航空發動機滑油系統污染防控

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摘要：本文分析了航空發動機滑油系統油液污染的危害和污染原因，針對飛機維修特點制定發動機滑油系統的污染防控措施，旨在使飛機在維修過程中控制發動機滑油系統污染源、發現和消除污染物，保障發動機工作安全、可靠。

關鍵詞：發動機;維護;滑油系統;污染防控

一、引言

近年來，因飛機油液系統污染導致的飛行事故、事故征候和較大故障已嚴重危及飛行安全，油液系統污染的防控工作已成為飛機維護中的重要工作。滑油系統是保證飛機發動機正常工作的重要系統之一，其主要功能是保證發動機摩擦件的潤滑和散熱，一旦滑油系統出現故障，將引起軸承等重要部件損壞而造成嚴重事故。因此增強發動機滑油系統的污染防控，分析滑油系統污染的危害及其原因，制定污染防控措施，對飛機維修企業確保發動機正常使用，保證飛機飛行安全具有十分重要的意義。

二、污染的危害

滑油系統污染是指系統內部零件磨損、老化等產生的金屬屑、淤渣和從外部進入的塵埃、沙粒等固體顆粒物，當滑油中存有相當數量的雜質，從而影響滑油潤滑和散熱效果，加速軸承、齒輪等運動零件磨損，縮短壽命。滑油中的水分會引起金屬零件表面銹蝕，使滑油揮發，加速氧化分解，生成沉淀和腐蝕性物質，進一步降低潤滑性能、惡化潤滑效果。在發動機使用過程中，常見的污染故障主要有傳動部件異常磨損、振動異常、抱軸、腐蝕、滑油消耗量異常、滑油量異常增加或減少、滑油溫度高、滑油壓力異常、滑油變黑或有異味、滑油中串入燃油等，這些故障對發動機的正常工作產生嚴重影響，造成發動機振動大、卡滯、失效等現象的發生，嚴重時將會導致發動機抱軸；滑油腐蝕性過大將造成發動機附件機匣等腐蝕，導致發動機結構性故障。

三、產生污染的原因

1、金屬屑污染

航空發動機傳動零件表面磨損產生的銅、鐵、錫等金屬屑是造成滑油污染的一個重要因素。金屬屑產生的原因是由于使用維護中機件磨損、拆裝損傷和外部侵入物所致，如維護中機件未經清洗或雖經清洗但未清洗干凈而殘留在機件和系統中，體積大于系統過濾器通道的金屬屑則沉淀在滑油濾、磁塞等部位，或存留在系統中滑油流動的死區危害機件。同時金屬屑體積小于過濾器通道的則隨滑油流動，當含量大于一定數量和粒度大于一定值時，直接影響發動機工作性能，直接反映發動機工作環境的污染程度。

2、人為性污染

人為性污染主要發生在使用維護過程中的滑油系統污染。產生的原因是由于維護人員對滑油的清潔度重視不夠，防控措施不當或未落實防控措施，如維護的機件內部污染度不達標，未用清潔擦拭機件外表面或發動機部位，加油口未清洗、擦拭，拆除滑油系統附件后斷開的導管、接頭和部件等未及時包扎，連接口不清潔或清洗不達標等，均可產生人為侵入物污染滑油系統。

3、水分污染

水分是滑油中最常見的液體污染物，對滑油系統的危害很大。滑油系統中的水分主要來自維護時工作環境中的水分，維護操作中接觸性水分侵入。如滑油箱加油口殘存的冷凝水分，附著在滑油加油設備的接觸性殘存水分等均易進入滑油系統，成為滑油系統水污染的來源。使用維護中的環境濕度控制和避免操作時水分接觸尤為重要。

四、污染防控的措施

1、滑油光譜監控

滑油光譜分析是應用最早的油液監控技術，主要功能是根據滑油中各種磨粒元素濃度的變化狀況判斷機件磨損程度，根據磨粒元素成分判斷磨損部位，因此利用滑油光譜分析儀，可對發動機滑油維修中和試車產生的Fe、Al、Cu、Cr、Ag、Ti、Mg等金屬元素進行監控。滑油光譜分析準確的關鍵在于油樣的獲取和檢測分析的準確性。其中油樣獲取非常關鍵，必須從設計的取樣點取樣，或從系統沉淀物位置取樣，按照使用維護時的取樣方法、取樣時機、取樣量等取樣，另外取樣信息、分析結果記錄、歸檔和污染防控信息傳遞流程和管理也十分重要。目前滑油光譜分析技術已在航空發動機滑油系統污染監控中廣泛地應用，雖技術比較成熟，但對滑油光譜分析還應引起重視。針對在實際使用過程中出現滑油光譜結果超出監控指標時，應采取以下措施：（1）重要磨損元素濃度超過警告值或增長率異常值時，重新采樣驗證確認后，進行鐵譜分析，綜合分析大磨粒監控結果，并按照要求檢查滑油濾、磁塞、（熱）金屬屑信號器，檢查振動值、高低壓轉子慣性運轉時間以及軸承噪音值等。若發現有指標不符合規定，應暫停使用，由發動機專業維修廠家排查原因，消除污染物。若未發現不符合規定指標，列入監控使用，監控5個飛行日。（2）對因滑油光譜監控數據超過規定指標列入監控使用的發動機，應在每個起落后采樣進行滑油光譜分析、鐵譜分析和磨粒檢測，同時進行軸承檢查，監控發動機振動值的變化趨勢，發現異常時發動機暫停使用。（3）對列入監控使用的發動機，在監控周期內，滑油鐵譜分析、磨粒檢測、軸承檢查和發動機振動值未超過規定指標時，發動機恢復正常使用。（4）滑油光譜監控出現以下情況，若外場無法排除故障時，發動機暫停使用：鐵、銅元素濃度超過異常值時；鐵、銅元素濃度超過警告值且濃度增長率超過異常值時；其它重要磨損元素濃度超過異常值和增長率異常值時。（5）參考元素濃度超過異常值或者因腐蝕造成鎂元素濃度超過異常值，而發動機無其他故障征兆時，可更換滑油后繼續正常使用。

2、磨粒檢測

根據發動機滑油需進行磨粒檢測的時機，使用自動磨粒檢測儀，嚴格按照磨粒監控指標（參見表1）對磨粒的數量、類型和尺寸分布等情況進行檢測。進行磨粒檢測時，當發現檢測數據超出指標時，應將檢測結果和“航空發動機滑油光譜故障診斷專家系統”的診斷建議通知使用單位。使用單位應結合發動機實際狀態，采取措施綜合分析確定發動機能否繼續使用，主要采取以下幾項措施。（1）當滑油磨粒檢測數據超標時，應首先重新采樣檢測驗證。（2）新品或翻修發動機裝機使用25h內，磨粒檢測數據首次超過規定指標時，確認發動機其他監控參數和發動機性能參數正常時，可更換滑油后正常使用，以排除發動機磨合的影響因素。（3）確認磨粒濃度超過警告值時，進行鐵譜分析，檢查發動機滑油濾、磁塞、（熱）金屬屑信號器、軸承工作狀態及相關發動機監控參數，如檢查結果異常，發動機應暫停使用；若檢查結果正常，列入監控使用，監控5個飛行日。監控期間，每個起落采樣進行磨粒檢測、光譜分析、鐵譜分析，同時進行軸承檢查，監控發動機振動值的變化趨勢，發現異常時發動機暫停使用。（4）確認磨粒濃度超過異常值時，發動機應暫停使用，查找原因并排除污染源后使用。（5）當確認滑油污染度等級超過規定指標，而其它磨粒濃度數據正常，滑油光譜分析鐵、銅元素濃度及濃度增長率正常時，可更換滑油并清洗滑油系統。發動機換新滑油，試車后，重新采樣檢測正常，發動機可繼續使用，若仍異常，發動機暫停使用，再查找超標原因。（6）發動機滑油系統排故時，可從發動機附件機匣放油口采樣進行磨粒檢測、光譜和鐵譜分析，與滑油箱放油口采樣檢測數據對比，以定性分析故障。

3、滑油污染度控制

滑油的污染度控制除對滑油油液中的固體顆粒污染度進行檢測外，還應采取以下幾個方面實的控制措施：（1）采購具有合格生成資質企業生產的滑油，確保滑油的污染度從源頭上能夠可控。（2）加強發動機滑油的入廠檢驗。采購的滑油應嚴格進行入廠取樣化驗。（3）在滑油使用過程中，除定期對滑油加油設備中滑油的污染度進行檢測外，按檢測時機要求對裝機使用發動機滑油的污染度進行控制。從發動機滑油箱和飛附機匣采樣，檢測滑油的固體顆粒污染度。（4）滑油采樣時必須使用統一采購的潔凈塑料瓶；采樣前應先使用清潔毛刷蘸潔凈的洗滌汽油對各放油口進行清潔，并放出一定量的滑油后再進行采樣，確保油樣不被污染；采樣后在采樣瓶上詳細登記飛機號、發動機號、采樣日期和時間、采樣部位、采樣原因等信息，確保油樣受控，便于追溯。（5）人是油液污染防控中最重要因素，所有參與滑油油液采購、儲存和使用的人員都應受控。對從事發動機滑油系統、工藝裝備安裝、清洗、試驗和維護人員，均應經過防污染專業培訓。操作者雙手應無污物，著清潔工作服和帽子，不許戴易脫落纖維或污濁手套，滑油采樣應由專職檢驗員進行。

4、理化指標監控

滑油理化指標監控目的是檢驗滑油的品質以及界定滑油使用惡化極限，確定滑油品質或者決定能否繼續使用。使用的發動機主要應按照滑油箱油量異常增加，滑油油樣顏色突然變深、變淺或目視有雜質，滑油壓力擺動或滑油壓力超過規定且無法確定故障原因，發動機無滑油滲漏情況下出現滑油消耗量大或滑油箱液面低等狀況時，進行發動機滑油的理化監控。

五、結束語

飛機維修企業在滑油污染防控中的主要任務是：對飛機維修期間的發動機按規定的周期和時機，通過滑油光譜分析、磨粒檢測、污染度檢測等對發動機滑油系統的污染實施防控，及時發現和預報故障，保證飛行安全。由于滑油系統污染防控涉及制造、使用和維修等各個階段和環節，因此必須從各環節細節做起，扎實地落實防控措施，保障發動機滑油系統工作可靠和安全使用。

參考文獻：

[1]陳衛,程禮《航空發動機監控技術》國防工業出版社，2011；

[2]卿華,王新軍《飛機油液監控技術》航空工業出版社，2011。

作者:劉宏臣 單位:石家莊海山實業發展總公司