滑油系统全流量磨粒在线监测静电传感技术研究.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAslrOnauticaSinicaAug，252013V01．34No．81786—1794ISSN1000．6893ON11—1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．crlhkxb@buaa．edu．cndei：10．7527／$1000—6893．2013．0316滑油系统全流量磨粒在线监测静电传感技术研究黄文杰1’2一，左洪福11．南京航空航天大学民航学院，江苏南京2100162．淮阴工学院交通工程学院，江苏淮安223003摘要：在滑油系统全流量磨粒在线静电监测中，针对缺乏与实际物理模型相一致的数学模型以及深入地分析

2、，建立了较准确的数学模型。对信号采集电路的分析表明：带不同极性电荷的磨粒经过静电感应区域时输出的感应电压变化不同，从而确定带电磨粒的极性。同时，引入空间灵敏度概念，对带电磨粒的位置、传感器的轴向长度与径向半径3个影响因素分别进行了研究，所得空间灵敏度曲线彼此印证，进而说明了所建数学模型的准确性。为了证实所建立的数学模型与实际的滑油系统全流量磨粒在线监测数据的一致性，设计了仿真监测试验平台，试验结果表明，虽然监测到的静电感应信号夹杂着噪声，但与理论分析的理想电压输出相似，并且可以判断磨粒所带电荷的极性。关键词：航空发动机；润滑系统；在线监测；数学模型；空间灵敏度，中图分类号：V2

3、33．4文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)08—1786—09航空发动机润滑油路磨粒监测静电传感技术主要是基于静电感应的原理对润滑油路带电磨粒进行监测，实现对润滑部件的实时监控。试验数据表明[1’3]，由于静电监测的对象是润滑部件发生摩擦磨损现象的直接产物，相对于传统的部件振动监测等方法，能够在故障发生的初期就监测到故障信息，可以实时地对润滑部件故障在线监测。同时，润滑油路磨粒监测静电传感技术克服了其他磨粒在线监测方法对微细颗粒不敏感和不能监测非金属颗粒的不足[4]。基于静电传感技术的航空发动机润滑油路磨粒在线监测始于1997年。英国南安普顿大学Wood教授

4、带领的研究团队进行了～系列的研究，包括润滑条件下静电监测的可行性[5]、静电产生机理[1’6]和磨损机理与静电关系口‘73等的基础性研究，以及在轴承试验台上开展的滚动轴承磨损与静电感应信号对应关系研究L2'8J。而SmithsAerospaceInformationSys—terns公司(其前身为英国StewartHughesLtd．公司，现已被美国GE公司收购)在20世纪末已经将该技术应用于美国联合式战斗机F35睁10]，增强了航空发动机的故障预测与健康管理能力。目前，此项技术已被美国列为限制出口的军事技术。目前，国内相关技术的研究刚刚起步。南京航空航天大学航空安全与保障技术

5、研究所从2007年率先开展了基于静电监测的发动机气路监测技术研究[1卜12]，并搭建了发动机气路模拟试验台，初步进行了试车台架试验口引。随后，又试探性地开展了滑油系统磨粒全流量在线静电监测研究[14。5

6、。在国内外的这些相关研究中，都或多或少涉及静电感应机理，个别研究还建立了简易收稿日期：2012—10．15；退修Et期：2012—11—20；录用日期：2012．12—25；网络出版时间：2013-01-0515：56网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20130105．1556．004．htmI基金项目：国家自然科学基金与中国民航

7、联合基金重点项目(60939003)*通讯作者．Tel．：025—84890647E—mail：hyitwenjie@126com引用格式tHuangWJ．ZuoHF．Researchonelectrostaticsensingforin-lineabrasivemonitoringinfullflowoilsystem．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2013，34(8)：1786-1794．黄文杰，左洪福．滑油系统全流量窘粒在线监测静电传感技术研究．航空学援，2013，34(8)；1786-1794．黄文杰等：滑油系统全流量磨粒在线监

8、测静电传感技术研究的数学模型[16

9、，但是，始终缺乏与实际的物理模型相一致的数学模型以及深入地分析。对于国外研究者而言，可能由于静电监测技术已被列为限制出口的军事技术，因此未能在学术期刊上发表，而对于国内研究者而言，由于缺乏精确的数学模型和相应的分析，使得该项技术在国内的研究发展缓慢，严重阻碍了基于静电监测技术的航空发动机状态监测的研究及其在实际中的应用。本文力图通过物理模型的建立与信号采集电路的分析，获得与实际情况相符合的静电感应数学模型，并由此数学模型得到静电监测的输出信号与磨粒带电极性