廈航機務培訓中心

　　引言

　　“滑油是機器的血液”。機器設備內(nèi)部由于接觸部件（軸承齒輪等）的相對運動產(chǎn)生磨損，而滑油系統(tǒng)對這些部件進行潤滑、冷卻并收集磨損產(chǎn)生的碎屑。對滑油和碎屑進行監(jiān)控分析可預測或判斷這些相對運動部件的磨損或失效情況。故滑油監(jiān)控一直以來是工業(yè)機器設備預防性維修和視情維護的重要組成部分。

上圖：軸承生命周期中的三個發(fā)展階段

　　滑油監(jiān)控系統(tǒng)按工作形式分兩種：
　　1、非實時（off-line）滑油分析，可通過光譜、鐵譜及物理化學分析來提供非實時但詳盡的信息，是滑油監(jiān)控的傳統(tǒng)方式；
　　2、實時（on-line）滑油監(jiān)控，實時監(jiān)控軸承齒輪等部件的磨損及滑油惡化的狀態(tài)來提供信息。近幾十年來發(fā)展迅速，其目前已運用于以下工業(yè)領(lǐng)域：汽車發(fā)動機、風力發(fā)電機齒輪箱、航空發(fā)動機、船舶發(fā)動機、采礦設備。

　　實時滑油監(jiān)控技術(shù)近些年的發(fā)展主要集中在滑油監(jiān)控傳感器上，根據(jù)技術(shù)不同分3種：
　　1、滑油品質(zhì)傳感器（oil quality sensors）
　　2、元素傳感器（element sensors）
　　3、磨損碎屑傳感器（wear debirs sensors）

　　目前航空發(fā)動機的實時滑油監(jiān)控系統(tǒng)主要采用第3種傳感器。

上圖：EATON公司的QDM電磁感應式磨損碎屑傳感器

　　航空燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)部存在多種高速旋轉(zhuǎn)部件（轉(zhuǎn)子、齒輪及傳動軸等），因其載荷高、工況多變，故目前旋轉(zhuǎn)部件的支撐型式還是采用傳統(tǒng)的滾動軸承。這些滾動軸承工作條件苛刻，即使有滑油系統(tǒng)對其提供潤滑、冷卻和清潔，還是存在失效可能。軸承從出現(xiàn)明顯磨損發(fā)展到失效可能需要幾百甚至只有幾十個小時，若未及時被發(fā)現(xiàn)可能造成發(fā)動機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部結(jié)構(gòu)的嚴重損壞，導致空停危及飛行安全，及后續(xù)高昂的維修費用支出。實時滑油（碎屑）監(jiān)控可提供及時的軸承和齒輪的失效預警和警告，從而避免發(fā)動機嚴重損壞或空停。

上圖：根據(jù)Hertz原理，軸承Z大受力點為表面以下0.008到0.0012英寸

上圖：軸承碎屑產(chǎn)生示意圖

　　在航空渦輪發(fā)動機上，采用磨損碎屑傳感器的實時滑油監(jiān)控系統(tǒng)一般簡稱為滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)（ODMS）或碎屑監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）。碎屑傳感器工作原理有很多種（如光電效應、電場、磁場、電容、超聲波、電磁感應等），目前普遍采用電磁感應（induction）原理。
　　民用上Z早使用實時滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)的是波音777的GE90發(fā)動機，1995年投入使用，其采用EATON公司的QDM滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)。
　　軍用上Z早使用的是美軍F22戰(zhàn)斗機上的F119發(fā)動機，1997年首飛，其采用加拿大GASTOPS公司的Metalscan MS1000滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)。
　　后來陸續(xù)出現(xiàn)的新型發(fā)動機也配備了滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)，如：CFM56-7B（選配）、GEnx系列、LEAP系列等民用渦扇發(fā)動機。下次我們將通過LEAP-1B發(fā)動機的ODMS進一步來了解典型實時滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)的組成、工作原理及優(yōu)缺點。

上圖：GASTOPS公司的Metalscan MS1000滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)圖

上圖：EATON公司安裝于GE90上的QDM滑油碎屑監(jiān)控系統(tǒng)

　　本文參考資料：
　　1、Wu TongHai，Progress and trend of sensor technology for on-line oil monitoring
　　2、EATON，Eaton Aerospace Oil Debris Monitoring Technology
　　3、https://www.gastops.com/solutions/aviation/bearing-and-gear-condition-indication/