一、監測飛機潤滑油的降解情況
任何行業的設備故障都會產生負面影響。在飛機工業中，與故障相關的后果和風險可能會增加三倍。然而，如果現在加入軍事行動，這些失敗的風險就會成倍增加!在本博客中，我們研究了監測荷蘭皇家海軍使用的飛機潤滑油的方法，以及哪些實驗室測試可以準確地幫助確定持續退化的趨勢。
1、了解噴氣發動機潤滑油
主要成分為多元醇酯基礎油的噴氣發動機潤滑油很容易氧化。然而，這些通常具有初級氧化抑制劑例如酚、氨基酚、芳香胺和/或次級氧化抑制劑例如硫化酚和亞磷酸酯。通常，主氧化抑制劑與自由基反應以防止聚合。在這些反應中，與酚類抑制劑相比，胺類抑制劑在更高的溫度下具有活性，但如果將它們組合使用，它們可以發揮協同作用。
在這種情況下，0-160 噴氣潤滑劑(國防標準 91-100/2 和 MIL-L-85734)是基于多元醇酯，與吩噻嗪抗磨劑和芳香胺(二辛基二苯胺 - DOPDA)抗氧化劑混合而成。在分析降解模式趨勢之前，首先確定潤滑劑的成分非常重要。由于添加劑已被識別，因此可以輕松地繪制潤滑劑降解時的濃度圖表，從而更容易確定降解速率。這在下面的標尺圖中顯示了正常使用的樣品和異常使用的樣品。
圖 1a + b – RULER™ 圖 O-160 標準(正常使用的油與異常使用的油)
經過一些測試后，觀察到以下情況;
吩噻嗪(抗磨劑)首先消耗，并且消耗速率隨著溫度的升高而增加。
銅的存在會加速吩噻嗪的消耗，而鐵的存在則消耗較少。
芳香胺抗氧化劑的消耗速度比吩噻嗪慢。當吩噻嗪達到低濃度(20%)時，芳香胺也開始消耗。
可以得出結論，當油達到剩余使用壽命 (RUL%) 的 20% 時，抗氧化劑變得無效，導致基礎油容易氧化降解。此外，當在 250°C 下進行氧化測試時，注意到 TAN 和粘度水平在 2.5 至 3.5 小時后達到臨界極限。還應該指出的是，在 TAN 或粘度水平開始顯示變化之前，RULER 測試首先給出了降解跡象。
圖 2：飛機渦輪機油有效壽命、標尺百分比、揮發性、粘度、TAN 與測試持續時間
2、RULER 在檢測故障中的作用
在海軍基地的這次現場試驗中，我們仔細研究了配備 2 臺 RR GEM-42 渦輪發動機的山貓直升機的監控情況。在這些發動機中，總共 8 升潤滑劑(0-160 型 - 國防標準 91-100/2)在主軸軸承上循環，然后是發動機的減速齒輪箱。定期添加新油，添加速度因發動機而異。6 臺發動機的加注速率在 0.02 至 0.2 升/小時之間，平均為 0.05 升/小時。
該網站報告的問題之一包括由發動機減速箱的行星齒輪軸承故障引起的單發動機情況。由于軸承損壞，這種故障會產生更大的油流，直升機機組人員將其觀察為油壓損失。
在測試了 20 臺直升機發動機后，確定 0.05 升/小時的加注速率將被視為平均速率，任何低于或高于該值的加注速率將分別被視為低于或高于平均值。總體而言，所有發動機在 125 小時后都表現出吩噻嗪添加劑(抗磨劑，Add#1)的快速持續消耗，并在運行 150-200 小時之間穩定下來。對于低油耗發動機(通常為 0.03 l/h)，吩噻嗪的添加劑持續消耗 370 小時，直至達到最小值。然而，隨著充值，附加值穩定在1100小時。當抗磨添加劑含量較低時，二氧化硅的含量會增加，而二氧化硅的含量會隨著抗磨添加劑的補充而減少。
另一方面，對于高油耗(通常為 0.11 升/小時)的發動機，在 150 個運行小時內，兩種添加劑的濃度都很高。然而，在 1800-1900 小時之間(在一臺特定的高油耗發動機上)，吩噻嗪的濃度降低至 RUL 率低于 20%，并且芳香胺開始更快地消耗。這種異常添加劑消耗背后的原因之一是發動機熱區的一個主軸承的迷宮式密封件損壞，導致熱空氣吸入并與潤滑劑接觸，導致潤滑劑顯著降解。
芳香胺抗氧化劑消耗的趨勢取決于發動機的性能。然而，在高加注率(RUL 在 95-105% 之間變化)的發動機中觀察到正常、穩定的氧化過程，存在細微差別。另一方面，具有低補充率的發動機在第一階段中芳香胺的RUL%穩定，然后在第二階段中持續下降。
毫無疑問，可以得出結論，0.05升/小時的平均機油消耗量應該可以為發動機提供足夠的潤滑油保護。如果與正常消耗趨勢存在差異，則可能是由于較高的工作溫度(熱點)、較高的摩擦力、油流量減少或潤滑劑與熱氣體接觸(迷宮式密封缺陷)造成的。這些情況通常會導致抗氧化劑快速耗盡。
在這種情況下，行星齒輪軸承中的溫度可能超過 150°C，這直接影響抗氧化劑的濃度。發動機的這一部分仍然面臨成為熱點的風險，從而導致機油劣化。定期補充(每100小時)會導致較高的油耗。因此，建議我們結合定期的 RULER 測量和選擇性監測。RULER 分析可用作進貨油批次的質量控制措施。此外，可以每 50 小時取樣一次，以分析抗氧化劑以及當前 SOAP(分光光度油分析程序)和 DEBRIS 程序的趨勢。
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通過使用 RULER 技術，可以輕松監控這些飛機潤滑油的降解情況并預測其故障，以防止對組織產生負面影響。盡管最初使用了常規分光光度分析，但它們沒有提供有關即將發生的故障的詳細信息或高級知識。從本質上講，RULER 可用于幫助確定飛機渦輪發動機所用多元醇酯基潤滑劑中抗磨和抗氧化添加劑的消耗趨勢。
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