Главная → Примеры внедрения → Прибор для вибрационной диагностики подшипников ротора турбины высокого давления авиационного двигателя (АО «Мотор-Сич», г. Запорожье)

Прибор для вибрационной диагностики подшипников ротора турбины высокого давления авиационного двигателя (АО «Мотор-Сич», г. Запорожье)

Специфика
Диагностические системы

Назначение
Прибор используется для безразборной диагностики состояния подшипников качения в условиях эксплуатации. Задачей диагностики является раннее обнаружение подшипников с минимальной стадией повреждения.

Работа выполнена силами специалистов АО "Мотор- Сич", АО "Вибродиагностика" и НПП "Мера". 

Объект диагностики
Поврежденные беговые дорожки наружных обойм роликоподшипников, находящиеся в различной стадии развития дефекта. 

Вид поврежденной беговой дорожки наружной обоймы роликоподшипника. Наиболее ранняя стадия: появление рисок.

Вид поврежденной беговой дорожки наружной обоймы роликоподшипника. Минимальная стадия: появление отдельных участков с микроповреждениями.

Вид поврежденной беговой дорожки наружной обоймы роликоподшипника. Средняя стадия: появление больших поврежденных участков с выкрашиванием.

Вид поврежденной беговой дорожки наружной обоймы роликоподшипника. Максимальная стадия (незадолго до разрушения): повреждена вся поверхность беговой дорожки.

Состав

• Вибродатчики с блоком согласования аналоговых сигналов.
• Крейт с аналого-цифровым преобразователем, процессором цифровой обработки данных, коммутатором, набором программируемых инструментальных усилителей и фильтров ФНЧ.
• Стационарный или переносной IBM-совместимый компьютер.
• Программное обеспечение ПОС (пакет обработки сигналов).

Методика и результаты исследований
Система обеспечивает ввод, анализ и представление данных в режимах реального времени или с накоплением на жестком диске.

В процессе вибродиагностических исследований запись вибросигналов производится в процессе выбега ротора турбины высокого давления после его ручной раскрутки до достижения частоты вращения около 1.5 Гц.

Вибросигналы, замеренные на корпусе опоры подшипника при различных стадиях развития дефекта беговой дорожки наружной обоймы, регистрируются в темпе ввода на жестком диске персонального компьютера.

Последующая обработка производится с целью выявления диагностических признаков, т.е. параметров вибросигнала, чувствительных к наличию и степени развития повреждения.

При этом применяются методы взаимного сравнительного анализа, позволяющие выявить отличия в вибросигналах, соответствующих различным состояниям подшипников, такие как расчет и построение функции некогерентности, невзаимной части спектра, некогерентной спектральной мощности, разностных спектральных характеристик и др. 

Внедрение
Прибор с 1995 года эксплуатируется в АО "Мотор-Сич".

Экспертная система завершает свою работу выпуском результирующего протокола, содержащего информацию об объекте диагностирования, состоянии подшипника и рекомендации по действиям с двигателем. Надежность поставленного диагноза - результат следующих особенностей:

• система работает с большими объемами диагностической информации (около 1 Мв оцифрованных вибросигналов);
• диагноз основан на использовании семейства диагностических признаков;
• производится статистическое взвешивание измеренных величин;
• выполняется температурная коррекция признаков;
• производится оценка внешних шумов и их исключение из величин признаков (путем измерения "тишины" в процессе исследований);
• обеспечивается автоматический режим ввода, обеспечивающий постоянство оборотов ротора при старте и калибровочных условий (позволяет использовать персонал, не имеющий специальной подготовки).

На первом этапе достоверность диагноза проверялась путем моделирования различных состояний подшипника в составе опытного двигателя с последующим замером диагностических признаков. Достоверность определения состояния составляла 0,938. После проведения корректировок методики было проведено ее опробование в условиях эксплуатации на двигателях в составе самолетов. Количество проведенных обследований - 43. При этом практически во всех случаях диагноз "Недопустимое выкрашивание беговой дорожки" был подтвержден разборкой двигателя и дефектацией подшипника в условиях завода-изготовителя. Указанные работы выполнены на 5 двигателях.

Кроме того, подшипники с двигателей, поступивших на завод для ремонта по выработке ресурса или по другим причинам, но имевших диагноз "Подшипник кондиционный", также подвергались дефектации, которая во всех случаях его подтверждала. Такое обследование выполнено на 4 двигателях. По окончании опробования начаты и по настоящее время продолжаются работы по проведению диагностирования на всем парке самолетов. В настоящее время проведено 123 обследования на 83 двигателях. По результатам диагностирования произведена замена подшипника или отстранение от эксплуатации 8-ми двигателей. Во всех случаях дефектация подшипника подтверждала диагноз, т.е. необоснованных съемов двигателей не было. Кроме того отсутствуют случаи появления дефектов на подшипниках с диагнозом "Кондиционный".

Проведенные работы по диагностированию подтвердили высокую эффективность применяемого метода и оборудования для безразборной диагностики состояния подшипников качения в условиях эксплуатации. Экономическая эффективность диагностики не вызывает сомнений, так как только на стоимости ремонта двигателя с дефектным, своевременно выявленным подшипником экономится около 1 млн. USD. В настоящее время обследование состояния подшипников успешно продолжается.