一、監(jiān)測飛機潤滑油的降解情況
任何行業(yè)的設備故障都會產生負面影響。在飛機工業(yè)中，與故障相關的后果和風險可能會增加三倍。然而，如果現(xiàn)在加入軍事行動，這些失敗的風險就會成倍增加!在本博客中，我們研究了監(jiān)測荷蘭皇家海軍使用的飛機潤滑油的方法，以及哪些實驗室測試可以準確地幫助確定持續(xù)退化的趨勢。
1、了解噴氣發(fā)動機潤滑油
主要成分為多元醇酯基礎油的噴氣發(fā)動機潤滑油很容易氧化。然而，這些通常具有初級氧化抑制劑例如酚、氨基酚、芳香胺和/或次級氧化抑制劑例如硫化酚和亞磷酸酯。通常，主氧化抑制劑與自由基反應以防止聚合。在這些反應中，與酚類抑制劑相比，胺類抑制劑在更高的溫度下具有活性，但如果將它們組合使用，它們可以發(fā)揮協(xié)同作用。
在這種情況下，0-160 噴氣潤滑劑(國防標準 91-100/2 和 MIL-L-85734)是基于多元醇酯，與吩噻嗪抗磨劑和芳香胺(二辛基二苯胺 - DOPDA)抗氧化劑混合而成。在分析降解模式趨勢之前，首先確定潤滑劑的成分非常重要。由于添加劑已被識別，因此可以輕松地繪制潤滑劑降解時的濃度圖表，從而更容易確定降解速率。這在下面的標尺圖中顯示了正常使用的樣品和異常使用的樣品。
圖 1a + b – RULER™ 圖 O-160 標準(正常使用的油與異常使用的油)
經過一些測試后，觀察到以下情況;
吩噻嗪(抗磨劑)首先消耗，并且消耗速率隨著溫度的升高而增加。
銅的存在會加速吩噻嗪的消耗，而鐵的存在則消耗較少。
芳香胺抗氧化劑的消耗速度比吩噻嗪慢。當吩噻嗪達到低濃度(20%)時，芳香胺也開始消耗。
可以得出結論，當油達到剩余使用壽命 (RUL%) 的 20% 時，抗氧化劑變得無效，導致基礎油容易氧化降解。此外，當在 250°C 下進行氧化測試時，注意到 TAN 和粘度水平在 2.5 至 3.5 小時后達到臨界極限。還應該指出的是，在 TAN 或粘度水平開始顯示變化之前，RULER 測試首先給出了降解跡象。
圖 2：飛機渦輪機油有效壽命、標尺百分比、揮發(fā)性、粘度、TAN 與測試持續(xù)時間
2、RULER 在檢測故障中的作用
在海軍基地的這次現(xiàn)場試驗中，我們仔細研究了配備 2 臺 RR GEM-42 渦輪發(fā)動機的山貓直升機的監(jiān)控情況。在這些發(fā)動機中，總共 8 升潤滑劑(0-160 型 - 國防標準 91-100/2)在主軸軸承上循環(huán)，然后是發(fā)動機的減速齒輪箱。定期添加新油，添加速度因發(fā)動機而異。6 臺發(fā)動機的加注速率在 0.02 至 0.2 升/小時之間，平均為 0.05 升/小時。
該網站報告的問題之一包括由發(fā)動機減速箱的行星齒輪軸承故障引起的單發(fā)動機情況。由于軸承損壞，這種故障會產生更大的油流，直升機機組人員將其觀察為油壓損失。
在測試了 20 臺直升機發(fā)動機后，確定 0.05 升/小時的加注速率將被視為平均速率，任何低于或高于該值的加注速率將分別被視為低于或高于平均值。總體而言，所有發(fā)動機在 125 小時后都表現(xiàn)出吩噻嗪添加劑(抗磨劑，Add#1)的快速持續(xù)消耗，并在運行 150-200 小時之間穩(wěn)定下來。對于低油耗發(fā)動機(通常為 0.03 l/h)，吩噻嗪的添加劑持續(xù)消耗 370 小時，直至達到最小值。然而，隨著充值，附加值穩(wěn)定在1100小時。當抗磨添加劑含量較低時，二氧化硅的含量會增加，而二氧化硅的含量會隨著抗磨添加劑的補充而減少。
另一方面，對于高油耗(通常為 0.11 升/小時)的發(fā)動機，在 150 個運行小時內，兩種添加劑的濃度都很高。然而，在 1800-1900 小時之間(在一臺特定的高油耗發(fā)動機上)，吩噻嗪的濃度降低至 RUL 率低于 20%，并且芳香胺開始更快地消耗。這種異常添加劑消耗背后的原因之一是發(fā)動機熱區(qū)的一個主軸承的迷宮式密封件損壞，導致熱空氣吸入并與潤滑劑接觸，導致潤滑劑顯著降解。
芳香胺抗氧化劑消耗的趨勢取決于發(fā)動機的性能。然而，在高加注率(RUL 在 95-105% 之間變化)的發(fā)動機中觀察到正常、穩(wěn)定的氧化過程，存在細微差別。另一方面，具有低補充率的發(fā)動機在第一階段中芳香胺的RUL%穩(wěn)定，然后在第二階段中持續(xù)下降。
毫無疑問，可以得出結論，0.05升/小時的平均機油消耗量應該可以為發(fā)動機提供足夠的潤滑油保護。如果與正常消耗趨勢存在差異，則可能是由于較高的工作溫度(熱點)、較高的摩擦力、油流量減少或潤滑劑與熱氣體接觸(迷宮式密封缺陷)造成的。這些情況通常會導致抗氧化劑快速耗盡。
在這種情況下，行星齒輪軸承中的溫度可能超過 150°C，這直接影響抗氧化劑的濃度。發(fā)動機的這一部分仍然面臨成為熱點的風險，從而導致機油劣化。定期補充(每100小時)會導致較高的油耗。因此，建議我們結合定期的 RULER 測量和選擇性監(jiān)測。RULER 分析可用作進貨油批次的質量控制措施。此外，可以每 50 小時取樣一次，以分析抗氧化劑以及當前 SOAP(分光光度油分析程序)和 DEBRIS 程序的趨勢。
通過使用 RULER 技術，可以輕松監(jiān)控這些飛機潤滑油的降解情況并預測其故障，以防止對組織產生負面影響。盡管最初使用了常規(guī)分光光度分析，但它們沒有提供有關即將發(fā)生的故障的詳細信息或高級知識。從本質上講，RULER 可用于幫助確定飛機渦輪發(fā)動機所用多元醇酯基潤滑劑中抗磨和抗氧化添加劑的消耗趨勢。
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