ЭОТб-11-2 / 6.1. Трибодиагностика и диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах сгорания / 6.1.Ибрахимов,Галеев

Трибодиагностика

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.

Трибодиагностика - анализ состава масла (продуктов износа, окисления и загрязнения сторонними веществами). Это один из самых эффективных методов диагностики состояния трущихся деталей механизмов. Трибодиагностика применительно к машинному оборудованию представляет собой оценку его технического состояния по составу и концентрации продуктов износа в рабочем масле с помощью специальных приборов и оборудования (анализаторов масла, атомно-эмиссионных и ИК спектрометров и т.д.). Анализ проб масла на данном оборудовании позволяет определить концентрацию в нем того или иного элемента, из которого сделаны детали механизма, подвергающиеся трению. Зная эту величину, определяют усредненный износ соответствующей детали и делают вывод о необходимости проведения ремонтных работ.

Трибодиагностика – это перспективный превентивный метод оценки состояния машинного оборудования, дающий достоверные данные о его рабочем состоянии и степени износа. Однако на сегодняшний день данный метод не получил широкого распространения в промышленности. Трибодиагностика в качестве повседневной практики пока используется только для обслуживания газотурбинных двигателей. Но перспективно ее применение для оценки работоспособности подшипников качения и других узлов машин.

Процесс эксплуатации газотурбинных установок (ГТУ) выявил особенности контроля их техсостояния. В первую очередь, в отличие от авиации, где работа двигателя складывается из отдельных полетов, газотурбинные двигатели промышленного назначения должны непрерывно работать весь межрегламентный период. Длительность такого цикла работы может составлять 1500 - 3000 часов. Поэтому контроль состояния ГТУ должен вестись непосредственно во время их работы.

В настоящее время российская промышленность выпускает целый ряд приборов, применяемых в трибодиагностике сложных механизмов, таких как ГТУ.

Возможности и преимущества

Многофункциональный анализатор, который измеряет

• Деградацию химических свойств масел

• Загрязнение жидкостями

• Содержание воды

• Размеры частиц и подсчитывает их количество согласно стандарту ISO 4406

• Вязкость

Другие возможности:

• Анализ продуктов износа

• Комплект для захвата и записи изображения для анализа продуктов износа

• Определение ферромагнитных и неферромагнитных продуктов износа

• Выдает результаты проб масла за 8 минут вместо нескольких дней или недель

• Прост в использовании - достаточно трехдневного обучения

Описание

Трехвекторный анализатор 5200 – это многофункциональный анализатор, который определяет большинство проблем, связанных со смазочными маслами в редукторах, насосах, компрессорах, турбинах, электродвигателях, гидравлике и обрабатывающих машинах. Система анализа масел 5200TV предназначена для использования в отделах техобслуживания для выполнения анализа смазочных масел, гидравлических жидкостей, турбинных и трансформаторных масел.

Процедура следующая:

• Диагност отбирает пробу масла из машины в 50-мл пластиковый флакон

• Выполняет 4 теста с использованием анализатора 5200 и вискозиметра 52DV:

• Вязкость, содержание воды, деградация химических свойств, загрязнение жидкостью, распределение частиц по размерам, определение ферромагнитных и неферромагнитных частиц

• На основании результатов тестов в течение 8 минут можно определить, безопасно или нет дальнейшее использование  масла.

• В случае наличия загрязнения частицами, для определения происхождения частиц можно использовать микроскоп, который предоставит важную информацию о состоянии машины

Анализатор масла BALTECH OA-5000 предназначен для контроля состояния масла путем измерения изменений его электрохимических показателей, вызванных загрязнением, деградацией масла и износом механизмов. Знание этих изменений позволяет пользователю увеличить интервал между заменами масла, своевременно обнаруживать повышенный механический износ оборудования и ухудшение смазывающих свойств масла. Данный эффект особенно проявляется в моторных маслах, но также наблюдается и в редукторных и смазочных маслах.

Причиной загрязнения масла чаще всего является окисление и образование кислоты. Это происходит в процессе нормальной работы двигателя и проявляется в виде постепенного повышения результатов измерений в течение некоторого периода времени. Другими причинами загрязнения являются повышенный износ и механические повреждения, такими загрязнителями, как сажа, топливо, вода, антифриз и металлические  частицы. Подобные загрязнители дают заметный рост показаний прибора, в результате чего прибор выдает предупреждение о вероятном отказе оборудования вследствие загрязнения масла.

Так как анализатор масла BALTECH OA-5000 измеряет изменение в диэлектрических свойствах использованного масла по сравнению с чистым, то сначала анализатор следует откалибровать по чистому маслу того же типа, что и исследуемое. Затем выполняется непосредственно анализ интересующего масла.

Анализатор масла BALTECH OA-5000 представляет собой портативный прибор, который позволяет проводить анализ масла за 2 минуты и может являться альтернативой длительных лабораторных исследований.

Минилаборатория BALTECH OA-5100 предназначена для обеспечения легкого и быстрого контроля химического состояния масла по таким показателям, как

• вязкость

• общее кислотное число,

• общее щелочное число,

• окисление,

• нитрование,

• сульфирование,

а также для определения наличия таких загрязнителей, как вода, сажа, гликоль и неправильное масло.

Минилаборатория BALTECH OA-5100 создана для анализа широкого ряда минеральных и синтетических масел, используемых в шестернях, двигателях, трансмиссиях, гидравлических системах, турбинах и биодизелях. Является простой в работе, не требует какой-либо специальной квалификации и обучения.

OilView

Анализатор масел и консистентных смазок (содержание свободной и растворенной воды, концентрация магнитных и немагнитных частиц, степень окисления/деградации) 

ПРИМЕНЕНИЕ

Оперативность получения информации о состоянии масла в работающей технике - не прихоть, а необходимость сегодняшнего дня. Технический персонал, обслуживающий технику в условиях ГОКов, транспортных компаний, металлургических предприятий и т.д., заинтересован в получении понятных результатов анализа масла непосредственно на рабочем месте.

ПРЕИМУЩЕСТВА

• Надежность и простота

• Оперативная информация о загрязнении, деградации масла и об износе техники

• Эффективный инструмент для прогнозирования технического обслуживания

Анализ пробы масла на приборе OilView занимает около 1 минуты. Никакой пробоподготовки не требуется - проба анализируется «как есть».

Результаты анализа позволяют принять решение по трем важнейшим аспектам технической диагностики: рабочие свойства масла, загрязнение масла, износ техники.

Поскольку главной задачей приборов диагностики масла является не единичный результат, а контроль тенденций износа и изменения рабочих свойств, то OilView снабжен интерфейсом для переноса данных на компьютер или в сеть и программным обеспечением для трендовой обработки результатов.