RU2164344C2 - Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings - Google Patents

Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings Download PDF

Info

Publication number
RU2164344C2
RU2164344C2 RU98121374A RU98121374A RU2164344C2 RU 2164344 C2 RU2164344 C2 RU 2164344C2 RU 98121374 A RU98121374 A RU 98121374A RU 98121374 A RU98121374 A RU 98121374A RU 2164344 C2 RU2164344 C2 RU 2164344C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
engine
concentration
iron
gas
Prior art date
Application number
RU98121374A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98121374A (en
Inventor
С.П. Зарицкий
В.Т. Дедеш
Н.А. Данковцев
О.А. Трифонова
Ю.С. Чарный
Н.С. Вершинина
Ю.И. Калинин
Original Assignee
Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова filed Critical Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова
Priority to RU98121374A priority Critical patent/RU2164344C2/en
Publication of RU98121374A publication Critical patent/RU98121374A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164344C2 publication Critical patent/RU2164344C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: aviation; power engineering; gas-transfer stations in gas and oil industries. SUBSTANCE: method involves periodic measurements of iron particles in lubricating oil while engine is running. In the process threshold concentration of iron particles for normal wear Cg≠ 1,8÷2,0 g/t is determined and if further growth of Cg is detected, operating time of engine to pre-failure condition (300-400 h) is evaluated. EFFECT: improved safety and in-service maintenance of engine. 8 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, электроэнергетики, газовой и нефтяной промышленности, в частности к приводам газоперекачивающих агрегатов на газокомпрессорных станциях, а именно к способам диагностирования состояния двигателей ГТД с межвальными подшипниками в эксплуатации. The invention relates to the field of aviation, electric power, gas and oil industry, in particular to drives of gas pumping units at gas compressor stations, and in particular to methods for diagnosing the condition of engines of gas turbine engines with shaft bearings in operation.

Изобретение служит для повышения безопасности работы системы, определения момента наступления особого контроля за работой системы. Развитие газовой промышленности [1] неразрывно связано со строительством и вводом в эксплуатацию мощных газопроводов, соединяющих газовые месторождения с промышленными районами страны. The invention serves to increase the safety of the system, determine the moment of occurrence of special control over the operation of the system. The development of the gas industry [1] is inextricably linked with the construction and commissioning of powerful gas pipelines connecting gas fields with industrial regions of the country.

В качестве основного энергетического оборудования компрессорных станций широко используется газотурбинный двигатель, предназначенный для привода центробежных нагнетателей. Вместе с тем использование газотурбинных установок связано с необходимостью диагностирования состояния ГТД. A gas turbine engine designed to drive centrifugal superchargers is widely used as the main energy equipment of compressor stations. However, the use of gas turbine units is associated with the need to diagnose the state of gas turbine engines.

Известны способы контроля состояния приводов - способы регистрации состояния соприкасающихся сред [2] , когда важную диагностическую информацию несет масло, которое используется для смазывания и охлаждения трущихся поверхностей (подшипников, шестерен и т. д.). Диагностический контроль осуществляется по наличию стружки и содержанию железа в масле. Используются сигнализаторы стружки, которые выдают сигнал при наличии в масле металлических частиц. Known methods for monitoring the status of drives - methods for recording the state of contacting media [2], when the important diagnostic information is oil, which is used to lubricate and cool friction surfaces (bearings, gears, etc.). Diagnostic control is carried out by the presence of chips and the iron content in the oil. Chip signaling devices are used, which give a signal in the presence of metal particles in the oil.

Так на американском двигателе GF-6 регистрируется количество и To масла, показания детекторов стружки и откачивающей магистрали, перепад давления на маслофильтре, параметры сигнализатора минимального давления масла. Однако в способе не определяются пороговые значения концентрации металлических частиц для нормального, повышенного износа.So on the American engine GF-6, the amount and T o of oil are recorded, the readings of the chip detectors and the pumping line, the pressure drop across the oil filter, the parameters of the minimum oil pressure warning device. However, the method does not determine threshold values for the concentration of metal particles for normal, increased wear.

Известен способ контроля состояния приводов двигателя, использующий [3] устройство для определения примесей в маслах автомобильных двигателей. Если в масле содержится вода или примеси, то его свойства как смазки и изолятора ухудшаются. Устройство представляет собой электрический зонд для измерения электрической проводимости масла без взятия пробы. Зонд снабжен печатной схемой и соединяется с электроизмерительной схемой, настроенной так, что при превышении допустимого уровня загрязнения выдается световой сигнал. Зонд соединен с омметром, имеющим измерительное устройство и далее с сигнализатором и сигнальной лампой. A known method of monitoring the state of engine drives using [3] a device for determining impurities in the oils of automobile engines. If the oil contains water or impurities, its properties as a lubricant and insulator deteriorate. The device is an electric probe for measuring the electrical conductivity of oil without sampling. The probe is equipped with a printed circuit and is connected to an electrical measuring circuit configured so that when the permissible level of pollution is exceeded, a light signal is issued. The probe is connected to an ohmmeter having a measuring device and then to a signaling device and a warning lamp.

Однако при данном способе не обнаруживаются металлические примеси в масле, определяются только качественные показатели надежности работы двигателей. However, with this method, metallic impurities are not detected in the oil, only qualitative indicators of engine reliability are determined.

Известны способы контроля состояния приводов ГТД, когда применяются детекторы стружки. Сигнализатор электропроводности частиц [4] предназначен для определения наличия металлических частиц в смазочном масле. Сигнализатор имеет датчик контактного типа с рядом контактов. Выходной сигнал пропорционален числу контактов, которые одновременно замкнуты металлическими частицами. Имеет отстойник, куда помещен экранный фильтр; индикаторные цепи служат для сигнализации появления металлических частиц в масле. Known methods for monitoring the state of gas turbine drives when chip detectors are used. The particle conductivity detector [4] is designed to determine the presence of metal particles in a lubricating oil. The detector has a contact type sensor with a number of contacts. The output signal is proportional to the number of contacts that are simultaneously closed by metal particles. Has a sump where the screen filter is placed; indicator chains are used to signal the appearance of metal particles in the oil.

Известен сигнализатор неисправности металлических подшипников [5], установленный в масляной магистрали. Датчик сигнализатора сообщается клапаном с насосом и расположен после насоса, перед фильтром. Масло входит в датчик, а выходит через клапан. Проводящие элементы чувствительны к наличию металлических частиц, которые содержатся в смазке. Проводники связаны с реле; предохранитель и переключатель связаны с обмоткой сигнального понижающего трансформатора. Сигнализатор имеет лампы красного и зеленого цвета (связанные с обмоткой трансформатора). Known failure indicator of metal bearings [5], installed in the oil line. The alarm sensor communicates with the pump and is located after the pump, in front of the filter. Oil enters the sensor and exits through the valve. The conductive elements are sensitive to the presence of metal particles that are contained in the lubricant. The conductors are connected to the relay; a fuse and a switch are connected to the winding of the signal step-down transformer. The signaling device has red and green lamps (associated with the transformer winding).

Однако в указанных способах контроля состояния приводов с использованием данных сигнализаторов отсутствуют параметры индикации примесей в масле. Для определения неисправности конкретного агрегата. Известен способ [6] контроля состояния приводов ГТД с помощью рентгеноспектрального анализа - метода определения в исследуемом веществе очень малых соединений (тысячные доли %) большинства химических элементов. Рентгеноспектральный анализ основан на использовании зависимости частоты излучения линий характеристического рентгеновского спектра элементов от их атомного номера и связи между интенсивностью этих линий и числом атомов, принимающих участие в их образовании. However, in these methods of monitoring the condition of the drives using these signaling devices there are no parameters for indicating impurities in the oil. To determine the malfunction of a specific unit. There is a known method [6] for monitoring the state of a gas turbine drive using X-ray spectral analysis — a method for determining very small compounds (thousandths of a percent) of most chemical elements in a test substance. X-ray spectral analysis is based on the use of the dependence of the radiation frequency of the lines of the characteristic X-ray spectrum of elements on their atomic number and the relationship between the intensity of these lines and the number of atoms participating in their formation.

На рентгенограмме регистрируется картина пространственного распределения дифракционного рассеяния рентгеновских лучей образцом. Это теневой снимок объекта в рентгеновских лучах, выявляющий макроскопическое строение инородных включений. An X-ray pattern records the spatial distribution of X-ray diffraction scattering by a sample. This is a shadow image of an object in x-rays, revealing the macroscopic structure of foreign inclusions.

Анализ по спектрам поглощения применяется для определения тяжелых элементов в легких (нефти, маслах). Используется непрерывный рентгеновский спектр и определяется зависимость величины скачка поглощения от концентрации определяемого элемента в пробе. Если анализируемый образец характеризуется постоянным составом примесей, то рентгеновским фотометром сравнивают ослабление непрерывного реактивного спектра, прошедшего через анализируемый и стандартный образец. Analysis by absorption spectra is used to determine heavy elements in the lungs (oil, oils). A continuous X-ray spectrum is used and the dependence of the magnitude of the absorption jump on the concentration of the element being determined in the sample is determined. If the analyzed sample is characterized by a constant composition of impurities, then the attenuation of the continuous reactive spectrum that has passed through the analyzed and standard samples is compared with an X-ray photometer.

Количественный рентгеновский анализ основан на предположении, что интенсивность линии характеристического спектра прямо пропорционально количеству атомов элементов в пробе - излучателей, помещенной под возбуждающий пучок рентгеновского излучения при флюоресцентном способе. Quantitative x-ray analysis is based on the assumption that the line intensity of the characteristic spectrum is directly proportional to the number of atoms of the elements in the sample - emitters, placed under the exciting x-ray beam in the fluorescence method.

Источником информации о внутренних условиях, существующих в масляной системе привода и трансмиссии, является концентрация металлов, как продуктов износа в смазочном масле. Концентрации металла в масле очень нежелательны вплоть до его следов, что требует использования рентгеновского спектрометрического анализа, с помощью которого определяется концентрация металлов вплоть до 1/миллион части масла (1 ч/млн), 3 - 5 μ. The source of information on the internal conditions existing in the oil system of the drive and transmission is the concentration of metals as wear products in lubricating oil. The concentration of metal in oil is very undesirable down to its traces, which requires the use of X-ray spectrometric analysis, which determines the concentration of metals up to 1 / million parts of oil (1 ppm), 3 - 5 μ.

Возникновение и развитие дефекта в узлах трения сопровождается резким повышением концентрации металлов в смазочном масле в сравнении с концентрацией металлов при отсутствии дефекта. В последнем случае концентрация металлов в масле будет оставаться почти на постоянном уровне. The occurrence and development of a defect in friction units is accompanied by a sharp increase in the concentration of metals in the lubricating oil in comparison with the concentration of metals in the absence of a defect. In the latter case, the concentration of metals in the oil will remain almost constant.

При определении количества металла (или их комбинации) и идентификации его с помощью рентгеновского спектрального анализа возможно выявить зарождающееся повреждение того или иного компонента смазочной системы по повышению концентрации металла выше нормальной, отвечающей отсутствию дефекта. Анализ нужно производить непрерывно в течение всего времени работы двигателя, что невозможно по многим причинам. Поэтому частота анализов должна быть компромиссом между частотой анализа для условий нормальных износов и частотой, отражающих историю развития повреждения отдельного механизма, например для ГТД и редукторов принята частота анализа проб масла, равная 10±2 ч. When determining the amount of metal (or a combination thereof) and identifying it using X-ray spectral analysis, it is possible to detect incipient damage to a particular component of the lubricant system by increasing the metal concentration above normal, corresponding to the absence of a defect. The analysis must be performed continuously during the entire time the engine is running, which is impossible for many reasons. Therefore, the frequency of analyzes should be a compromise between the frequency of analysis for normal wear conditions and the frequency reflecting the history of damage to a particular mechanism, for example, for gas turbine engines and gearboxes, the frequency of analysis of oil samples is 10 ± 2 hours.

Значение состава различных конструктивных сплавов, используемых для узлов и деталей масляной системы (подшипники, помпы, приводы и т.д.) позволяет получать необходимую информацию о виде поврежденных деталей. Сопоставление металлов, обнаруженных при анализе проб смазочного масла, отобранных при чрезмерных износах с комбинацией металлов, содержащихся в деталях узлов и других элементах масляной системы, дает представление о том, где возникло повреждение. The compositional value of various structural alloys used for components and parts of the oil system (bearings, pumps, drives, etc.) allows you to obtain the necessary information about the type of damaged parts. A comparison of the metals found in the analysis of lubricating oil samples taken during excessive wear and tear with the combination of metals contained in the parts of the components and other elements of the oil system gives an idea of where the damage occurred.

В способе [7], содержащем периодическое измерение количества металла в смазочном масле масляной системы в процессе работы двигателя, производят определение пороговых значений концентраций металлических частиц с предельно допустимой концентрацией, характеризующей состояние, повышенный износ трущихся элементов привода, оценку состояния двигателя. In the method [7], which contains a periodic measurement of the amount of metal in the lubricating oil of the oil system during engine operation, the threshold concentrations of metal particles are determined with the maximum permissible concentration characterizing the state, increased wear of the friction elements of the drive, and the state of the engine is evaluated.

Однако существующий способ по оценке содержания металлов в масле позволяя подтвердить разрушение двигателя, не прогнозирует начало разрушения, предотказное состояние. However, the existing method for assessing the metal content in oil, allowing confirming the destruction of the engine, does not predict the onset of destruction, the precautionary state.

Цель изобретения - повысить надежность приводов газоперекачивающих агрегатов за счет прогнозирования начала разрушения двигателей. Для решения указанной задачи в способе контроля и прогнозирования состояния газотурбинных двигателей, преимущественно двигателей с межвальными подшипниками, и на базе этих двигателей приводов газоперекачивающих агрегатов, включающем периодическое измерение уровня количества частиц железа в пробах смазочного масла масляной системы, подвергающихся воздействию соприкасающихся сред и трущихся поверхностей в процессе работы двигателя, определение пороговых значений концентрации железа в рабочем масле двигателя для нормального и повышенного износа, при измерении концентрации частиц железа Сж в масле определяют пороговые значения концентрации железа в пределах Сж = 1,8 - 2,0 г/т и при наличии дальнейшего роста Сж при нормальном износе и увеличении вибрации прогнозируют предотказное состояние и устанавливают время наработки двигателя привода ГПА до предотказного состояния, равное 300 - 400 ч. При этом область предотказного состояния характеризует резкое повышение среднего значения (в 4 - 8 раз) и разброс измеренных значений концентрации железа выше 1,8 г/т, зависящий от смены масла, режима работы привода, ранее практически не влияющих.The purpose of the invention is to increase the reliability of the drives of gas pumping units by predicting the beginning of the destruction of engines. To solve this problem, in a method for monitoring and predicting the state of gas turbine engines, mainly engines with inter-shaft bearings, and on the basis of these engines drives gas pumping units, which includes periodically measuring the level of iron particles in samples of lubricating oil of the oil system exposed to contacting media and rubbing surfaces in the process of engine operation, determining threshold values for the concentration of iron in the engine oil for normal and high shennogo wear particles in the measurement of iron concentration C w in the oil is determined thresholds iron concentration within With x = 1.8 - 2.0 g / m, and further growth in the presence of C x in normal wear and increasing vibration predict predotkaznoe state and set the operating time of the GPA drive engine to the pre-failure state equal to 300–400 h. In this case, the pre-failure state region is characterized by a sharp increase in the average value (4–8 times) and the scatter of the measured values of the iron concentration above 1.8 g / t, depending on the change in m Asla, the operating mode of the drive, previously practically not affecting.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, на которой изображен закон изменения концентрации металлов (Сж, г/т) в масле в процессе наработки двигателя (τ, час), где I - период приработки узлов двигателя, II - линейная (в пределах допустимых значений) - нормальный износ поверхности, III - интенсивное увеличение среднего значения Сж - прогноз предотказного состояния (разрушения, поломки), при этом комплексно учитывают появление вибрации приводов, включение сигнализации стружки в месте и делают вывод о возможности дальнейшей эксплуатации двигателя.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows the law of change in the concentration of metals (C g , g / t) in oil during engine running hours (τ, hour), where I is the running-in period of engine components, II is linear (within acceptable values) is normal surface wear , III - an intensive increase in the average value; С Ж - prediction of the pre-failure condition (destruction, breakdown), while taking into account the occurrence of vibration of the drives, turning on the chip alarm in place and concluding that it is possible to further use the engine.

На фиг. 2 - блок-схема установки рентгеноспектрального анализа металлов. Схема включает 1 - рентгеновскую трубку, 2 - фильтр с исследуемым образцом масла 3 - пульт управления с цифровым индикатором табло; на фиг. 3 - 8 - графики изменения содержания железа в рабочем масле двигателей самолета в зависимости от наработки. In FIG. 2 is a block diagram of an X-ray analysis of metals. The circuit includes 1 - an x-ray tube, 2 - a filter with a sample of oil to be studied; 3 - a control panel with a digital display indicator; in FIG. 3 - 8 are graphs of changes in the iron content in the working oil of aircraft engines depending on the operating time.

Оценка изменения содержания продуктов износа в рабочем масле МС-8П проводится по анализу этих изменений в эксплуатации двигателей, установленных на самолетах, с различной наработкой, т.е. оценивается характер изменения этого показателя. Известна типичная зависимость (фиг. 1) изменения содержания металлов в масле от времени наработки [7] включающая:
- период приработки узлов двигателя,
- нормальное изнашивание,
- интенсивное изнашивание, предшествующее разрушению какого-либо узла двигателя.
Assessment of changes in the content of wear products in the working oil MS-8P is carried out by analyzing these changes in the operation of engines installed on aircraft with different operating times, i.e. the nature of the change in this indicator is estimated. A typical dependence (Fig. 1) of a change in the metal content in oil on the operating time [7] is known, including:
- the period of running-in engine components,
- normal wear,
- intensive wear preceding the destruction of any engine assembly.

Определяется изменение содержания металлов в рабочем масле зависимости от наработки двигателя на этапах нормального и повышенного износа узлов трения, в том числе при постановке двигателей на особый контроль при появлении отклонений от показателей нормальной работы. The change in the metal content in the working oil is determined depending on the engine operating time at the stages of normal and increased wear of friction units, including when the engines are placed under special control when deviations from normal operation indicators appear.

Отбираются пробы масла из двигателей, которые в процессе эксплуатации вышли из строя вследствие разрушения их узлов. Oil samples are taken from engines that, during operation, have failed due to the destruction of their components.

Для оценки нормального или повышенного износа пробы масла отбираются согласно рекомендуемым методикам [8] . На двигателях отбор проб масла МС-8П осуществляется через каждые (50±10) ч налета, не более чем через 15 мин после остановки двигателя, с проливом первой порции (в объеме 10 - 15 мл). При отборе проб масла фиксируется дата отбора, наработка двигателя, сорт масла, факты возможной замены масла, отмечаются повышенные вибрации или сигнал "Стружка в масле". To assess normal or increased wear, oil samples are taken according to the recommended methods [8]. On engines, MS-8P oil sampling is carried out every (50 ± 10) h of plaque, not more than 15 minutes after the engine is stopped, with the first portion spilled (in the amount of 10-15 ml). When sampling oil, the sampling date, engine hours, oil grade, facts of a possible oil change are recorded, increased vibrations or the “Shavings in oil” signal are noted.

Пробы в пределах 15 часов с момента отбора анализируются на рентгеноспектральном приборе "Барс-3". В отобранных пробах определяется содержание железа в меди. Samples within 15 hours from the moment of sampling are analyzed on a Bars-3 X-ray spectral instrument. In the selected samples, the iron content in copper is determined.

Выявлено, что наиболее информативным металлом для ГТД из всех определяемых на приборе "Барс-3" является железо, поэтому оценивается изменение его содержания в масле. It was revealed that the most informative metal for gas turbine engines of all the Bars-3 detected on the device is iron, therefore, the change in its content in oil is evaluated.

Результаты анализа наносятся на графики для оценки зависимости содержания железа в масле от наработки двигателя, т.е. Cж = f(τ)
В качестве критерия состояния двигателя по показателям масла принимается возрастание содержания железа по времени эксплуатации двигателя. При этом рассматривается превышение полученной при анализе концентрации железа нормируемых значений (4 г/т - для постановки двигателя на особый контроль, 6 г/т - для снятия двигателя с эксплуатации).
The results of the analysis are plotted on graphs to assess the dependence of the iron content in oil on engine life, i.e. C w = f (τ)
As a criterion for the state of the engine in terms of oil, an increase in the iron content over the time of operation of the engine is taken. In this case, the excess of the normalized values obtained in the analysis of iron concentration is considered (4 g / t - for setting the engine under special control, 6 g / t - for taking the engine out of operation).

Кроме того, оценивается характер изменения зависимости Cж = f(τ) с учетом замены масла и появления признаков неправильной работы двигателя (вибрации, загорание сигнала "Стружка в масле" и др.). При выявлении заметного роста содержания железа в масле, в отдельных случаях в сочетании с другими показателями, делается вывод о вероятности выхода из строя узлов двигателя.In addition, the nature of the change in the dependence C f = f (τ) is estimated taking into account the oil change and the appearance of signs of improper engine operation (vibration, the “Chip in oil” signal firing, etc.). When detecting a noticeable increase in the iron content in oil, in some cases in combination with other indicators, it is concluded that the engine components are likely to fail.

Изменение концентрации металла в масле Cж в зависимости от наработки двигателя, предшествующее разрушению, наблюдается в виде двух типов:
- резкое увеличение Cж до значений CПДК
- незначительное увеличение уровня концентрации металлов в пределах Cж < 4,0 г/т, которая при достаточно большой наработке (свыше 2500 ч) резко возрастает.
The change in the concentration of metal in oil C W , depending on the operating time of the engine, preceding the destruction, is observed in the form of two types:
- a sharp increase in C g to C MPC values
- a slight increase in the level of concentration of metals within C w <4.0 g / t, which with a sufficiently large operating time (over 2500 h) increases sharply.

Независимо от наработки и значений концентрации железа на участке нормальной эксплуатации поломке узлов предшествует заметное увеличение среднего значения содержания металла (железа), но не достигающее предельных значений C1 = 4 г/т и C2 = 6 г/т. В течение определенного времени содержание металла изменяется, увеличивается количество разброса, зависящее в частности от смены масла и режимов работы приводов (результаты изменений не выходят за допустимые пределы), что свидетельствует о повышенном износе деталей. В дальнейшем непосредственно перед поломкой в течение времени около 100-150 ч наблюдается интенсивное (в 4 - 8 раз) резкое увеличение концентрации железа (Cж) до величины, превышающей допустимую концентрацию или меньшую, но сопровождающуюся повышенными вибрациями или сигналом "Стружка в масле".Regardless of the operating time and the concentration of iron in the normal operation area, the breakdown of the nodes is preceded by a noticeable increase in the average value of the metal (iron) content, but not reaching the limit values of C 1 = 4 g / t and C 2 = 6 g / t. Over a period of time, the metal content changes, the amount of dispersion increases, depending in particular on the change in oil and the operating modes of the drives (the results of the changes do not go beyond the permissible limits), which indicates increased wear of the parts. Subsequently, immediately before the breakdown, during the period of about 100-150 hours, an intensive (4-8 times) sharp increase in the concentration of iron ( Cg ) is observed to a value that exceeds the permissible concentration or less, but is accompanied by increased vibrations or the Chip in Oil signal .

Результаты анализов содержания железа в масле 1-го двигателя, представленные на графике фиг. 3, показали, как постоянное и небольшое содержание железа (≈ 1,0 г/т) в масле в период наработки до 2250 ч резко увеличилось при следующем отборе (т.е. через 50 ч) и превысило 10 г/т. Кроме того, при этом сработал сигнал "Стружка в масле". Двигатель был снят и при его разборке зафиксировано разрушение межвального подшипника. В этом случае наблюдалось резкое увеличение концентрации железа до величин, намного превышающих предельно допустимые концентрации (CПДК = 6,0 г/т) и разрушение узла двигателя наблюдалось при наработке, превышающей 2000 ч.The results of analyzes of the iron content in the oil of the 1st engine, presented in the graph of FIG. 3, showed how a constant and small iron content (≈ 1.0 g / t) in oil during the period of production up to 2250 h sharply increased during the next selection (i.e. after 50 h) and exceeded 10 g / t. In addition, the “Shavings in oil” signal was triggered. The engine was removed and when it was disassembled, the destruction of the shaft bearing was recorded. In this case, there was a sharp increase in the concentration of iron to values far exceeding the maximum permissible concentrations (C MPC = 6.0 g / t) and the destruction of the engine assembly was observed with an operating time exceeding 2000 hours.

Изменение содержания металла в масле второго двигателя показано на фиг. 4. Из графика видно, что до наработки 1950 ч заметного изменения содержания металла в масле не наблюдалось, а уровень железа составлял 0,7 г/т и практически оставался постоянным. Однако в пробе масла, отобранной через следующие 50 ч, содержание железа увеличилось в 2 раза и достигло уровня 1,4 г/т. В последующих пробах масла содержание железа при наработке 2050 ч равнялось 2,3 г/т, при 2100 ч - 4,1 г/т, а при наработке 2150 ч достигало 9,4 г/т, что значительно превышало предельную нормируемую величину 6 г/т. После чего двигатель был снят с эксплуатации и при его разборке было выявлено разрушение межвального подшипника, что и явилось причиной равномерного (в 2 раза после каждого отбора) быстрого возрастания концентрация железа в пробах масла. The change in metal content in the oil of the second engine is shown in FIG. 4. The graph shows that prior to operating hours of 1950 hours, a noticeable change in the metal content in the oil was not observed, and the iron level was 0.7 g / t and almost remained constant. However, in the oil sample taken after the next 50 hours, the iron content increased by 2 times and reached the level of 1.4 g / t. In subsequent oil samples, the iron content at an operating time of 2050 h was 2.3 g / t, at 2100 h - 4.1 g / t, and at an operating time of 2150 h reached 9.4 g / t, which significantly exceeded the maximum normalized value of 6 g / t After that, the engine was decommissioned and when it was disassembled, the destruction of the inter-shaft bearing was revealed, which was the reason for the uniform (2 times after each selection) rapid increase in the concentration of iron in the oil samples.

Изменения содержания железа в масле третьего и четвертого двигателя от наработки представлены на графиках фиг. 5 и 6 соответственно. Так, для 3-го двигателя (фиг. 5) постоянное и небольшое содержание железа (ниже 1 г/т) в масле в зоне наработки до 2750 ч периодически увеличивалось, приближаясь к 2 г/т. Затем с наработки, равной 3750 ч, концентрация железа резко стала увеличиваться и через 200 ч достигла величины 6,3 г/т, которая превышала ПДК. После этого двигатель был снят с эксплуатации. Changes in the iron content in the oil of the third and fourth engine from operating hours are shown in the graphs of FIG. 5 and 6, respectively. So, for the 3rd engine (Fig. 5), a constant and small iron content (below 1 g / t) in the oil in the operating zone up to 2750 h periodically increased, approaching 2 g / t. Then, with an operating time of 3750 h, the iron concentration began to increase sharply and after 200 h reached a value of 6.3 g / t, which exceeded the MPC. After that, the engine was decommissioned.

Для 4-го двигателя содержание железа было практически постоянным (≈ 1,0 г/т) до наработки 3350 ч, затем концентрация железа увеличилась до 2 г/т. Эта величина несколько раз незначительно снижалась, а после 3800 ч работы двигателя содержание железа стало резко возрастать и за 150 часов увеличилось с 2 г/т до 6,5 г/т. For the 4th engine, the iron content was almost constant (≈ 1.0 g / t) until the operating time of 3350 hours, then the iron concentration increased to 2 g / t. This value decreased slightly several times, and after 3800 hours of engine operation, the iron content began to increase sharply and in 150 hours increased from 2 g / t to 6.5 g / t.

У 5-го двигателя изменение содержания железа было аналогично. С наработки 2400 ч его величина с 1 г/т начала постоянно увеличиваться, достигая в отдельных случаях величин, превышающих 4 г/т. При наработке двигателя 3450 ч концентрация железа стала равной 11,5 г/т, что стало причиной снятия двигателя. In the 5th engine, the change in iron content was similar. Since the operating time of 2400 hours, its value from 1 g / t began to constantly increase, reaching in some cases values exceeding 4 g / t. When the engine was running for 3450 hours, the iron concentration became equal to 11.5 g / t, which caused the engine to be removed.

Можно сделать вывод, что значения концентрации металлов, предшествующие разрушению двигателя, превышали значения ПДК и фиксировались при наработке свыше 2000 ч. It can be concluded that the values of the concentration of metals preceding the destruction of the engine exceeded the MPC values and were recorded during operating hours of more than 2000 hours.

Кроме того, в данных исследованиях отмечено еще 2 характерных изменения содержания металлов в рабочем масле, когда двигатель разрушился при наработке 1000 ч и меньше. Эти данные изображены на графиках фиг. 7 и 8. In addition, in these studies, 2 more characteristic changes in the content of metals in the working oil were noted when the engine collapsed during 1000 hours or less. These data are shown in the graphs of FIG. 7 and 8.

На фиг. 7 видно, что содержание железа в масле МС-8П достигло значительной величины 3 г/т при наработке двигателя 850 ч. При дальнейшей его работе концентрация железа в масле продолжала увеличиваться и в отдельных случаях превышала нормируемые величины 4 г/т и 6 г/т. Исключение составляли пробы, отбираемые непосредственно после замены масла в масляной системе. In FIG. Figure 7 shows that the iron content in the MS-8P oil reached a significant value of 3 g / t with an engine running time of 850 hours. During its further operation, the iron concentration in the oil continued to increase and in some cases exceeded the normalized values of 4 g / t and 6 g / t . The exception was samples taken immediately after changing the oil in the oil system.

При наработке двигателя 1100 ч концентрация железа в масле достигла величины 8,2 г/т, при этом зафиксированы повышенные вибрации. Содержание железа в этом случае не снизилось и после полной замены масла. Затем наблюдалось постепенное увеличение концентрации Cж до величин, превышающих CПДК, при которых были зафиксированы повышенные вибрации при наработке двигателя 1100 ч. Этот случай изменения концентрации железа от наработки можно отнести к случаю II, характерному для 2-го двигателя. Двигатель был снят, и в результате его разработки было зафиксировано разрушение одного из его узлов.When the engine was running for 1100 hours, the iron concentration in the oil reached 8.2 g / t, while increased vibrations were recorded. The iron content in this case did not decrease even after a complete oil change. Then, there was a gradual increase in the concentration of Cf to values exceeding the maximum permissible concentration , at which increased vibrations were recorded when the engine was running for 1100 hours. This case of a change in the iron concentration from the running time can be attributed to case II, which is typical for the 2nd engine. The engine was removed, and as a result of its development, the destruction of one of its components was recorded.

Имело место разрушение межвального подшипника двигателя без достижения нормируемых величин (4 г/т и 6 г/т) - фиг. 8. В этом случае произошло одноразовое возрастание концентрации железа (5,4 г/т) уже при наработке 300 ч. Однако после замены масла эта величина снизилась до 3 г/т. There was a destruction of the motor shaft bearing without reaching standard values (4 g / t and 6 g / t) - FIG. 8. In this case, a one-time increase in the concentration of iron (5.4 g / t) occurred already at 300 hours. However, after changing the oil, this value decreased to 3 g / t.

После этого происходило монотонное возрастание концентрации железа, хотя абсолютная ее величина не превысила нормируемого значения 4 г/т. Описанное изменение содержания железа в масле более интенсивно, чем при нормальной работе двигателя и совпало с появлением повышенных вибраций. После 800 ч наработки двигатель разобрали, и было обнаружено разрушение межвального подшипника. After this, a monotonic increase in the concentration of iron occurred, although its absolute value did not exceed the normalized value of 4 g / t. The described change in the iron content in the oil is more intense than during normal engine operation and coincided with the appearance of increased vibrations. After 800 hours of operation, the engine was disassembled, and the destruction of the inter-shaft bearing was discovered.

Как видно из приведенных данных, первую и вторую группу двигателей, в которых произошло разрушение отдельных узлов, объединяет, то, что концентрация железа во всех случаях после постоянного и небольшого ее значения начинала увеличиваться, и за небольшой период (150...350 ч) достигло значений, превышающих ПДК. As can be seen from the above data, the first and second group of engines in which the destruction of individual nodes occurred is united, in that the iron concentration in all cases, after its constant and small value, began to increase, and over a short period (150 ... 350 h) reached values exceeding the MAC.

Следовательно, если содержание железа в масле, отобранном из масляной системы двигателя, начинает увеличиваться, и этот процесс продолжается после достижения 2 г/т, то такой двигатель необходимо брать под контроль, т.к. это свидетельствует о работе двигателя с повышенным износом. Если после нескольких отборов масла уровень содержания в нем железа стабилизируется на величине ниже 2 г/т, тогда можно перейти к нормальной его эксплуатации. Кроме отбора проб в строго указанное регламентом время необходимо контролировать другие показатели, такие как частота замены масла в масляной системе, уровень вибрации и случаи срабатывания сигнализатора "Стружка в масле". Это позволит более правильно оценивать состояние двигателя по изменению содержания металлов в рабочем масле при его работе, оценивать время наработки двигателя до предотказного состояния и определение момента особого контроля за работой двигателя. Therefore, if the iron content in the oil taken from the engine oil system begins to increase, and this process continues after reaching 2 g / t, then such an engine must be taken under control, since this indicates engine operation with increased wear. If after several selections of the oil the level of iron in it stabilizes at a value below 2 g / t, then it is possible to return to its normal operation. In addition to sampling at a time strictly specified by the regulations, it is necessary to monitor other indicators, such as the frequency of oil change in the oil system, the level of vibration, and the cases of triggering of the "Shavings in oil" alarm. This will make it possible to more correctly assess the state of the engine by changing the metal content in the working oil during its operation, to evaluate the time the engine is running to a pre-failure state and to determine the moment of special control over the operation of the engine.

Используемая литература
1. Белоконь Н.Н., Поршаков Б.П. Газотурбинные установки на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М.: Недра, 1969.
Used Books
1. Belokon N.N., Porshakov B.P. Gas turbine installations at compressor stations of gas mains. M .: Nedra, 1969.

2. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Наука, 1978. с. 189, 192. 2. Birger I.A. Technical diagnostics. M .: Nauka, 1978. p. 189, 192.

3. Патент Франции N 2164975, F 16 N 29/00. 3. French patent N 2164975, F 16 N 29/00.

4. Патент Англии N 1314458, G 01 N 15/06. 4. England patent N 1314458, G 01 N 15/06.

5. Патент Англии N 1256291, F 16 N 29/00, G 01 P 13/00. 5. Patent of England N 1256291, F 16 N 29/00, G 01 P 13/00.

6. Блохин М.А. Методы рентгеноспектральных исследований. М., 1959. 6. Blokhin M.A. Methods of x-ray spectral studies. M., 1959.

7. Бюллетень N 205.0515.2 (512-БД-В). Оценка технического состояния двигателей по концентрации металлических примесей в масле, 1989. Прототип. 7. Bulletin N 205.0515.2 (512-BD-V). Assessment of the technical condition of engines by the concentration of metallic impurities in oil, 1989. Prototype.

8. Инструкция по отбору проб масла на определение концентрации продуктов износа из систем смазки газотурбинных двигателей и редукторов летательных аппаратов гражданской авиации. ГосНИИ ГА, 1976. 8. Instructions for sampling oil to determine the concentration of wear products from the lubrication systems of gas turbine engines and gearboxes of civilian aircraft. State Research Institute of Civil Aviation, 1976.

Claims (1)

Способ контроля состояния газотурбинного двигателя, включающий периодическое измерение частиц железа в смазочном масле масляной системы в процессе работы двигателя, определение пороговых значений концентрации железа для нормального и повышенного износа, отличающийся тем, что при измерении концентрации железа в масле определяют пороговое значение концентрации железа в пределах Сж = 1,8-2,0 г/т, и при наличии дальнейшего роста концентрации железа при нормальном износе и увеличении вибрации прогнозируют предотказное состояние и устанавливают время наработки двигателя до этого состояния, равное 300-400 ч. A method for monitoring the state of a gas turbine engine, including periodic measurement of iron particles in lubricating oil of the oil system during engine operation, determination of threshold values of iron concentration for normal and increased wear, characterized in that when measuring the concentration of iron in oil, a threshold value of iron concentration is determined within = 1.8-2.0 g / t, and if there is a further increase in iron concentration with normal wear and vibration, a precautionary state is predicted and The engine operating time to this state is 300–400 h.
RU98121374A 1998-11-24 1998-11-24 Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings RU2164344C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121374A RU2164344C2 (en) 1998-11-24 1998-11-24 Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98121374A RU2164344C2 (en) 1998-11-24 1998-11-24 Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98121374A RU98121374A (en) 2000-09-20
RU2164344C2 true RU2164344C2 (en) 2001-03-20

Family

ID=20212724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98121374A RU2164344C2 (en) 1998-11-24 1998-11-24 Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164344C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674577C1 (en) * 2017-12-18 2018-12-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) Method of detection of particles of metal in system for lubrication of friction nodes of power installations divided into groups by particle sizes
RU2677490C2 (en) * 2016-10-14 2019-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Химмотолог" Method and device for monitoring the condition of dynamic equipment

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бюллетень n 205 9.0.0515.2 (512-БД-В) Оценка технического состояния двигателей по концентрации металлических примесей в масле, выпущенный в/ч 73855, 1989. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677490C2 (en) * 2016-10-14 2019-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Химмотолог" Method and device for monitoring the condition of dynamic equipment
RU2674577C1 (en) * 2017-12-18 2018-12-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) Method of detection of particles of metal in system for lubrication of friction nodes of power installations divided into groups by particle sizes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Scott et al. Ferrography—an advanced design aid for the 80's
Miller et al. In-line oil debris monitor for aircraft engine condition assessment
US5817928A (en) Method and apparatus for lubrication fluid analysis
RU2316746C2 (en) Method and device for testing lubricant
Scott et al. Predictive maintenance by ferrography
Newell Oil analysis cost‐effective machine condition monitoring technique
Scott Debris examination—a prognostic approach to failure prevention
RU2164344C2 (en) Method for inspecting and predicting condition of gas- turbine engines primarily those with intershaft bearings
RU2519520C1 (en) Detection of impurities in of working oil and estimation of its fouling for determination of conditions of machine assembly units and parts
Glos et al. Tribo-diagnostics as an indicator and input for the optimization of vehicles preventive maintenance
GB2108273A (en) A process for the advance indication of breakdowns or faults in a tribological (lubrication) system
Sejkorova et al. Engine oil analysis-effective instrument to evaluate the reliability of tractors engines
Furch et al. Design of a tribotechnical diagnostics model for determining the technical condition of an internal combustion engine during its life cycle
Akintunde Spectrometric Oil Analysis–An Untapped Resource for Condition Monitoring
Mobley Condition based maintenance
Kwon et al. Condition monitoring techniques for an internal combustion engine
Lukas et al. Machine and lubricant condition monitoring for extended equipment lifetimes and predictive maintenance at power plants
Lukas et al. Rotrode Filter Spectroscopy: A Recently Improved Method to Detect and Analyze Large Wear and Contaminant Particles in Fluids
WO2020218345A1 (en) Functional fluid state determination apparatus and functional fluid state determination system
Halme Condition monitoring of oil lubricated ball bearing using wear debris and vibration analysis
CN113418126B (en) Novel wear monitoring method for transmission lubricating system of military aircraft engine
Dempsey et al. Investigation of spur gear fatigue damage using wear debris
Maier Lubricants—Indicators for Oil System Damage and Malfunction
WO1993003458A1 (en) Method and apparatus for monitoring equipment
Furcha et al. Eksploatacja i Niezawodnosc–Maintenance and Reliability