Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Эти приборы реагируют на достаточно большие металлические частицы (более 1 мм) и являются относительно грубыми. Более совершенна схема магнитноемкостного устройства, позволяющая накапливать с помощью магнитов металлические частицы, сепарировать их по размерам, определять соотношение более крупных и мелких частиц и давать количественную информацию. Опыт эксплуатации анализаторов металлосодержания в масле и проведенные исследования показали, что разрушению трущихся деталей предшествует не только интенсивное нарастание концентрации частиц в масле, но и увеличение соотношения числа более крупных частиц к более мелким. Электромагнитные накопительные устройства, улавливающие частицы, удобны тем, что позволяют периодически сбрасывать металлические частицы с датчиков, чтобы снова возобновить измерения.
Кроме того, накопительные устройства не реагируют на единичные попадания частиц в датчик, которые могут носить случайный характер. Отбор масла и исследование металлосодержания на специальных магнитных пробках, устанавливаемых в маслосистеме, предусматривает использование стационарных наземных центров, оснащенных специальной анализирующей аппаратурой. Существуют разнообразные методы и средства определения концентрации металлических частиц в масле, включая достаточно сложные устройства спектрального анализа, позволяющие получить концентрацию всех искомых химических элементов. Однако на практике бывает достаточным проводить анализ проб масла на содержание железа.
Наиболее употребимы электромагнитный, спектральный, токовихревой и фотоколориметрический методы контроля металлосодержания. Электромагнитный прибор ПОЖ-ЗМ для определения концентрации железа в масле представляет собой чувствительные рычажно-пружинные весы, с помощью которых сила притяжения электромагнита к пробе, содержащей железо, сравнивается с натяжением пружины. Для' проведения измерений проба з масла в объеме эО см пропускается через фильтровальную бумагу, на которой получается металлосодержащий осадок. Бумага с полученным осадком подносится к магниту прибора. В зависимости от концентрации железа в осадке магнит, притягиваясь к пробе, вызывает перемещение подвижной системы прибора и соответствующее отклонение стрелки. Фотоколориметрический метод, разработанный в ЦИАМ, основан на измерении интенсивности окраски специально подготовленного раствора, полученного из пробы масла.
Проба масла предварительно выпаривается, затем переводится в окрашенную соль железа РеЯО4. Соль растворяют в воде, и с помощью фотоколориметра измеряют интенсивность окраски раствора. Токовихревой метод контроля металлосодержания реализован в английском приборе "Дебрис-тестер'* фирмы "Нондесрактив тестин". Действие прибора основано на измерении потерь в М М вЂ” т Х = — или т М+т (42) Удовлетворительные результаты дают статистические критерии, основанные на контроле коэффициента Стьюдента, ха- катушке индуктивности при поднесении к ней пробы 'масла. Проба масла снимается с магнитной пробки на липкую бумагу.
Магнитная пробка состоит из двух основных частей. Съемная часть устройства извлекается из неподвижной части путем нажатия и поворота рукоятки. Имеющийся внутренний клапан в неподвижной части при этом автоматически перекрывает канал, и тем самым устраняется слив масла. Спектральный метод контроля дает наиболее полную и точную информацию о содержании железа, меди, марганца„хрома и других компонентов в масле. Этот метод, однако, трудоемок и сложен, для полного анализа пробы на приборе МФС-б требуется около двух часов, в то время как для измерения на приборах ПОЖ-ЗМ и "Дебрис-тестер'* достаточно двух-трех минут. Отечественный спектральный фотоэлектрический прибор МФС-5 состоит из электродугового устройства для сжигания пробы масла, оптической части, выделяющей характерные аналитические линии спектра, и воспринимающего устройства.
Наконец, следует сказать о возмоэкном контроле механических частиц с помощью бинокулярного микроскопа. Их структура„цвет, форма могут дать ценную информацшо о характере и месте разрушения. Так, бронзовые частицы сепаратора подшипника имеют золотистый цвет, а частицы подшипника высокопрочной стали представляют собой блестящие скругленные стружки. Металлическая стружка, образованная при ремонте и сборке, имеет характерные пятна, ржавые края, и ее можно отличить визуально.
Период приработки двигателя обычно длится около 100 часов. Методы диагностирования состояния двигателя на основе контроля металлосодержания в масле основываются на различных показателях, в значительной мере индивидуальных для каждого типа двигателя. Наиболее общим является показатель, характеризующий содержание частиц металла в тонне масла. Допустимые нормы этого показателя определяются типом двигателя и колеблются в значительных пределах. Можно указать лишь порядок величин: (5 — 15) г/тн. Могут быть использованы и другие критерии, например, относительная величина массы Х больших М и малых т частиц: рактеризующего отношение среднеарифметического и средне- квадратического отклонения концентрации металла в масле, и на использовании правила Вайеса. Отбор проб масла производится через определенные интервалы времени: 25 — 400 ч, а при появлении признаков разрушения интервал времени отбора сокращается до 10 ч.
9.7. Диагностирование состояния двигателя на основе измерений и анализа газодинамических параметров Текущий и планомерный контроль газодинамических параметров в полете — один из эффективных способов выявления неисправностей в газодинамическом тракте двигателя относительно исходных значений — является основой диагностирования. Регистрация информации должна проводиться на заранее выбранных режимах, а ее обработка. включает проведение измерения параметров, преобразование их в безразмерную форму, усреднение и сравнение с нормированными данными.
Тяга В расход топлива С~, частота вращения и, давление р, температура газов Т, измеренные на определенном режиме, в достаточной степени характеризует работу двигателя, Кроме этого„регистрируются данные условий полета: высота Н, число Маха М и полная температура воздуха Т Считается, что наибольшей диагностической ценностью обладает отклонение расхода топлива. Изменение этого параметра может быть вызвано износом проточной части двигателя и уменьшением его КПД.
Сбор полетной информации может осуществляться вручную, когда экипаж самолета на выбранных режимах (малый газ, крейсерский, номинальный, взлетный) списывает данные в формуляр со штатных приборов, или автоматически с применением бортовых магнитных накопителей МСРП-64, "Тестер'* и другие. Полетные данные обрабатываются наземным центром или специальными бортовыми ЭВМ. 9.8, Счетчики наработки ресурса Объективно и научно обоснованная регистрация расходования ресурса ГТД с учетом статических нагрузок горячей части двигателя (длительная прочность) и переменных факторов ~малоцикловая усталость) является в определенной мере гарантней безаварийной эксплуатации двигателя, хотя могут иметь место случайные факторы и события, приводящие к досрочному снятию двигателя с эксплуатации.
Ручная регистрация необходимых режимов и циклов работы двигателя экипажем самолета практически нереализуема. Поэтому рядом фирм налажено изготовление и установка на борту счетчиков наработки ресурса двигателей. Так, например, фирмы "Колсман", "Смит" выпускают счетчики эквивалентной наработки, так называемые *'лайф-рекордеры" — регистраторы жизни. Разработаны счетчики наработки ресурса, реализующие сложные алгоритмы, учитывающие несколько параметров (частоту вращения ротора, давление, переменные циклы).
На отечественных двигателях эксплуатируются более простые счетчики наработки ресурса типа СНР, осуществляющие повременный учет наработки на четырех основных режимах работы двигателя и подсчет числа полетных циклов (число запусков). В приборе для подсчета времени на каждом из режимов используются миниатюрные электрические счетчики времени типа ЭСВ, представляющие собой синхронные микромоторчики, питаемые током частотой 400 Гц от бортовой сети и снабженные трехстрелочным отсчетом показаний. Для подсчета числа запусков применен электромеханический счетчик импульсов. Команды на включение счетчика и электрочасовых механизмов подаются от бортовых контактных устройств в виде сигналов постоянного тока с напряжением 27 В. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Создание перспективных двигателей нового поколения требует решения целого ряда задач в области измерительной техники.
Повышение надежности и увеличение ресурса двигателя вызывает необходимость совершенствования средств измерений и, в первую очередь, точности измерения параметров двигателя. Проведенный анализ позволяет прогнозировать необходимую точность средств и методов измерений ГТД. На рис. 17 представлены соотношения между уровнем точности измерений параметров ГТД и необходимой точностью.
Эти данные получены при анализе состояния метрологического обеспечения стен- 87 довых испытаний в отрасли. И, как видно нз рисунка, требования по точности выполнялись частично. г я,~"4) т(0,7;4~) а Р,5".Ч с1~2;"~) н (о,2ъ) вва р',,) и р,,) м ц,(2~,„) Рис. 17. Соотношение между достигнутым уровнем точности измерения параметров ГТД (светлый столбец) и необходимой точностью (темный столбец): Р— давление газа; Т вЂ” температура;  — усилие тяги; Ю вЂ” расход топлива; И вЂ” частота вращения; Виб-вибрация; Рд — переменное давление; Мкр — крутящий момент Дальнейшее повышение эффективности метрологического обеспечения производства и испытаний ГТД должно проводиться с учетом следующих положений.
1. Повышение ресурса и надежности авиационных двигателей — одна из важных задач, решаемая, в частности, при проведении измерений со всем арсеналом приборов и технических средств, необходимых для контроля и испытаний двигателей. Эффективность этих приборов закладывается на стадии разработки двигателя, когда реализуются требования, обеспечивающие возможность оптимального контроля и измерений всех основных параметров двигателя с оптимальными затратами. 2. Анализ требований, предъявляемых к точностным харакА~ ~Ф ГТД, позволяст получать псходпыс данные для выбора методики измерений, автоматизированного вы- бора средств и методов измерений, процедуры градуировки измерительных каналов, обработки результатов измерений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
