Диагностика «железных сердец»

Многолетний опыт (с 1989г.) эксплуатации виброакустических приборов ДИП-1, ДИП-1М, ДИП-2 и ДИП-2М, разработанных и изготовленных в ФНПЦ ММПП «Салют» совместно с ЦИАМ им. П.И. Баранова, для диагностики межвальных (м/в), межроторных (м/р) и прочих подшипников на авиационных двигателях (АД) типа АЛ-31Ф,РД-33, Д-30,Д-30КП,Д-30КУ,АИ-25ТЛ, РД-600 и ТВД-1500 показал, что данная методика и аналогичные приборы также могут использоваться для выявления и других дефектов в деталях и узлах, возникновение и развитие которых вызывают незначительные возбуждения ударных колебаний АД. В частности, внедрение бортовой системы виброакустической диагностики позволяет:

• повысить надежность и достоверность определения состояния межвальных, межроторных и других подшипников за счет увеличения частоты периодического контроля, то есть после каждого полета, опробования или при холодной прокрутке АД;
• исключить субъективную погрешность определения состояния подшипников оператором;
• обеспечить документирование на бортовой магнитный регистратор типа «Тестер-У3» или другой;
• значительно уменьшить трудоемкость работ;
• выявлять другие дефектные детали и узлы, вызывающие незначительные ударные колебания корпуса АД, которые могут привести к его отказам .

В ФНПЦ ММПП «Салют» в 1996г. прошел опытные испытания бортовой блок виброакустической диагностики ББК-1, структурная схема которого приведена на фото 1. Вибросигнал, пропорциональный виброскорости V = Аw , (где А- амплитуда вибраций, мм; w — угловая частота вибраций, 1/рад), поступает от штатного датчика МВ-27-1Г на предварительный усилитель ПУ. Затем на дифференцирующее устройство ДУ, которое преобразует его в сигнал, пропорциональный ускорению a =Аw 2. После ДУ стоит полосовой фильтр ПФ, настроенный на диапазон информативных частот 100? 500Гц как у прибора типа ДИП-1. На выходе блока ББК-1 установлен детектор средних значений ДС3 со временем осреднения То=3с, подключенный к бортовому самописцу «Тестер-У3».

Предполагается, что блок ББК-1 будет автоматически подключаться по входу к МВ-27-1Г и по выходу к «Тестер-У3» только после остановки ротора высокого давления (РВД) на «выбеге» ротора низкого давления (РНД). Таким образом, штатный вибродатчик МВ-27-1Г станет регистрировать вибросигналы, идущие от дефектных м/в, м/р и других подшипников, а также от деталей и узлов вращающегося РНД.

Испытания ББК-1 и ДИП-1ПБ проводились на стендах ФНПЦ ММПП «Салют» совместно с ЦИАМ, МКБ «Гранит» и в/ч 75360 на семи двигателях АЛ-31Ф. В структурную схему сбора и обработки вибросигналов (фото 2) входили:

• прибор ДИП-1 в комплекте с вибродатчиком АНС-014-02, установленным на наружном корпусе двигателя в районе расположения смотровых окон рабочих лопаток турбины низкого давления (ТНД);
• доработанный прибор ДИП-1ПБ, подключенный к штатному горизонтальному вибродатчику МВ-27-1Г, закрепленному на промежуточном корпусе двигателя;
• 4-канальный магнитный регистратор типа 7005, к которому были подключены выходы ДИП-1, ББК-1 и вибродатчик МВ-27-1Г.

Записи на магнитной ленте анализировались в ЦИАМ с целью сравнения спектрограмм вибросигналов от АНС-014-02 и МВ-27-1Г. Одновременно показания МВ-27-1Г записывались через прибор ДИП-1ПБ на бортовой регистратор «Тестер-У3». С помощью последнего также фиксировались обороты РНД (n1) и РВД (n2).

Испытания двигателей с исправными и дефектными подшипниками проводились на режимах:

• «ручной прокрутки» РНД (n1) частотой ~ 1об/с;
• «холодной прокрутки» с записью показаний после прекращения вращения РВД(n2);
• выключение двигателей с режима «Малого газа»(«МГ») с записью показаний до прекращения вращения РВД (n2).

Обработка записей бортового регистратора проводилась с помощью дешифратора типа «Луч-71″в в/ч 75360. На фото 3 и 4 приведены фрагменты результатов обработки тестограмм на режимах «выбега» РНД, после «МГ» двигателей АЛ-31Ф, отстраненных от эксплуатации по дефекту м/р и м/в подшипников, выявленных прибором ДИП-1.

На первом участке (фото 4) показан набор оборотов n1 и n2 до «МГ». Участок от n2= «Мах» до n2~0% не записывался, а на третьем участке — запись вибросигнала «на выбеге» РНД. Из приведенных тестограмм видно, что уровень вибросигнала превышает 100 дел. показаний индикатора виброакустического прибора ДИП-1.

Испытания двигателей АЛ-31Ф с исправными и дефектными м/р и м/в подшипниками показали: вибросигналы от штатного датчика МВ-27-1Г, записанные на «Тестер-У3» через ББК-1 или ДИП-1ПБ, содержат информацию о состоянии и других подшипников, что подтвердилось после разборки этих двигателей. За время эксплуатации двигателей АЛ-31Ф с помощью прибора ДИП-1 был выявлен ряд дефектов, которые приводили к ударным колебаниям корпуса двигателя на «выбеге» РНД (n1).

Аппаратура в составе штатного вибродатчика МВ-27-1Г + ББК-1 +»Тестер-У3″+ «Луч-71» может эффективно использоваться как для определения и регистрации технического состояния м/в,м/р подшипников, так и для выявления других возможных дефектов двигателя, которые вызывают ударные колебания его корпуса.

Бортовая система виброакустической диагностики позволяет выявлять не только дефектные подшипники трансмиссии, но и возможные другие дефекты в деталях и узлах, вызывающие даже незначительные ударные колебания корпуса при вращении роторов авиадвигателя. Поэтому для точной их идентификации рекомендуется использовать новый универсальный прибор «ВАДИМ» (ВиброАкустический Диагностический Индикатор Машин). В настоящее время изготовленные опытные образцы этого прибора (фото 5,6) проходят испытания в ФНПЦ ММПП «Салют».