НОМИНАЦИЯ: «Инновационный проект»

НОМИНАЦИЯ: «Инновационный проект»
ООО «СпектроСиб»
«Создание центров диагностики по оценке и прогнозу
технического состояния авиационных двигателей».
ОГЛАВЛЕНИЕ:
1. Аннотация проекта..………………...…………………………………………………….3
2. Информация о заявителе …………….…………………………………………………..5
3. Сущность предлагаемой разработки. Современное состояние исследований и
разработок в области реализации проекта. Новизна предлагаемого подхода по
сравнению с известными……………………………………………………………………6
3.1. Принцип действия сцинтилляционного спектрометра………………….…..8
3.2. Интеллектуальная собственность…………………………………………….11
3.3. Полученные продукты и области их применения…………………………….12
4. Конкурентные преимущества………………………………………………………….14
5. Рынок сбыта………………………………………………………………………………23
5.1. Стратегия развития…….…………………………………………….…………25
5.2. Стоимость услуги……………………………..………………………………….27
6. Порядок коммерциализации результатов разработки……………………….…......28
6.1. Имеющийся задел……………………………………………………………………...28
6.2. Планируемые работы………………………………………………………….....28
6.3. Предприятия – партнеры ……………….………………………………….…..30
6.4. Прогноз объемов реализации…………………………………………………….31
7. Состояние и источники инвестирования в реализацию проекта……...………….32
8. Предстоящие затраты по проекту………………………………………...…………...32
2
1. Аннотация проекта
В ряду диагностических параметров, позволяющих заблаговременно и
объективно фиксировать развивающиеся отказы авиадвигателей, особого внимания
заслуживают параметры функционирования масляных систем, поскольку отказы
двигателей, в большинстве случаев, приводят к более тяжелым летным
происшествиям,
чем
отказы
функциональных
систем
самолетов,
что
подтверждается хронологией авиакатастроф.
Опыт использования эксплуатирующими предприятиями спектральной и
феррографической аппаратуры показал чрезвычайно низкую эффективность
применения данных методов (не более 5%). Поэтому оборудование, которое было
разработано
около
20-25
лет
назад
и
продолжает
использоваться
в
трибодиагностике, не отвечает возросшим требованиям.
ООО
«СпектроСиб»
разработан
и
создан
лабораторный
образец
сцинтилляционного спектрометра, который за время 20 минут выдает следующую
информацию о частицах износа, находящихся в пробе масла: содержание металла,
находящегося в масле в виде частиц износа; содержание металла, растворенного в
масле; общее число частиц износа; число частиц, состоящих только из одного
элемента; число частиц, состоящих из нескольких элементов; средний размер
частиц износа в навеске; элементный состав (марка материала) каждой износной
частицы.
Множество параметров об износных частицах, не доступное ни одному из
существующих приборов позволили создать технологию диагностирования
авиационных двигателей, устанавливаемых на самолетах Ту-134, Ту-154, Ил-62,
Ил-76, Ил-96, Ту-204, Ту-214. Доказанная эффективность сцинтилляционной
диагностики
(подтвержденная
заводским
разбором
диагностированных
неисправных двигателей) составила 97%.
Значимость проекта:
1. Формируется новое понимание авиационной диагностики от «неисправность
- констатация факта - ремонт/инцидент/катастрофа» к «диагностика –
прогноз – профилактика/принятие решения», что отвечает актуальной задаче
– безопасности жизнедеятельности человека и эксплуатации технических
средств;
3
2. Технология позволяет предупреждать ложные съемы двигателя, улавливать
развивающийся дефект в начальной стадии, обоснованно продлевать летный
ресурс, перейти на эксплуатацию двигателя по техническому состоянию,
определять дефектный узел, прогнозировать остаточный ресурс, что
позволит
значительно
сократить
издержки
заводов-изготовителей
и
эксплуатирующих предприятий.
3. Многофункциональное
использовать
его
в
применение
различных
нефтеперекачивающей
созданного
отраслях
отрасли,
науки
морском,
прибора
и
позволяет
техники:
газо-,
автомобильном
и
железнодорожном транспортах, геологоразведке. Требуется только создание
технологии под конкретный тип решаемых задач.
Цель проекта: создание сети Диагностических центров (гг. Москва, Екатеринбург,
Иркутск,
Хабаровск)
с
использованием
в
качестве
базового
элемента
сцинтилляционного спектрального комплекса для проведения прогностической
оценки технического состояния авиационных двигателей.
Имеющийся задел:
1. Разработаны и готовы к использованию технологии диагностики под
двигатели Д-30КП/КУ/КУ-154 (самолеты ТУ-154, ТУ-134, ИЛ-76, ИЛ-62) и
ПС-90А (самолеты ТУ-204, ТУ-214, ИЛ-76, ИЛ-96);
2. Технологии диагностики и разработанный лабораторный образец прибора
сертифицированы;
3. Проведена полная патентная защита сцинтилляционного спектрометра и
технологий диагностик (разработка защищена 13 российскими и 1
Европатентом);
4. Изготовлен опытный образец сцинтилляционного спектрометра для ОАО
«НПО «Сатурн», который планируется разместить в г. Москве в 2008 году.
5. Заводами-изготовителями
готовится
нормативная
документация,
обязывающая все авиакомпании, имеющие указанные самолеты перейти
на новый вид диагностики.
4
2. Информация о заявителе
1. Общество с ограниченной ответственностью «СпектроСиб»
2. Юридический адрес: 664074, г Иркутск, ул. Ломоносова д. 72, оф. 76
3. Фактический адрес: 664002, г. Иркутск, б-р Гагарина, 20, 1 учебный корпус
ИГУ, оф. 210
Тел. (3952) 33-21-82
Факс (3952) 33-21-40
4. Генеральный директор компании: Дроков Виктор Григорьевич
моб. тел. 89501020071
e-mail: dtech@api.isu.ru
5. Направления деятельности организации: В 1999 году коллективом ученых
НИИ прикладной физики при Иркутском государственном университете на базе
лаборатории низкотемпературной плазмы создано ООО «Диагностические
технологии» (ООО «ДТ»). В 2005 году в результате взаимодействия с Фондом
содействия малым формам предпринимательства в научно-технической сфере
организовано ООО «СпектроСиб». В свое время лаборатория занималась
разработкой способа для экспресс-анализа золотосодержащих порошковых проб
руд. В настоящее время компания занимается разработкой способов оценки
технического состояния двигателей, машин и механизмов.
6. Производственный и трудовой потенциал:
 Величина годового оборота за последние 3 года – 750 000 руб.
(инвестиции Фонда)
 Среднесписочная численность работающих – 9 человек
 Компания не имеет производственных мощностей.
7. Руководитель проекта: Дроков Владислав Викторович,
 Основное место работы: Иркутский государственный университет
 Должность: зав. лабораторией инновационных технологий, доцент,
к.м.н.
 Адрес: 664082, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 12, оф.205 «В»
моб. тел. 89502779561, e-mail: vladdrok@mail.ru
5
3. Сущность предлагаемой разработки. Современное состояние
исследований и разработок в области реализации проекта.
Новизна предлагаемого подхода по сравнению с известными.
В России разработкой методик трибодиагностики авиационных двигателей
занимаются несколько организаций. Наиболее значимые из них: ЦИАМ им. А.П.
Баранова, ГосНИИ гражданской авиации, НИИЭРАТ, Аэрофлот-российские
авиалинии.
В течении последних 30 лет названные организации работали в одном русле
– для оценки технического состояния маслосистемы двигателя использовались
только результаты анализа пробы масла, диагностическим признаком, связанным с
износом двигателя, являлась величина массовой доли элемента, измеренная на
атомно-эмиссионном спектрометре, либо рентгенофлуоресцентном анализаторе.
Считалось, что чем больше величина массовой доли, тем хуже состояние
двигателя. Основные усилия разработчиков методик были направлены на
улучшение метрологических характеристик измеряемой величины [1-3].
В последние годы ЦИАМом в дополнение к спектральным методам анализа
предложено использовать феррографический способ, позволяющий получить
дополнительную информацию о форме частиц износа, их размерах и концентрации
[4-6].
Опыт эксплуатации разработанных методик показал следующее: по
показаниям спектральной аппаратуры решение о возможности продолжения
эксплуатации двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154 принималось всего в 5% случаев [7].
В подавляющем большинстве (95% случаев) оценка технического состояния
двигателя и диагностическое решение принимались по характеру визуально
обнаруженной стружке на контрольных элементах (КЭ) при ТО, либо после
срабатывания в полете табло «Стружка в масле», что зачастую приводило к
миллионным
убыткам
компаний-эксплуатантов
и
заводов
изготовителей
двигателей.
По показаниям спектрально-феррографической аппаратуры на земле ни разу
не был выявлен дефект в трансмиссионной части двигателей ПС-90А [8].
6
Таким образом, разработанное аппаратурно-методическое обеспечение при
диагностике авиационных двигателей малоэффективно и играет второстепенную
роль.
За рубежом подходы в авиационной трибодиагностике при использовании
спектральных и феррографических методов аналогичны российским [9-10].
Также, как и в России, отношение авиакомпаний и разработчиков двигателей
к указанным методам неоднозначно, в связи с недостаточной их эффективностью.
Например, Rolls-Royce не рекомендует использовать спектральные методы для
диагностики своих двигателей, Pratt Whitney оставляет применение методов на
усмотрение эксплуатантов [11]. В Европе около 20% авиакомпаний не пользуются
спектральными методами [10].
Тем не менее, анализ показал, что в США и Японии уделяется достаточно
большое внимание способам диагностики авиационной техники по продуктам
износа.
Так,
в
США
существует
программа
JOAP,
объединяющая
и
координирующая работу около 400 лабораторий трибодиагностики, в Японии
действует аналогичная система – SOAP. Усилия разработчиков направлены на
получение как можно точной и большей информации о параметрах частиц износа,
в частности, частиц износа, уловленных основным маслофильтром [12, 13]. Однако
здесь нерешенными проблемами остаются:
- экспрессное получение информации о параметрах частиц износа, смытых с
основного маслофильтра ( в работе [12] предлагается определять элементный
состав отдельных частиц длительным и трудоемким химическим способом);
- установление корреляционной связи между измеренными параметрами
частиц и степенью изношенности двигателя.
Разработанный
образец
сцинтилляционного
спектрометра
позволяет
экспрессно (за 10 минут) получить достаточную информацию о параметрах частиц
износа, как в пробе масла, так и в смыве с маслофильтра. Используя эти данные и
разработанные
технологии
[14-16]
удалось
достичь
эффективности
диагностирования двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154 порядка 95% [17].
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
Калашников С.И. Применение анализатора БАРС-3 для технической диагностики авиационной техники. М.: 1985. 80с.
Ямпольский В.И., Белоконь Н.И., Пилипосян Б.Н. Контроль и диагностирование гражданской авиационной техники. М.:
Транспорт, 1990, 182с.
7
3.
Богоявленский А.А. Формирование системы обеспечения единства измерений концентрации продуктов изнашивания при
диагностировании авиационных ГТД. // Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: 1994. 17с.
4.
Степанов В.А. Разработка и исследование методов и средств комплексной диагностики смазываемых узлов трения
газотурбинных двигателей по параметрам продуктов износа в масле // Автореф. дис. на соиск. учен. степ. доктора техн. наук.
М.: 2000. 40с.
5. Степанов В.А. Диагностика технического состояния узлов трения трансмиссии газотурбинных двигателей по параметрам
продуктов износа в масле. Рыбинск: 2002. 232с.
6. Шабалинская Л.А., Денисов Е.А., Меньшиков Н.В., Орехов С.В. Применение метода спектрально-феррографического анализа
для диагностики технического состояния дизельного двигателя. Трение, износ, смазка. Том 9, №3, 2007.
7. Анализ съемов двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154 за период 2000-2004гг. по неисправностям узлов, омываемых смазочным маслом
// Техническая справка №44-596168. Рыбинск. НПО «Сатурн». 2005. 27 с.
8.
Двигатель ПС-90А. Анализ статистики и диагностических признаков дефектов роликового подшипника ТВД. // Техническая
справка №34676. Пермь. 1999. 32с.
9.
Tucker I.E., Reintjes I., Mc Clelland T.L., Duncan M.D. Laset Net Fines Optical Oil Debris Monitor. // 1998 IOAP International
Condition Monitoring Conference. Mobile. 1998. pp.117-124.
10.
Alves F., Candeias A. Tap’s Approach on Engine Failure Prediction. Mobil Aviation Monitoring Symposium. Wachington.
November. 1997.
11. Pratt & Whitney. двигатель PW 4000. Магнитные пробки – инспекционный контроль – 01. Руководство по эксплуатации №
PN50A444.
12.
Программа по спектрометрическому анализу масла и фильтров двигателя TRE-331 Allied Signal.// Информационный
бюллетень № P331-97. 9с.
13.
Humphrey J. R., Rojas I., Hafermalz K. Filter Debris Analysis of 152-P-408 Engines. Part 1., Technology Showcase , 2002.
14.
Гайдай М.С., Дроков В.Г. и др. Способ диагностики состояния двигателей.// Патент РФ №2239172, 2004.
15.
Гайдай М.С., Дроков В.Г. и др. Способ оценки технического состояния подшипников трансмиссии авиационных
двигателей.// Патент РФ №2251674, 2005.
16.
Гайдай М.С., Дроков В.Г. и др. Способ определения простых и сложных частиц износа в маслосистеме двигателя. Патент на
изобретение РФ № 2275618. 2006.
17. Двигатели Д-30КП/КУ/КУ-154, имевшие неисправности узлов и агрегатов, омываемых маслом, при контроле
сцинтилляционным методом. Тех. Справка №44-518887. Рыбинск. 2004. 22с.
3.1. Принцип действия сцинтилляционного спектрометра.
Предварительно отобранную пробу масла объемом 1 мл с помощью
ультразвукового распылителя 1 (рис.1) превращают в мелкодисперсный аэрозоль.
Полученный аэрозоль, состоящий из капель жидкости и частиц металлов потоком
транспортирующего газа непрерывно, в течение 10 минут, вводится в источник
возбуждения спектров, воздушную плазму газового разряда СВЧ плазмотрона
циклонного типа 2, температура, которой составляет около 5200К.
При попадании металлической частицы в плазму она нагревается,
испаряется, и полученный атомный пар возбуждается, т.е. происходит вспышка
(сцинтилляция) частицы. Скорость поступления анализируемой пробы выбрана
такой, чтобы частицы металла микропримеси поступали в плазму последовательно
по одной. Излучение атомного пара с помощью конденсора 3 поступает на
8
спектральный прибор - полихроматор 4. Разложенное в спектр излучение
регистрируется фотоумножителями 5-7.
Длительность импульса излучения частицы пропорциональна времени
нахождения
ее
в
фотоумножителей
плазме
и
образуется
составляет
1-10
мс.
Поэтому
последовательность
импульсов
на
выходе
различных
длительностей и амплитуд. Электрические импульсы с фотоумножителей
поступают на аналого-цифровой преобразователь 8 и обрабатываются ПЭВМ.
В случае одновременного присутствия в пробе растворенного металла и
металла в виде износных частиц на выходе фотоумножителей присутствует
непрерывный (фоновый) сигнал, соответствующий растворенному металлу и
импульсный - соответствующий износным частицам.
По
специальным
градуировочным
графикам
импульсный
сигнал
пересчитывается в элементное содержание износных частиц, непрерывный – в
содержание
растворенного
элемента.
Число
вспышек
(зарегистрированных
импульсов) пропорционально числу износных частиц.
На рис.1 показано только три канала выделения сигнала, число которых
зависит от типа полихроматора и может быть увеличено. Каждый канал настроен
на регистрацию вспышек линий заданного элемента.
А
1
А
Fe
Fe
канал 5
Fe
2
m1 m2
5
Cr
3
5200К
4
Cr
6
8
Mn
7
ПЭВМ
m3
m4
фон плазмы
канал 6
Mn
t
t
Cr
t
t
фон плазмы
канал 7
t
Mn
а)
t
б)
Рис.1. Блок-схема сцинтилляционного спектрометра на три канала:
а) последовательность импульсов излучения, при присутствии в пробе только одного элемента;
б) последовательность импульсов излучения при одновременном присутствии в пробе трех
элементов.
При попадании в плазму частиц, состоящих, например, только из железа,
последовательность импульсов излучения будет присутствовать на канале 5 (см.
рис.1а) На каналах 6-7 наблюдается непрерывное, слабое фоновое излучение
плазмы.
9
В случае, когда в пробе присутствуют одновременно сложные частицы
металла, состоящие из нескольких элементов (например, легированная сталь FeMn) и простые, где каждая частица представлена одним элементом, то ПЭВМ
сортирует импульсы излучения по одновременности их появления.
Совпадение по времени двух и более импульсов излучения указывает на
наличие сложной частицы. На диаграмме (рис.1б) представлены, в качестве
примера, совпадающие импульсы по каналам Fe и Mn. Каждый импульс по
соответствующей градуировочной зависимости пересчитывается в массу частицы,
и по стехиометрическому их соотношению судят о типе состава материала, из
которого состоят частицы.
Таким образом, при использовании аналитической навески в 1 мл
спектрометр за время 10 минут выдает следующую информацию по 8 элементам
(Ag, Al, Cr, Cu, Fe, Mg, Ni, V):
-
массовая доля элементов, находящихся в масле в виде частиц изнашивания Сч (г/т);
-
массовая доля элементов, растворенных в масле Ср (г/т);
-
суммарное, интегральное значение массовой доли данного элемента в пробе С = Сч +
Ср (г/т);
-
общее число частиц износа N (см-3);
-
число «простых» частиц, состоящих только из одного элемента Nпр (см-3);
-
число «сложных» частиц, состоящих из нескольких элементов Nсл = (N - Nпр);
-
средний размер частиц износа D (мкм);
-
элементный состав каждой износной частицы;
-
количество составов сложных частиц.
За счет импульсной регистрации сигнала в сцинтилляционном спектрометре
повышена точность обнаружения элементов на 2-3 порядка по сравнению с
лучшими диагностическими спектрометрами МОА (фирма Baird), Spectroil
(Spectro), что позволило уверенно регистрировать содержание металла в рабочем
диапазоне 0,001-10 г/т. Получение такого количества информации о частицах
износа стало возможным потому, что был решен ряд принципиальных научнотехнических вопросов.
1.
В спектрометре применена оригинальная, патентованная конструкция
СВЧ плазмотрона - источника возбуждения спектров, который позволил получить
пропорциональную зависимость между аналитическим сигналом и размером
10
частиц металлов в диапазоне 0 – 60 мкм [Патент РФ № 2082284. СВЧ плазмотрон
циклонного типа. 1997г., 6с.].
2.
Разработана конструкция ультразвукового распылителя, с помощью
которого смазочное масло превращается в мелкодисперсный аэрозоль с размерами
капель, не превышающими 5 мкм. Этим исключается эффект присутствия в одной
капле масла несколько металлических частиц и достигается правильность
измерения элементного состава частиц
[Патент № 2119390. Ультразвуковой
распылитель. 1998г. 4с.].
3.
Разработан
способ
одновременного
измерения
параметров
сцинтилляционных импульсов, что позволило устанавливать элементный состав
каждой частицы изнашивания [Патент № 2057324. Способ определения минеральных
форм и гранулометрического состава частиц минералов благородных металлов в
порошковых пробах руд. 1996г.].
Разработан
4.
способ
выделения
равновесного
и
импульсного
аналитических сигналов, позволяющий раздельно измерять массовую долю
элементов, находящихся в пробе масла в виде раствора и в виде частиц
изнашивания [Патент № 2226685. Способ спектрального анализа. 2004г. 7с].
5.
Разработано программное обеспечение спектрометра, позволяющее
регистрировать импульсный и равновесный аналитические сигналы, проводить их
измерение, формировать протокол результатов измерения и представлять его в
удобном электронном или текстовом виде.
3.2. Интеллектуальная собственность
Новизна
авиационных
сцинтилляционного
двигателей
30КУ/КП/КУ-154
и
и
ПС-90А
спектрального
технологии
метода
диагностирования
подтверждена
следующими
в
диагностике
двигателей
Д-
Российскими
и
Европейским патентами:
1. Патент
№
2057324
«Способ
определения
минеральных
форм
и
гранулометрического состава частиц минералов благородных металлов в
порошковых пробах руд». 1996 г.
11
2. Патент № 2118815 «Способ определения микропримесей металлов в смазочных
маслах,
топливах
и
специальных
жидкостях
и
устройство
для
его
осуществления».
3. Патент № 2082284 «СВЧ – плазмотрон циклонного типа», 1997 г., 6 с;
4. Патент № 2119390 «Ультразвуковой распылитель», 1998 г., 4 с.
5. Патент № 2182330 «Способ определения характеристик микропримесей
металлов в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях»
6. Патент № 2194973 «Способ определения технического состояния двигателей и
других машин и механизмов по характеристикам микропримесей металлов,
обнаруженных в смазочных маслах, топливах и специальных жидкостях».
7. Патент № 2167407 «Способ анализа жидкостей на металлы – продукты износа
узлов и механизмов, омываемых этими жидкостями».
8. Европатент № ЕР 0837319 по заявке № 96915251.1 «Method of determining
micro-quantities of metal contaminants in lubricant oils, fuels and special-purpose
fluids and device for carrying out said method».
9. Патент № 2213956 по заявке № 97114436/28(014484) «Способ подготовки проб
специальных жидкостей к анализу для оценки технического состояния машин и
механизмов».
10. Патент № 2239172 «Способ диагностики состояния двигателей», 2003 г.
11. Патент № 2226685 «Способ спектрального анализа», 2004г. 7с.
12. Патент № 2251674 «Способ оценки технического состояния подшипников
трансмиссии авиационных двигателей», 2005 г.
13. Патент № 2275618 «Способ оценки технического состояния двигателей,
машин и механизмов», 2006г.
14. Патент №2275618 «Способ определения простых и сложных частиц износа в
маслосистеме двигателя», 2006г.
3.3. Полученные продукты и области их применения
Таким образом, ООО «СпектроСиб» созданы два продукта имеющих свою
рыночную стоимость:
1. Сцинтилляционный спектрометр – прибор, позволяющий определять
12
множество параметров металлической примеси или частиц износа в
любых спец. жидкостях (масло, топливо, охлаждающая жидкость,
гидрожидкость и.т.д.);
2. Технологии
диагностирования
–
программное
обеспечение,
позволяющее оценивать техническое состояние исследуемых машин и
механизмов, формировать данные о прогнозе и их остаточном ресурсе.
Существующие области применения:
Наибольший опыт использования сцинтилляционного метода получен
в
области оценки технического состояния маслосистемы авиационных двигателей. С
2001 года ОАО «НПО «Сатурн» выпущено несколько бюллетеней (№№ 1756-БДГ,
1772-БДГ, 1786-БЭГ), с помощью которых проходило апробирование методики
диагностирования. В 2007 году выпущен бюллетень №1840-БЭГ, который
обязывает все авиакомпании, применять сцинтилляционный метод диагностики ко
всем двигателям семейства Д-30КП/КУ/КУ-154, имеющим внешние признаки
проявления дефектов.
ОАО «Авиадвигатель» выпущен бюллетень №94348-БЭГ рекомендующий
применять сцинтилляционный метод диагностики для двигателей ПС-90А, а также
«Эксплуатационно-техническое
указание
№94-20-2007»,
обязывающее
а/к
«ДальАвиа» применять указанный метод для дальнейшего совершенствования
сцинтилляционной технологии диагностирования.
Возможные области применения и перспективы развития:
На сегодняшний день в России, кроме ОАО НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) и
ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь), выпускающих самые массовые авиадвигатели,
существуют еще 5 крупных объединений, занимающихся авиамоторостроением (г.
Казань, г. Уфа, г. Самара, г. Москва, г. Санкт-Петербург). Очень крупное
авиамоторостроительное предприятие имеется в г. Запорожье — «Мотор Сич»
(Украина). Проблемы, имеющиеся в диагностике авиадвигателей, выпускаемые
этими компаниями абсолютно идентичны существующим ныне. Поэтому создание
технологии
диагностирования
конкретно
под
выпускаемые
авиадвигатели,
позволит оставаться только на рынке авиамоторостроения достаточно длительное
время.
13
Уникальность
созданного
оборудования
заключается
в
том,
что
сцинтилляционный спектрометр не требует конструктивных переделок для
применения в различных отраслях, требуется лишь создание технологий
диагностирования под конкретный тип и вид машин и механизмов. Соответственно
области применения для разрабатываемого метода следующие:
 Авиация
–
оценка
газовоздушного
технического
тракта,
состояния
состояния
маслосистемы,
топливной
системы,
гидрокомплекса;
 Военная авиация, морской транспорт;
 Газо- и нефтеперекачивающая отрасль (100% перекачивающего
оборудования представляют собой конверсированные авиационные
двигатели);
 Железнодорожный
транспорт
(оценка
состояния
дизельных
двигателей, коробок передач, приводов, редукторов и т.д.);
 Карьерная и большегрузная техника;
 Автомобильный транспорт (обоснованное применение масел в
зависимости от износа, различных присадок и т.п.);
 Тяжелое
машиностроение
(диагностика
узлов
и
механизмов
различного оборудования и станков, имеющие минимальные допуски
в точности изготавливаемых деталей);
 Геологоразведка (поиск и оценка месторождений благородных
металлов)
Таким образом, многоцелевое использование самого спектрометра особо
будет востребовано в отраслях, где имеются любые механизмы, омываемые маслом
и где риск отказа таких механизмов, связан с чрезвычайно тяжелыми
финансовыми,
производственными
и
экономическими
последствиями
для
предприятий (авиамоторостроение, газо- и нефтеперекачивающие станции,
оборудование тяжелого и легкого машиностроения и т.д.)
4. Конкурентные преимущества
Способы диагностики авиационных двигателей разделяются на два типа —
бортовые и наземные. Бортовые средства диагностики фактически контролируют
состояние авиадвигателя в текущий момент времени. Например, срабатывание в
14
полете табло «Стружка в масле» предполагает следующие действия экипажа —
снижение оборотов двигателя до минимально возможных, либо выключение
двигателя в полете. В отличие от бортовых средств контроля, наземная
диагностика предполагает выявление дефекта на ранней стадии развития, который
обнаруживается во время технического обслуживания двигателя. Например, в
случае выявления дефекта маслоагрегата или коробки приводов при наземном
техническом обслуживании данные агрегаты могут быть заменены без снятия
двигателя с борта самолета. Ниже рассматриваются только наземные средства
трибодиагностики, к которым относятся:
 Рентгенофлуоресцентная
аппаратура
(БАРС,
ПРИЗМА,
СПЕКТРОСКАН, Х-МЕТ, БРА 17-02 и т.д.)
 Атомно-эмиссионная спектральная аппаратура (МФС, Spectroil, МОА
и др);
 Феррографическая аппаратура (ОМ-1, Predict, Laser Net)
 Вибрационная
аппаратура
(прибор
ИВУ-1М
для
диагностики
межвального роликоподшипника);
 Визуальные способы контроля;
В России проблемами трибодиагностики (оценкой технического состояния
двигателя по накоплению продуктов износа в маслосистеме) занимаются несколько
предприятий: ЦИАМ им. П.Н. Баранова, ГосНИИ гражданской авиации, НИИ
эксплуатации и ремонта авиационной техники (НИИ ЭРАТ), технический
университет гражданской авиации (г. Москва), все конструкторские бюро
моторостроительных предприятий, а также несколько мелких фирм (ООО
«СпектроСиб», ООО «Аэросервис», ООО «ВИРС») и т.п.
В сущности, проблема трибодиагностики состоит в решении двух задач:
 Разработка
специализированной
аппаратуры
для
измерения
параметров металлических частиц износа в масле;
 Разработка собственно технологии диагностирования применительно
к конкретному типу авиадвигателей.
Проведенные маркетинговые исследования показали, что подавляющее
большинство лабораторий диагностики для анализа масел используют эмиссионноспектральное и рентгеноспектральное оборудование (МОА, МФС, БАРС, а также
15
простейший прибор для определения концентрации ферромагнитных материалов
ПОЖ-М) 20-25-летней давности выпуска. Примерно в те же сроки было
разработано методическое обеспечение, которое, как и оборудование, не
подвергалось совершенствованию за указанный период времени.
Современная
аппаратура,
используемая
в
диагностике
авиационных
двигателей, была выпущена производствами, не имеющими отношения к авиации.
Оборудование, которым укомплектованы лаборатории диагностики авиакомпаний
разрабатывалось и было предназначено совершенно для других целей. Например,
БАРС (бездифракционный анализатор рентгеновских спектров) — разрабатывался
для геологических исследований и экспресс-анализа металлов в горных породах и
рудах; МФС (многоканальный фотоэлектрический спектрометр) —предназначался
для определения марки сталей и сплавов, в дальнейшем использовался для оценки
технического
состояния
маслосистемы
локомотивов
на
железной
дороге;
последние аппаратурные разработки типа БРА–17-02, СПЕКТРОСКАН, ПРИЗМА
отличаются от БАРСа только современной элементной базой и более высоким
разрешением спектральных линий, и также изначально предназначались для
анализа сталей и сплавов.
В России имеется несколько приборостроительных фирм, поставляющих
оборудование на авиационный рынок: ВНИИТФА (Москва) – анализаторы РЛП-302; «Южполиметалл холдинг» (Москва) – анализатор ПРИЗМА; «Спектрон»
(С.Петербург)
–
анализатор
«СПЕКТРОСКАН»;
ЛОМО
(С.Петербург)
–
спектрометр МФС-7; ЦИАМ (г.Москва) – аналитический феррограф ОМ-1. Из
названных фирм «Спектрон» является единственной фирмой, которая может
разработать корректную методику измерения содержания металлов в отработанных
авиационных
маслах.
Именно
методику
измерения
содержания,
но
не
диагностирования.
Применяемое в России для диагностирования узлов трения омываемых
маслом авиационных двигателей спектральное и феррографическое оборудование
полностью идентично по принципу действия зарубежному. Так, российский
атомно-эмиссионный
анализаторам
МОА,
спектрометр
(фирма
типа
Baird),
МФС
Spectroil
соответствует
(фирма
зарубежным
Spectro
Inc.),
рентгенофлуоресцентные анализаторы ПРИЗМА, Спектроскан, РЛП-3-02 и др. –
16
анализатору Х-МЕТ (фирма METOREX), феррограф ОМ-1 — соответствует
феррографу фирмы Predict. Отличие заключается только в уровне инженерной
проработки, в зарубежных приборах он выше. Соответственно и принципы
принятия диагностического решения одинаковы в России и за рубежом.
Таблица
Сравнительная характеристика возможностей аналитических приборов
российского и зарубежного производства.
Используемые аналитические приборы
Сравниваемые
характеристики
СПЕКТРОМЕТРЫ
ФЕРРОГРАФЫ
ЛОМО,
БАРС и его
ПРИЗМА,
модификац
СПЕКТРО
ии
СКАН
МОА,
Baird
МФС-7 и
его
модификац
ии
Predict
Technologies EPO
78 и его
модификации
1. Линейные
размеры частиц
ционный
спектромет
р
опред.
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
опред. d>1.0
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
опред.
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
опред.
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
опред.
не опред.
ограничен
ограничен
ограничен
(10-15
(10-15
(10-15
элемент.)
элемент.)
элемент.)
опред.
опред.
1-20 г/т
1-20 г/т
износа, мкм
2. Число частиц
Сцинтилля
0,1<d<100
3. Элементный
состав частиц
износа
4. Форма частиц
5. Число
регистрируемых
элементов
ограничен
(2-3 элемент.)
не опред.
10-15
элемент.
6. Измерение
содержания
металлической
примеси,
не опред.
не опред.
элементов,
опред.
опред.
опред.
опред.
находящихся в
1-20 г/т
1-20 г/т
1-20 г/т
1-20 г/т
до 300
до 300
до 300
находящейся в
не опред.
определ.
0,1-20 г/т
масле в
растворенном
виде
7. Измерение
содержания
не опред.
опред.
0.01-20 г/т
форме износных
частиц
8. Относительная
погрешность,
характеризующая
правильность определения
до
300
не опред.
15-20
содержания примеси, %
17
Продолжение таблицы
Используемые аналитические приборы
Сравниваемые
характеристики
СПЕКТРОМЕТРЫ
ФЕРРОГРАФЫ
ЛОМО,
БАРС и его
ПРИЗМА,
МОА,
МФС-7 и
модификац
СПЕКТРО
Spectrooil
его
ии
СКАН
Сцинтилля
Predict
Technologies EPO
модификац
ии
78 и его
модификации
ционный
спектромет
р
9. Возможность
одновременного
определения
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
не опред.
зависит
зависит
зависит
зависит
не опред.
> 0,6
> 0,6
> 1,0
> 1,0
не опред.
40-50 на
40-50 на
1,0 на
1,0 на
анализа с учетом
группу
группу
группу
группу
пробоподготовки,
элементов
элементов
элементов
элементов
25
5
0,005
0,005
1-5
1
2-3
10
1
-
120
80-90
300-350
100-120
содержания
опред.
растворенного
металла и износных
частиц
10. Зависимость
правильности
результатов
измерения
содержания
не зависит
до 100 мкм
металлов от
размеров частиц
износа
11. Предел
определения для
разных элементов,
0,001-0,01
г/т
12. Время
проведения
> 60
10 на группу
элементов
мин.
13. Величина
разовой
аналитической
навески, мл
Количество
приборов на
рынке
Призма-5
160-200
н-2
авиадиагностики
Цена прибора,
тыс.$
Спектроска
20
60
Отсюда видно, что разработанный спектрометр по информационным и
диагностическим
зарубежные
возможностям
аналоги.
Также
значительно
сцинтилляционный
превосходит
спектрометр
комплексные
превосходит
российские и зарубежные аналоги и по метрологическим характеристикам, за счет
18
применения импульсной системы регистрации аналитического сигнала от
износных частиц.
Следует отдельно обсудить аналитические и диагностические возможности
сравнительно нового спектрометра с ICP плазмой, который в последнее время за
рубежом
начал
использоваться
некоторыми
эксплуатантами
и
который
рекомендуется фирмой Snekma для диагностики маслосистемы совместного
российско-французского двигателя SAM-146.
Известно, что в спектральных методах анализа (атомно-эмиссионном и
рентгенофлуоресцентном) метрологические и информационные возможности
методов во многом определяются способом возбуждения атомов анализируемого
элемента, а также способом выделения и регистрации аналитического сигнала.
Для возбуждения спектральных линий в ICP спектрометре, чаще всего,
используется
горелка
Фассела,
где
в
качестве
плазмообразующего
газа
применяется аргон. Аргоновая плазма поддерживается за счет высокочастотного
электромагнитного поля (частота – несколько десятков мегагерц, мощность – 2,02,5 кВт). Температура аргоновой плазмы составляет 8000-9000К.
При разработке сцинтилляционного способа ставились следующие задачи –
обеспечить испарение частиц металлов в диапазоне размеров от единиц до 6080мкм, обеспечить 100% вхождение частиц износа в плазму, заменить аргон на
более дешевый газ, обеспечить стабильность плазмы на уровне газовых пламен,
температура плазмы должна позволять анализировать большую часть элементов,
применяемых в авиационных двигателях, разряд должен быть безэлектродным, т.е.
плазмой должны излучаться только спектральные линии плазмообразующего газа.
Проведенные ООО «СпектроСиб» измерения для горелки Фассела с
аргоновой ICP плазмой показали, что коэффициент вхождения частиц в плазму не
превышает 0,5 (т.е. только 50% частиц попадают в плазменную струю, остальные
обтекают плазму по периферийным, холодным областям). Попытки использования
воздуха вместо аргона для горелки Фассела в качестве плазмообразующего газа в
ICP диапазоне частот не привели к успеху – плазма при мощности генератора до
2,5кВт на воздухе не поджигалась. В этой связи пришлось перейти в другой
диапазон частот (2,45 мГц СВЧ диапазон). При данной частоте электромагнитного
поля плазма на воздухе в горелке Фассела легко поджигалась при мощности от 0,4
19
кВт до 2,5 кВт. Однако коэффициент вхождения частиц в плазму в данной горелке
оставался все таким же низким, менее 0,5. Поэтому от конструкции горелки
Фассела нам пришлось отказаться и самостоятельно разработать оригинальную
конструкцию СВЧ горелки, в которой обеспечивались легкий поджиг плазмы на
воздухе, высокая стабильность, и 100% вхождение металлических частиц в плазму.
Температура воздушной СВЧ плазмы оказалась ниже, чем аргоновая и составила
Т=5500К. Однако, такой температуры воздушной плазмы оказалось достаточно для
возбуждения линий Al, Mg, Cr, Ni, Fe, Cu, V, Mo, Ag, Ti, Si, Mn – это большая часть
элементов, которые используются в конструкции авиационного двигателя. Стоит
отметить, что разработанная конструкция, так называемой СВЧ горелки
циклонного типа хорошо работает и на аргоне. Однако из-за цены аргона и
неудобств его доставки в дальнейшем мы использовали только воздух. 10-летний
опыт
работы
с
данной
горелкой
показал,
что
она
имеет
практически
неограниченный ресурс работы.
Таким образом, в сцинтилляционном спектрометре плазменная горелка
имеет два существенных отличительных признака, выделяющих ее от всех
известных:
-
достигнута
пропорциональная
зависимость
между
сигналом
(интенсивностью линий) и размером частиц в диапазоне их изменения от
единиц до 60-80мкм;
- 100% металлических частиц износа проходит по центральным (самым
горячим) областям СВЧ разряда.
Кроме того, немаловажными положительными признаками являются:
- возможность работы горелки на любых типах газов и их смесях (воздух,
аргон и т.д.);
- высокая стабильность;
- неограниченный ресурс работы;
- высокая чистота спектра плазмы (разряд безэлектродный).
Рассмотрим теперь кратко способы регистрации аналитического сигнала в
ICP и сцинтилляционном спектрометрах на примере анализа смазочного масла, в
котором содержатся металлические частицы износа.
20
В ICP спектрометре за время подачи пробы масла в горелку (за время
экспозиции) оптический сигнал от линии элемента преобразуется с помощью
фотоумножителя в электрический, поступает на специальное
устройство,
где
интегрируется. После завершения экспозиции интегрированный сигнал измеряется,
величина измеренного сигнала пропорциональна содержанию (массовой доле)
определенного
элемента.
Совершенно
очевидно,
что
при
таком
способе
регистрации можно измерять всего лишь один параметр «содержание», получить
информацию о других параметрах частиц износа невозможно.
В сцинтилляционном спектрометре, в отличие от ICP спектрометра,
производятся не интегральные измерения аналитического сигнала, а измеряется
каждый сцинтилляционный импульс от каждой частицы, прошедшей через СВЧ
плазму.
В случаях, когда металлические частицы в пробе масла имеют размер более
2-3 мкм, то сигнал от таких частиц превышает уровень фона и регистрируется в
виде отдельных импульсов различной амплитуды и длительности. Очевидно, что
величина каждого сцинтилляционного импульса пропорциональна испарившейся в
плазме
массе
зависимости
металлической
каждый
частицы.
По
сцинтилляционный
специальной
импульс
градуировочной
пересчитывается
в
эквивалентную массу частицы и содержание (массовую долю) определяют как
C=
m1  m2  ........mn
, где mi – эквивалентная масса каждого импульса за
M
экспозицию, М – масса аналитической навески. Таким способом измеряется
содержание металлической примеси в частицах износа.
Если
металлическая
примесь
содержится
в
пробе
масла
в
виде
металлоорганической примеси или в виде частиц, размер которых не превышает 3
мкм,
то
в
таком
случае
сцинтилляционные
импульсы
отсутствуют,
но
увеличивается уровень равновесного сигнала (превышая уровень фона). В этом
случае величина равновесного сигнала пропорциональна содержанию (массовой
доле) растворенного в пробе масла металла и (или) частиц размером менее 3мкм.
Таким образом, сцинтилляционный спектрометр в отличие от ICP
позволяет раздельно измерять содержание (массовую долю) элементов,
находящуюся в виде частиц износа размером от 3мкм до 60-80 мкм массовую
21
долю элементов, находящихся в виде раствора и (или) частиц размером менее 3
мкм.
Выше отмечалось, что конструкция СВЧ плазменной горелки обеспечивает
вхождение в плазму 100 % металлических частиц, содержащихся в пробе масла,
т.е. количество зарегистрированных за экспозицию сцинтилляционных импульсов
равно количеству частиц металлов, содержащихся в плазме, другими словами сцинтилляционный спектрометр может работать как счетчик частиц по
элементам.
Сцинтилляционный спектрометр позволяет также измерять элементный
состав каждой частицы износа, т.е. состав элементов из которых состоит каждая
частица износа. Это достигается благодаря разработанному специальному
программному обеспечению, которое отслеживает одновременность появления
сцинтилляционных импульсов на
разных каналах. Если передние фронты
сцинтилляционных импульсов совпадают на двух и более каналах во времени, то
этот признак определяет наличие сложной частицы.
Таким образом, если ICP спектрометр позволяет одновременно измерять
только содержание (массовую долю) 15-20 элементов, то отличительным
признаком сцинтилляционного спектрометра, при измерении такого же количества
элементов, является возможность измерения (за одну экспозицию в течение 10
минут) полного набора
параметров металлической примеси – содержаний
элемента в двух формах нахождения, количества простых и сложных частиц
износа, размеров, и элементного состава каждой износной частицы.
Подводя итог по отличию сцинтилляционного cпектрометра от ICP
кратко
можно
позволяет
сказать
экспрессно
следующее.
получать
Сцинтилляционный
практически
полную
спектрометр
информацию
о
металлической примеси, находящейся в анализируемой жидкой пробе. Иными
словами, спектрометр заменяет целый комплекс приборов, таких как счетчик
частиц,
микрорентгеноспектральный
частиц),
рентгенофлуоресцентный
анализатор
анализатор
(измерение
и
ICP
состава
спектрометр
(измерение массовой доли элементов в металлической примеси).
Большинство
авиакомпаний-экплуатантов
России
используют
для
диагностики маслосистемы авиационных двигателей приборы БАРС и его
22
модификации, которые были куплены еще в советское время. Это единственный
прибор
на
рынке
авиадиагностики,
который
разрешен
к
применению
существующей документацией. Остальные приборы авиакомпании покупают
самостоятельно, беря на себя ответственность за принятие решений на основании
полученных данных от этих приборов. Эффективность подобной диагностики, как
было указано выше, составляет не более 5-7%.
5. Рынок сбыта.
В 2002 году, совместно НИИПФ, ООО «Диагностические Технологии», ОАО
«НПО «Сатурн» были проведены маркетинговые исследования авиационного
рынка диагностического оборудования по России и странам СНГ. Получены
следующие результаты:
- подавляющее большинство авиакомпаний (84%) сталкивается с дефектами
узлов маслосистемы авиадвигателей, однако существующие приборы и технологии
диагностирования
в
той
или
иной
степени
не
устраивают
почти
все
авиапредприятия (96%);
- подавляющее число авиакомпаний (86%) считают недостаточным
использование параметра «концентрация» для оценки технического состояния
авиадвигателей;
-
главными
причинами
недостатков
существующего
оборудования
называются: недостаточная информативность (52% авиакомпаний), стандартный
образец (48%) и методическое обеспечение (28%);
- финансовые и временные затраты на устранение неисправностей в
некоторых случаях составляют миллионы рублей, поэтому почти все предприятия
(92%) заинтересованы в том, чтобы фиксировать дефекты на ранней стадии
развития и сопровождать их до наступления «предотказного» состояния детали;
- в улучшении системы диагностики заинтересованы 96% авиакомпаний,
поскольку применяемое оборудование и методики не позволяют получить
объективную информацию о техническом состоянии двигателя;
- крайне важными параметрами при оценке технического состояния
маслосистемы
авиадвигателя
предприятия
называют раздельное
измерение
концентрации растворенного металла и металла в виде частиц износа (72%), число
23
частиц износа, состоящих из одного или нескольких
элементов (46%),
распределение частиц по размерам (54%), элементный состав каждой частицы
(82%). Такую информацию одновременно по 8 элементам за 10 минут может
предоставить
только
сцинтилляционный
спектрометр.
Получение
полной
информации о частицах износа за 10 минут устраивает 92% авиакомпаний;
- 52% ответивших респондентов считают возможным заказывать разовые
исследования проб масла и смывов с маслофильтра на сцинтилляционном
спектрометре. Поэтому для авиакомпаний, которым не по силам приобретение
спектрометров и полная его загрузка, могут быть созданы региональные
диагностические центры;
- общая потребность в сцинтилляционных спектральных комплексах
складывается из возможности их приобретения крупными авиакомпаниями (14
комплексов), создания диагностических центров (32 комплекса), приобретения
авиакомпаниями стран СНГ (13 комплексов).
Таким образом, суммарный потенциальный спрос на сцинтилляционные
спектральные комплексы в России и странах СНГ в системе гражданской авиации
оценивается в 59 (пятьдесят девять) комплексов.
Данная оценка учитывает спрос на сцинтилляционные спектральные
комплексы и технологию диагностирования двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154. Спрос
на оборудование и методику диагностирования может существенно увеличиться
при разработке технологии диагностирования для других типов авиадвигателей (в
т.ч. вертолетных).
По информации в/ч 75350 для нужд ВВС необходимое количество
сцинтилляционных комплексов составит не менее 12 штук.
Фирмой Spectro Inc. (США) были представлены разработчикам результаты
маркетингового исследования по возможности использования сцинтилляционного
спектрометра в лабораториях анализа масел США.
Результаты оказались обнадеживающими и явились хорошим показателем
реакции рынка на сцинтилляционный метод.
По данным Spectro Inc. на американском рынке вполне реально ожидать
следующее число продаж сцинтилляционных приборов:
- 75 - 100 приборов в год по цене ниже $50 000;
24
- 20 - 30 приборов в год по цене выше $50 000, но ниже $75 000
- 10 приборов в год по цене свыше $75 000.
В настоящее время в активе ООО «СпектроСиб» готовы и сертифицированы
технологии на диагностику авиационных двигателей для самолетов ТУ-154, ТУ134, ИЛ-76, ИЛ-62, ТУ-204, ТУ-214, АН-124 «Руслан», ИЛ-96. Планируется
заключить соглашение с ОАО «НПО «Сатурн» на разработку технологии
диагностирования двигателей SAM-146 (самолеты RRJ) и авиационных двигателей
для самолетов МС-21.
Тип двигателя
Кол-во, шт
Д-30/КП/КУ/Ку-154 (Россия)
≈1094
Д-30/КП/КУ/Ку-154 (Ближнее и Дальнее Зарубежье)
≈1100
ПС-90А (Россия, Ближнее и Дальнее Зарубежье)
≈170
Д-18Т
≈160
ИТОГО
2524
ПС-90А (перспектива, по соглашению между «Ильюшин Финанс Ко.» и
308
ОАО Авиадвигатель) на 2008-2015 гг.
Д-30 II серия «Бурлак» (перспектива)
150
SAM-146 (перспектива)
200
Двигатели самолета МС-21 (перспектива) 2008-2015 гг.
1600
ИТОГО перспектива
2258
Учитывая, что один двигатель требует 6 проверок (в год налет российского
лайнера составляет порядка 2000 часов), только на существующем парке
авиационных двигателей потребуется проводить 2524 х 6 = 15144 анализов в год.
На одном спектрометре, при работе в одну смену (8 часовой рабочий день)
возможно проводить
в год порядка 2000 анализов. Следовательно, требуется
создание не менее 5-7 Диагностических центров.
5.1. Стратегия развития
Учитывая несовершенство существующей в настоящее время приборной
диагностики, а также ее неэффективность, издержки, связанные с содержанием
каждой
авиакомпанией
лабораторий
трибодиагностики,
отсутствие
квалифицированных кадров, сложность и неоднозначность принимаемых по
каждой неисправности решений предлагается:
25
1. Создать сеть Диагностических центров в гг. Москве, Екатеринбурге,
Иркутске и Хабаровске, оснащенных как базовым элементом –
сцинтилляционным
дополнительной
спектральным
аппаратурой
комплексом,
(ферографф,
а
также
рентгеноспектральная
аппаратура и т.д.);
2. Сконцентрировать
высококвалифицированный
персонал,
обладающий необходимыми знаниями в области трибодиагностики;
3. Создать учебно-научный центр, занимающийся разработкой новых
технологий
под
конкретный
тип
авиационных
двигателей
и
подготовкой персонала для работы в Диагностических центрах
Проект
по
внедрению
сцинтилляционного
метода
диагностики
поддерживается ведущими организациями по этой проблеме, в том числе, которые
лицензируют данный вид деятельности (Федеральная служба по надзору в сфере
транспорта, ГосНИИГА, ЦИАМ им. Баранова);
Учитывая потребность в диагностических анализах (в настоящее время
проводимыми авиакомпаниями самостоятельно) требуется создание не менее 6
Диагностических
центров.
Схема
расположения
Диагностических
центров
представлена на рисунке.
Г. Москва
Г. Москва
Г. Екатеринбург
Г. Иркутск
Г. Хабаровск
Г. Москва
Проведение специальной рекламной компании для продвижения предлагаемой
технологии не предполагается. ООО «СпектроСиб» ведет работу непосредственно
с заводами-изготовителями самых массовых авиационных двигателей (ОАО «НПО
«Сатурн» (г. Рыбинск), ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь)). В настоящее время
подготавливается к внедрению бюллетень, обязывающий все авиакомпании,
эксплуатирующие авиадвигатели семейства Д-30КП/КУ/КУ-154 и ПС-90А перейти
на плановую диагностику маслосистемы сцинтилляционным способом, причем как
26
в России, так и в Ближнем и Дальнем Зарубежье. Следовательно, спрос на
технологию и проведение диагностических мероприятий определяется не
желанием авиакомпаний-экплуатантов, а будет регламентирован нормативными
документами.
5.2. Стоимость услуги
Цена 1 анализа масла (данные на февраль 2008 года) составляет в а/к
«Аэрофлот-Российские авиалинии» на атомно-эмиссионом спектрометре МОА
производства США (стоимостью 120 000 у.е., аналог российского МФС) – 600
рублей без НДС. (Спектрометр МОА измеряет только содержание растворенного
металла элементов основы сплава – медь, железо, титан, магний). Дополнительно с
этой же пробой производят измерение параметров частиц износа на аналитическом
феррографе типа «Predict» (стоимостью 300 000 у.е.) – которым определяют размер
частиц, тип изнашивания. Стоимость услуги на феррографе 3000 руб. (без НДС).
Масло на анализ берется только с задней коробки приводов, согласно
утвержденному регламенту ТО.
Таким образом, для получения диагностической информации о состоянии
авиадвигателя требуется 3600 рублей (без НДС) и раздельный анализ одной и той
же пробы на двух приборах. Время, требующееся для анализа одной пробы на
МОА без учета пробоподготовки, составляет около 3-4 минут, на феррографе —
4,5
часа.
В
случае
если
диагностику
ведет
один
оператор,
общая
продолжительность анализа составляет около 5 часов. Достоверность, полученной
информации по данным заводов-изготовителей не более 5-10 %. Конечным
результатом
диагностики
являются
цифровые
и
описательные
характеристики, требующие принятия решения о дальнейшей эксплуатации
двигателя со стороны руководства авиакомпании.
Объем информации полученный в результате анализа на сцинтилляционном
спектрометре в десятки раз больше, чем на анализаторах типа МОА и «Predict». Ее
доказанная достоверность, подтвержденная разбором двигателей в заводских
условиях составляет 97%. Конечным результатом диагностики являются не
цифровые и описательные данные, а конкретные рекомендации по возможности
дальнейшей эксплуатации двигателя, которые строятся на основе сравнения
27
полученных
данных
с
соответствующими
эталонными
статистическими
исправными двигателями. Время, требующееся для получения рекомендаций (с
момента взятия проб на анализ и до получения распечатанной информации),
составляет 40 минут. Цена одного заключения составляет 5000 рублей (без
НДС).
6. Порядок коммерциализации результатов разработки.
6.1. Имеющийся задел:

Создан
лабораторный
образец
сцинтилляционного
спектрометра.
В
настоящее время на лабораторном образце проводятся все исследования,
касающиеся оценки технического состояния авиационных двигателей;

Созданы и используются по бюллетеню технологии диагностирования
авиационных двигателей Д-30КП/КУ/КУ-154 (самолеты ТУ-134, ТУ-154, ИЛ-76,
ИЛ-62) и ПС-90А (ИЛ-76, ИЛ-96, ТУ-204, ТУ-214);

Технологии диагностирования и лабораторный образец сертифицированы;

Создан (по договору с ОАО «НПО «Сатурн») опытно-промышленный
образец сцинтилляционного спектрометра. В настоящее время проводится его
наладка, настройка и доработка;

В разработке технология диагностирования авиационного двигателя Д-18Т
(самолет АН-124 «Руслан);

Проводится НИР по применению сцинтилляционного метода для оценки
технического состояния гидрокомплекса самолетов;

Готовится нормативная документация по переводу всех авиакомпаний-
эксплуатантов на сцинтилляционный метод оценки технического состояния
маслосистемы авиационных двигателей в плановом порядке;
6.2. Планируемые работы:

Изготовленный
и
отлаженный
опытно-промышленный
образец
сцинтилляционного спектрального комплекса планируется установить в г.
Лыткарино, где в настоящее время находятся производственные мощности
ОАО «НПО «Сатурн» (первый Диагностический центр). Географически
28
данный завод имеет очень удобное расположение с точки зрения доставки
масла на анализ с любого аэропорта, минуя пробки на дорогах. Прибор
планируется установить в 2008 году. С этого же времени планируется начать
коммерческую
деятельность
по
оказанию
услуг
авиакомпаниям-
эксплуатантам по диагностике маслосистемы авиационных двигателей
семейства
Д-30КП/КУ/КУ-154.
Параллельно
будет
дорабатываться
сцинтилляционный комплекс, проводится его подготовка к серийному
выпуску, отрабатываться технология доставки масла, обучение персонала,
взаимодействие со службами аэропортов и авиакомпаниями;

Проведены переговоры с руководством Внуковского авиаремонтного завода.
Администрация
«ВАРЗ-400»
планирует
выступить
соинвестором
по
программе «СТАРТ-05» по изготовлению сцинтилляционного спектрометра
(второй Диагностический центр). В случае подписания инвестиционного
договора,
работы
по
изготовлению
спектрометра
и
организации
Диагностического центра займут 2 года. Готовится бизнес-план.

В апреле 2008 года планируется подписание договора с авиакомпанией
«Волга-Днепр» на изготовление промышленного образца спектрометра. В
случае продуманного и своевременного финансирования, субподрядчики
готовы изготовить спектрометр за 1 год. Спектрометр планируется
установить на авиационно-технической базе ОАО «Волга-Днепр» в г.
Шарджа (Объединенные Арабские Эмираты);
В рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России
на 2007-2012 годы» подано 3 заявки на получение финансовых средств из
государственного бюджета по программным мероприятиям
КОМПЛЕКСНЫХ
ПРОЕКТОВ,
В
ТОМ
ЧИСЛЕ
РАЗРАБОТКА
«ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ
КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИИ В ОБЛАСТИ
ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ»:

Совместно с ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь)

Совместно
с
Иркутским
государственным
политехническим
университетом;

Совместно с администрацией Иркутской области
В принципиальном плане рисков в разрабатываемом проекте нет, поскольку
29
каждый спектрометр выпускается конкретно под заказ потребителей. В данном
случае
это
моторостроительные
и
ремонтные
предприятия,
которые
самостоятельно заинтересованы в продвижении этого проекта. Эти же предприятия
готовы выпустить регламентирующую и нормативную
документацию с целью
скорейшего внедрения сцинтилляционного метода диагностики и дальнейшей
коммерциализации разработки. Потребителями предлагаемой услуги будут
выступать авиакомпании-эксплуатанты, которые с одной стороны будут связаны
нормативной документацией, с другой стороны смогут экономить за счет
эффективной диагностики, сокращения штата собственных лаборантов, снижения
издержек эксплуатации двигателей и т.п., тем более, что проект поддерживается
головными учреждениями по решению данной проблемы, например Федеральным
служба по надзору в сфере транспорта.
Серийный выпуск в настоящее время не предполагается, планируется
изготавливать каждый спектрометр под конкретный заказ потребителя. Что
касается
авиации,
спектрометры
будут
изготавливаться
под
каждый
Диагностический центр. Продажа их авиакомпаниям нецелесообразна из-за
дороговизны прибора, сложности и неоднозначности в каждом конкретном случае
принятия
решения
по
каждой
неисправности,
что
требует
наличия
высококвалифицированного персонала со специальной подготовкой, который
может быть сконцентрирован только в небольшом количестве мест. Поэтому
планируется только продажа услуг по диагностике маслосистемы двигателей с
выдачей рекомендаций по дальнейшей эксплуатации авиационного двигателя.
6.3. Предприятия - партнеры, изготовившие опытно-промышленный
образец спектрометра.
 ФГУП «Контакт» г. Саратов Изготавливает источник питания для СВЧплазматрона..
 «Ломо» г. Санкт-Петербург изготавливает полихроматор.
 ООО «Ультразвуковая техника – Инлаб» г. Санкт-Петербург. Изготавливает
генератор ультразвуковых колебаний и распылитель масла.
 ООО «Стивин» г. Иркутск. Поставляет комплектующие к пневмосистеме.
 ООО «Феррит» г. Санкт-Петербург. Изготавливает ферритовый циркулятор.
30
 Фирма «Krohne» г. Москва. Поставляет электронные расходомеры.
 ООО
«ВМК-Оптоэлектроника»
г.
Новосибирск.
Изготавливает
преобразователь «Ток-Напряжение».
 ЗАО «Научприбор» г. Орел. Изготавливает устройство подачи масла.
 ОАО
«НПО
«Иркут»,
документацию,
г.
проводил
Иркутск.
сборку
Разрабатывал
спектрометра
конструкторскую
из
поставляемых
комплектующих.
Со всеми подрядчиками имеются соглашения на проведение дальнейших
совместных работ.
6.4. Прогноз объемов реализации.
Поскольку сеть Диагностических центров будет создаваться в течение
определенного периода времени (3-5 лет), производственные мощности сразу не
позволят перевести все авиакомпании на сцинтилляционный метод диагностики
авиадвигателей в плановом порядке.
Поэтому с руководством
ОАО НПО
«Сатурн» и ОАО «Авиадвигатель» принято решение о поэтапном переводе
авиакомпаний на новый метод диагностики. Соответственно наращивание объемов
реализации также будет проходить поэтапно.
Прогноз объемов реализации одного Диагностического центра
Годы проекта
Показатель
Реализация услуг,
ед
Цена услуги, тыс.
руб
Всего доходов, тыс.
руб.
НДС к доходам,
тыс. руб
ИТОГО
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
500
1000
1500
1800
1800
1800
1800
1800
5
5
5
5
5
5
5
5
2500
5000
7500
9000
9000
9000
9000
9000
450
2950
900
5900
1350
8850
1620
10620
1620
10620
1620
10620
1620
10620
1620
10620
Валовая прибыль одного Диагностического центра (тыс. руб)
Показатель
Выручка
Валовая прибыль
2008
2950
278
2009
5900
3228
2010
8850
6178
Годы проекта
2011
2012
2013
10620 10620 10620
7948
7948
7948
2014
10620
7948
2015
10620
7948
31
7. Состояние и источники инвестирования в реализацию
проекта
 Взаимодействие с Фондом содействия Бортника 2005-2006 гг. – 750
тысяч рублей;
 Договор с ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) 2003 - 2007 гг. – 9 000
тыс. рублей (НИОКР – разработка технологии диагностирования
а/двигателей
Д-30КП/КУ/КУ-154.
Экономический
эффект
от
применения технологии за это время составил 16 000 тыс. руб) и
изготовление опытно-промышленного образца;
 Договор с ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь) 2004-2006 гг. – 1 500 тыс.
руб (НИР - разработка технологии диагностирования а/двигателя ПС90А);
 Договор с ОАО «Волга-Днепр» (г. Ульяновск) 2006-2007 гг- 280 тыс.
руб (1 этап НИР – разработка технологии диагностирования
а/двигателя Д-18Т);
В предлагаемом проекте возможно участие инвестора в любых формах: в
качестве стратегического партнера, в качестве управляющей компании,
только в качестве кредитора. Вопрос о соотношении долей будет
рассматриваться в каждом конкретном случае.
8. Предстоящие затраты по проекту
Оборудование необходимое
для организации одного Диагностического центра.
п/
п
1
2
3
4
Наименование
Сцинтилляционный
спектрометр
Инфракрасный
спектрометр
Рентгеноспектральный
анализатор
«SPECTROSCAN»
Феррографическая
система
Цели использования
Экспресс-оценка технического
состояния авиационного
двигателя и дальнейшего
прогноза его состояния
Разработка технологии замены
технической жидкости в
авиадвигателях по состоянию
Анализ элементного состава
стружки размером более 500 мкм
Определение типа изнашивания
Производитель
« СпектроСиб»
«Аналитприбор»
Стоимость,
руб.
2 500 000
400 000
2 000 000
2 500 000
32
п/
п
5
Наименование
Продолжение таблицы
Производитель
Стоимость,
руб.
300 000
Цели использования
Компьютеры с
лицензионным ПО
(4 комплекта)
Планирование и обработка
результатов исследований,
создание специального
программного обеспечения.
6
Телефонный аппарат
3 000
7
Факс
7 000
8
Офисная мебель
100 000
9
Сигнализация
15 000
помещения
Ксерокс
6000
Текущий ремонт офиса
300 000
ИТОГО
8 128 000
Текущие расходы Диагностического центра за один год
Затраты
Руб.
Заработная плата (включая все налоги)
1 600 000
Затраты на материалы
368 280
Арендные платежи
336 000
Коммунальные платежи
84 000
Почтовые расходы
20 000
Оплата за телефон, факс, Интернет
60 000
Расходы на автотранспорт
80 000
Сотовая связь
24 000
Канцелярские принадлежности
20 000
Другие накладные расходы
80 000
ИТОГО
2 672 280
Расчет расходных материалов (на одну услугу)
Затраты
Количество
Цена, руб
Всего
Технологическая посуда, шт
3
9
27
Моющие средства, гр
0,03
22
0,66
Нефрас (растворитель), л
0,2
100
20
Пробирки, шт
4
10
40
Масло авиационное, л
0,3
250
75
Ветошь, м
0,2
110
22
Бумага, шт
4
5
20
ИТОГО
204,66
33