авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Повышение достоверности результатов диагностирования газотурбинных двигателей сцинтилляционным методом с целью снижения рисков возникновения чрезвычайных ситу

-- [ Страница 4 ] --

8. В масле системы смазки регистрируются частицы «чистого» железа и меди, 16-19% и 15% соответственно. Достаточно редко (частота встречаемости 0,1%) обнаруживаются частицы состава типа Fe-Cr-Ni, не зарегистрированы даже единичные частицы ванадия, а также частицы сплава типа Fe-W-Cr-V-Ni, из которого изготовлены некоторые подшипники двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154.

В шестой главе приведены результаты исследований по разработке новой технологии диагностирования узлов и агрегатов, омываемых смазочным маслом, двигателей типа Д-30КП/КУ/КУ-154 на основе спектрального атомно-эмиссионного сцинтилляционного способа.

Технология диагностирования включает несколько этапов, среди которых основными являются:

- специальная обработка результатов измерений, полученных на сцинтилляционном спектрометре;

- формирование предварительного диагноза по результатам измерений;

- составление отчета о результатах измерений параметров частиц повреждаемых деталей с выдачей основных результатов на экран монитора в виде протокола;

- анализ результатов сцинтилляционных измерений, оценка технического состояния двигателя, локализация повреждения, отработка окончательного диагноза и рекомендаций по дальнейшей эксплуатации исследованного двигателя.

Диагностические решения принимались исходя из установленных граничных значений параметров частиц поврежденной детали, по превышению которых определялась стратегия дальнейшего использования двигателя.

В качестве граничных значений принималась односторонняя оценка (в сторону превышения) 2 и 3 .

Если результат сцинтилляционных измерений брался как среднее из двух параллельных измерений, то полученной точности было достаточно для достижения цели, т.е. всегда . Из этого следует, что в диапазон результатов измерений от нуля до верхней границы () входят ()% всех исправных двигателей. В диапазон до верхней границы () входят ()% исправных двигателей, а за диапазоном () – ()% исправные двигатели практически отсутствуют.

Так как вид распределений результатов измерений определяет значения в доверительном интервале, то были проведены исследования законов распределений в случаях отличии их от нормального проводилась коррекция.

В результате выполненных исследований установлено следующее:

- закон распределения результатов сцинтилляционных измерений для параметров «количество частиц», «средний размер частиц» и «содержание» отличается от нормального;

- найдено преобразование, приводящее распределение результатов сцинтилляционных измерений к нормальному закону;

- выявлена закономерность изменения результатов измерений, позволяющая исключить из выборки результаты, нарушающие нормальный закон распределения;

- разработаны статистические модели исправных двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154 по параметрам частиц, отделяемых от повреждаемых деталей для указанных наработок 0 < ППР < 500 часов, 500 < ППР < 1000 часов, 1000 < ППР < 2000 часов, 2000 < ППР < 3000 часов, ППР > 3000 часов.

Поскольку не представляется возможным спрогнозировать тип развития повреждения, то для снижения вероятности ошибочного диагноза на анализ должны поступать, как минимум, две пробы проба масла и проба смыва с маслофильтра.

При выборе диагностических параметров для пробы с маслофильтра использован рейтинговый подход – количество частиц определенного сорта, приходящихся на 1000 частиц износа:

- рейтинг общего числа частиц, содержащих данный элемент, Rобщ Эл.ч

Rобщ Эл.ч = nобщ. Эл.:Nобщ.ч 1000,

где nобщ.Эл. общее число частиц всех типов (составов), содержащих данный элемент, зарегистрированных в пробе за измерение, Nобщ.ч число частиц всех типов (составов), зарегистрированных в пробе за измерение.

- рейтинг простых частиц, состоящих только из одного элемента, Rпр Эл,ч

Rпр Эл,ч = nпр Эл:Nобщ. ч 1000;

- рейтинг сложных частиц, отдельно для каждого состава, Rсл.ч( Эл1-Эл2-….)

Rсл (Эл1-Эл2-….) = nсл (Эл1-Эл2-….):Nобщ. ч 1000,

где nсл (Эл1-Эл2-….) число сложных частиц определенного (Эл1-Эл2-….) состава, зарегистрированных в пробе за измерение;

- общий показатель износа, Vобщ. отношение числа всех сложных частиц к числу всех простых частиц:

Vобщ. = nсл (Эл1-Эл2-….) / nпр Эл = (Nобщ. ч - nпр Эл) / nпр Эл.

Под значком подразумевается суммирование по всем элементным составам частиц, как сложных, так и простых;

- элементный показатель повреждения, VЭл отношение числа сложных частиц, содержащих данный элемент nпр Эл, к числу простых частиц, состоящих только из одного данного элемента

VЭл. = nсл Эл / nпр Эл = nобщ. Эл - nпр Эл) / nпр Эл;

- количество составов сложных частиц G, отражающее их многообразие и являющееся одним из показателей повреждения двигателя, подсчитывается непосредственно при измерении.

Проведенные оценки пределов допускаемой относительной погрешности измерения рейтингов и показателей износа показали, что при условии набора числа частиц за экспозицию порядка 2000 см-3 точность измерения данных параметров не хуже 20%.

Статистические эталонные модели двигателей Д-30КП/КП-2 и Д-30КУ-154 с наработками ППР 700 ч и ППР > 700 ч построены с учетом законов распределений результатов сцинтилляционных измерений параметров частиц, отделяемых от повреждаемых деталей в пробах смывов.

За период 2000-2008гг сцинтилляционным методом продиагностировано более 700 двигателей типа Д-30КП/КУ/КУ-154, из которых 89 имели внешние признаки повреждения и были сняты с эксплуатации и направлены на завод-изготовитель.

На 14.03.08 в заводских условиях исследовано 83 двигателя с использованием сцинтилляционного метода диагностики. Результаты заводских исследований показали, что повреждение 76 двигателей, продиагностированных сцинтилляционным методом, было определено с точностью до узла.

Сцинтилляционный метод диагностики позволил дополнительно выявить на этих двигателях повреждения, которые имели место.

О достаточной практической достоверности сцинтилляционного метода диагностики свидетельствуют следующие данные.

В эксплуатации на семи двигателях были обнаружены внешние признаки повреждения двигателя в соответствие с действующей документацией. Результаты сцинтилляционных измерений наличие повреждения не подтвердили. Однако двигатели были сняты с эксплуатации. В заводских условиях было подтверждено, что двигатели не имеют повреждений, о чем свидетельствовали результаты сцинтилляционных измерений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате выполнения данной работы решены крупные научно-технические проблемы, заключающиеся:

- в разработке теоретических и практических положений сцинтилляционного метода диагностики, обеспечивающего повышение качества диагностирования газотурбинных двигателей;

-в создании диагностической аппаратуры нового поко­ления с использованием спектрального атомно-эмиссионного сцинтилляционного способа оценки параметров металлических частиц, отделяемых от повреждаемых деталей в процессе эксплуатации и выявляемых в пробах смазочных масел;

-в разработке технологии диагностирования технического состояния деталей, омываемых смазочным маслом авиационных двигателей, с помощью созданной диагностической аппаратуры, обеспечивающей снижение рисков возникновения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации воздушных судов.

Основные результаты работы:

1. Показано, что перспективным средством диагностирования авиационных ГТД, обеспечивающим повышение достоверности и качества диагноза, является атомно-эмиссионный спектрометр с использованием СВЧ плазменного источника света и сцинтилляционного принципа выделения аналитического сигнала.

2. Разработана математическая модель газодинамического течения газа в цилиндрических разрядных камерах СВЧ-плазмотронов и движения в нем одиночных металлических частиц, учитывающей движение, нагрев, испарение этих частиц и различные способы стабилизации разряда, позволившая уточнить закономерности течения газа, исследовать движение и испарение частиц в разрядной камере источника возбуждения спектров.

3. Исследованы физические процессы в разрядной камере источника возбуждения спектров (СВЧ-плазмотрона) сцинтилляционного спектрометра и определены:

- условия оптимального выделения сцинтилляционного сигнала;

- новые закономерности течения газа;

- траектории движения твердых частиц в плазменном закрученном потоке;

- газодинамические условия, при которых введенные в разряд металлические частицы примеси не осаждаются на стенки разрядной камеры, а двигаются по центральной высокотемпературной зоне разряда;

- условия, при которых каждой введенной в разряд частице соответствует один сцинтилляционный импульс.

4. Разработаны теоретические и практические положения создания диагностической аппаратуры нового поко­ления на основе спектрального атомно-эмиссионного сцинтилляционного способа оценки параметров металлических частиц, отделяемых от повреждаемых деталей в процессе эксплуатации.

5. Разработан плазмотрон циклонного типа, используемый в сцинтилляционном спектрометре в качестве источника света, который характеризуется следующими параметрами:

- является безэлектродным;

- имеет неограниченный ресурс;

- в качестве рабочего газа используется воздух при атмосферном давлении;

- минимальный размер частицы металлической примеси, при котором инициируется и регистрируется сцинтилляционный сигнал, составляет около 2-3 мкм;

зависимость между аналитическим сигналом и максимальным размером частицы сохраняется до 55-60 мкм.

6. Разработаны:

- атомно-эмиссионный сцинтилляционный способ и сцинтилляционный спектрометр нового поколения для комплексного, «прямого» измерения параметров металлических частиц в жидких пробах. Спектрометр обеспечивает измерение до шести параметров частицы, отделяемых от повреждаемых деталей, в пробах смазочных авиационных масел и позволяет получать за 10 минут из аналитической навески пробы масла объемом 1 мл информацию одновременно по 8 элементам (Al, Cr, Ni, Mg, Fe, Cu, Ag, V). На сцинтилляционный спектрометр получен сертификат Госстандарта РФ как «Анализатор масла сцинтилляционный САМ-ДТ-01» и зарегистрирован в государственном реестре средств измерений под №24095-02;

- сцинтилляционный метод диагностики ГТД по результатам сцинтилляционных измерений, внедренный в гражданскую авиацию (бюллетени №№ 1756-БД-Г, 1772-БД-Г, 1786-БД-Г, 1807-БЭ-Г, 1827-БЭ-Г, 1840-БЭ-Г, 94348-БЭ-Г), который позволил значительно повысить достоверность диагноза и обеспечить экономический эффект более 16 млн. рублей;

- статистические модели исправных двигателей и количественные диагностические признаки, построенные с использованием параметров частиц повреждаемых деталей из проб масел и смывов с маслофильтра.

7. Выявлены закономерности влияния передаточной функции источника возбуждения спектров на распределение сцинтилляционных сигналов. Показано, что использование в сцинтилляционном анализе источника возбуждения спектров с передаточной функцией, отличающейся от -функции, приводит к неоднозначной связи между сигналом и испарившейся массой частицы. Поэтому по единичному импульсу не представляется возможным получить информацию об индивидуальной массе (размере) частицы. Возможно только отслеживание изменения средней массы (среднего размера) частиц, например, по измерению характеристик распределения сцинтилляционных сигналов от пробы к пробе.

8. Разработан и внедрен в практику сцинтилляционный метод диагностики:

- методика выполнения измерений содержания массовой доли, которая внесена в Федеральный реестр. Регистрационный код МВИ по Федеральному реестру ФР.1.31.2001.00475;

- методика измерения концентрации и размеров частиц, на которую выдано Восточно-Сибирским филиалом ФГУП «ВНИИФТРИ» свидетельство об аттестации №01-2002;

- стандартный образец предприятия СОЧПИ Восточно-Сибирским филиалом ФГУП «ВНИИФТРИ», на который выдан сертификат об утверждении типа стандартного образца продуктов изнашивания за №СО-1-01.

9. Систематизирован набор эталонов проб масел и смывов с основного маслофильтра и создана база данных проб масел и смывов с основного маслофильтра с двигателей, имевших различные повреждения узлов и агрегатов. База данных проб может использоваться для оценки диагностической достоверности результатов при проработке новых технологий диагностирования, методик измерения параметров частиц износа и совершенствования технологий диагностирования.

10. Выполнение поставленной в диссертации цели достигнуто реализацией работы путем:

- разработки теоретических и практических положений сцинтилляционного способа и создания атомно-эмиссионного сцинтилляционного спектрометра;

- разработки сцинтилляционного метода диагностики, обеспечивающего повышение уровня безопасности эксплуатации газотурбинных двигателей и снижение рисков возникновения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации воздушных судов;

- исключения необоснованного съема двигателей с эксплуатации;

- установления истинных причин повреждений, разрушений элементов конструкции ГТД и его отказов;

- разработки рекомендаций для эксплуатирующих организаций и требований к промышленности по предупреждению и своевременному выявлению повреждений.

Результаты исследований классифицируются как решение актуальной научно-практической проблемы обеспечения эффективности и безопасности применения авиационных ГТД воздушных судов на основе разработки новых научно-обоснованных технических и технологических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА, В КОТОРЫХ ИЗЛОЖЕНО

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Научно-технические книги и монографии

1. Надежность, диагностика, контроль авиационных двигателей. В. Г. Шепель [и др.] – Рыбинск : РГАТА, 2001. – 351 с.

2. Дроков В. Г. Использование сцинтилляционного метода анализа для экспрессного определения минералого-гранулометрической характеристики золота и серебра в порошковых пробах при поисках и оценке месторождений золота. / В. Г. Дроков, Г.А. Феофилактов – Иркутск : ИГУ, 1992. – 40 с.

Статьи, авторские свидетельства и патенты



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.