных материалов, разделяющих воздушные и масляные полости, частицы которых могут попадать в масло. Дополнительно контролируют элементы (кремний, кальций), входящие в состав загрязнений смазывающего масла, которые могут попасть вместе с пылью из проточной части двигателя. Затем определяют параметры частиц изнашивания контролируемых металлов, сравнивают со среднестатистическими значениями параметров частиц изнашивания нормально работающего «эталонного» двигателя и принимают решение о возможности продолжения эксплуатации двигателя. При превышении нормируемого содержания в масле элементов, входящих в состав покрытий газовоздушного тракта двигателя, производят визуально-оптический осмотр уплотнительных элементов компрессора. При превышении нормируемой концентрации элементов покрытий уплотнительных материалов, разделяющих воздушные и масляные полости, производят контроль давления и температуры масла, откачиваемого из подшипниковых опор, фиксируемых бортовыми системами контроля параметров самолета и газотурбинной установки. При превышении нормируемой концентрации элементов, входящих в состав загрязнений смазывающего масла, выполняют контроль нормируемого класса чистоты масла и принимают решение о необходимости его замены.
Мониторинг частиц элементов, входящих в состав уплотнительных материалов, разделяющих масляные и воздушные полости, прирабатываемых слоев газовоздушного тракта обеспечивает своевременное принятие решений о дополнительном контроле температурного состояния узлов двигателя. Определение концентрации элементов, входящих в состав пыли, поможет избежать длительной работы двигателя на чрезмерно загрязненном масле, своевременно определить фактический класс его частоты и, при необходимости, заменить.
Решение об отстранении двигателя от эксплуатации по результатам многоэлементного спектрального анализа при контролируемых параметрах, превышающих нормируемые, принимается при обнаружении на сигнализаторах частиц изнашивания или повреждения (стружки).