СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК F02C7/30 

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей в промышленности для привода газоперекачивающих агрегатов, электродвигателей и генераторов для производства электроэнергии электродвигателей различного назначения.

Известен способ очистки проточной части газотурбинного двигателя, включающий подачу чистящего материала в проточную часть двигателя на режиме прокрутки, при котором обеспечивается размачивание масло-сажегрязевых отложений на поверхностях проточной части двигателя и последующее удаление смеси воздуха, протекающего через протечную часть с указанными растворенными жидкими растворами сажемасляными отложениями /1/.

Однако недостатком указанного способа является загрязнение наружной поверхности газотурбинного двигателя, узлов и агрегатов топливомаслянных систем вследствие выброса жидкой массы сажемаслянных водяных растворов, затруднявших эксплуатацию двигателя, регулирование систем топливо подачи, а также водяные растворы, протекая в смеси с воздухом, вызывают коррозию частей двигателя, включая камеру сгорания, лопатки и их системы охлаждения турбины. Кроме того, шлам сажемасляных отложений, снятых с частей проточной части двигателя, требует захоронения с целью исключения его сброса в окружающею среду.

Известен способ очистки проточной части пазотурбинного двигателя, включающий подачу чистящего материала в проточную часть двигателя в виде твердых монодисперсных частиц, механическое "сдирание" масло-сажегрязевых отложений с поверхностей лопаток компрессора и вынос сухой массы отложений потоком воздуха, протекающего через двигатель при работ двигателя на режиме малого газа /2/.

Однако частицы ореховой скорлупы попадают в поток воздуха, охлаждающего лопатки турбины, и забивают выходные отверстия в лопатках, что приводит к перегреву лопаток и их разрушению.

Кроме того, указанные способы очистки проточной части неприменимы при ремонте проточной части газотурбинного двигателя, в цехах ремонта или при проведении ТО-4, когда производят открытие компрессора в условиях компрессорной станции газопровода с целью его дефектоскопии.

В настоящее время при выполнении ТО-4 на двигателях типа ГТК применяют водные растворы и ручным способом отмывают поверхности лопаток компрессора, бочки и других частей проточной части стационарного двигателя ГТК-10.

Целью изобретения является устранение недостатков, присущих указанным способам очистки, а именно:

- снижение выбросов водных растворов с растворенными сажемасляными отложениями на наружную поверхность газотурбинного двигателя, агрегаты топливомасляных систем двигателя;

- снижение загрязнения окружающей среды;

- исключение образования коррозионных поражений частей камеры сгорания, лопаток турбины;

- обеспечение возможности использования заявленного способа как при прокрутке или режимной работ двигателя в составе ГПА, так и при проведении ТО-4 на компрессорной станции или при ремонте проточной части газотурбинного двигателя в цехе ремонта;

- снижение опасности забивания охлаждающихся воздухом лопаток турбины твердыми частицами ввиду резкого снижения массы "сухого" шлама за счет преобразования чистящих частиц в газ в процессе контакта их с поверхностью, подлежащей очистке.

Цель достигают тем, что в известном способе очистки проточной части газотурбинного двигателя, включающем подачу чистящего материала в проточную часть двигателя в виде твердых монодисперсных частиц, указанный материал подают на вход компрессора при его прокрутке или на режимных оборотах и обеспечивают разгон частиц чистящего материала за счет разрежения, создаваемого на входе компрессора, или разгон частиц чистящего материала осуществляют газом под давлением через разгонное сопло при ремонте, а в качестве чистящего материала используют мелкодисперсный "сухой лед", снежные частицы, частицы водяного льда, наста.

При контакте с поверхностью проточной части ГТЛ частицы сухого льда, за счет кинетической энергии, полученной от потока протекающего через двигатель воздуха или за счет использования сжатого воздуха от автономного источника, преобразуются в углекислый газ или в пар, что резко снижает массу сажемасляных отложений и фактически на выброс из двигателя в окружающую среду выводится только то количество шлама, который был накоплен на лопатках компрессора при его эксплуатации.

Для сравнения при мокром способе очистки за каждую промывку используют 250-400 литров жидкостей М-1, М-2, ТК-950 и с учетом растворенных сажемасляных отложений часть образованного шлама выбрасывается через помпажные карманы на поверхность двигателя, а основная масса жидкого шлама выплескивается в сборные емкости и далее направляется на утилизацию или в окружающую среду.

Итого за полный выработанный ресурс производится 17-20 мокрых или сухих очисток, и в окружающую среду или иным способом выбрасывается от 2 до 4 тонн жидких шламов. При общем количестве ГТЛ 5 шт. только на одной компрессорной станции газопровода выбрасывается от 10 до 20 т водных растворов сажемасляных отложений, снятых с лопаток проточной части компрессора.

При использовании сухого льда в качестве выбрасываемого шлама на каждой компрессорной станции практически не будет выбросов, так как основная масса их сгорит в режиме в камере сгорания, а на прокрутке на выходе за весь отработанный ресурс на выброс поступит 10-17 кг сухой массы.

Цель достигают также тем, что к частицам сухого или водяного льда добавляют бикорбонат натрия в количестве 1-5% от объема льда

Цель достигают также тем, что указанную добавку бикарбоната проводят при вскрытии двигателя в цехе ремонта двигателей.

Цель достигают также тем, что при температурах окружающей среды +30-+40°С на вход двигателя подают частицы водяного льда в количестве 1-10% от массового расхода воздуха через двигатель.

Вследствие большого запаса "холода" частице льда, по сравнению с каплей воды такого же размера, происходит повышение мощности двигателя.

При ремонте или ТО-4 от автономного источника сжатого воздуха в разгонное сопло подают воздух с давлением 5-8 ати и расходом 3-5 м³/мин, а сухой или водяной лед дозируют и за счет эжекции, развиваемой соплом при сверхзвуковом истечении воздуха через разгонное сопло, подают на выходной срез разгонного устройства и далее к лопаткам компрессора.

Аналогично на ТО-4 частицы льда разгоняют в сопле и подают на поверхности проточной части компрессора, бочки и турбины.

Для упрощения способа через специальные дозирующие отверстия из емкости с жидкой углекислотой подают на вход двигателя жидкую углекислоту, которая при перепаде давления на выходных отверстиях дросселируется и превращается в снежную массу и которая за счет разрежения на входе компрессора на прокрутке всасывается в проточную часть двигателя. Аналогично при режимной работе двигателя очистку ведут снежной массой углекислоты.

1. Инструкция по эксплуатации НК-14СТ-10, Технологическая карта 7.15, Самара. ККБМ, 1979.

2. RU 2178532, МПК 7 F 02 С 7/30, 20.01.2002.

Способ предназначен для очистки проточной части газотурбинного двигателя. Очистку ведут подачей чистящего материала в проточную часть двигателя в виде твердых монодисперсных частиц, используя в качестве чистящего материала мелкодисперсный сухой лед, снежные частицы, частицы водяного льда или наста. Чистящий материал подают на вход компрессора двигателя при его прокрутке или на режимных оборотах за счет разрежения, создаваемого на входе компрессора, или чистящий материал подают через сопло газом под давлением при ремонте. К частицам сухого или водяного льда добавляют бикарбонат натрия в количестве 1-5% от объема льда. При температурах +30-+40°С окружающей среды на вход двигателя подают частицы водяного льда в количестве 1-10% от массового расхода воздуха через двигатель. Такой способ позволит снизить загрязнение окружающей среды и снизить опасность забивания лопаток турбины твердыми частицами. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ очистки проточной части газотурбинного двигателя, включающий подачу чистящего материала в проточную часть двигателя в виде твердых монодисперсных частиц, отличающийся тем, что чистящий материал подают на вход компрессора двигателя при его прокрутке или на режимных оборотах за счет разрежения, создаваемого на входе компрессора, или чистящий материал подают через сопло газом под давлением при ремонте, а в качестве чистящего материала используют мелкодисперсный сухой лед, снежные частицы, частицы водяного льда или наста.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к частицам сухого или водяного льда добавляют бикарбонат натрия в количестве 1-5% от объема льда.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при температурах 30-40°С окружающей среды на вход двигателя подают частицы водяного льда в количестве 1-10% от массового расхода воздуха через двигатель.