滑油中金属屑分析在航空发动机状态监控中的应用

机械化工科技风2019年11月DOX10.19392/ki.1671-7341.201931142航空飞行器发动机滑油系统磨损检测技术应用研究张建军武警机动第二总队直升机支队湖南岳阳414600摘要：滑油系统作为航空飞行器发动机重要组成部分，其运行磨损状况会对航空发动机使用寿命及飞行安全产生直接影响，因此针对滑油系统的磨损状况进行检测也极为重要。

本文首先概述了发动机磨损机理和主要原因,随后就滑油磨损检测技术方法和操作要点展开了简要分析。

关键词:航空飞行器；发动机;滑油系统磨损滑油系统是航空飞行器发动机的组成之一，其作用是提供一定的压力，让滑油在压力作用下进入到发动机和传动系统的齿轮啮合处，起到润滑作用,减少运行中的磨损。

因此,滑油系统是否持续供给、滑油品质是否符合标准等，都会直接影响发动机和传动系统的运行磨损。

滑油系统磨损检测技术的原理就是通过提取和分析滑油成分，预测和监控发动机磨损情况，为发动机的维护与检修提供参考。

因此,熟练掌握滑油系统磨损检测技术也成为保障航空飞行器运行安全的一种有效策略。

1航空飞行器发动机滑油系统磨损机理为了提高发动机运行效率，在生产制造过程中都会对零部件的运动面进行拋光，以减少运动时的阻力。

但是受到技术水平、加工成本等诸多因素的限制,部件表面不可能达到绝对光滑。

当发动机高速运转时，其中凸起的部分会受到摩擦，随着摩擦时间的增长，磨损问题也会更加严重。

另外，摩擦过程中还会产生挤压作用，导致凸起部位从“细长”变成“短粗”，当大量的凸起被摩擦、压缩后，从宏观上观察发动机部件，就会发现明显的磨损情况。

其中，像轴承、挡油圈、滑油泵等部位，由于长期处于高速运转状态,磨损情况更加明显。

2发动机滑油系统的主要结构滑油系统是一个封闭式、循环系统,清洁的润滑油在压力作用下，从存储室进入到发动机的轴承、齿轮等部位，完成润滑作用。

然后经过润滑后剩余的润滑油，会被重新收集起来，经过清洁、过滤后，循环使用％滑油系统磨损检测的原理,就是将重新收集起来的润滑油，取样进行成分分析。

PW1100G-JM发动机ODM故障监控方法摘要：本文主要论证了OIL DEBRIS MONITOR（ODM）故障ECAM警告信息触发之前监控的必要性，并分享了ODM故障的监控方法。

关键词：ODM；必要性；监控方法1背景介绍A320NEO飞机共配备了两种型号的发动机，其中之一就是普惠公司最新研制的PW1100G-JM齿轮风扇发动机，而3号轴承碳封严失效（以下统称ODM故障）是此机型引进以来主要的换发原因之一。

PW1100G-JM发动机在设计上的一个创新点就是在滑油回油总管末端滑油箱入口处安装了OIL DEBRIS MONITOR（ODM）传感器，专门收集滑油回油路上的金属和非金属屑，并根据碎屑数量、尺寸产生相对应的信号，当参数超过预设值后，飞机会触发“ENGINE 1 OR 2 OIL CHIP DETECTED”的ECAM警告信息。

因此，针对ODM故障，普惠公司认为航空公司只需在触发上述ECAM警告信息时采取措施即可，不需要将ODM故障监控关口前移。

根据目前积累的数据,维护相关经验和不断的摸索总结，已经掌握了ODM故障的监控方法，并且认为很有必要将监控关口前移到ECAM警告信息触发前。

2 ODM故障监控方法理论上，A320NEO飞机每个航段会产生两个报文，分别是Engine Oil Monitoring 1 Report<26>和Engine Oil Monitoring 2 Report<27>，简称为A26和A27。

这两个报文可记录整个飞行过程的滑油系统参数，其中就包含有ODM故障监控所需的数据。

根据以往运行的相关经验，监控ODM故障需要关注4个关键参数，分别是DFSM、DFLM、DNFSM和DNFLM，按照OEM的解释，它们代表的意义分别是：1）DFSM=Debris rate Ferrous-Shortterm Maximum2）DFLM=Debris rate Ferrous-Longterm3）DNFSM=Debris rate Non-Ferrous-Short-term Maximum4）DNFLM=Debris rate Non-Ferrous-Long-term Maximum由此，OEM给出的监控标准为：1）DNFSM>4 counts for a rolling 5 minute time period2）DNFLM>6 counts for a rolling 60 minute time period3）DFSM>15 counts for a rolling 5 minute time period4）DFLM>20 counts for a rolling 60 minute time period也就是说，在整个飞行阶段，当DNFSM>4或DNFLM>6或DFSM>15或DFLM>20，将在飞机上触发上述ECAM警告信息。

航空发动机状态监控与故障诊断航空发动机状态监控与故障诊断1. 发动机状态监控主要技术手段气路性能监控，机械性能监控（滑油和振动监控），无损探伤（孔探检查应用最为广泛、涡流检查、荧光检查、着色检查和超声波检测）2. 发动机故障诊断含义与对象发动机故障诊断是指在不解体发动机结构（或仅拆除少数部件）的条件下，采用适当技术手段，确定发动机技术状况，确定故障部位、故障严重程度或预测潜在的故障，以保证发动机的安全、经济运行。

对象：完全组装好的、正在工作或准备工作的发动机（有时也包括像压气机、涡轮等单独部件）3. 完整的故障诊断包括故障检测：指出发动机是否已经产生故障；故障隔离：也称故障定位，指将故障定位到发动机的单元体或者某个附件；故障辨识：在前两个基础上，还要求指出故障的严重程度。

4. 数学模型的建立步骤P81建立发动机部件特性方程；2 建立正常态数学模型；3引入表征发动机部件故障的故障因子；4 由发动机正常态模型的解和发动机故障态模型的解得出故障系数5. 部件特性含义部件本身的尺寸在发动机工作过程中的性能参数反映，它仅仅取决于部件本身的尺寸。

如果部件本身的尺寸发生变化，那么部件特性也发生变化，也就是发生故障。

在一定的工作环境（边界条件）和工作状态（控制条件）下，发动机性能参数完全取决于发动机的几何尺寸。

6. 部件特性曲线P12 图2-2 会描述前一种变化叫做单纯性工作点平移，后一种变化称为特性线平移。

7. 故障因子类型第一类故障因子特性线平移；第二类故障因子故障分量计算题1：故障模型线性化P18 例5 与课上ppt题目计算题2：EGT裕度P23 例题+ 衰退量P268. 平均功率温度发动机能够产生额定功率（推力）的最大外界大气温度，称为平均功率温度，也叫拐点温度。

9. 起飞EGT裕度定义图3-2 & 3-3 重要！会画发动机全功率起飞时，实际排气温度与EGT红线值的差值。

公式3-1 ?EGT衰退量10. 最危险的EGT温度点图3-5 了解各种参数的含义11. 发动机基线刚出厂性能良好的发动机，在一定飞行条件下，发动机气路参数随工况参数的平均变化关系。

毕业设计（论文）发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术学院：专业：姓名：指导老师：航空学院飞行器制造工程专业张甜恬学号：职称：163701101419 张守田副教授中国·珠海二0二0年五月北京理工大学珠海学院毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计（论文）《发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

承诺人签名：日期：年月日发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术摘要发动机作为飞机的“心脏”，在飞机飞行过程中，需要经受许多高温高压的考验，部件之间会产生摩擦会产生热量，有可能会导致部件因为温度过高而报废，影响发动机的使用。

发动机的部件需要进行润滑和冷却，而滑油可以降低部件表面的温度，所以滑油系统对于发动机十分重要。

对典型发动机滑油系统以及油液监控技术的研究，可以对发动机滑油系统的基本作用、滑油的性能、滑油系统的主要附件、油液监控技术等方面有更加深入的了解。

这对维修和使用发动机具有重要意义。

本课题对滑油系统以及滑油油液监控技术进行研究，简要分析了滑油系统的大致部件的组成和功用，而发动机滑油系统的工作要求是通过举例V2500发动机的滑油系统进行分析。

滑油在发动机内循环的过程中会混有一些颗粒杂质，这些杂质会反映各部件间磨损状况，而油液监控技术可以对油液的状态进行监控，判断发动机内部部件的工作状况和也可以预测故障。

关键词：航空发动机滑油系统滑油油液监控技术Analysis of typical aeroengine oil system and lube synthesizedmonitoring technologyABSTRACTAs the “heart” of aircraft, the aeroengine suffers from many challenges such as high pressure and high temperature, during the flight of the airplane. The oil system plays an essential role in aeroengine mechanical system. The oil system controls the oil to lubricate and cool the aeroengine which ensures normal operation of the machine. The analysis of typical aeroengine oil system and lube synthesized monitoring technology can provide a deep understanding of function of oil system’s operation which is significant to the maintenance and the use of aeroengine.This paper pay attention to lubricating oil system basic function, composition and classification. It also analyzes the aeroengine lubricating oil system working requirements by taking V2500 aeroengine as an example. Lube synthesized monitoring technology analyzes the performance changes of oil in the oil system which gives the information to maintainer about lubrication conditions among various components of the aeroengine. It can help judge the working condition of aeroengine and predict the failure.Key words:Aeroengine; Oil; Oil system; Lube synthesized monitoring目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1前言 (1)2航空发动机滑油系统概述 (2)2.1典型滑油系统的功用 (2)2.2典型滑油系统的工作要求 (2)2.3滑油 (3)2.3.1黏度、黏度指数、凝点、闪点和残碳量等指标可以表示滑油的状态 (3)2.3.2滑油循环量和消耗量 (4)3典型滑油系统组成和分类 (5)3.1滑油系统的组成 (5)3.1.1按照系统分 (5)3.1.2按照部件分 (6)3.2滑油系统的类型 (12)3.2.1按照循环性质分 (12)3.2.2按照循环方式分 (13)4以V2500发动机滑油系统为例分析典型滑油系统的工作要求 (15)4.1V2500发动机滑油系统的主要技术指标 (15)4.2V2500发动机滑油系统工作情况 (16)4.3V2500发动机滑油系统的特点 (20)5滑油系统油液监控技术方法及其应用 (21)5.1光谱分析技术 (21)5.2铁谱分析技术 (21)5.3自动磨粒分析技术 (21)6总结与展望 (22)参考文献总结与展望 (23)谢词 (25)1 前言随着科技的高速发展，我们国家越来越重视航空业的发展。