Рентгенофлюоресцентный анализ продуктов износа газотурбинных двигателей в составе газоперекачивающих агрегатов.

В двигателях с принудительной циркуляцией масла продукты износа, попадая в масло, образуют масляную пульпу. Многочисленные исследования частиц износа по размерам и форме показали, что основную долю (80÷90 %) по массе составляют мелкие сферические частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, размером 0,1÷5 мкм., находящиеся во взвешенном состоянии.

In engines with forced oil circulation wear products, getting into the oil to form an oil slurry. Numerous studies of the wear particles in size and shape indicated that the major share (80 ÷ 90 %) by weight consists of small spherical particles in suspension, the size of 0,1 ÷ 5 mm., In suspension

ris_13

Трибодиагностические методы широко вошли в практику диагностики технического состояния двигателей по продуктам износа в масле [1÷7].

В двигателях с принудительной циркуляцией масла продукты износа, попадая в масло, образуют масляную пульпу. Многочисленные исследования частиц износа по размерам и форме показали, что основную долю (80÷90 %) по массе составляют мелкие сферические частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, размером 0,1÷5 мкм, находящиеся во взвешенном состоянии. Даже наиболее эффективные фильтры тонкой очистки масла, применяемые в настоящее время, задерживают лишь частицы размером более 5÷10 мкм.

Например, по нашим оценкам [7], для ГТД типа Д-336‑2 (ГПА-Ц-6,3А) при нормальной приработке трущихся узлов в смазывающей жидкости (масло ТП-22С) находятся, в основном, частицы железа (Fe), которое входит в состав сталей многих узлов двигателя. Появление в масле частиц серебра (Аg) и олова (Sn) свидетельствует о начале процесса разрушения сепаратора одного из подшипников двигателя. При нормальной приработке трущихся деталей штатные средства диагностики (стружкосигнализаторы маслосистемы) не позволяют контролировать работу ГТД по нескольким причинам: магнитные частицы (Fe) имеют размер менее 10 мкм и не дают ещё электрического сигнала в стружкосигнализаторе, а немагнитные частицы не контролируются этими приборами.

Для бака: глубина 0,5 м, масло ТП-22С, вязкость масла 0,09 кг / (м•с), при температуре 750 С, и плотностью масла 0,895 кг / м3 время оседания для частиц железа с радиусом 10 мкм будет более 100 часов [7].

Как диагностический признак, появление крупных частиц, говорит о финальной стадии процесса разрушения. Делать прогноз по ним может уже быть поздно, а дальнейшая эксплуатация ГТД может привести к нарушению его работы или аварии.

В этом случае прогнозировать техническое состояние ГПА уже может быть не актуальным так, как сработает стружкосигнализатор на фильтре. В то время мелкие частицы имеют значительный срок «жизни» в маслосистеме. А это означает, что есть возможность выявить «первопричину» ненормальной работы ГТД ещё до того, как частицы износа будут появляться из разных источников. Диапазон изменения концентраций химических элементов в системе смазки различных механических систем колеблется от долей процента до 10‑4÷10‑8 % [7], поэтому для определения такого микроколичества вещества используются в основном инструментальные количественные методы анализа, к которым относятся и широко применяются — спектральный метод (РФА) и метод нейтронно-активационного анализа (НАА).

При выполнении данной работы измерения продуктов износа в масле ТП-22С производились на установке с рентгеновским детектором БДРК-1 / 3 / 20 с источником Со57 радиоактивностью 2 μКu и специальным устройством, где изменения концентрации продуктов износа производилась методом осаждения [7].

Представительная проба масла взвешивалась на аналитических весах и нормировалась к объему равному 10 мл. Каждая проба тщательно перемешивалась, и производилась вакуумная фильтрация (через фильтр типа «синяя лента»). Диаметр полученного образца составлял 10 мм (оптимальная чувствительность прибора).

Реально обнаруживались минимальные концентрации: Al, Si, P, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mg, Ag, Cd, Sn, Sb, Pb. Использование методов трибодиагностики совместно с виброакустической диагностикой ГПА (контроль современными анализаторами спектра вибрации и шума с пьезокерамическими датчиками в диапазонах 0,1Гц до 30000Гц которые регистрируют появление характерных виброакустических признаков ударов, задиров и схватываний трущихся поверхностей) позволяет в ряде случаев продлить эксплуатацию ГТД.

Навальнев Н. И., Ковтун В. Е., Полевой А. С.
Харьковский территориальный Центр НПЦ «Техдиагаз», Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина, Украина, г. Харьков



Комментарии (0)