09ETM第7章滑油監(jiān)視和故障診斷課件

EngineMonitoring&FaultDiagnosisNov.2006

航空工程學院

中國民用航空飛行學院第七章

滑油監(jiān)視和故障診斷EngineMonitoring&FaultDiag8.1概述8.1概述滑油系統監(jiān)視與分析是預報與監(jiān)控航空發(fā)動機健康狀態(tài)的有效手段，是保證飛行安全的重要措施之一，是開展視情維修的重要保證。由于該技術的應用具有較大的安全和經濟意義，已受到航空行業(yè)的高度重視?；拖到y：供油系統、回油系統和通氣系統組成

8.1概述8.1概述8.1概述滑油系統的功用1.向軸承、齒輪的工作表面輸送滑油，帶走由于高速轉動所產生的摩擦熱以及周圍高溫零件傳來的熱量，以維持軸承、齒輪的正常溫度狀態(tài)2.在軸承的滾道與滾子間、相嚙合的齒面間形成連續(xù)的油膜起到潤滑的作用3.還可利用滑油系統具有一定壓力的滑油，作為某些液壓裝置（如擠壓油膜軸承等）和操縱機構(如作動筒)的工質4.在采用滑油一燃油散熱器時，滑油的熱量還能對燃油加溫，能改善燃油系統的高空性能

8.1概述滑油系統的功用8.1概述RB211發(fā)動機1981年連續(xù)發(fā)生3起風扇部件甩出的嚴重事故，其原因是由于風扇前軸承供滑油不足所致；JT8D發(fā)動機4、5號軸承腔的通氣管路曾發(fā)生過堵塞故障，結果引起油腔通氣壓力過高，造成滑油溫度增高，油腔燃燒，而最終導致發(fā)動機失火。據統計，我國空軍1985年發(fā)動機空中停車事故中，由于發(fā)動機滑油系統引起的占43％；美國空軍的TF34發(fā)動機，1983年發(fā)生的90次事故中，滑油系統故障有26次，占28％；JT9D發(fā)動機70年代提前換發(fā)的原因中，有16％屬滑油系統和軸承故障。8.1概述RB211發(fā)動機1981年連續(xù)發(fā)生3起風8.1概述滑油系統本身常見的故障有：滑油消耗過大、漏油供油量不足、管路堵塞、通氣系統堵塞、滑油泵不工作等。通常通過滑油溫度、滑油壓力、滑油量和消耗量、滑油濾堵塞指示等監(jiān)視參數來監(jiān)視滑油系統的工作。

8.1概述滑油系統本身常見的故障有：8.1概述滑油系統監(jiān)控方法：1.滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控2.屑末監(jiān)視3.鐵譜分析和光譜分析4.滑油理化性能監(jiān)視8.1概述滑油系統監(jiān)控方法：8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控通常通過滑油溫度、滑油壓力、滑油量和消耗量、滑油濾堵塞指示（油濾旁路指示或滑油濾壓差）等監(jiān)視參數來監(jiān)視滑油系統的工作8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.1滑油壓力造成滑油壓力增高的原因可能有滑油噴嘴堵塞、油濾堵塞或調壓器工作不正常，滑油泄漏、油管破裂、油泵故障、油面太低、調壓活門工作不正常則可能造成滑油壓力降低。滑油壓力由裝在潤滑系統高壓油路中的壓力傳感器進行連續(xù)監(jiān)視，這些傳感器與飛機座艙的儀表相連，進行座艙顯示，另一方面可進行記錄并在超限時告警，實現機載監(jiān)視。8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.1滑油壓力8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.2滑油溫度滑油溫度同其他滑油系統監(jiān)視參數一起，可指出發(fā)動機子系統的故障。探測油溫的傳感器有兩種安裝位置，若安裝在回油端，則能檢測軸承的嚴重損壞或熱端封嚴泄漏；若安裝在滑油散熱器的下游，當散熱器堵塞時會導致超溫指示。機載系統需監(jiān)視油溫超限。8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.2滑油溫度8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.3滑油量監(jiān)視

8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.3滑油量監(jiān)視8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.4滑油濾堵塞指示滑油濾堵塞會引起滑油供油不足，所以發(fā)動機的油濾應設有旁路活門，使它們在壓差升高時能打開，這時通過機械式或電子式旁路指示器在外部指示這種狀態(tài)。如果發(fā)動機是在油濾打開旁路的情況下工作，接觸滑油的零組件可能被循環(huán)的屑末所損傷。

以上這四個機上滑油系統工作監(jiān)視參數都是必須的，而在地面可用這四個監(jiān)視參數做趨勢分析，進行長期監(jiān)視。8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.4滑油濾堵塞指示8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析1.磁性屑末收集器：可使用磁堵，裝在主油路或分開的回油路中，也可裝在附件或傳動齒輪箱中，它的最佳安裝位置要滿足可達性要求，在懷疑有早期故障時，即可方便地進行檢查。發(fā)動機磁性屑末收集器的檢查周期應與其已知的故障模式相對應，可定為25-50小時。磁性屑末收集器成本相對較低，為了隔離故障，發(fā)動機上可在不同部件安裝數個磁堵。8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析2.電屑末探測器：在發(fā)動機上也可考慮選用電屑末探測器，它具有連續(xù)電子顯示能力。其工作原理是包括兩個電極和一個用于吸附磁性屑末的磁頭，當屑末積累得足夠多時，兩個電極連通。電屑末探測器的一個嚴重缺點是它不能做趨勢分析，并且需要進行大量研究與細微的調整以避免誤告警現象。屑末監(jiān)視方法其最有效的顆粒分析范圍是50一100μm8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析特征磨粒特征磨粒特征磨粒特征磨粒特征磨粒正?；瑒幽チ５膩碓从袃煞N:微緩磨損與機器跑合。特征磨粒正?；瑒幽チ５膩碓从袃煞N:微緩磨損與機器跑合。特征磨粒嚴重滑動磨粒按形成原因又可分為擦傷磨粒和粘著磨粒兩種。擦傷磨粒是在過高的載荷和(或)速度的條件下，磨損表面的應力過高時產生，有些表面有劃痕，而且會有拉毛的棱邊;粘著磨粒是過高的載荷和(或)速度產生過熱擊穿油膜，使嚙合的齒輪發(fā)生粘著而造成的，大多具有表面局部氧化的跡象，而且通常伴有大量的氧化物存在。特征磨粒嚴重滑動磨粒按形成原因又可分為擦傷磨粒和粘著特征磨粒疲勞剝塊是高的接觸壓力和循環(huán)應力作用下，表面產生疲勞而形成的磨粒。齒輪和滾動軸承產生的疲勞剝塊是接觸疲勞磨粒，通常具有一個光滑的表面和不規(guī)則的外形。特征磨粒疲勞剝塊是高的接觸壓力和循環(huán)應力作用下，表面特征磨粒黑色氧化物是潤滑不良、存在過熱的標志，顆粒外觀為表面粗糙不平的堆積物，邊緣能透過少許光。紅色氧化物是潤滑系統中存在水分的標志。特征磨粒黑色氧化物是潤滑不良、存在過熱的標志，顆粒外特征磨粒典型磨粒形成過程特征磨粒8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.1光譜分析（SOAP）滑油光譜分析主要對相互摩擦零件逐漸磨損產生的懸浮在滑油中的微小粉末通過光譜分析確定各種元素在滑油中含量的變化來判斷零件的健康狀況。光譜分析的基本原理是利用不同金屬元素的外部電子轉變的能量變化不同，使所吸收或發(fā)射的光波波長亦不同。通過光譜分析儀探測和測量不同的波長以測定各種元素的含量。8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.1光譜分析（SOAP）8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析方法有原子發(fā)射光譜法、等離子發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法等8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析方法有8.4鐵譜分析和光譜分析8.4鐵譜分析和光譜分析8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析可探測到的顆粒上限大約為10μm可提供至少20種不同元素的分析能力，但大多數的光譜分析程序限定分析6-9種常見元素。其中，Fe、Ti是監(jiān)視的主要元素；Cu、Al、Ni、Zn、Cr、Ag是次重要元素。8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析可探測到的顆粒上限8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析的兩種監(jiān)視方法1.磨損金屬含量的限制值2.另一是金屬含量的趨勢分析。發(fā)現金屬含量明顯變化時，應縮短取樣周期，觀察金屬含量變化趨勢，通過趨勢監(jiān)視起到預報故障的作用。8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析的兩種監(jiān)視方法8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.2滑油鐵譜分析滑油鐵譜分析由專門的鐵譜儀進行，其基本原理是將滑油樣品中的磨損粒子磁性沉積到特制的玻璃基片上。8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.2滑油鐵譜分析8.4鐵譜分析和光譜分析油樣在一定時間內加熱到一定溫度(如70°C)，然后用力搖動，將一定容積(如3毫升)的油樣和一定容積(如l毫升)溶劑(如四氯乙烯)配成混合液，把這種混合液緩慢地注到玻璃基片上。接著進行溶劑洗滌和固著，以除去殘存的潤滑油并將粒子牢固地附著在基片上。所得到的滑板以及上面所附著的粒子統稱為鐵譜。通過計量沿基片入口各個(如7個)位置處沉淀物的光密度(復蓋面積的百分比)可確定鐵譜上磨粒的總量；以各個(如7個)讀數的平均值來確定每塊基片的綜合鐵譜密度。8.4鐵譜分析和光譜分析油樣在一定時間內加熱到一定8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.3三種技術的比較1.滑油光譜分析技術已有較長的應用歷史并且在發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)視中得到廣泛、有效的應用。但是，它具有不能有效地檢測大于10μm金屬微粒和不能觀察和分析單個微粒的缺陷，因而損失了一些重要信息2.屑末分析方法相當簡便，但其定量性能和故障早期預報性能卻不能令人滿意。3.鐵譜分析技術具有較寬的微粒尺寸檢測范圍和較高的檢測效率，能同時進行磨損微粒的定性分析與定量監(jiān)測，可彌補屑末分析和光譜分析技術的不足8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.3三種技術的比較8.5滑油理化性能監(jiān)視8.5滑油理化性能監(jiān)視通過測定滑油的粘度、酸值和氧化物等參數來判斷油的退化程度和污染程度，可以提供關于滑油狀態(tài)及某些發(fā)動機工作不正常信息。8.5滑油理化性能監(jiān)視8.5滑油理化性能監(jiān)視EngineMonitoring&FaultDiagnosisNov.2006

航空工程學院

中國民用航空飛行學院第七章

滑油監(jiān)視和故障診斷EngineMonitoring&FaultDiag8.1概述8.1概述滑油系統監(jiān)視與分析是預報與監(jiān)控航空發(fā)動機健康狀態(tài)的有效手段，是保證飛行安全的重要措施之一，是開展視情維修的重要保證。由于該技術的應用具有較大的安全和經濟意義，已受到航空行業(yè)的高度重視?；拖到y：供油系統、回油系統和通氣系統組成

8.1概述8.1概述8.1概述滑油系統的功用1.向軸承、齒輪的工作表面輸送滑油，帶走由于高速轉動所產生的摩擦熱以及周圍高溫零件傳來的熱量，以維持軸承、齒輪的正常溫度狀態(tài)2.在軸承的滾道與滾子間、相嚙合的齒面間形成連續(xù)的油膜起到潤滑的作用3.還可利用滑油系統具有一定壓力的滑油，作為某些液壓裝置（如擠壓油膜軸承等）和操縱機構(如作動筒)的工質4.在采用滑油一燃油散熱器時，滑油的熱量還能對燃油加溫，能改善燃油系統的高空性能

8.1概述滑油系統的功用8.1概述RB211發(fā)動機1981年連續(xù)發(fā)生3起風扇部件甩出的嚴重事故，其原因是由于風扇前軸承供滑油不足所致；JT8D發(fā)動機4、5號軸承腔的通氣管路曾發(fā)生過堵塞故障，結果引起油腔通氣壓力過高，造成滑油溫度增高，油腔燃燒，而最終導致發(fā)動機失火。據統計，我國空軍1985年發(fā)動機空中停車事故中，由于發(fā)動機滑油系統引起的占43％；美國空軍的TF34發(fā)動機，1983年發(fā)生的90次事故中，滑油系統故障有26次，占28％；JT9D發(fā)動機70年代提前換發(fā)的原因中，有16％屬滑油系統和軸承故障。8.1概述RB211發(fā)動機1981年連續(xù)發(fā)生3起風8.1概述滑油系統本身常見的故障有：滑油消耗過大、漏油供油量不足、管路堵塞、通氣系統堵塞、滑油泵不工作等。通常通過滑油溫度、滑油壓力、滑油量和消耗量、滑油濾堵塞指示等監(jiān)視參數來監(jiān)視滑油系統的工作。

8.1概述滑油系統本身常見的故障有：8.1概述滑油系統監(jiān)控方法：1.滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控2.屑末監(jiān)視3.鐵譜分析和光譜分析4.滑油理化性能監(jiān)視8.1概述滑油系統監(jiān)控方法：8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控通常通過滑油溫度、滑油壓力、滑油量和消耗量、滑油濾堵塞指示（油濾旁路指示或滑油濾壓差）等監(jiān)視參數來監(jiān)視滑油系統的工作8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.1滑油壓力造成滑油壓力增高的原因可能有滑油噴嘴堵塞、油濾堵塞或調壓器工作不正常，滑油泄漏、油管破裂、油泵故障、油面太低、調壓活門工作不正常則可能造成滑油壓力降低?；蛪毫τ裳b在潤滑系統高壓油路中的壓力傳感器進行連續(xù)監(jiān)視，這些傳感器與飛機座艙的儀表相連，進行座艙顯示，另一方面可進行記錄并在超限時告警，實現機載監(jiān)視。8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.1滑油壓力8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.2滑油溫度滑油溫度同其他滑油系統監(jiān)視參數一起，可指出發(fā)動機子系統的故障。探測油溫的傳感器有兩種安裝位置，若安裝在回油端，則能檢測軸承的嚴重損壞或熱端封嚴泄漏；若安裝在滑油散熱器的下游，當散熱器堵塞時會導致超溫指示。機載系統需監(jiān)視油溫超限。8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.2滑油溫度8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.3滑油量監(jiān)視

8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.3滑油量監(jiān)視8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.4滑油濾堵塞指示滑油濾堵塞會引起滑油供油不足，所以發(fā)動機的油濾應設有旁路活門，使它們在壓差升高時能打開，這時通過機械式或電子式旁路指示器在外部指示這種狀態(tài)。如果發(fā)動機是在油濾打開旁路的情況下工作，接觸滑油的零組件可能被循環(huán)的屑末所損傷。

以上這四個機上滑油系統工作監(jiān)視參數都是必須的，而在地面可用這四個監(jiān)視參數做趨勢分析，進行長期監(jiān)視。8.2滑油系統工作狀態(tài)監(jiān)控8.2.4滑油濾堵塞指示8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析1.磁性屑末收集器：可使用磁堵，裝在主油路或分開的回油路中，也可裝在附件或傳動齒輪箱中，它的最佳安裝位置要滿足可達性要求，在懷疑有早期故障時，即可方便地進行檢查。發(fā)動機磁性屑末收集器的檢查周期應與其已知的故障模式相對應，可定為25-50小時。磁性屑末收集器成本相對較低，為了隔離故障，發(fā)動機上可在不同部件安裝數個磁堵。8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析2.電屑末探測器：在發(fā)動機上也可考慮選用電屑末探測器，它具有連續(xù)電子顯示能力。其工作原理是包括兩個電極和一個用于吸附磁性屑末的磁頭，當屑末積累得足夠多時，兩個電極連通。電屑末探測器的一個嚴重缺點是它不能做趨勢分析，并且需要進行大量研究與細微的調整以避免誤告警現象。屑末監(jiān)視方法其最有效的顆粒分析范圍是50一100μm8.3屑末監(jiān)視8.3.1屑末收集和分析特征磨粒特征磨粒特征磨粒特征磨粒特征磨粒正?；瑒幽チ５膩碓从袃煞N:微緩磨損與機器跑合。特征磨粒正?；瑒幽チ５膩碓从袃煞N:微緩磨損與機器跑合。特征磨粒嚴重滑動磨粒按形成原因又可分為擦傷磨粒和粘著磨粒兩種。擦傷磨粒是在過高的載荷和(或)速度的條件下，磨損表面的應力過高時產生，有些表面有劃痕，而且會有拉毛的棱邊;粘著磨粒是過高的載荷和(或)速度產生過熱擊穿油膜，使嚙合的齒輪發(fā)生粘著而造成的，大多具有表面局部氧化的跡象，而且通常伴有大量的氧化物存在。特征磨粒嚴重滑動磨粒按形成原因又可分為擦傷磨粒和粘著特征磨粒疲勞剝塊是高的接觸壓力和循環(huán)應力作用下，表面產生疲勞而形成的磨粒。齒輪和滾動軸承產生的疲勞剝塊是接觸疲勞磨粒，通常具有一個光滑的表面和不規(guī)則的外形。特征磨粒疲勞剝塊是高的接觸壓力和循環(huán)應力作用下，表面特征磨粒黑色氧化物是潤滑不良、存在過熱的標志，顆粒外觀為表面粗糙不平的堆積物，邊緣能透過少許光。紅色氧化物是潤滑系統中存在水分的標志。特征磨粒黑色氧化物是潤滑不良、存在過熱的標志，顆粒外特征磨粒典型磨粒形成過程特征磨粒8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.1光譜分析（SOAP）滑油光譜分析主要對相互摩擦零件逐漸磨損產生的懸浮在滑油中的微小粉末通過光譜分析確定各種元素在滑油中含量的變化來判斷零件的健康狀況。光譜分析的基本原理是利用不同金屬元素的外部電子轉變的能量變化不同，使所吸收或發(fā)射的光波波長亦不同。通過光譜分析儀探測和測量不同的波長以測定各種元素的含量。8.4鐵譜分析和光譜分析8.4.1光譜分析（SOAP）8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析方法有原子發(fā)射光譜法、等離子發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法等8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析方法有8.4鐵譜分析和光譜分析8.4鐵譜分析和光譜分析8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析可探測到的顆粒上限大約為10μm可提供至少20種不同元素的分析能力，但大多數的光譜分析程序限定分析6-9種常見元素。其中，Fe、Ti是監(jiān)視的主要元素；Cu、Al、Ni、Zn、Cr、Ag是次重要元素。8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析可探測到的顆粒上限8.4鐵譜分析和光譜分析光譜分析的兩種監(jiān)視方法1.磨損金屬含量的限制值2.另一是金屬含量的趨勢分析。發(fā)現金屬含量明顯