發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷.doc

發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷講義1 什么是發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷？答：發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)視與故障診斷是借助一定的有效方式與發(fā)動機(jī)各部件工作狀態(tài)，緊密相關(guān)的各種參數(shù)實(shí)施監(jiān)測。根據(jù)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)對各部件的工作狀態(tài)做出有價(jià)值的判斷，即對發(fā)生的故障做出診斷結(jié)論，或預(yù)報(bào)即將發(fā)生的故障及時(shí)提出維修的具體技術(shù)內(nèi)容。2 什么是發(fā)動機(jī)故障？及包含的方面？答：發(fā)動機(jī)故障是指發(fā)動機(jī)的一種不合格的狀態(tài)，它的發(fā)生會影響發(fā)動機(jī)的正常工作，或降低發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)：發(fā)動機(jī)的故障包括1 發(fā)動機(jī)零件或構(gòu)件的損壞; 2 發(fā)動機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備喪失規(guī)定功能； 3 發(fā)動機(jī)的實(shí)際性能衰退超過規(guī)定值。3 作為發(fā)動機(jī)故障診斷對象的發(fā)動機(jī)有何特點(diǎn)？答：完全組裝好的、真在工作或準(zhǔn)備工作的發(fā)動機(jī)（或部件）方法或是手段是無損的（這樣答合適嗎？）4 說明發(fā)動機(jī)故障診斷系統(tǒng)的組成？答：包括被診斷對象發(fā)動機(jī)、診斷手段和診斷執(zhí)行人。5 發(fā)動機(jī)診斷的任務(wù)是什么？答：主要任務(wù)包括：1在于揭示發(fā)動機(jī)故障，確定故障的部件; 2 確定故障的嚴(yán)重程度；3 預(yù)測故障的發(fā)生。6 發(fā)動機(jī)故障診斷的手段（診斷方法）包括哪些內(nèi)容？答：包括診斷技術(shù)和診斷方法。診斷技術(shù)是指采用物理方法直接或間接識別被診斷對象的結(jié)構(gòu)參數(shù)的診斷方法;診斷算法：根據(jù)發(fā)動機(jī)使用過程中的參數(shù)監(jiān)測結(jié)果考察被診斷發(fā)動機(jī)的“狀態(tài)”與經(jīng)過長期考察得到的同類型發(fā)動機(jī)無故障“狀態(tài)”之間的差別，它包括分類診斷法和故障方程法。 7 什么是NDT？答：NDT是指無損檢測（Non-Destructive Testing, NDT）,也稱非破壞性試驗(yàn)，指在材料、工件、設(shè)備及結(jié)構(gòu)物不被破壞的前提下，利用它們的物理特性因缺陷的存在而發(fā)生變化的事實(shí)，測定其變化量，從而撿出其內(nèi)部是否存在缺陷、和缺陷的形狀、位置、大小和嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢。8常規(guī)的NDT技術(shù)有哪些？說明各方法的適用性及特點(diǎn)。無損檢測 射線檢測 RADIOGRAPHIC TESTING超聲波檢測 ULTRASONIC TESTING磁粉檢測 MAGNETIC PARTICLE TESTING滲透檢測 PENETRANT TESTING渦流檢測 EDDY 1.射線檢測：適用于飛機(jī)、發(fā)動機(jī)上承力件焊縫質(zhì)量的檢查；飛機(jī)蒙皮、肋條間的裂紋、腐蝕、以及外來物；檢查蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否有水優(yōu)點(diǎn)： 1）可以檢測內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷。2）可以直觀得對缺陷的形狀，位置及大小進(jìn)行評定。3）不受材料類型的限制。缺點(diǎn)：1） 射線對人有害，必須有一定的防護(hù)設(shè) 備和措施。2） 檢測成本較高，速度慢。3） 對檢測結(jié)果的解釋需有豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)。缺陷的方向性對射線束方向選擇要求高。2.超聲檢測:使用于飛機(jī)、發(fā)動機(jī)上主要承力構(gòu)件的表面和內(nèi)部裂紋等缺陷故障的檢查，也可以用于測量材料的厚度優(yōu)點(diǎn)：1）不受材料類型的影響。檢測速度快，易實(shí)現(xiàn)自動化檢測2） 可檢測表面缺陷或埋藏很深的缺陷3） 可以檢測到探頭接觸不到的位置的缺陷磁粉檢測：適用于飛機(jī)、發(fā)動機(jī)上的鐵磁性材料零件的表面和近表面裂紋等缺陷的檢測優(yōu)點(diǎn)1）直觀顯示其缺陷的位置、大小、形狀、嚴(yán)重程度和大致確定性質(zhì)；2）靈敏度很高（可發(fā)現(xiàn)0.1mm長、 m級寬的缺陷）3）可檢測鐵磁性材料表面、近表面的開口與不開口的缺陷；4）多種磁化方法可檢測工件各方向的缺陷，不受大小形狀影響；5）重復(fù)性好，速度快，工藝簡單；局限性1）只能適用于鐵磁性材料，只能檢查出表面、近表面的缺陷（一般12mm），不能檢查奧氏體不銹鋼材料、用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫、銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料；2）檢測靈敏度與磁化方向有很大關(guān)系；3）表面覆蓋層對檢測靈敏度有不良影響；4)受工件幾何形狀影響容易產(chǎn)生非相關(guān)顯示；5）通電法和觸頭法磁化時(shí)易打火燒傷工件。3.滲透檢測：適用于飛機(jī)、發(fā)動機(jī)承力件和零備件表面開口缺陷的檢測實(shí)用性可用于鍛件、焊件和鑄件的表面開口缺陷的檢測，特別是鋁合金、鎂合金、鈦合金、奧氏體不銹鋼等有色金屬材料和非鐵性材料制件的表面開口缺陷檢測。滲透檢測的優(yōu)點(diǎn)1. 操作簡單，操作容易掌握。2. 所需設(shè)備簡單，便于廣泛采用。3. 幾乎用于一切材料，且不受零件幾何形狀、尺寸大小的影響。4. 復(fù)雜零件一次檢驗(yàn)可檢測出各種方向的缺陷，不像磁粉檢測那樣有方向性問題。5. 檢測靈敏度高。（可發(fā)現(xiàn)寬度小于1微米的微小裂紋）6. 著色（或便攜式滲透系統(tǒng)）檢測不受設(shè)備，場地限制，可進(jìn)行野外作業(yè)。對大型零件局部檢測也易進(jìn)行。缺陷性：1. 工藝程度復(fù)雜，程序周期長。2.對工件表面預(yù)清洗要求高，否則污染物會阻止?jié)B透劑進(jìn)入表面缺陷。3. 無法對多孔性材料進(jìn)行檢測。4.僅能檢測開口到表面的缺陷。5. 滲透材料大多易燃、易揮發(fā)，有的甚至對身體有害。6. 對檢測結(jié)果的解釋需有豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)。渦流檢測：適用于導(dǎo)電材料的表面裂紋、凹坑、腐蝕等的檢查優(yōu)點(diǎn)：1）對于管、棒、線材檢測不需接觸，也不需耦合介質(zhì)，檢測速度高，易實(shí)現(xiàn)自動化檢測。2）對表面缺陷的探測靈敏度高，可對大小不同的缺陷進(jìn)行評價(jià)，可以用在質(zhì)量管理和控制。3） 檢測因素多?？梢杂糜陔妼?dǎo)率檢測，磁導(dǎo)率，缺陷及試件幾何尺寸檢測。4）可用于高溫狀態(tài)下檢測及利用不同探頭形狀狹窄區(qū)域檢測（如發(fā)動機(jī)核心機(jī)內(nèi)的葉片和轂盤檢測）。5）由于采用電信號處理，可以儲存，再現(xiàn)及進(jìn)行數(shù)據(jù)比較和處理。缺點(diǎn)：1）檢測材料必須是電導(dǎo)體。2）由于利用電磁感應(yīng)原理，只能檢測表面和埋藏不深的缺陷，對于埋藏深的缺陷無能為力。3）探傷靈敏度和檢測深度互相矛盾。頻率高時(shí)檢測靈敏度高，但滲入深度小。綜合考慮。4）對缺陷的定性和定量困難。9說明孔探檢測的原理和特點(diǎn)，以及孔探技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)維護(hù)方面的應(yīng)用。答：孔探技術(shù)（Borescope Inspection BSI）的基本原理是采用光學(xué)手段通過小孔將密封物體內(nèi)部的狀況傳遞出來，然后對光學(xué)圖像進(jìn)行評估、檢測與診斷。 孔探技術(shù)的特點(diǎn)：孔探技術(shù)可以延長人類的視距，任意改變視線的方向，準(zhǔn)確地觀察到物體內(nèi)表面的狀況。另外，在孔探檢測過程中，與目標(biāo)對象不發(fā)生接觸，不形成任何破壞或損傷，也不需要破解或拆開目標(biāo)對象，因此它也是工業(yè)無損檢測技術(shù)的重要手段?？滋郊夹g(shù)在航空發(fā)動機(jī)維護(hù)中的應(yīng)用：1.高壓壓氣機(jī)：主要受到進(jìn)氣道吸進(jìn)的外來物的沖擊、發(fā)動機(jī)的喘振，導(dǎo)致葉片受損以及疲勞損傷。如果一片葉片斷裂，就會打壞后面的幾級轉(zhuǎn)子葉片，使發(fā)動機(jī)空中停車。2.燃燒室：由于在高溫狀態(tài)下工作，燃燒室受到的主要損傷是熱損傷，如燃燒室燒裂、燒穿和掉塊等。其原因有材料、燃料、燃油噴射不均勻以及停車后積油等。同時(shí)，燃燒室內(nèi)積碳過多也會影響發(fā)動機(jī)正常工作，降低燃燒效率。3. 高壓渦輪：由于導(dǎo)向器葉片工作區(qū)域溫度最高，而且會受到燃燒不均勻、噴油不均勻的影響，因此最容易發(fā)生前緣燒熔、后緣斷裂、變形及掉塊等。除此之外，高壓渦輪轉(zhuǎn)子還會因高速旋轉(zhuǎn)而帶來損傷，如因燃燒室掉塊打傷渦輪轉(zhuǎn)子葉片等，主要表現(xiàn)為前緣卷曲、掉塊、燒熔、裂紋、散熱孔堵塞、后緣裂紋、積碳等。10 發(fā)動機(jī)的工況參數(shù)、氣動熱力參數(shù)和機(jī)械性能參數(shù)主要有哪些？答：工況參數(shù)：發(fā)動機(jī)推力（EPR Engine Pressure Ratio）、發(fā)動機(jī)壓力比or N1 Low Pressure Rotor Speed 低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)遞（風(fēng)扇轉(zhuǎn)速）氣動熱力參數(shù)：EGT Exhaust Gas Temperature 排氣溫度, FF,燃油流量傳感器 N1, N2High Pressure Rotor Speed 高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速機(jī)械性能參數(shù) VIB, Vibration 振動 OP, Oil Pressure 滑油壓力 OT, Oil Temperature 滑油溫度 油門桿位置，通氣壓力溫度11 用作發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)視的參數(shù)應(yīng)滿足那些要求？答：監(jiān)控參數(shù)(征兆量)應(yīng)滿足下述要求：能明確發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)；對發(fā)動機(jī)性能及變化反應(yīng)靈敏；能簡單、迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行測量；在發(fā)動機(jī)相應(yīng)的位置上能安裝傳感器，并能方便地進(jìn)行檢查、維修和拆換。 12 什么是故障模式？答：故障模式（FM）是產(chǎn)品故障現(xiàn)象的一種表現(xiàn)形式，是在發(fā)現(xiàn)故障外部表現(xiàn)之后進(jìn)一步觀察到的現(xiàn)象。 13 CCAR-33部航空發(fā)動機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)要求，任何可能的發(fā)動機(jī)故障或單一或多重故障，或任何可能的不正常操縱，不會引起發(fā)動機(jī)出現(xiàn)哪些情況（或其中之一）？答：（1）著火；（2）破裂（危險(xiǎn)碎片穿透發(fā)動機(jī)機(jī)匣飛出）；（3）產(chǎn)生的載荷大于在如下構(gòu)件中所規(guī)定的極限載荷。a.安裝構(gòu)件的最大允許的極限載荷；b.安裝構(gòu)件必須能夠承受規(guī)定的限制載荷，并且沒有永久變形或規(guī)定的極限載荷沒有失效，但可以出現(xiàn)永久變形。（4）失去停車能力。14 發(fā)動機(jī)監(jiān)視可分為哪三種類型？并對每一類型給出說明（/解釋）？答：1.短期監(jiān)控 : 航線報(bào)警、維護(hù)(對每次飛行或地面試車數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)動機(jī)參數(shù)超限時(shí)應(yīng)及時(shí)告警，并記錄事件發(fā)生前后的有關(guān)參數(shù)，通過維修面板提示給地勤人員)2.中期監(jiān)控 : 是對一段時(shí)間內(nèi)發(fā)動機(jī)參數(shù)和狀態(tài)的變化進(jìn)行監(jiān)控，包括事件分析、氣路性能分析、趨勢分析、趨勢分析、無損檢測和實(shí)驗(yàn)等3.長期監(jiān)控 :給出發(fā)動機(jī)性能衰退和壽命消耗情況等15 什么是發(fā)動機(jī)故障診斷的成功率（寫出表達(dá)式，并對其中變量予以說明）？答：成功率=（正確診斷/總飛行次數(shù)）100% 正確診斷指MES的判斷和發(fā)動機(jī)的技術(shù)狀態(tài)一致，即發(fā)動機(jī)無故障時(shí)EMS判斷為無故障；發(fā)動機(jī)有故障時(shí)EMS診斷為有故障。16 什么是發(fā)動機(jī)狀態(tài)判別的基線模型？一臺發(fā)動機(jī)即使在正常工作時(shí)測量參數(shù)也會隨飛行條件、環(huán)境條件、發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)以及飛機(jī)引氣量和功率的提取量而變化，對于裝有防喘放氣、渦輪主動葉尖間隙控制和可調(diào)渦輪冷卻空氣的發(fā)動機(jī)，測量參數(shù)還隨著這些系統(tǒng)的工作狀態(tài)變化，因此不可能直接用測量參數(shù)值來判斷發(fā)動機(jī)的健康狀況。為此應(yīng)建立基線模型以提供上述各種使用條件下代表發(fā)動機(jī)正常工作的參數(shù)值，利用測量參數(shù)偏離其基線的偏差量作為發(fā)動機(jī)監(jiān)視和故障診斷的依據(jù)。17 寫出用于發(fā)動機(jī)狀態(tài)判別的偏差量YC的計(jì)算表達(dá)式。并說明其中各參數(shù)的意義及如何獲取。答：-實(shí)測參數(shù)的換算值 -初始值（它是EPR的線性函數(shù)，由發(fā)動機(jī)在飛機(jī)上安裝后最初的20個(gè)航班的偏差量經(jīng)線性回歸方案求得） -基線值18 什么是測量數(shù)據(jù)的平滑，寫出測量參數(shù)的六點(diǎn)平滑和十點(diǎn)平滑計(jì)算表達(dá)式。并比較它們與11點(diǎn)平滑法的特點(diǎn)。答：數(shù)據(jù)的平滑：從測得的各監(jiān)控參數(shù)數(shù)據(jù)序列中分離出趨勢變化，求出基本的發(fā)展趨勢。(1)六點(diǎn)平滑法：將當(dāng)前測量點(diǎn)及其前的五個(gè)測量點(diǎn)中減去其中的最大值和最小值后，剩下的四個(gè)點(diǎn)再進(jìn)行平均作為當(dāng)前點(diǎn)的平滑值。表達(dá)式(2)十點(diǎn)平滑法將當(dāng)前測量點(diǎn)及其前的九個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行平均作為當(dāng)前點(diǎn)的平滑值。表達(dá)式六/十點(diǎn)平滑法缺點(diǎn)：不能分辨突變數(shù)據(jù)是粗大誤差還是真實(shí)的狀態(tài)變化，且具有滯后性。十一點(diǎn)平滑法：當(dāng)前點(diǎn)的平滑值受前十點(diǎn)的影響，平滑值應(yīng)是前10 點(diǎn)經(jīng)異常點(diǎn)處理后的平均值與當(dāng)前點(diǎn)測量值的加權(quán)平均值 符合數(shù)理統(tǒng)計(jì)趨勢分析原理，又經(jīng)經(jīng)驗(yàn)合理修正，很好地去掉隨機(jī)誤差和粗大誤差，分辨出真實(shí)的變化趨勢，詳細(xì)而科學(xué)地作了突變數(shù)據(jù)的處理使所得到的趨勢很快地跟上實(shí)際參數(shù)的變化。19 發(fā)動機(jī)振動監(jiān)視的目的是什么？答：振動監(jiān)視是監(jiān)視發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，主要是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的機(jī)械狀態(tài)和故障。通過監(jiān)視系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)損傷和非正常磨損的早期檢測，提高飛行安全并節(jié)約發(fā)動機(jī)壽命周期費(fèi)用。20 什么是發(fā)動機(jī)的振動總量和振動分量？答：振動總量：在一定通頻帶范圍內(nèi)測量和顯示的振動量值振動分量：經(jīng)跟蹤濾波、窄帶濾波或頻譜分析得到的單一頻率成分的震動分量21 振動傳感器安裝托架（組件）及其傳感器安裝應(yīng)滿足的基本要求是什么？答：傳感器在發(fā)動機(jī)或附件上的按裝位置應(yīng)與被監(jiān)控的部件有很好的剛性連接。傳感器的安裝應(yīng)選在發(fā)動機(jī)或附件的本體上。如不可能則要選擇剛性很好的安裝托架。傳感器和托架組件的第一階固有頻率至少比所要測定的頻率大3倍。傳感器和發(fā)動機(jī)本體（或托架）的安裝面的平行度、垂直度以及連接螺釘?shù)臄Q緊力矩應(yīng)明確規(guī)定。22 什么是測量參數(shù)的真值與誤差，真值與誤差各分為哪些類型？答：真值是測量對象的客觀存在的數(shù)值分為：a) 理論真值b) 指定真值c) 相對真值誤差是測量值與真值之間的差值它被用來表征測量值的準(zhǔn)確程度 誤差分為：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、過失誤差23 系統(tǒng)誤差的特征是什么？通常如何消除？答：系統(tǒng)誤差：在一定的條件下由某個(gè)或某些因素按照某一確定的規(guī)律起作用而形成的誤差。特征：值保持恒定不變，或按一定規(guī)律而變化。原則上可以修正或消除，如可以通過初值的辦法消除部分系統(tǒng)誤差24 什么是發(fā)動機(jī)性能監(jiān)視的參數(shù)對比法，它有什么特點(diǎn)？答：同一架飛機(jī)上安裝多臺發(fā)動機(jī)可利用多臺發(fā)動機(jī)監(jiān)視參數(shù)相互對比隔離飛行狀態(tài)參數(shù)測量故障。若所有的發(fā)動機(jī)監(jiān)視參數(shù)數(shù)據(jù)有相同變化趨勢，這表明飛后狀態(tài)參數(shù)測量有錯(cuò)誤；若發(fā)動機(jī)的趨勢變化不同，可通過比較一臺發(fā)動機(jī)的參數(shù)偏差量的不同變化識別發(fā)動機(jī)的測量系統(tǒng)故障。25 發(fā)動機(jī)滑油監(jiān)視系統(tǒng)完成的監(jiān)視功能有哪些？答：1）利用滑油系統(tǒng)工作參數(shù)監(jiān)視滑油系統(tǒng)的工作狀態(tài)和發(fā)動機(jī)有關(guān)零部件的工作狀態(tài)；2）通過分析滑油中的屑末狀況，監(jiān)視接觸滑油的發(fā)動機(jī)零部件的健康狀況；3）通過分析滑油的理化性能，監(jiān)視滑油自身狀態(tài)并提供有關(guān)發(fā)動機(jī)工作異常的信息。26 滑油系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)視參數(shù)有哪些，監(jiān)視的方法有哪些？答：通常通過滑油溫度、滑油壓力、滑油量和消耗量、滑油濾堵塞指示等監(jiān)視參數(shù)來監(jiān)視滑油系統(tǒng)的工作滑油系統(tǒng)監(jiān)控方法：1.滑油系統(tǒng)工作狀態(tài)監(jiān)控2.屑末監(jiān)視3.鐵譜分析和光譜分析4.滑油理化性能監(jiān)視27發(fā)動機(jī)滑油屑末監(jiān)視的主要目的是什么？比較磁屑探測器、滑油光譜分析和鐵譜分析三種技術(shù)方法的特點(diǎn)？答：目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于滾動和滑動表面產(chǎn)生的磨損屑末，判斷摩擦件的健康狀況并避免造成嚴(yán)重的發(fā)動機(jī)二次損傷。三種技術(shù)的比較 ： 1.滑油光譜分析技術(shù)已有較長的應(yīng)用歷史并且在發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)視中得到廣泛、有效的應(yīng)用。但是，它具有不能有效地檢測大于10m金屬微粒和不能觀察和分析單個(gè)微粒的缺陷，因而損失了一些重要信息2.屑末分析方法相當(dāng)簡便，但其定量性能和故障早期預(yù)報(bào)性能卻不能令人滿意。3.鐵譜分析技術(shù)具有較寬的微粒尺寸檢測范圍和較高的檢測效率，能同時(shí)進(jìn)行磨損微粒的定性分析與定量監(jiān)測，可彌補(bǔ)屑末分析和光譜分析技術(shù)的不足 28 發(fā)動機(jī)滑油系統(tǒng)常見的故障有哪些？并分析引起各故障的主要原因。答：滑油系統(tǒng)本身常見的故障有： 滑油消耗過大、漏油供油量不足、管路堵塞、通氣系統(tǒng)堵塞、滑油泵不工作等。造成滑油壓力增高的原因可能有滑油噴嘴堵塞、油濾堵塞或調(diào)壓器工作不正常，滑油泄漏、油管破裂、油泵故障、油面太低、調(diào)壓活門工作不正常則可能造成滑油壓力降低。影響滑油溫度的因素有很多，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、飛行高度