Трибодиагностика

Методы контроля и диагностирования оборудования ГПА

С момента ввода в эксплуатацию первого газоперекачивающего агрегата в системе газоснабжения появилась объективная необходимость получения информации об эксплуатационных характеристиках и техническом состоянии агрегатов во время их работы.

Для получения подобной информации многими учёными и инженерами разрабатывались и продолжают разрабатываться по сей день методики диагностических исследований. В настоящее время существует большое количество методов определения технического состояния, основанных на различных физических, химических и математических методах и способах сбора и обработки первичной информации. В литературных источниках раскрываются следующие основные методы сбора и обработки диагностической информации:трибодиагностика;диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах сгорания;диагностика температурного состояния деталей; метод акустической эмиссии, радиография;магнитопорошковый метод; вихретоковый метод; ультразвуковой контроль; капилярный контроль; вибрационная диагностика; акустическая диагностика; методы параметрической диагностики и т.д.

Существующие методики расчета прочностных характеристик элементов ГПА при проектировании практически позволяют гарантировать своевременное определение начала разрушений от статических нагрузок. Динамические напряжения, возникающие в поверхностном слое материала, оцениваются не всегда надежно и при эксплуатации возможны разрушения. Этим разрушениям, как правило, предшествуют: образование каверн, питтинга в местах контакта, разрушение поверхностного слоя, причем отказ наступает по истечении некоторого периода времени, необходимого для развития неисправности до критического уровня. В процессе развития неисправности поток масла системы смазки систематически уносит оторванные частицы с мест разрушения. Масло в этом случае служит носителем информации о возможных неисправностях. Для того чтобы идентифицировать неисправность, нужно уметь отличать продукты нормального износа от частиц, проявляющихся при разрушениях или попавших в систему смазки при осмотрах и ремонтах.

Методы диагностики, основанные на исследовании продуктов износа, содержащихся в масле, называются методами трибодиагностики. Эти методы базируются на принципе обнаружения, улавливания и удержания металлических частиц износа. Для этой цели используются магнитные пробки; электрические детекторы, вырабатывающие сигнал при замыкании электродов частицами; спектральный анализ масла; анализ изменения формы частиц, их поверхности; рассеивание и ослабление пучка света при прохождении через поток масла; анализ электрического сопротивления масла.

Улавливание частиц с помощью магнитных пробок имеет ограниченные возможности, так как магнитные пробки неэффективны для улавливания немагнитных частиц. По этой причине наряду с ними применяются фильтры – сигнализаторы. Такой фильтр служит для фильтрации откачиваемого от ГПА масла и выдачи сигнала при замыкании металлической стружкой секций щелевого элемента.

Более информативным, но более сложным является метод диагностирования на основе определения состава продуктов износа в масле спектральным или химическим способами с использованием стационарной аппаратуры. Сложность реализации метода связана с необходимостью решения организационных и технических задач по пересылке проб масла на исследование, обеспечению эквивалентных условий сравнения проб для определения динамики развития дефекта (масло не должно доливаться, продукты износа в месте отбора должны быть распределены равномерно, если агрегат на подшипниках скольжения, между взятием проб не должно быть пусков, остановов ГПА). Диагностическими признаками неисправностей в этом случае служат концентрация, размеры, материал продуктов износа. Материал и форма частиц, как правило, позволяют установить возможные места и стадию износа, изменение концентрации - интенсивность развития неисправности.

Для выявления дефектов трущихся пар, омываемых маслом, весьма информативен контроль электрического сопротивления масляной пленки. Физическая суть метода основана на том, что масляный слой между трущимися деталями является диэлектриком и обладает большим сопротивлением даже при очень малой толщине. При работе смазываемого механизма масляный слой периодически разрушается и под действием масляного клина вновь восстанавливается. В нормальных условиях средняя по времени величина сопротивления остается весьма высокой. При наличии дефекта трущейся пары частота и интенсивность разрушения масляного слоя увеличивается, и средняя величина сопротивления резко падает, что и является диагностическим признаком (ДП) появления дефекта. Принципиальная схема измерения весьма проста: к вращающемуся валу прижимается медно-графитовая щетка, другой контакт электрической цепи выводится на корпус ГПА; между ними включается омметр. Опыт использования рассматриваемого способа в авиации показал, что он позволяет выявить дефекты шестерен и подшипников качения на несколько часов раньше, чем на них реагирует сигнализатор стружки в масле накопительного типа.

Одним из перспективных методов непрерывного контроля состояния деталей, омываемых маслом, является оптический метод, основанный на рассеянии и ослаблении луча света при прохождения через жидкость с различными свойствами. Этот метод позволяет, кроме продуктов износа, обнаруживать воздух в маслосистеме, заменять масло по состоянию.