1.2. Анализ эксплуатационной надежности двигателя нк-12ст
Эксплуатационная надежность – важнейшее свойство изделия, определяющее их способность нормально функционировать в заданных условиях эксплуатации. Задачи анализа надежности в настоящее время решаются как на этапе создания новой техники, так и в процессе ее эксплуатации. Они наиболее актуальны для сложных и ответственных технических устройств, к которым относится авиационная техника.
Анализ эксплуатационной надежности служит основой для обоснования мероприятий по совершенствованию технологических процессов разборки и сборки конструкции двигателя.
Комплексное понятие «надежность» характеризует ряд специфических свойств двигателя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Наиболее важным из них является безотказность, т.е. способность двигателя выполнять заданные функции в течение установленного периода времени, сохраняя значения основных выгодных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. В дипломном проекте понятие эксплуатационная надежность отождествляется с безотказностью объекта.
1.2.1. Качественный анализ надежности
Результаты выполнения анализа надежности во многом зависят от представительности собранных статистических данных об отказах и неисправностях заданного двигателя. Статистические данные, выписанные из ведомости дефектов, представлены в таблице 1.1.
В графе «Характер отказов» указывается сущность неисправности, следствием которой явилось нарушение работоспособности двигателя.
В графе «Повторяемость» указывается общая наработка двигателя до отказа, выраженная в часах.
В графе «Обстоятельства обнаружения» указываются способ и место обнаружения отказа.
В графе «Классификация» указывается предполагаемое происхождение отказа:
- конструктивно-производственный недостаток (КПН);
- нарушение режимов эксплуатации (Э);
- нарушение при ремонте (Р).
На основе статистических данных, производится качественный анализ надежности двигателя. При этом анализируется влияние отказов объекта на безопасность, рассматриваются характерные причины возникновения отказов, сущность мероприятий по их предупреждению и т.д.
Производится группирование отказов по повторяемости, причинам возникновения, последствиям, методам появления и т.д. Результаты группирования отказов показываются в виде круговых диаграмм, отражающих процентное соотношение различных групп отказов. Дается общая характеристика надежности двигателя, указываются наиболее опасные и часто повторяющиеся отказы, анализируются причины их возникновения, выбираются объекты для дальнейшего углубленного анализа.
Результаты выполнения анализа надежности во многом зависят от представительности собранных статистических данных об отказах и неисправностях заданного объекта (за период 2008-2012гг.), которые были собраны на предприятии ДОАО «Центрэнергогаз» и представлены в виде таблице 1.1.
Анализ эксплуатационной надежности служит основой для обоснования мероприятий по совершенствованию технологических процессов ТО (Р) и конструкции объекта. [1]
Таблица 1.1 - Статистические данные об отказах и неисправностях двигателя НК-12СТ
Наимено-вание узла, агрегата, детали |
Характер отказа |
Повторяе-мость |
Обстоя-тельства обнару-жения |
Причина |
Клаc-си-фикация |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||
Статистические данные об отказах компрессора |
|
|
|||||||||
Рабочая лопатка компрес-сора
|
Забоины лопатки компрес-сора
|
1866, 4984, 13213, 14741, 17982
|
Капиталь-ный ремонт
|
Попадание посторонних предметов на входе в двигатель
|
Э
|
||||||
Трещина лопатки компресс-сора |
3228,4518, 5996, 6370, 8646, 9525, 11009, 11786, 15577, 19363
|
Капи-тальный ремонт |
Недостаточная усталостная прочность |
КПН
|
|||||||
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||
Передняяопора компрес-сора |
Разру- шение подшип- ника |
3235,8011, 10638, 12512, 14093, 15675
|
Визуаль-ный осмотр при ТО
|
Усталостное выкрашивание подшипника
|
КПН
|
||||||
Направляющий аппарат |
Разруше-ние направ-ляющего аппарата. |
6792,7940, 8833,11616, 12473, 15092, 18424, 18930, 19672 |
Аварий-ный останов двигателя |
Некачественный ремонт сварного шва |
Р
|
||||||
Диск пер-вой ступени комп-рессора |
Разруше-ние диска первой ступени компресс-сора.
|
1723, 6449, 9393, 11810 |
Аварий-ный останов двигателя |
Недостаточная усталостная прочность |
КПН |
||||||
Картер компрес-сора |
Трещина на картере компрес-сора |
9817,15056 |
Аварий-ный останов двигателя |
Недостаточная усталостная прочность |
КПН
|
||||||
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||
Клапан перепуска воздуха |
Незакры-тие заслонки
|
3207,8812, 13901, 19155, 5134, 17373 |
Сигнали-зация
|
Коррозия, нагар масла на цапфе и втулке |
Э
|
||||||
Статистические данные об отказах турбины компрессора |
|
||||||||||
Рабочая лопатка турбины компресс-сора |
Трещины на лопатке |
1955,2143, 2706,3119, 4831,5676, 6088,8193, 6869,8656, 9070,11580, 11894 13588, 14598, 15669, 17506, 20397,
|
Капиталь-ный ремонт
|
Недостаточная усталостная прочность
|
КПН
|
||||||
Вставка соплового аппарата |
Скол вставки первой ступени.
|
6680,7159, 10412, 14741, 1597, 7510, 12886
|
Капиталь- ный ремонт |
Недостаточная вибростойкость |
КПН |
||||||
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||
Внутрен-нее кольцо соплового аппарата первой ступени |
Деформа-ция внутрен-него кольца |
5477, 13723 |
ТО двигателя |
Перегрев двигателя |
Э |
||||||
Опора турбины газогене-ратора |
Стружка в масло-системе |
2610, 8499, 9919,12881, 5403,6231, 14741, 15602, 17506, 18057
|
Капиталь- ный ремонт |
Повышенная осевая нагрузка из-за постановки подшипника с нарушением технологических допусков.
|
КПН
|
||||||
Ротор турбины газогене-ратора |
Повышен-ная вибрация ротора |
2610, 2820, 6231, 7726, 8453, 9662, 10904, 12239, 14644, 15996, 18507, 18943, 19066 |
Капиталь- ный ремонт |
Вытяжка шпилек ротора.
|
КПН
|
||||||
Продолжение таблицы 1.1 |
|
|
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
||||
Статистические данные об отказах свободной турбины |
|
|
|||||||||
Верхний привод свобод-ной турбины |
Наруше-ние контакт. взаимо-действия тел качения в подшип-нике (скрип)
|
5169, 7805,12083
|
Визуальный осмотр при ТО |
Работа подшипников в условиях уменьшенного радиального зазора
|
КПН |
||||||
Лопатка свобод-ной турбины |
Отрыв лопатки свободной турбины
|
2419, 7972, 8101, 9893, 14460, 16130, 18884 |
Визуальный осмотр при ТО |
Недостаточная усталостная прочность |
КПН |
||||||
Ротор свобод-ной турбины |
Большой люфт ротора СТ
|
1597, 7510, 20397, 10026, 12631
|
Капиталь-ный ремонт
|
Разрушение мас-лянопластинчатого демпфера |
КПН |
||||||
Продолжение таблицы 1.1 |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||||
Диск свобод-ной турбины |
Повы-шенная вибрация на свобод-ной турбине
|
9414, 13318 |
Сдаточ-ные испы-тания |
Разбалансировка ротора свободной турбины из-за посадки диска на вал с зазором. |
Р |
||||||
Передняяопора свобод-ной турбины |
Разру-шение сепара-тора подшип-ника передней опоры СТ |
2479, 4533, 7558, 10771, 13809, 12631, 13744, 14985, 18915, 19276 |
Визуаль-ный осмотр при ТО
|
Недостаточная прокачка масла через подшипник |
КПН
|
||||||
Рисунок 1.3 – Классификация отказов по узлам двигателя
Рисунок 1.4 – Классификация отказов по принадлежности
Рисунок 1.5 – Классификация отказов по происхождению
Выводы:
1) При проведении анализа выяснилось, что двигатель имеет следующие характеристики:
- по принадлежности к узлам двигателя – на компрессор приходится 35% всех отказов, на турбину газогенератора – 43%, на свободную турбину – 22%;
- наибольший процент отказов имеют рабочие лопатки-33%;
- по происхождению – 80% всех отказов появилось из-за конструктивно-производственных недостатков, 11% - из-за ошибок в эксплуатации, а 9%-ремонтные.
Отсюда видно, что одним из наиболее слабых звеньев двигателя НК-12СТ являются РК турбины компрессора, т.е. лопатки. Следует обратить внимание на условия работы узла. Так как большое число отказов являются конструктивно-производственными, то следует обратить наибольшее внимание на технологию сборки, а также на культуру производства узлов и агрегатов турбины.
2) Для дальнейшего исследования выбирается лопатка турбины компрессора, так как именно на нее приходится наибольшее количество отказов.