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航空发动机滑油系统污染防控

摘要:本文分析了航空发动机滑油系统油液污染的危害和污染原因,针对飞机维修特点制定发动机滑油系统的污染防控措施,旨在使飞机在维修过程中控制发动机滑油系统污染源、发现和消除污染物,保障发动机工作安全、可靠。

关键词:发动机;维护;滑油系统;污染防控

一、引言

近年来,因飞机油液系统污染导致的飞行事故、事故征候和较大故障已严重危及飞行安全,油液系统污染的防控工作已成为飞机维护中的重要工作。滑油系统是保证飞机发动机正常工作的重要系统之一,其主要功能是保证发动机摩擦件的润滑和散热,一旦滑油系统出现故障,将引起轴承等重要部件损坏而造成严重事故。因此增强发动机滑油系统的污染防控,分析滑油系统污染的危害及其原因,制定污染防控措施,对飞机维修企业确保发动机正常使用,保证飞机飞行安全具有十分重要的意义。

二、污染的危害

滑油系统污染是指系统内部零件磨损、老化等产生的金属屑、淤渣和从外部进入的尘埃、沙粒等固体颗粒物,当滑油中存有相当数量的杂质,从而影响滑油润滑和散热效果,加速轴承、齿轮等运动零件磨损,缩短寿命。滑油中的水分会引起金属零件表面锈蚀,使滑油挥发,加速氧化分解,生成沉淀和腐蚀性物质,进一步降低润滑性能、恶化润滑效果。在发动机使用过程中,常见的污染故障主要有传动部件异常磨损、振动异常、抱轴、腐蚀、滑油消耗量异常、滑油量异常增加或减少、滑油温度高、滑油压力异常、滑油变黑或有异味、滑油中串入燃油等,这些故障对发动机的正常工作产生严重影响,造成发动机振动大、卡滞、失效等现象的发生,严重时将会导致发动机抱轴;滑油腐蚀性过大将造成发动机附件机匣等腐蚀,导致发动机结构性故障。

三、产生污染的原因

1、金属屑污染

航空发动机传动零件表面磨损产生的铜、铁、锡等金属屑是造成滑油污染的一个重要因素。金属屑产生的原因是由于使用维护中机件磨损、拆装损伤和外部侵入物所致,如维护中机件未经清洗或虽经清洗但未清洗干净而残留在机件和系统中,体积大于系统过滤器通道的金属屑则沉淀在滑油滤、磁塞等部位,或存留在系统中滑油流动的死区危害机件。同时金属屑体积小于过滤器通道的则随滑油流动,当含量大于一定数量和粒度大于一定值时,直接影响发动机工作性能,直接反映发动机工作环境的污染程度。

2、人为性污染

人为性污染主要发生在使用维护过程中的滑油系统污染。产生的原因是由于维护人员对滑油的清洁度重视不够,防控措施不当或未落实防控措施,如维护的机件内部污染度不达标,未用清洁擦拭机件外表面或发动机部位,加油口未清洗、擦拭,拆除滑油系统附件后断开的导管、接头和部件等未及时包扎,连接口不清洁或清洗不达标等,均可产生人为侵入物污染滑油系统。

3、水分污染

水分是滑油中最常见的液体污染物,对滑油系统的危害很大。滑油系统中的水分主要来自维护时工作环境中的水分,维护操作中接触性水分侵入。如滑油箱加油口残存的冷凝水分,附着在滑油加油设备的接触性残存水分等均易进入滑油系统,成为滑油系统水污染的来源。使用维护中的环境湿度控制和避免操作时水分接触尤为重要。

四、污染防控的措施

1、滑油光谱监控

滑油光谱分析是应用最早的油液监控技术,主要功能是根据滑油中各种磨粒元素浓度的变化状况判断机件磨损程度,根据磨粒元素成分判断磨损部位,因此利用滑油光谱分析仪,可对发动机滑油维修中和试车产生的Fe、Al、Cu、Cr、Ag、Ti、Mg等金属元素进行监控。滑油光谱分析准确的关键在于油样的获取和检测分析的准确性。其中油样获取非常关键,必须从设计的取样点取样,或从系统沉淀物位置取样,按照使用维护时的取样方法、取样时机、取样量等取样,另外取样信息、分析结果记录、归档和污染防控信息传递流程和管理也十分重要。目前滑油光谱分析技术已在航空发动机滑油系统污染监控中广泛地应用,虽技术比较成熟,但对滑油光谱分析还应引起重视。针对在实际使用过程中出现滑油光谱结果超出监控指标时,应采取以下措施:(1)重要磨损元素浓度超过警告值或增长率异常值时,重新采样验证确认后,进行铁谱分析,综合分析大磨粒监控结果,并按照要求检查滑油滤、磁塞、(热)金属屑信号器,检查振动值、高低压转子惯性运转时间以及轴承噪音值等。若发现有指标不符合规定,应暂停使用,由发动机专业维修厂家排查原因,消除污染物。若未发现不符合规定指标,列入监控使用,监控5个飞行日。(2)对因滑油光谱监控数据超过规定指标列入监控使用的发动机,应在每个起落后采样进行滑油光谱分析、铁谱分析和磨粒检测,同时进行轴承检查,监控发动机振动值的变化趋势,发现异常时发动机暂停使用。(3)对列入监控使用的发动机,在监控周期内,滑油铁谱分析、磨粒检测、轴承检查和发动机振动值未超过规定指标时,发动机恢复正常使用。(4)滑油光谱监控出现以下情况,若外场无法排除故障时,发动机暂停使用:铁、铜元素浓度超过异常值时;铁、铜元素浓度超过警告值且浓度增长率超过异常值时;其它重要磨损元素浓度超过异常值和增长率异常值时。(5)参考元素浓度超过异常值或者因腐蚀造成镁元素浓度超过异常值,而发动机无其他故障征兆时,可更换滑油后继续正常使用。

2、磨粒检测

根据发动机滑油需进行磨粒检测的时机,使用自动磨粒检测仪,严格按照磨粒监控指标(参见表1)对磨粒的数量、类型和尺寸分布等情况进行检测。进行磨粒检测时,当发现检测数据超出指标时,应将检测结果和“航空发动机滑油光谱故障诊断专家系统”的诊断建议通知使用单位。使用单位应结合发动机实际状态,采取措施综合分析确定发动机能否继续使用,主要采取以下几项措施。(1)当滑油磨粒检测数据超标时,应首先重新采样检测验证。(2)新品或翻修发动机装机使用25h内,磨粒检测数据首次超过规定指标时,确认发动机其他监控参数和发动机性能参数正常时,可更换滑油后正常使用,以排除发动机磨合的影响因素。(3)确认磨粒浓度超过警告值时,进行铁谱分析,检查发动机滑油滤、磁塞、(热)金属屑信号器、轴承工作状态及相关发动机监控参数,如检查结果异常,发动机应暂停使用;若检查结果正常,列入监控使用,监控5个飞行日。监控期间,每个起落采样进行磨粒检测、光谱分析、铁谱分析,同时进行轴承检查,监控发动机振动值的变化趋势,发现异常时发动机暂停使用。(4)确认磨粒浓度超过异常值时,发动机应暂停使用,查找原因并排除污染源后使用。(5)当确认滑油污染度等级超过规定指标,而其它磨粒浓度数据正常,滑油光谱分析铁、铜元素浓度及浓度增长率正常时,可更换滑油并清洗滑油系统。发动机换新滑油,试车后,重新采样检测正常,发动机可继续使用,若仍异常,发动机暂停使用,再查找超标原因。(6)发动机滑油系统排故时,可从发动机附件机匣放油口采样进行磨粒检测、光谱和铁谱分析,与滑油箱放油口采样检测数据对比,以定性分析故障。

3、滑油污染度控制

滑油的污染度控制除对滑油油液中的固体颗粒污染度进行检测外,还应采取以下几个方面实的控制措施:(1)采购具有合格生成资质企业生产的滑油,确保滑油的污染度从源头上能够可控。(2)加强发动机滑油的入厂检验。采购的滑油应严格进行入厂取样化验。(3)在滑油使用过程中,除定期对滑油加油设备中滑油的污染度进行检测外,按检测时机要求对装机使用发动机滑油的污染度进行控制。从发动机滑油箱和飞附机匣采样,检测滑油的固体颗粒污染度。(4)滑油采样时必须使用统一采购的洁净塑料瓶;采样前应先使用清洁毛刷蘸洁净的洗涤汽油对各放油口进行清洁,并放出一定量的滑油后再进行采样,确保油样不被污染;采样后在采样瓶上详细登记飞机号、发动机号、采样日期和时间、采样部位、采样原因等信息,确保油样受控,便于追溯。(5)人是油液污染防控中最重要因素,所有参与滑油油液采购、储存和使用的人员都应受控。对从事发动机滑油系统、工艺装备安装、清洗、试验和维护人员,均应经过防污染专业培训。操作者双手应无污物,着清洁工作服和帽子,不许戴易脱落纤维或污浊手套,滑油采样应由专职检验员进行。

4、理化指标监控

滑油理化指标监控目的是检验滑油的品质以及界定滑油使用恶化极限,确定滑油品质或者决定能否继续使用。使用的发动机主要应按照滑油箱油量异常增加,滑油油样颜色突然变深、变浅或目视有杂质,滑油压力摆动或滑油压力超过规定且无法确定故障原因,发动机无滑油渗漏情况下出现滑油消耗量大或滑油箱液面低等状况时,进行发动机滑油的理化监控。

五、结束语

飞机维修企业在滑油污染防控中的主要任务是:对飞机维修期间的发动机按规定的周期和时机,通过滑油光谱分析、磨粒检测、污染度检测等对发动机滑油系统的污染实施防控,及时发现和预报故障,保证飞行安全。由于滑油系统污染防控涉及制造、使用和维修等各个阶段和环节,因此必须从各环节细节做起,扎实地落实防控措施,保障发动机滑油系统工作可靠和安全使用。

参考文献:

[1]陈卫,程礼《航空发动机监控技术》国防工业出版社,2011;

[2]卿华,王新军《飞机油液监控技术》航空工业出版社,2011。

作者:刘宏臣 单位:石家庄海山实业发展总公司

 

  发布时间:2017/8/11 16:34:16  阅读人次