航空發動機潤滑油檢測基礎

嚴國鑫

概述

機械齒輪，軸承，軸部件在運動接觸時磨損產生的微粒會進入潤滑油中，所以潤滑油的品質間接反映了機械磨損的狀況；隨著設計和新型材料的升級，大部分的民航發動機的金屬磨損幾乎接近零了。

磨損的顆粒很難被檢測出來是哪一種物質，尤其是航空發動機中稀有金屬的含量比其他機械裝備多很多，但若是潤滑油中顆粒物超標會影響潤滑油的粘度、酸值和水含量，所以一般粘度、酸值和水是滑油的狀態的指標參數，這些參數指標都是發動機OEM來制定的，并不是油類制造商或標準委員會，一般OEM會建議定期采樣和分析，定期采樣對確定和提前發現發動機問題非常有用。

不同的發動機型號潤滑油的粘度、碳值、水和金屬顆粒都不一樣，通過金屬磨損物質可以判斷是來自滑油泵，齒輪，軸承還是其他可能產生磨損的金屬部件，所以建立一個取樣間隙，然后通過每次取樣分析的結果得出一個趨勢，若出現明顯的增長就說明是發動機磨損超標，或者受到污染。

油樣光譜分析（SOAP）可以測出金屬物質，大部分的發動機OEM相比于制定極限值，更傾向于制定趨勢預警；雖然潤滑油有不同的抗磨損性能，但若是發動機部件在設計上出現問題，潤滑油的作用是微乎其微的。油樣光譜分析的過程是建立在確認了磨損金屬的趨勢之后才做的，然后才能確定具體的發動機部件問題。

潤滑油參數

1、粘度和酸值

滑油在高溫環境下易產生熱氧化導致粘度和酸值的變化，所以高溫區域的粘度和酸值通常作為發動機監測和測量的兩個重要參數，可能會在某些高溫區域產生積碳，所以就說明那里有積碳，那里就是高溫區域，但是并不是說有積碳的地方，酸度和酸值就會高。

滑油中的水也是一項重要的污染來源物質，在酯類基礎油中，過量的水會水解酯，導致酸值的增加。除了不小心把水加入了滑油，另外一種情況就是空氣濕度高，水被滑油吸收了。（某航737的IDG有不明物質就有可能是沿海地區空氣濕度大，若IDG沒有采用壓力加油車加油，就有可能導致滑油水解，滑油酸值高和IDG內金屬反應產生污染物）。

參考范圍如下：

2、磷

比較奇怪的是磷是在金屬測量中的一項，但不是發動機金屬磨損物質；磷是滑油中一種抗磨損添加劑，所以正常情況下，磷的含量會逐漸減少的，但如果在發動機運行第一個1000小時磷減少超過50%，就可能是運動件受到了比較嚴重的磨損了，可能是早期的軸承或齒輪不正常的故障。

綜上所述，一款新滑油的研發，確定磷的含量和減少的規律是很重要的，若是發生磷的含量突然升高，也可能是液壓油（磷酸酯）混到了滑油中，磷酸酯對滑油的氧化穩定性影響很大。

發動機參數

分析金屬最開始是作為一項工具來幫助監測發動機軸承和齒輪狀況的，一般金屬含量標準是10PPM，如果超過10PPM就說明發動機磨損超標，當然如果是在發動機設計驗證過程中，會給定一個磨損上升或下降的趨勢，這種情況還是很常見的。

磨損的趨勢對確定軸承或齒輪的磨損和損壞是很重要的，這些趨勢結果可以在航線或車間進行油濾、磁堵檢查來得到。若磨損的顆粒在1-5微米之間，可確定齒輪、軸承磨損是正常的。

從前述所知，不同的發動機結構，金屬磨損的物質是不一樣的，另外金屬磨損的趨勢會隨著發動機運行小時變化而變化；可想而知，磨損金屬中最多的就是鐵(Fe)了，因為大部分的金屬部件都有鐵元素，如果軸承損壞，油樣中鐵含量會增加，同時鋁（AL）也會增加，除了鐵，鋁是金屬結構中第二多的元素。

如果軸承外圈的鐵、鈦和鋁含量升高，則說明發動機軸承支座含有鈦（Ti）金屬；滑油系統的重大機械故障通常會產生大片的金屬顆粒，這時光譜分析就沒什么用了，因為此時磁堵就能觀測到。

有的時候油樣中的硅（Si）含量超標也說明了發動機進氣道系統受到了污染，另外也有可能是過量的使用含硅的密封圈，高含量的硅能導致滑油氣泡并使滑油熱傳導性能下降。一般可以檢查油濾來確定是否受到硅污染，當然有必要也可以做一個氣泡測試。

（來源：航佳技術）