Спектроскопия с атомным излучением (САИ), использующая вращающийся дисковый электрод (ВДЭ), в течение десятилетий была успешной методикой, применявшейся в программах отслеживания состояния (анализ масла). Однако в последние годы эта методика стала менее эффективной для ранней диагностики. Причинами снижения её эффективности, в первую очередь, являются тонкая фильтрация и морфология частиц, порождаемых при возникновении неисправностей в подшипниках с вращающимися элементами из сплава М50. Чтобы преодолеть эти недостатки была разработана аналитическая методика - спектроскопия с ротродным фильтром (СРФ) для повышения чувствительность методики САИ-ВДЭ [1].
Автоматизированная спектроскопия с ротродным фильтром (А-СРФ) улучшает способность определения размера частиц с помощью САИ с 8-10 микрометров до более чем 70 микрометров. При концентрации 5 мл образца масла (в 50 раз больше того, что используется при обычном анализе САИ), все частицы мусора (металлические и неметаллические) улавливаются в пределах внешней окружности графитового фильтрующего электрода. Этот процесс исключает основные недостатки (притяжение, масло, резонансное время) обычного анализа с САИ. Эффективное испарение всех частиц (крупных и мелких) достигается при использовании всей энергии, произведенной источником возбуждения, для достижения температуры испарения сверх 5600 градусов Цельсия. Это особенно важно, когда необходима идентификация сплава (такого как М50) и присутствуют повреждающие загрязняющие вещества, такие как частицы, содержащие кремний. При применении в случае анализа масла в авиационных газотурбинных двигателях, А-СРФ может улучшить эффективность САИ для выявления вредного воздействия загрязнения смазки и последующего повреждения подшипника.
Одним из путей контроля состояния смазываемых узлов трения является исследование продуктов износа, содержащихся в смазочном масле. Например, практика показывает, что состояние лабиринтных уплотнений можно успешно диагностировать с помощью спектрального анализа масла. В случае контактных уплотнений с углеграфитовыми кольцами, для оценки степени их износа спектральный анализ не применим, так как углерод является основным составляющим, как колец, так и самого масла.
В качестве метода контроля состояния графитовых колец применяется феррографический анализ масла [1, 2]. При этом трактовка результатов измерений в немалой степени определяется используемой физико-химической моделью. Например, модель осаждения частиц в масле с учетом реологии позволяет обеспечить разделение частиц на больший спектр, чем два размерных диапазона, что дает возможность разработки метода для более достоверной диагностики. Экспертная система позволяет дать совет или принять решение относительно некоторого вопроса в узкой предметной области понятным для пользователя образом, а также обладает рядом преимуществ для создания, например, АСУ эксплуатационным и экологическим контролем надежности технического объекта. Структурная схема нечеткой гибкой экспертной системы включает в себя: блок нечеткой логики, математическую модель, блок когнитивной графики, базу концептуальных знаний, базу экспертных знаний. Унифицированная база данных экспертной системы содержит ряд методов (база концептуальных знаний, база экспертных знаний, база правил и функций принадлежности, файлы базы данных) с учетом требований решаемой пользователем задачи и специфики исследуемой им математической модели [4]. Формализация алгоритмов диагностирования в среде нечетких экспертных систем позволяет повысить их качественные и количественные оценки при постановке ими прогноза или диагноза.
В заключение отметим, что физико-химическая модель является базовым элементом и источником повышения надежности технической диагностики узлов трения ГТД, развития методов диагностики и повышения эффективности инструментальных методов с учетом использования экспертных систем.
Список литературы
1. Сапожников, В.В. Основы технической диагностики / В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников. - М.: Маршрут, 2004. - 318 с.
2. Антонов А.Н. Уплотнения масляных полостей опор роторов ГТД / А.Н. Антонов, Е.К. Мезжиль, А.А. Струков // Доклад на первом международном симпозиуме по транспортной триботехнике «ТРАНСТРИБО-2001».
3. Степанов В.А. Применение феррографического и рентгеноспектрального методов для диагностики технического состояния авиационных турбохолодильников по содержанию частиц износа в смазочном масле / В.А. Степанов, С.И. Калашников, В.С. Угрюмов // Труды ЦИАМ. - № 1159. - М., 1986. - С. 5-8.
4. Искусственный интеллект. Кн.3. Программные и аппаратные средства / под ред. В.Н. Захарова. - М.: Радио и связь, 1990. - 370 с.
Работа представлена на Международную научную конференцию «Фундаментальные и прикладные исследования. Образование, экономика и право», Италия (Рим, Флоренция), 6-13 сентября 2009 г. Поступила в редакцию 06.08.2009.