郭 彪,郭麗芳

（株洲南方航空高級(jí)技工學(xué)校,湖南 株洲 412002）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)探析

郭 彪,郭麗芳

（株洲南方航空高級(jí)技工學(xué)校,湖南 株洲 412002）

發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行對(duì)大型機(jī)械的性能和正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用，在飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，如果能夠在第一時(shí)間找到發(fā)動(dòng)機(jī)的故障并解決，則在一定程度上可以控制故障的發(fā)展，確保飛機(jī)正常飛行落地。而在大型機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障是較為常見(jiàn)的故障類(lèi)型，對(duì)碰摩故障的準(zhǔn)確快速判斷，則對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的處理有著重要的意義。傳統(tǒng)的診斷方法雖然應(yīng)用面比較廣，但是效率比較低，對(duì)碰摩故障也不能第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到。在技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，本文就對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

航空發(fā)動(dòng)機(jī);大型機(jī)械;故障;在線監(jiān)測(cè);診斷

1 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，容易發(fā)生轉(zhuǎn)子件與定子件之間的相互摩擦，摩擦故障會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)失穩(wěn)，從而影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致整機(jī)震動(dòng)加劇、發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降或其他后繼故障，故障嚴(yán)重的將危害發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。近年來(lái)，隨著航空機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和工作效率越來(lái)越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的葉尖間隙也在逐漸地變小，這使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障發(fā)生頻率提高。傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩監(jiān)測(cè)方法主要是定期孔探檢測(cè)、性能監(jiān)控、振動(dòng)信號(hào)監(jiān)控等方法。這些傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段，或是無(wú)法準(zhǔn)確地定位故障，或是只能對(duì)二次故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)航空發(fā)電機(jī)的高性能要求。從航空發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中的需求和情況來(lái)看，迫切需要一種新的新的監(jiān)測(cè)手段來(lái)提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量。本文就對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障的在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)進(jìn)行探析。

2 航空發(fā)電機(jī)碰摩故障探析

2.1 摩擦過(guò)程分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障按照故障的嚴(yán)重程度可以分為間歇性碰摩、局部碰摩和整周碰摩三種類(lèi)型。簡(jiǎn)潔性碰摩是指氣壓機(jī)葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等情況下發(fā)生的偶然碰摩；局部碰摩是指發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)或幾個(gè)周期內(nèi)發(fā)生一次碰摩故障，而整周碰摩是指在多個(gè)轉(zhuǎn)速周期中始終按發(fā)生碰摩。從摩擦學(xué)的角度我們可以分析到，葉片機(jī)和機(jī)匣之間的碰摩屬于干摩擦過(guò)程中，兩者碰撞之間并沒(méi)有潤(rùn)滑劑等固體。

2.2 碰摩顆粒產(chǎn)生機(jī)理

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和機(jī)匣發(fā)生漸進(jìn)的碰摩接觸時(shí)，會(huì)因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生較小的顆粒，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和機(jī)匣發(fā)生較激烈的碰摩接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的顆粒。通常情況下，對(duì)干摩擦進(jìn)行分析時(shí)，可以采用磨損定律表示摩擦過(guò)程的各參數(shù)關(guān)系及影響程度。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障監(jiān)測(cè)原理

3.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障在線監(jiān)測(cè)原理

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要基于精密的信號(hào)處理系統(tǒng)運(yùn)行，依靠靜電監(jiān)測(cè)原理對(duì)碰摩故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，航空飛機(jī)上會(huì)有一個(gè)特定的信號(hào)處理器對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及分析對(duì)故障的具體解決辦法。因此此種監(jiān)測(cè)方法是在線監(jiān)測(cè)，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)，從而保證飛機(jī)在飛行全程的穩(wěn)定性。同時(shí)利用處理器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析故障，更加準(zhǔn)確可信，效率也更高。

3.2 碰摩故障靜電監(jiān)測(cè)原理

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本原理是靜電監(jiān)測(cè)原理。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的帶電顆粒物，這些顆粒物會(huì)對(duì)靜電荷的數(shù)量產(chǎn)生影響，從而會(huì)使電荷場(chǎng)中的電量出現(xiàn)異常波動(dòng)的情況。而信號(hào)處理器通過(guò)對(duì)整個(gè)靜電場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，能夠監(jiān)測(cè)到電流波動(dòng)狀況，并將監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)輸送到信號(hào)處理器上，信號(hào)處理器通過(guò)分析監(jiān)測(cè)，從而判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否出現(xiàn)碰摩故障。在碰摩故障處理中，信號(hào)探測(cè)是一個(gè)傳感器探測(cè)針，它可以將探測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)地發(fā)送給處理器終端，終端會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行除噪、過(guò)濾、放大處理，將信號(hào)的特征提取出來(lái)，再傳輸給信號(hào)分析終端進(jìn)行分析，最終在監(jiān)測(cè)器上顯示是否出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障。因?yàn)椴捎迷诰€系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)反饋解決，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行和飛機(jī)的安全飛行。

3.3 碰摩故障診斷及處理

對(duì)航天發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障的診斷，大致的流程如下：在靜電信號(hào)圖像顯示完全后，可以根據(jù)公式計(jì)算出靜電場(chǎng)內(nèi)電荷信號(hào)的活動(dòng)頻率。在靜態(tài)靜好圖像的提出過(guò)程中，一方面會(huì)提出在連續(xù)時(shí)間范圍的電荷信號(hào)信息，另一方面一會(huì)提取離散的電荷信號(hào)，連續(xù)時(shí)間范圍的電荷信號(hào)更加真實(shí)，而離散的電荷信號(hào)則更加直觀、清晰，處理起來(lái)也比較方便。在對(duì)圖像中的電荷信號(hào)求均方根值，便可發(fā)現(xiàn)電信號(hào)的異常，從而判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障。

在大型機(jī)械的運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的靜電有很多種，我們應(yīng)該對(duì)異常的信號(hào)做好相應(yīng)的處理措施，以確保準(zhǔn)確診斷碰摩故障并及時(shí)解決，以免減少不必要的損失。在遇到故障時(shí)，飛行員要保持清醒的頭腦，冷靜分析情況，判斷故障是否在自己的能力控制范圍之內(nèi)，如果能夠解決，則要認(rèn)真觀察情況，思考應(yīng)對(duì)措施，如果發(fā)現(xiàn)故障超出自己的能力范圍，就要及時(shí)請(qǐng)求援助，并控制好飛機(jī)的飛行狀態(tài)，以確保飛機(jī)最大程度的安全飛行。

4 總結(jié)

在本文中，我們對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障進(jìn)行了進(jìn)一步的分析研究，并對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。在飛機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，其安全性和可靠程度要靠發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究十分有必要。發(fā)動(dòng)機(jī)的碰摩故障常見(jiàn)但是難易準(zhǔn)確快速診斷，采用在線監(jiān)測(cè)與診斷可以在完善傳統(tǒng)診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，達(dá)到更好的診斷效果，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的安全飛行和最大程度的確保飛機(jī)乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。

[1]劉鵬鵬,左洪福,付宇.航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障在線監(jiān)測(cè)與診斷研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2013(07).

[2]符嬈，張群巖，趙述元．航空發(fā)動(dòng)機(jī)試飛中轉(zhuǎn)靜子碰摩故障信號(hào)處理的希爾伯特-黃變換(HHT)方法[J].噪聲與振動(dòng)控制,2012(02).

[3]張波，羅澤明，于相財(cái).航空發(fā)動(dòng)機(jī)碰摩故障在線監(jiān)測(cè)和診斷[J].中國(guó)機(jī)械,2014(18).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.021