Научная статья на тему 'Анализ существующих и перспективных способов очистки масляной системы авиационного ГТД'

Анализ существующих и перспективных способов очистки масляной системы авиационного ГТД Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
1333
167
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАСЛЯНАЯ СИСТЕМА / ЧИСТОТА ЖИДКОСТИ / АВИАЦИОННЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / СПОСОБ ОЧИСТКИ / ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ / ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ / КАВИТАЦИЯ / ВИБРАЦИЯ / ГИДРОУДАР / ТЕРМОШОКОВЫЙ ЭФФЕКТ / OIL SYSTEM / THE PURITY OF THE LIQUID / AVIATION GAS TURBINE ENGINE / THE METHOD OF PURIFICATION / HYDRODYNAMIC CLEANING METHOD / TURBULENT FLOW / CAVITATION / VIBRATION / HYDROBLOW / THERMAL SHOCK EFFECT

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Туктамышева Юлия Асхановна

Показана значимость проблемы очистки масляной системы для авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Проведен анализ существующих и перспективных способов очистки масляных систем турбомашин: рассмотрены гидродинамический, термогидродинамический, магнитогидродинамический, пневмогидроимпульсный, турботермопневмогидроимпульсный, водно-химический и механический способы очистки. Выявлено, что самым распространенным способом очистки турбомашин является гидродинамический способ, который применяется и для авиационного ГТД. В качестве примера описан гидродинамический способ очистки, применяемый на ОАО «Пермский моторный завод». Также выявлено, что для летательных аппаратов применяется магнитогидродинамический способ очистки. Использование магнитогидродинамического способа очистки не так распространено, как гидродинамического способа, но он является одним из перспективных способов очистки. Из всего многообразия способов очистки не выявлено способа, разработанного конкретно для авиационного ГТД. Проведенный анализ применения гидродинамического способа очистки на ОАО ПМЗ выявил, что применяемый способ не всегда эффективен. Показана объективная необходимость улучшения гидродинамического способа очистки для очистки масляной системы авиационного ГТД на ОАО ПМЗ. Из анализа существующих и перспективных способов очистки выявлено, что улучшение способов очистки турбомашин направлено по пути увеличения скорости потока промывающей жидкости, создания турбулентного течения, включающего в себя кавитацию и вибрацию; увеличения температуры промывающей жидкости; создания термошокового эффекта и гидроудара. Для того чтобы учесть большинство вышеперечисленных критериев, используется гидродинамический способ очистки. Выбран дальнейший путь исследования – проведение факторного эксперимента, направленного на улучшение качества очистки и повышение эффективности очистки масляной системы авиационного ГТД.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Туктамышева Юлия Асхановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analysis of existing and promising methods for cleaning of aviation GTE oil system

The significance of the problem of cleaning the oil system for an aircraft gas-turbine engines (GTE) is showed. The analysis of existing and promising methods of cleaning oil systems turbomachinery has been executed. Hydrodynamic, thermo-hydrodynamic, magnetohydrodynamic, pnevmogidroimpulsny, turbo-thermo-pnevmogidroimpulsny, water chemistry and mechanical cleaning methods have been reviewed. It is revealed that the common method of purification of turbomachinery is the hydrodynamic method, which is used also for aviation GTE. As an example, the hydrodynamic method of purification used in the "Perm Engine Company" is described. It is also detected that magnetohydrodynamic method of cleaning is used for the flying vehicles. The using of magnetohydrodynamic method for cleaning is not widespread as the hydrodynamic method, but it is one of the most promising ways to clean. From all variety of ways of cleaning it is not revealed a way developed specifically for aviation GTE. Conducted analysis of hydrodynamic way of cleaning used at the JSC PMZ is not always effective. Objective need of improvement of a hydrodynamic way of cleaning for aviation GTE oil system at the JSC PMZ is shown. The analysis of existing and perspective ways of cleaning show that improvement of ways of turbomachines cleaning is directed by the way of increase in speed of a stream of washing-out liquid, creation of the turbulent flow including cavitation and vibration; increases in temperature of washing-out liquid; creations of thermoshock effect and hydroblow. To consider the majority of above-mentioned criteria, the hydrodynamic way of cleaning is used. Factorial experiment directed on improvement of quality and efficiency of cleaning of aviation GTE oil system is chosen as a further way of research.

Текст научной работы на тему «Анализ существующих и перспективных способов очистки масляной системы авиационного ГТД»

УДК 620.162

Ю.А. Туктамышева

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ОЧИСТКИ МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ АВИАЦИОННОГО ГТД

Показана значимость проблемы очистки масляной системы для авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Проведен анализ существующих и перспективных способов очистки масляных систем турбомашин: рассмотрены гидродинамический, термогидродинамический, магнитогидродинамический, пневмогидроимпульсный, турботермопневмогидроимпульсный, воднохимический и механический способы очистки. Выявлено, что самым распространенным способом очистки турбомашин является гидродинамический способ, который применяется и для авиационного ГТД. В качестве примера описан гидродинамический способ очистки, применяемый на ОАО «Пермский моторный завода Также выявлено, что для летательных аппаратов применяется магнитогидродинамический способ очистки. Использование магнитогидродинамического способа очистки не так распространено, как гидродинамического способа, но он является одним из перспективных способов очистки. Из всего многообразия способов очистки не выявлено способа, разработанного конкретно для авиационного ГТД. Проведенный анализ применения гидродинамического способа очистки на ОАО ПМЗ выявил, что применяемый способ не всегда эффективен. Показана объективная необходимость улучшения гидродинамического способа очистки для очистки масляной системы авиационного ГТД на ОАО ПМЗ. Из анализа существующих и перспективных способов очистки выявлено, что улучшение способов очистки турбомашин направлено по пути увеличения скорости потока промывающей жидкости, создания турбулентного течения, включающего в себя кавитацию и вибрацию; увеличения температуры промывающей жидкости; создания термошокового эффекта и гидроудара. Для того чтобы учесть большинство вышеперечисленных критериев, используется гидродинамический способ очистки. Выбран дальнейший путь исследования □ проведение факторного эксперимента, направленного на улучшение качества очистки и повышение эффективности очистки масляной системы авиационного ГТД.

Ключевые слова: масляная система, чистота жидкости, авиационный газотурбинный двигатель, способ очистки, гидродинамический способ очистки, турбулентное течение, кавитация, вибрация, гидроудар, термошоковый эффект.

Yu.A. Tuktamysheva

Perm National Research Polytechnic University

ANALYSIS OF EXISTING AND PROMISING METHODS FOR CLEANING OF AVIATION GTE OIL SYSTEM

The significance of the problem of cleaning the oil system for an aircraft gas-turbine engines (GTE) is showed. The analysis of existing and promising methods of cleaning oil systems turbomachinery has been executed. Hydrodynamic, thermo-hydrodynamic, magnetohydrodynamic, pnevmogidro-impulsny, turbo-thermo-pnevmogidroimpulsny, water chemistry and mechanical cleaning methods have been reviewed. It is revealed that the common method of purification of turbomachinery is the hydrodynamic method, which is used also for aviation GTE. As an example, the hydrodynamic method of purifi-

cation used in the "Perm Engine Company" is described. It is also detected that magnetohydrodynamic method of cleaning is used for the flying vehicles. The using of magnetohydrodynamic method for cleaning is not widespread as the hydrodynamic method, but it is one of the most promising ways to clean. From all variety of ways of cleaning it is not revealed a way developed specifically for aviation GTE. Conducted analysis of hydrodynamic way of cleaning used at the JSC PMZ is not always effective. Objective need of improvement of a hydrodynamic way of cleaning for aviation GTE oil system at the JSC PMZ is shown. The analysis of existing and perspective ways of cleaning show that improvement of ways of turbomachines cleaning is directed by the way of increase in speed of a stream of washing-out liquid, creation of the turbulent flow including cavitation and vibration; increases in temperature of washing-out liquid; creations of thermoshock effect and hydroblow. To consider the majority of above-mentioned criteria, the hydrodynamic way of cleaning is used. Factorial experiment directed on improvement of quality and efficiency of cleaning of aviation GTE oil system is chosen as a further way of research.

Keywords: oil system, the purity of the liquid, aviation gas turbine engine, the method of purification, hydrodynamic cleaning method, turbulent flow, cavitation, vibration, hydroblow, thermal shock effect.

В процессе разборки, экспериментальной доводки, а также при производстве авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) необходимо проводить большой объем испытаний и подготовительных работ на различных стендах [1]. Значительную долю трудоемкости составляют операции очистки масляной системы от технологических и эксплуатационных загрязнений. Тщательная очистка (промывка) масляной системы также требуется для удаления загрязнений, появившихся при сборке авиационного ГТД [2].

Трубопроводные коммуникации маслосистемы в настоящее время обеспечивают выполнение наиболее важных и сложных функций ГТД, содержат десятки и даже сотни агрегатов, на ресурс и безотказность работы которых крайне негативное влияние оказывают твердые частицы загрязнений. Кроме того, редукторы и подшипники периодически нужно очищать от присутствующих в масле эксплуатируемого ГТД осадка, ржавчины, влаги, металлических частиц износа, геля или других вязких остатков.

Масляная система ГТД автономна, и на большинстве режимов двигатель снабжается маслом от своей собственной системы. Но на стендах предусматривается отдельная масляная система, предназначенная для проведения стационарных испытаний двигателя на прогретом или охлажденном масле. Она включает в себя масляный бак, насосы подачи и водяные теплообменники, в которых может быть обеспечен подогрев масла до 80 ЕС. В системе имеются фильтры тонкой очистки до 5 мкм, уловители стружки и магнитные пробки. В процессе работы измеряются давление, температура и расход масла. При работе по замкнутому циклу периодически отбираются пробы масла для его анализа [1].

В итоге масляная система стенда должна обеспечивать:

1) бесперебойную подачу масла к испытуемому двигателю;

2) измерение расхода масла с точностью до 0,5 %;

3) очистку масла;

4) пожарную безопасность;

5) измерение давления масла с точностью до 1 % [1].

Кроме перечисленных параметров, при испытании масляной системы ГТД проверяется герметичность масляной системы ГТД и наличие загрязнений в масляной системе ГТД. Испытания на герметичность проводят с целью определения степени негерметичности изделий и их элементов, а также выявления отдельных течей (ГОСТ 24054-80. Методы испытаний на герметичность. Общие требования). Прокачка на чистоту масляной системы ГТД проводится маслом с целью очистки от загрязнений масляных коммуникаций и подшипниковых полостей собранного ГТД перед предъявительскими и приемо-сдаточными испытаниями, а также в случае частичной переборки изделия с вскрытием масляных полостей.

Значительную долю процессов очистки масляной системы ГТД при ремонте составляют технологии, содержащие большой объем ручного труда.

Указанные процессы диктуют необходимость их детального изучения и автоматизации, которая возможна только на основе базовых научных знаний и необходимого объема исследований. Поэтому большое значение имеет разработка высокоэффективных технологий обеспечения чистоты изделий.

Проблемы, связанные с процессами очистки масляной системы при ремонте ГТД авиационного применения, носят сложный характер. Сложность вопросов, связанных с очисткой масляной системы ГТД при ремонте, обусловлена тем, что технология очистки должна быть высокопроизводительной и обеспечивать требуемый класс чистоты (для авиации не менее 9 класса чистоты по ГОСТ 17216-2001).

Целью данной работы является определение эффективного способа очистки маслосистемы авиационного ГТД.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов очистки масляных систем турбомашин.

2. Оценить эффективность применяемого метода на ОАО ПМЗ.

3. Обосновать и принять пути дальнейшего исследования.

Анализ методов очистки масляной системы ГТД

1. Гидродинамический метод очистки заключается в использовании пульсирующего потока моющей жидкости с гармоническими колебаниями давления и расхода (ГОСТ 31303-2006. Чистота промышленная. Метод очистки гидродинамический газовых и жидкост-нык систем машин и механизмов от загрязнителей).

Суть этого способа состоит в прокачке масла по специально организуемым (выделяемым) контурам с повышенной скоростью, достаточной для возникновения развитой турбулентности, необходимой для качественной очистки маслосистемы. Эффективность данного способа очистки проверялась в энергетике: качественной очистки всего напорного коллектора и тем более сливного, незаполняемого коллектора обеспечить не удалось, хорошо очищались лишь короткие напорные маслопроводы малого диаметра от напорного коллектора к подшипникам. Недостатками этого способа, по данным применения в электроэнергетике, является увеличение вероятности залповых выбросов загрязнений в подшипники турбоагрегатов; большая длительность промывки из-за низкой эффективности. Преимуществом этого способа очистки является его относительная простота и дешевизна [3].

Мировой опыт показывает распространенность гидродинамического метода очистки, например термогидроциклический способ очистки [3]. Способ очистки маслосистемы турбомашины, осуществляемый путем периодической подачи в систему штатными насосами предварительно подогретого до предельно допустимой температуры масла, затем его охлаждения. Недостатком этого способа является его продолжительное время, так как требуется большое число циклов для охлаждения и подогрева масла [4]. Похожий способ очистки был запатентован в России [5]. Способ очистки маслосистемы турбомашины, состоящий в подаче в нее предварительно подогретого до предельно допустимой температуры масла, а затем его резком охлаждении. В этом способе с целью интенсификации процесса очистки и улучшения его качества при достижении трубопроводами температуры масла удаляют масло из маслопроводов. Затем производят подачу в сливной коллектор химически инертного по отношению к металлу и маслу охладителя (например, сжиженного азота), а после охлаждения трубопроводов маслосистемы до температуры, допустимой по условиям эксплуатации, подают снова подогретое масло и чередуют эти опера-

ции до полной очистки маслосистемы. Этот способ позволяет ускорить отслоение загрязнений от внутренней поверхности сливного коллектора, не обеспечивая их эффективного выноса в маслобак. Недостатком этого способа является также длительное время очистки [5].

Еще одним из примеров мировой практики является импульсноволновой метод очистки [6]. Метод промывки маслосистемы турбины и компрессора включает в себя не только прокачку маслом, компания Ocean Team Group разработала ряд существенных улучшений в процессе промывки, сократив время промывки и повысив уровень чистоты. OTG является независимой компанией, специализирующейся на СЬбщих решениях по чистоте □ для различных производств, продаже практически всех видов установок для очистки масляных систем. Специалисты компании делают упор на три главных составляющих промывки: фильтрации (5 мкм), скорости потока, вязкости/температуре прокачиваемого масла. Их способ промывки основывается на турбулентном течении и включает в себя кавитацию и вибрацию. Промывочное масло подвергается импульсам, вызванным внезапным и контролируемым сжатием, что создает турбулентный поток, тем самым повышается число Рейнольдса (Re > 3000) в системе трубопроводов. В результате выбиваются загрязнения с внутренних стенок маслосистемы, которые осаждаются на фильтрах. Кроме того, создается вибрация внутри системы, в масляном потоке, что значительно улучшает процесс очистки. Использование тепловых ударов, фильтров большей емкости, которые улавливают конденсат, повышает эффективность очистки системы. Преимуществом данного способа является эффективная очистка при относительно малом времени прокачки [6].

2. Термогидродинамический метод □ способ очистки маслосис-темы турбомашины, по которому маслосистему тщательно герметизируют, уплотняют все разъемы, масло в маслобаке обескислороживают, например путем продувки масла инертным газом (азотом), после чего нагревают до температуры 120П30 ЕС и прокачивают через маслосис-тему, а после его прокачки с максимальным расходом весь объем масла охлаждают и опять прокачивают по маслосистеме. Прокачиванием масла с повышенными скоростями и инжектированием в поток диспергированного газа получают термошоковый эффект. Вследствие термошокового эффекта происходит интенсивное отслоение загрязнений от стенок трубопроводов. Этот способ очистки маслосистемы был

разработан для применения в теплоэнергетике. Недостатками способа являются сложность работ по герметизации системы и охлаждению всего объема масла непосредственно в маслобаке; необходимость в большом числе циклов, так как требуется продолжительное время на охлаждение трубопроводов [7].

3. Магнитогидродинамический метод □ метод очистки каналов трубопроводных систем летательных аппаратов, при котором создается магнитное поле поперек потока электропроводной жидкости. К электропроводным жидкостям можно отнести водные моющие растворы, которые используют на начальных этапах производства, и ряд синтетических жидкостей. Процесс наложения магнитного поля поперек потока электропроводной жидкости приводит к увеличению скоростей вблизи стенок канала. Эффективность магнитогидродинамической очистки высокая (при числах Гартмана более 10) по сравнению с другими методами очистки (очисткой пульсирующим, газожидкостным и закрученным потоком жидкости) [8].

4. Пневмогидроимпульсный метод □ способ очистки маслосис-темы турбомашины путем поочередной импульсной прокачки предварительно подогретого до предельно допустимой температуры масла и вдувания в него мелкодисперсного газа (воздуха). Изобретение относится к области энергоэнергетики. Способ очистки маслосистемы турбомашины осуществляется устройством, содержащим маслобак, пусковой насос, напорный и сливной трубопроводы, промывочный инжектор, подсоединенный нагнетательным соплом к напорному трубопроводу, а также источник сжатого воздуха, воздух от которого подается в инжектор через золотник. Золотник выполнен вращающимся и жестко скрепленным с пульсатором давления. Пульсатор давления установлен во всасывающем патрубке инжектора и выполнен в виде поворотной заслонки. В камере смешения инжектора образуется масловоздушная смесь, которая в режиме пульсирующего течения ударно воздействует на частицы загрязнений (гидроудар) и отрывает их от внутренних поверхностей маслопроводов. К недостаткам способа очистки автор относит то, что давления воздуха от штатной компрессорной установки (воздух подается в горловину инжектора в виде активной среды) явно недостаточно для создания масловоздушного потока с повышенным напором и скоростью, необходимой для возбуждения режима развитой турбулентности. Кроме того, при подаче воздуха

в горловину (зону пониженного давления) порциями, приобретающими в узком месте (горловине) форму пробок или застрявших Снарядов Ц происходит общее снижение скорости потока. Такое течение потока приводит к гидроударам и сопровождается механической тряской трубопроводов, что и способствует очистке. Однако это может привести как к разуплотнениям в местах сварки и фланцевых соединений, так и к повреждениям в местах корпусных соединений [9]. Опыт применения в электроэнергетике показал, что сливные маслопроводы не отмываются (как и по гидродинамическому способу), при этом в сливном коллекторе загрязнения могут «складироваться С] что чрезвычайно опасно. В случае возникновения вибрации на турбоагрегате автоматически происходит вибрация маслопроводов, накопившиеся загрязнения могут быть вынесены к подшипникам и привести к аварии. Последнее подтверждается имевшими место случаями [10].

5. Турботермопневмогидроимпульсный метод □ способ очистки маслосистемы турбомашины путем поочередной импульсной прокачки предварительно подогретого до предельно допустимой температуры масла и вдувания в него мелкодисперсного газа (воздуха). Этот способ отличается тем, что в предварительно опорожненные от масла трубопроводы, имеющие температуру не выше температуры окружающего воздуха, резко подают поток горячего масла. Причем этот поток для увеличения термошокового эффекта в пристенной зоне через плоское суживающееся сопло направляют по касательной к внутренней образующей поверхности цилиндрического корпуса промывочного инжектора-улитки, совпадающей с внутренней поверхностью промываемого трубопровода. При этом образуют торнадообразный масловоздушный вихрь, дополнительно воздействующий центробежной силой на слой прилипших к поверхности отложений, а осевой вектор подачи сжатого воздуха через кольцевой рассекатель-конфузор обеспечивает результирующий (суммарный) вектор направления движения вращающегося вихря с возросшей кинетической энергией по спирали; вихрь движется внутри промываемого маслопровода по внутренней его поверхности. Способ отличается тем, что сжатый воздух из бака-аккумулятора вдувают через кольцевой рассекатель-конфузор, обеспечивающий направление в пристенную зону по кольцу с возросшей кинетической энергией, а давление изменяют импульсно клапаном-заслонкой, обеспечивающей в масловоздушном вращающемся потоке

процесс воздушной кавитации. Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях с паровыми турбомашинами большой единичной мощности, имеющими разветвленные маслопроводы систем регулирования, смазки подшипников турбоагрегата и уплотнений вала генератора. В итоге на конкретных примерах промывок маслосистемы турбин Т-250/300-240 доказано, что применение гидродинамической спирально-вихревой тепловой турбулентности совместно с воздушной кавитацией обеспечивает высокую степень очистки маслопроводов, в том числе сливных патрубков и коллекторов больших диаметров [3].

6. Водно-химический метод □ способ промывки с применением биологически разлагаемых моющих средств, при проведении эксплуатационных очисток от загрязнений трубопроводов и элементов масло-систем турбо-, гидроагрегатов, маслохозяйств, маслосистем другого энергетического оборудования, в котором используются нефтяные смазочные масла. В качестве реагентов для проведения химических очисток выпускаются препараты двух видов: кислотные и щелочные. Все препараты являются пожаровзрывобезопасными композициями, в состав которых входят поверхностно-активные вещества, ингибиторы коррозии, комплексообразователи, а также щелочные и кислотные составляющие. Щелочные препараты серии ТМС Л (ТУ 2383-001 -56478541-01) предназначены для удаления загрязнений масляного, нефтяного, мазутного и прочего характера, а также различных закоксо-ванных отложений и продуктов термической деструкции. Кислотные препараты серии ТМС Д (ТУ 2383-002-56478541-01) предназначены для удаления различных отложений, образованных от контакта с водой и паром. Плюсом данного способа является эффективное разложение и удаление продуктов коррозии на омываемых участках маслопроводов. К недостаткам можно отнести высокую стоимость промывочных реагентов; повреждение или полное уничтожение пассивирующей пленки маслопроводов; интенсификацию коррозионных процессов в маслопроводах после промывок; снижение диэлектрических свойств эксплуатационного масла (в случае попадания в него остатков моющего раствора); увеличение вероятности залповых выбросов электропроводных загрязнений в подшипники турбоагрегата; дополнительные затраты на промывку маслосистемы для удаления остатков моющего раствора и утилизацию моющих растворов (СО 34.30.609-2003. Инструк-

ция по проведению эксплуатационных очисток маслосистем турбоагрегатов с применением водных растворов биологически разлагаемых моющих средств: утв. Департаментом науч.-техн. политики и развития ОАО РАО ЕЭС России 21.11.2003).

7. Механическая очистка - это способ очистки, при котором требуется разборка ГТД. Этот способ становится актуальным, если имеется какой-то локализованный загрязненный участок маслосисте-мы, создающий определенные риски. При этом способе используют различные щетки, скребки, растворители, абразивные материалы, иногда и ультразвуковые ванны, электрогидравлическую очистку. Это достаточно дорогой способ очистки [11].

8. Электрогидравлическая очистка деталей в среде с управляемой проводимостью при ремонте газотурбинных двигателей - один из перспективных технологических процессов очистки деталей газотурбинных двигателей. В основе процесса электрогидравлической очистки лежит эффект электрогидровзрыва. Данный процесс достаточно широко применяется для очистки деталей на стадии изготовления, например очистка заготовок, полученных литьем, от стержневой массы, и очистки деталей при ремонте. Способ подразумевает разборку ГТД, что является в данном случае существенным недостатком [12].

Анализ опыта применения гидродинамического метода очистки маслосистемы авиационного ГТД на ОАО «Пермский моторный завод»

Очистка авиационного двигателя на ОАО ПМЗ осуществляется гидродинамическим способом (прокачка) с целью очистки внутренних полостей масляной системы ГТД авиационного применения от загрязнений, появившихся в результате сборки или эксплуатации (ремонтный двигатель).

Удаление эксплуатационных отложений происходит при циркуляции моющей смеси при температуре (85±5) °С, давлении 4+0,2 кгс/смф а также при прокрутке ротора двигателя на небольших оборотах. Периодически при этом проверяют состояние маслофильтров и при необходимости их чистят. ГТД прокачивают до тех пор, пока чистота масла не достигнет 9 класса чистоты по ГОСТ 17216. Гидродинамический метод на предприятии ОАО ПМЗ применяется без пульсации промывающей жидкости.

К недостаткам этого способа можно отнести то, что прокачка включает в себя большой объем технологических переходов, ручного труда и крайне высокую зависимость от человеческого фактора. На ОАО ПМЗ прокачка авиационного ГТД занимает 8-12 ч и более. Для современного производства это большие затраты времени на ремонт и изготовление авиационного ГТД. Кроме того, после сборки и очистки маслосистемы ГТД его транспортируют на загородную станцию для полноразмерных испытаний, но неоднократно двигатель приходилось возвращать вновь в сборочный цех для очистки маслосистемы или его разборки вследствие некачественной очистки маслосистемы ГТД. Статистические данные дают возможность оценить качество выбранного способа прокачки. На рис. 1 -5 представлены поврежденные детали с авиационного ГТД, что иллюстрирует недостаточную эффективность прокачки данным способом.

Рис. 1. Износ сепаратора ролика-подшипника

Рис. 2. Выход из строя шарикоподшипника вертикального вала центрального привода

Рис. 3. Вид состояния сепаратора подшипника

Рис. 4. Вид состояния покрытия в шестерне. Попадание посторонних частиц от прирабатываемого покрытия лабиринтных уплотнений подшипников

Рис. 5. Вид следов масла на кожухе вала и трубопроводе откачки масла от ролика-подшипника турбины высокого давления

На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

Анализ способов очистки авиационного ГТД показал, что накоплен достаточно большой объем знаний П многочисленные статьи, международные стандарты и процедуры по этому вопросу. Несмотря на это, пожалуй, нет ни одной области, связанной с гидравликой маслосистемы, с большим расхождением между теорией и практикой. Все способы направлены на улучшение качества очистки, хотя, как показывает опыт ОАО ПМЗ, вероятность некачественной прокачки существует. Анализ технических особенностей каждого метода отчетливо показал, что улучшение способов очистки направлено по пути:

0 увеличения скорости потока промывающей жидкости, создания турбулентного течения, включающего в себя кавитацию и вибрацию;

□ увеличения температуры промывающей жидкости;

□ создания термошокового эффекта и гидроудара.

В конечном итоге очистка масляной системы ГТД обеспечивает предотвращение аварийной ситуации, связанной с выходом из строя основных узлов ГТД: подшипниковых опор, вала ротора и т.п. Очистка оправдана для новых и особенно отремонтированных ГТД до ввода в эксплуатацию для поддержания высокого уровня надежности, увеличивает срок эксплуатации авиационного двигателя и предотвращает появление отказов. Существует необходимость в разработке методики, которая должна гарантировать высокое качество очистки масляной системы авиационного ГТД с одновременным увеличением производительности.

Планируется проведение факторного эксперимента на основе гидродинамического способа очистки для выбора оптимальных параметров очистки, целью которого будет являться повышение эффективности и увеличение производительности очистки.

Библиографический список

1. Черкез А.Я. Испытания воздушно-реактивных двигателей. □ М.: Машиностроение, 1992.

2. Odden T. Cleaning and Flushing Basics for Hydraulic Systems and Similar Machines // Machinery Lubrication. □ 2001. □ № 7. □ URL: http://www.machinerylubrication.com.

3. Способ очистки маслосистемы турбомашины: пат. 2369750 Россия: МПК51 С1 F01D 25/18/ ТЭЦ-26 / А.М. Балашов, Б.В. Ломакин, И.Ш. Загретдинов, Л.Н. Чуваев; ОАО «Мосэнерго» заявл. 17.04.2008, опубл. 10.10.2009.

4. Recommended Practices the cleanning of Steam turbin Generator Oil Systems. ASME Standard № 117. □ New York, 1968.

5. Способ очистки маслосистемы турбомашины: пат. SU 1010302 A1: МПК F01D 25/18 / В.В. Лыско, А.М. Балашов, Н.И. Иванова; Урал. филиал всесоюз. теплотехн. науч.-исслед. ин-та им. Ф.Э. Дзержинского. □ 07.04.1983.

6. Thomsen J.P.H. Practical application of „oil-flushing & total pu-rituD in hydraulic and lub. oil system [Электронный ресурс] // Ocean Team Scandinavia A/S, 2000. □ URL: http://oceanteam.dk/products/oil-care/tur-bine-lube-oil-flushing.

7. Термодинамический способ очистки внутренних полостей маслосистемы: пат. SU 1656180 A1, МПК F01D 25/08, F16N33/00 / В.Н. Казанский, И.И. Пушкарев, О.Н. Воронов; Урал. филиал всесоюз. теп-лотехн. науч.-исслед. ин-та им. Ф.Э. Дзержинского. □ 15.06.1991.

8. Комаров А. А. Магнитогидродинамическая очистка каналов трубопроводных систем летательных аппаратов: дис. ... канд. техн. наук / Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского (МАТИ). □ СПб., 1998.

9. Устройство для очистки маслосистемы турбомашины: пат. SU 1652629 A1, МПК F01D 25/18 / В.В. Лыско, И.И. Пушкарев, О Н. Воронов, Л.И. Дубровский, А.М. Балашов; Урал. филиал всесоюз. тепло-техн. науч.-исслед. ин-та им. Ф.Э. Дзержинского. □ 30.05.1991.

10. Бахметова З.А., Неуймина В.М. Анализ способов очистки маслопроводов и установок очистки турбинных масел турбоагрегатов ТЭС // Надежность и безопасность энергетики: науч.-техн. журнал. □ 2008. □ № 3. □ С. 47П52.

11. Fitch J. Selecting the Best Strategies for a Successful Oil Flush [Электронный ресурс] / Noria Corporation // Machinery Lubrication. □ 2004. □ № 9. □ URL: http://www.machinerylubrication.com.

12. Кесель Б. А. Электрогидравлическая очистка деталей в среде с управляемой проводимостью при ремонте газотурбинных двигателей. Очистка деталей тракта ГТД: дис. ... канд. техн. наук. □ Казань, 1999. П145 с.

References

1. Cherkez A.Ya. Ispytaniya vozdushno-reaktivnykh dvigateley [Tests ofjet engines]. Moscow: Mashinostroenie, 1992.

2. Odden T. Cleaning and Flushing Basics for Hydraulic Systems and Similar Machines. Machinery Lubrication, 2001, no. 7, available at: http://www.machinerylubrication.com.

3. Balashov A.M., Lomakin B.V., Zagretdinov I.Sh., Chuvaev L.N. Sposob ochistki maslosistemy turbomashiny [Method of cleaning of turbomachine oil system]. Patent 2369750 Russia, MPK51 C1 F01D 25/18 / TPP-26 of OAO "Mosenergo", appl. 04/17/2008, publ. 10.10.2009.

4. Recommended Practices the cleanning of Steam turbin Generator Oil Systems. ASME Standard № 117. New York, 1968.

5. Lysko V.V., Balashov A.M., Ivanova N.I. Sposob ochistki maslosistemy turbomashiny [Method of cleaning of turbomachine oil system]. Patent

SU 1010302 A1, MPK F01D 25/18. Uralskiy filial vsesoyuznogo te-plotekhnicheskogo nauchno-issledovatelskogo instituta imeni F.E. Dzerz-hinskogo, 07.04.1983.

6. Thomsen J.P.H. Practical application of „oil-flushing & total pu-rituD in hydraulic-and lub. oil system. Ocean Team Scandinavia A/S, 2000, available at: http://oceanteam.dk/products/oil-care/turbine-lube-oil-flushing.

7. Kazanskiy V.N., Pushkarev I.I., Voronov O.N. Termodinamicheskiy sposob ochistki vnutrennikh polostey maslosistemy [Thermodynamic method of cleaning of oil system internal cavities]. Patent SU 1656180 A1, MPK F01D 25/08, F16N33/00. Uralskiy filial vsesoyuznogo teplotekh-nicheskogo nauchno-issledovatelskogo instituta imeni F.E. Dzerzhinskogo, 15.06.1991.

8. Komarov A.A. Magnitogidrodinamicheskaya ochistka kanalov truboprovodnykh sistem letatelnykh apparatov [Magnetohydrodynamic channel cleaning of piping systems of aircrafts]. Dissertation. St. Petersburg: Rossiyskiy gosudarstvennyy tekhnologicheskiy universitet imeni K.E. Tsiolkovskogo, 1998.

9. Lysko V.V., Pushkarev I.I., Voronov O.N., Dubrovskiy L.I., Balashov A.M. Ustroystvo dlya ochistki maslosistemy turbomashiny [Device for cleaning of turbomachine oil system]. Patent SU 1652629 A1, MPK F01D 25/18. Uralskiy filial vsesoyuznogo teplotekhnicheskogo nauchno-issledo-vatelskogo instituta imeni F.E. Dzerzhinskogo, 30.05.1991.

10. Bakhmetova Z.A., Neuymina V.M. Analiz sposobov ochistki mas-loprovodov i ustanovok ochistki turbinnykh masel turboagregatov TES [Analysis of ways to clean oil-lines and turbine oils purification plants of thermal power-station]. Nadezhnost i bezopasnost energetiki. Nauchno-tekhnicheskiy zhurnal, 2008, no. 3, pp. 47-52

11. Fitch J. Selecting the Best Strategies for a Successful Oil Flush. Noria Corporation. Machinery Lubrication, 2004, no. 9, available at: http://www.machinerylubrication.com.

12. Kesel B.A. Elektrogidravlicheskaya ochistka detaley v srede s upravlyaemoy provodimostyu pri remonte gazoturbinnykh dvigateley. Ochistka detaley trakta GTD [The electrohydraulic cleaning of parts in an environment with controlled conductivity when repairing of gas turbine engines. Cleaning parts of GTES tract]. Dissertation. Kazan, 1999, 145 p.

Об авторах

Туктамышева Юлия Асхановна (Пермь, Россия) □ аспирант кафедры «Авиационные двигатели □ ФГБОУ ВПО ПНИПУ (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: [email protected]).

About the authors

Tuktamysheva Julia Askhanovna (Perm, Russian Federation) □ postgraduate student, Department of Aviation Engines, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: [email protected]).

Получено 3.09.2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.