CC BY
109
2006
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Эксплуатация воздушного транспорта
№ 109
УДК 621.624.004.2
ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ АЭРОДРОМНОГО АВИАТОПЛИВОЗАПРАВЩИКА ТЗ - 22
АО. ОСИПОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Коняевым Е.А.
В статье рассматриваются проблемы, связанные с введением противоводокристаллизационной жидкости в ТЗ - 22, и пути их решения.
За последние годы произошел ряд инцидентов по причине снижения кондиционности топлива. При этом наблюдаются в различном виде проявляющиеся отказы в работе фильтроэлементов. Это, например, изменение цвета фильтроэлементов, малый ресурс работы, разрушение конструкции или прорывы фильтровальных штор и некоторые другие.
Научно-производственная фирма «Агрегат» (г. Чехов) постоянно занимается изучением работы фильтроэлементов в процессе эксплуатации и исследует физико-химическую природу происходящих явлений.
Рассмотрим природу явления. Известно, что полимерные материалы, к которым относятся эпоксидные и фенолформальдегидные смолы, имеют низкоэнергетическую поверхность, которая хорошо смачивается малополярными жидкостями, такими как углеводородные топлива. Краевой угол смачиваемости в топлива при нормальных условиях менее 200 при поверхностном натяжении 16 мН/м. При этом необходимо отметить, что поверхностное натяжение метанола на 42 % выше, а этилцелозольва на 76 % выше, чем у топлива при тех же условиях.
При температурах выше -90С коллоидного раствора топлива и ПВКЖ краевой угол смачиваемости последней не превышает 900, со8в положительный. Система представляет собой прозрачный молярный раствор. При прокачке топливо вместе с присадками проходит через фильтровальную штору, не концентрируясь на ней.
В таком режиме и проводятся испытания и исследования на предмет допуска фильтровальных бумаг и растворимости пропиток допустимыми концентрациями ПВК жидкости.
При снижении температуры коллоидного раствора топлива и ПВКЖ ниже минус 10-150 С краевой угол смачиваемости ПВКЖ увеличивается, начинает превышать 900, со8в становится отрицательным и происходит процесс создания эмульсионного раствора. Образуется так называемое «помутнённое» топливо. Образовавшаяся эмульсия в течение длительного времени может не коагулироваться и не расслаиваться до видимых значений.
Переходя к пониманию эксплуатационных режимов, необходимо констатировать, что образовавшаяся в резервуаре топливозаправщика эмульсия не будет являться браковочным показателем по имеющимся руководящим документам.
После слива отстоя, отбора проб с положительным результатом производится заправка ВС имеющейся в резервуаре ТЗ эмульсией. При этом малополярное углеводородное топливо смачивает поверхность полимерных пропиток, а полярные метанол и этилцеллозольв сепарируются фильтровальной шторой. Происходит процесс вторичной коагуляции и сепарации присадок от топлива на поверхности фильтроэлементов. ПВКЖ концентрируется на фильтрующих элементах до уровня 50% и более. При этом возможно растворение пропитки фильтровальной шторы ПВКЖ (концентрированным бинарным растворителем на основе метанола) с последующим вымыванием растворённой пропитки потоком топлива и попаданием её, в конечном итоге, на бортовые фильтроэлементы. Это приводит к забивке бортовых фильтров, возрастанию перепада давления на фильтрах, срабатыванию аварийного табло, а также к залипанию золотников топливорегулирующей аппаратуры и отказу (самовыключению) двигателей.
Воздействие на фильтроэлементы концентрированного бинарного растворителя на основе метанола приводит к изменению цвета бумаги, уменьшению величины структурного сопротивления, разрушению или ослаблению сцепления привулканизированных уплотнений крышек фильтроэлементов и т.п.
Касаясь истории вопроса, следует напомнить проблему вымываемости волокон на бумагах с бакелитовыми пропитками. Растворяемый концентрированным бинарным растворителем на основе метанола
бакелит «освобождал» молекулы целлюлозы и, обладая малой молярной массой примерно 100 моль, легко проходил сквозь сетки бортовых фильтроэлементов, не «забивая» их и не задерживаясь на них. Переход на импортные бумаги с пропитками из макромолекулярных эпоксидов и фенолформальдегидов снял проблему вымываемости волокон, но возникла проблема «забивки» саржевой сетки бортовых фильтроэлементов макромолекулами пропитки бумаг, усугубляемая практически мгновенной полимеризацией полимеров керосиновым контактом Петрова в потоке топлива. Результат - покрытый непроницаемым, янтарного цвета, слоем полимера бортовой фильтроэлемент.
Многие современные отечественные топливозаправщики оборудованы вводом жидкости «И» и «И-М» после бумажных фильтроэлементов ТЗ - 40 и т.д., но большую часть эксплуатируемых авиатопливозаправщиков составляют ТЗ - 22, которые вообще не оборудованы системой дозирования и водоот-делением. При этом топливо с введенной присадкой «И-М» прокачивают через фильтроэлементы, что приводит к растворению пропитки фильтровальных картонов в отмеченных выше случаях. Все вышесказанное предопределяет необходимость модернизации ТЗ - 22. В Научно-производственной фирме «Агрегат» была произведен комплекс работ по модернизации ТЗ - 22.
Основная идея модернизации связана с решением двух проблем: организации введения ПВК жидкости в топливо после фильтроэлементов; повышения эффективности фильтровальной группы введением фильтра водоотделителя. С этой целью топливный фильтр ТФ - 10 был демонтирован и заменён на фильтр водоотделитель ФВВк - 56.
Для организации дозированного ввода ПВК жидкости после фильтров в ТЗ - 22 был установлен расходно-контрольный резервуар Рк - 0,2м3 с ручным насосом НР - 0,7 кроме того в контрольном резервуаре установлен узел дыхания, в состав которого входит клапан газосбрасывающий, патрон селика-гелевый, огнепреградитель, а также дозирующие устройство ввода ПВКжидкости УВП - 100.
Контрольные испытания ТЗ - 22М и последующая эксплуатация в аэропорту «Домодедово» показали работоспособность данной модернизации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Осипов О.П., Санников С.Г. Применение критерия смачиваемости фторполимеров, используемых для сепарации жидкости // Нефтепереработка и нефтехимия, 2001г.
2. Adam N., Am. Chem. Soc., (Washington), 43, p.52, (1964).
3. Adamson A., Am.Chem.Soc., 43, p.57, (1964).
4. Zisman W., Am.Chem.Soc.,43, p.1, (1964).
SUBSTANTIATION OF MODERNIZATION AIR FIELD AN AVIATION FUEL TANK ТZ - 22
Osipov O.A.
In the article the problems connected with the infusion of «I-M» and «I» liquids into TZ-22 are considered as well as solving these problems.
Сведения об авторе
Осипов Артем Олегович, 1981 г. р., окончил Московский государственный агроинженерный университет им. Горячкина В.П. (2003), аспирант кафедры ремонта летательных аппаратов и авиационных двигателей МГТУ ГА, автор 2 научных работ, область научных интересов - обеспечение качества авиационных топлив физико-химическими методами.
