滑油监视和故障诊断

8.1概述8.1概述滑油系统监视与分析是预报与监控航空发动机健康状态的有效手段，是保证飞行安全的重要措施之一，是开展视情维修的重要保证。由于该技术的应用具有较大的安全和经济意义，已受到航空行业的高度重视。滑油系统：供油系统、回油系统和通气系统组成

8.1概述滑油系统的功用1.向轴承、齿轮的工作表面输送滑油，带走由于高速转动所产生的摩擦热以及周围高温零件传来的热量，以维持轴承、齿轮的正常温度状态2.在轴承的滚道与滚子间、相啮合的齿面间形成连续的油膜起到润滑的作用3.还可利用滑油系统具有一定压力的滑油，作为某些液压装置（如挤压油膜轴承等）和操纵机构(如作动筒)的工质4.在采用滑油一燃油散热器时，滑油的热量还能对燃油加温，能改善燃油系统的高空性能

8.1概述RB211发动机1981年连续发生3起风扇部件甩出的严重事故，其原因是由于风扇前轴承供滑油不足所致；JT8D发动机4、5号轴承腔的通气管路曾发生过堵塞故障，结果引起油腔通气压力过高，造成滑油温度增高，油腔燃烧，而最终导致发动机失火。据统计，我国空军1985年发动机空中停车事故中，由于发动机滑油系统引起的占43％；美国空军的TF34发动机，1983年发生的90次事故中，滑油系统故障有26次，占28％；JT9D发动机70年代提前换发的原因中，有16％属滑油系统和轴承故障。8.1概述滑油系统本身常见的故障有：滑油消耗过大、漏油供油量不足、管路堵塞、通气系统堵塞、滑油泵不工作等。通常通过滑油温度、滑油压力、滑油量和消耗量、滑油滤堵塞指示等监视参数来监视滑油系统的工作。

8.1概述滑油系统监控方法：1.滑油系统工作状态监控2.屑末监视3.铁谱分析和光谱分析4.滑油理化性能监视8.2滑油系统工作状态监控8.2滑油系统工作状态监控通常通过滑油温度、滑油压力、滑油量和消耗量、滑油滤堵塞指示（油滤旁路指示或滑油滤压差）等监视参数来监视滑油系统的工作8.2滑油系统工作状态监控8.2.1滑油压力造成滑油压力增高的原因可能有滑油喷嘴堵塞、油滤堵塞或调压器工作不正常，滑油泄漏、油管破裂、油泵故障、油面太低、调压活门工作不正常则可能造成滑油压力降低。滑油压力由装在润滑系统高压油路中的压力传感器进行连续监视，这些传感器与飞机座舱的仪表相连，进行座舱显示，另一方面可进行记录并在超限时告警，实现机载监视。8.2滑油系统工作状态监控8.2.2滑油温度滑油温度同其他滑油系统监视参数一起，可指出发动机子系统的故障。探测油温的传感器有两种安装位置，若安装在回油端，则能检测轴承的严重损坏或热端封严泄漏；若安装在滑油散热器的下游，当散热器堵塞时会导致超温指示。机载系统需监视油温超限。8.2滑油系统工作状态监控8.2.3滑油量监视

8.2滑油系统工作状态监控8.2.4滑油滤堵塞指示滑油滤堵塞会引起滑油供油不足，所以发动机的油滤应设有旁路活门，使它们在压差升高时能打开，这时通过机械式或电子式旁路指示器在外部指示这种状态。如果发动机是在油滤打开旁路的情况下工作，接触滑油的零组件可能被循环的屑末所损伤。

以上这四个机上滑油系统工作监视参数都是必须的，而在地面可用这四个监视参数做趋势分析，进行长期监视。8.3屑末监视8.3.1屑末收集和分析1.磁性屑末收集器：可使用磁堵，装在主油路或分开的回油路中，也可装在附件或传动齿轮箱中，它的最佳安装位置要满足可达性要求，在怀疑有早期故障时，即可方便地进行检查。发动机磁性屑末收集器的检查周期应与其已知的故障模式相对应，可定为25-50小时。磁性屑末收集器成本相对较低，为了隔离故障，发动机上可在不同部件安装数个磁堵。8.3屑末监视8.3.1屑末收集和分析2.电屑末探测器：在发动机上也可考虑选用电屑末探测器，它具有连续电子显示能力。其工作原理是包括两个电极和一个用于吸附磁性屑末的磁头，当屑末积累得足够多时，两个电极连通。电屑末探测器的一个严重缺点是它不能做趋势分析，并且需要进行大量研究与细微的调整以避免误告警现象。屑末监视方法其最有效的颗粒分析范围是50一100μm特征磨粒特征磨粒特征磨粒正常滑动磨粒的来源有两种:微缓磨损与机器跑合。特征磨粒严重滑动磨粒按形成原因又可分为擦伤磨粒和粘着磨粒两种。擦伤磨粒是在过高的载荷和(或)速度的条件下，磨损表面的应力过高时产生，有些表面有划痕，而且会有拉毛的棱边;粘着磨粒是过高的载荷和(或)速度产生过热击穿油膜，使啮合的齿轮发生粘着而造成的，大多具有表面局部氧化的迹象，而且通常伴有大量的氧化物存在。特征磨粒疲劳剥块是高的接触压力和循环应力作用下，表面产生疲劳而形成的磨粒。齿轮和滚动轴承产生的疲劳剥块是接触疲劳磨粒，通常具有一个光滑的表面和不规则的外形。特征磨粒黑色氧化物是润滑不良、存在过热的标志，颗粒外观为表面粗糙不平的堆积物，边缘能透过少许光。红色氧化物是润滑系统中存在水分的标志。特征磨粒典型磨粒形成过程8.4铁谱分析和光谱分析8.4.1光谱分析（SOAP）滑油光谱分析主要对相互摩擦零件逐渐磨损产生的悬浮在滑油中的微小粉末通过光谱分析确定各种元素在滑油中含量的变化来判断零件的健康状况。光谱分析的基本原理是利用不同金属元素的外部电子转变的能量变化不同，使所吸收或发射的光波波长亦不同。通过光谱分析仪探测和测量不同的波长以测定各种元素的含量。8.4铁谱分析和光谱分析光谱分析方法有原子发射光谱法、等离子发射光谱法和原子吸收光谱法等8.4铁谱分析和光谱分析8.4铁谱分析和光谱分析光谱分析可探测到的颗粒上限大约为10μm可提供至少20种不同元素的分析能力，但大多数的光谱分析程序限定分析6-9种常见元素。其中，Fe、Ti是监视的主要元素；Cu、Al、Ni、Zn、Cr、Ag是次重要元素。8.4铁谱分析和光谱分析光谱分析的两种监视方法1.磨损金属含量的限制值2.另一是金属含量的趋势分析。发现金属含量明显变化时，应缩短取样周期，观察金属含量变化趋势，通过趋势监视起到预报故障的作用。8.4铁谱分析和光谱分析8.4.2滑油铁谱分析滑油铁谱分析由专门的铁谱仪进行，其基本原理是将滑油样品中的磨损粒子磁性沉积到特制的玻璃基片上。8.4铁谱分析和光谱分析油样在一定时间内加热到一定温度(如70°C)，然后用力摇动，将一定容积(如3毫升)的油样和一定容积(如l毫升)溶剂(如四氯乙烯)配成混合液，把这种混合液缓慢地注到玻璃基片上。接着进行溶剂洗涤和固着，以除去残存的润滑油并将粒子牢固地附着在基片上。所得到的滑板以及上面所附着的粒子统称为铁谱。通过计量沿基片入口各个(如7个)位置处沉淀物的光密度(复盖面积的百分比)可确定铁谱上磨粒的总量；以各个(如7个)读数的平均值来确定每块基片的综合铁谱密度。8.4铁谱分析和光谱分析三种技术的比较

1.滑油光谱分析技术已有较长的应用历史并且在发动机状态监视中得到广泛、有效的应用。但是，它具有不能有效地检测大于10μm金属微粒和不能观察和分析单个微粒的缺陷，因而损失了一些重要信息

2.屑末分析方法相当简便，但其定量性能和故障早期预报性