1. Диагностирование по изменению рабочих параметров

Диагностирование ГТД по газодинамическим параметрам является одним из эффективных методов оценки его технического состояния. Этим методом выявляется главный параметр - способность ГТД обеспечивать требуемую мощность или тягу.

Данный метод оценки состояния ГТД основывается на анализе тенденций изменения отклонения нерегистрируемых параметров от эталонных (базовых) значений. В свою очередь, нерегистрируемые параметры рассчитываются по результатам измерения регистрируемых (контролируемых) параметров.

В качестве диагностических регистрируемых параметров ГТД используют температуру газов за турбиной Т^*, частоту вращения роторов высокого n_вд и низкого n_нд давления, часовой расход топлива G_т, давление топлива перед форсунками p_ф и температуру масла на входе в двигатель t_n. Кроме того, на входе в двигатель регистрируется полная температура и полное давление наружного воздуха.

Нерегистрируемые параметры ГТД – это параметры проточной части (камер сгорания, форсунок, состояние лопаток компрессора и турбины, коэффициент полезного действия и тяга двигателя, и т.д.).

Данный метод позволяет выявить только те неисправности, которые вызывают изменение отклонений термогазодинамических параметров и параметров системы смазки. Характерные выявляемые неисправности – это увеличение радиальных зазоров в лопаточных машинах, износ торцов лопаток компрессора, турбины, коробление лопаток компрессора, турбины и газовоздушного тракта, изменение формы профилей лопаток компрессора и турбины, прогар, коробление камер сгорания и лопаток соплового аппарата, разрушение лабиринтных уплотнений.

2. Визуально-оптический метод диагностирования

Оптический НК – это неразрушающий контроль, основанный на анализе взаимодействия оптического излучения с объектом контроля (ГОСТ 24521-80). Визуальный контроль (осмотр невооруженным глазом) – простейший и общедоступный вид НК, обеспечивающий высокую производительность контроля. Он особенно эффективен при контроле сравнительно больших объектов и широко применяется в эксплуатации ВС.

Средствами оптического метода диагностирования являются различные оптические устройства от самых простых луп (рис. 37) до сложных и многофункциональных эндоскопов, фиброскопов и телеэндоскопов, разнообразие которых объединяется в одно общее название – бороскопы. Существуют жёсткие и гибкие бороскопы.

Рис. 37. Лупа с десятикратным увеличением, подсветкой и белой измерительной шкалой

Жёсткие бороскопы (рис. 38) предназначены для визуального осмотра узлов, к которым возможен прямолинейный доступ, они используются для осмотра газовоздушного тракта авиадвигателей, полостей агрегатов. Жёсткие бороскопы состоят из визуальной и осветительной системы. Визуальная система состоит из линзовой, стержневой или градиентной оптики, которая заключена во внутреннюю металлическую трубку.

Рис. 38. Жёсткие бороскопы

Осветительная система состоит из оптического волокна, которое расположено между двумя металлическими трубками – наружной и внутренней [17]. Жесткие бороскопы характеризуются четырьмя основными пара­метрами: диаметром рабочей части, длиной рабочей части, углом направления наблюдения и углом поля зрения. Наиболее рас­пространенные диаметры рабочей части: 1,7; 2; 2,7; 4, 6, 8 и 10 мм. Длина жестких бороскопов обычно варьируется в пределах от 100 до 1000 мм и изменяется с шагом 200-300 мм. Основные углы направления наблюдения 0, 30, 45, 75, 90 и 110°.

Угол направления наблюдения может быть и плавно изменяе­мым в эндоскопах с качающейся призмой – от 30 до 110°. Угол поля зрения, как правило, варьируется от 50 до 90°. При этом необходимо учитывать, что увеличение поля зрения приводит к уменьшению детализации, то есть можно видеть много и мелко или мало и крупно. Основное преимущество жестких эндоскопов заключается в высокой разрешающей способности – до 25 линий на миллиметр.

Гибкие бороскопы. Не всегда возможен прямой доступ к объекту, или сам объект имеет сложную геометрию, например газо­турбинные, электрические двигатели, турбогенераторы. В этом случае для визуального контроля применяются гибкие бороскопы (рис. 39).

Рис. 39. Гибкий бороскоп

В гибких бороскопах визуальная система и система передачи света состоят из волоконной оптики, смонтированной внутри гибкой трубки с управляемым дистальным концом. Канал для передачи изображения представляет собой линзовый объектив, который строит изображение исследуемого объекта на торце кабеля передачи изображения. Далее изображе­ние передается по кабелю, состоящему из большого числа волокон толщиной 10-12 мкм. Конец световолоконного жгута вмонтирован в специальный наконечник, подключаю­щийся к осветителю. Гибкие бороскопы имеют управляемый дистальный конец, изгибающийся в одной или двух плоскостях. Как правило, это определяется диаметром рабочей части. Бороскопы могут иметь канал для гибкого инструмента при необходимости осуществления мани­пуляций, например, захвата предметов, взятия пробы.

Основным недостатком гибких бороскопов по сравнению с жесткими является более низкая разрешающая способность. При выборе гибкого бороскопа руководствуются двумя основными параметрами диаметром и длиной рабочей части. Наиболее распространены диаметры 4, 6, 8 и 10 мм. Обычно гибкие бороскопы имеют герметичную маслобензостойкую рабочую часть с покрытием из нержавеющей стали.

Видеобороскопы. Гибкие волоконно-оптические бороскопы имеют ряд недостатков, наиболее существенные из которых – невысокая разрешающая способность и ограничение по длине, определяемые затуханием в волокне. Модернизация или, точнее, замена в системе передачи изображения гибкого эндоскопа волоконно-оптического жгута на электронику позволила повысить разрешающую способность приборов, увеличить их длину и привела к появлению видеобороскопов. Изображение в них через объектив попадает на ПЗС-матрицу, затем сигнал по кабелю передается в блок преобразования и выводится на монитор. В настоящее время в мире производятся видеобороскопы (рис. 40) с диаметрами рабочей части 6, 8,10, 12, 16 и 20 мм и длиной кабеля от 2 до 30 м.

Рис. 40. Видеобороскоп IPLEX SA II R фирмы OLIMPUS

Основными их функциями являются: осмотр, запись, измерения. К тому же наиболее продвинутые видеобороскопы имеют расширенные функции по обработке изображений, записи цифровых снимков, измерений. Функции измерений особенно впечатляют. К примеру, видеобороскоп IPLEX SA II R фирмы OLIMPUS имеет следующие функции измерения:

• Сравнительные линейные измерения: измерение расстояний между двумя отмеченными точками;

• Стереоизмерения: измеряется расстояние между двумя отмеченными точками (требуется измерительный стереобъектив);

• Измерение от точки до линии: измеряется расстояние от воображаемой линии, обозначенной двумя точками, до точки, отмеченной вне линии. Метод рекомендован для определения глубины повреждений лопаток компрессоров ГТД (рис. 41);

• Измерение глубины/высоты: измеряется глубина/высота от воображаемой плоскости, обозначенной тремя точками, до четвертой точки, находящейся на «вершине» (в углублении) дефекта;

• Измерение площади/линии: вычисляется площадь участка поверхности, ограниченного замкнутой ломаной линией (до 20 точек) и общая длина ломаной линии;

Рис. 41. Замер расстояния от точки до воображаемой линии: а – определение глубины забоины; б – определение площади скола