沈阳航空航天大学继续教育学院论文
正因为滑油系统对发动机可靠性的影响至关重要，故有必要采取某些专门的手段进行滑油系统的监视与故障诊断，并与气路分析技术、振动监视技术等配合，共同实现和完善发动机的状态监视与故障诊断，以保证发动机安全可靠工作。
滑油系统监视与故障诊断的作用在于：一方面应能监视滑油系统本身，保证其工作正常、可靠；另一方面需要通过对滑油系统的监视实现对发动机工作进行监视与故障诊断。
滑油系统本身常见的故障有：滑油消耗过大、漏油供油量不足、管路堵塞、通气系统堵塞、滑油泵不工作等。通常通过滑油温度、滑油压力、滑油量等监视参数来监视滑油系统的工作。
应用屑末分析、滑油光谱和滑油铁谱分析等手段，根据屑末的大小、含量、成分等可以监视和判断轴承、齿轮、封严装置等发动机重要零、组件的工作及潜在的故障。有时通过某些滑油系统监视参数也能监视上述零、组件的工作。经验表明滑油温度是很敏感的参数，滑油温度过高，往往预示着轴承(或齿轮)潜在的故障。又如滑油消耗量过大，有时可能是转子不平衡引起封严装置失效的征兆。
3.1.2 监控内容
滑油监视系统包括四个方面的内容：滑油系统工作监视；滑油屑末监视；滑油光谱分析与铁谱分析；滑油状态监视。 (一)滑油系统工作监视
利用滑油系统工作参数来监视滑油系统本身，以保证其正常工作，同时它也反映出发动机的健康状况。监视参数应包括：滑油压力、温度、消耗量和油滤旁路指示或滑油滤压差。 1．滑油压力
造成滑油压力增高的原因可能有滑油喷嘴堵塞、油滤堵塞或调压器工作不正常，滑油泄漏、油管破裂、油泵故障、油面太低、调压活门工作不正常则可能造成滑油压力降低。
滑油压力由装在润滑系统高压油路中的压力传感器进行连续监视，这些
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传感器与飞机座舱的仪表相连，进行座舱显示，另一方面可进行记录并在超限时告警，实现机载监视。 2．滑油温度
滑油温度同其他滑油系统监视参数一起，可指出发动机子系统的故障。探测油温的传感器有两种安装位置，若安装在回油端，则能检测轴承的严重损坏或热端封严泄漏；若安装在滑油散热器的下游，当散热器堵塞时会导致超温指示。机载系统需监视油温超限。
3．滑油量监视
监视滑油量和滑油加油量可以得到有关滑油消耗量过高及滑油泄漏的信息，或者得到由于燃油／滑油散热器损坏而在滑油中出现燃油污染的信息。为了在飞行前和飞行后检查滑油量，应在滑油箱装有观测标尺或简单的深度尺。最好安装油量传感器，从而可在驾驶舱或在维修指示板上读出。其计算式为:
平均滑油消耗量?统计段内滑油总补加量
统计段内发动机工作时数4．油滤旁路指示器
如果滑油滤堵塞会引起滑油供油不足，所以发动机的油滤应设有旁路活门，使它们在压差升高时能打开，这时通过机械式或电子式旁路指示器在外部指示这种状态。如果发动机是在油滤打开旁路的情况下工作，接触滑油的零组件可能被循环的屑末所损伤。
以上这四个机上滑油系统工作监视参数都是必须的，而在地面可用这四个监视参数做趋势分析，进行长期监视。
3.2 滑油屑末分析
滑油除起润滑和冷却作用外，它还作为屑末的运输媒介。发动机滑油屑末监视的最主要任务就是及时发现由于滚动和滑动表面产生的磨损屑末，判断摩擦件的健康状态并避免造成严重的发动机二次损伤。
屑末分析应定期进行，也可根据油滤堵塞指示、振动值以及光谱分析定
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期分析结果，随时进行屑末分析。
由磁性堵头和粗、细油滤分别收集屑末，既使滑油过滤，使碎片不进入循环油路中而不致损坏油泵，又便于探测和隔离故障。通常屑末收集器用以探测因零件疲劳损坏或冲击掉块而产生的金属碎片或非金属屑末。利用屑末收集和分析，能为尽早发现故障提供可靠信息，是一种简便、有效的监视和诊断手段。
3.2.1 屑末的收集
①磁性屑末收集器：可使用磁堵，装在主油路或分开的回油路中，也可装在附件或传动齿轮箱中，它的最佳安装位置要满足可达性要求，在怀疑有早期故障时，即可方便地进行检查。发动机磁性屑末收集器的检查周期应与其已知的故障模式相对应，可定为25-50小时。
磁性屑末收集器成本相对较低，为了隔离故障，发动机上可在不同部件安装数个磁堵。
②电屑末探测器：在发动机上也可考虑选用电屑末探测器，它具有连续电子显示能力。其工作原理是包括两个电极和一个用于吸附磁性屑末的磁头，当屑末积累得足够多时，两个电极连通。电屑末探测器的一个严重缺点是它不能做趋势分析，并且需要进行大量研究与细微的调整以避免误告警现象。
3.2.2 屑末分析
首先对屑末进行分类。用磁铁将屑末分成非磁性的及磁性的物质，两者又可各分为金属的及非金属的，然后利用这四种屑末的属性判断产生屑末的来源。在发动机维修手册中给出典型屑末颗粒图例，维修人员用收集到的屑末从外观上和含量上与图例进行比较，确定故障情况，做出维修决策。磁性屑末监视方法其最有效的颗粒分析范围是50一100μm。
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3.3 滑油光谱分析
3.3.1 滑油光谱分析原理
滑油光谱分析主要对相互摩擦零件逐渐磨损产生的悬浮在滑油中的微小粉末通过光谱分析确定各种元素在滑油中含量的变化来判断零件的健康状况。 光谱分析的基本原理是利用不同金属元素的外部电子转变的能量变化不同，使所吸收或发射的光波波长亦不同。通过光谱分析仪探测和测量不同的波长以测定各种元素的含量。
光谱分析的具体方法有原子发射光谱法、等离子发射光谱法和原子吸收光谱法等。图3-1示出原子发射光谱法的工作原理图。高压(15000伏)直流电弧激发滑油中各种金属微粒汽化发光，通过窄缝后的光波经光栅或棱镜按波长分开，然后通过光电探测器转变为电能，经信号放大处理，由打印机打印分析结果。根据光谱的波长确定金属的种类；根据光谱的强度确定金属的含量。
光谱分析可探测到的颗粒上限大约为10μm。
图3－1 滑油光谱分析工作原理图
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3.3.2 取样及分析
为了成功地将滑油光谱分析应用于发动机滑油监视系统，一个重要的要求是保持仔细的和始终如一的滑油取样方式。油样应在发动机停车后的一个确定的时间和基本相同的位置抽取，取出的滑油样品必须能代表循环着的滑油，以使分析结果有效。
取样的间隔时间根据经济化、工作状态及所监视发动机的故障历史情况确定。正常情况下，取样时间可长一些，如200小时。有时，为了密切跟踪发展趋势，可短到每次飞行取样一次。
现代的光谱分析可提供至少20种不同元素的分析能力，但大多数的光谱分析程序限定分析6-9种常见元素。其中，Fe、Ti是监视的主要元素；Cu、Al、Ni、Zn、Cr、Ag是次重要元素。
建议采取两种监视方法，一种是磨损金属含量的限制值；另一是金属含量的趋势分析。发现金属含量明显变化时，应缩短取样周期，观察金属含量变化趋势，通过趋势监视起到预报故障的作用。
为便于分析SOAP的结果，应该了解发动机的结构，特别是与滑油接触的各零、组件的结构，了解这些零、组件包含的主要零件材料所含的金属元素和非金属元素。这样就可利用已知的零件、材料、元素等资料，综合考查、研究，从而大致诊断出某些元素的出现或含量增多可能是哪类零件发生故障所致。
3.4 滑油铁谱分析
3.4.1 工作原理
滑油铁谱分析由专门的铁谱仪进行，其基本原理是将滑油样品中的磨损粒子磁性沉积到特制的玻璃基片上。油样在一定时间内加热到一定温度(如70°C)，然后用力摇动，将一定容积(如3毫升)的油样和一定容积(如l毫升)溶剂(如四氯乙烯)配成混合液，把这种混合液缓慢地注到玻璃基片上，如图
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