Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ТОПЛИВНОГО КОЛЛЕКТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ КОКСОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И НАГАРА

Изобретение относится к очистке изделий от коксовых отложений и нагара, в частности к очистке топливного коллектора камеры сгорания и форсажной камеры газотурбинного двигателя физико-химическим методом, и может найти применение в авиадвигателестроении, судостроении, энергетическом машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки топливного коллектора газотурбинного двигателя от коксовых отложений и нагара, включающий установку топливного коллектора в печь, нагретую до температуры 600-800°С, подачу после нагрева печи до указанной температуры сжатого воздуха во внутреннюю полость топливного коллектора и выдержку коллектора в печи после прекращения подачи сжатого воздуха (см. патент RU №2255285, Кл. F28G 11/00, опубл. 27.06.2005).

Несмотря на удовлетворительное качество очистки, недостаток способа - разрушение паяных соединений топливного коллектора из-за окисления припоя, происходящего при высокой температуре процесса очистки.

Наиболее близким к предложенному является способ очистки топливного коллектора газотурбинного двигателя от коксовых отложений и нагара, включающий разрыхление продуктов сгорания составом, содержащим стеариновую или олеиновую кислоту, триэтаноламин и минеральное масло, удаление продуктов сгорания ультразвуком в ваннах с водным щелочным раствором при температуре 55-60°С в течение 8-10 минут, промывку и сушку коллектора (см. авторское свидетельство СССР №214000, опубл. 20.03.1968).

Однако этот способ недостаточно эффективен из-за невозможности полного удаления продуктов сгорания из труднодоступных мест топливного коллектора; кроме этого имеет место усталостное разрушение паяных соединений коллектора по эвтектическим межфазным поверхностям припоя в результате вибраций коллектора под воздействием ультразвука.

Технический результат заявленного способа - повышение эффективности очистки внутренних полостей топливного коллектора при сохранении герметичности и прочности паяных соединений и снижение трудоемкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки топливного коллектора газотурбинного двигателя от коксовых отложений и нагара, включающем выдержку коллектора в водном щелочном растворе, промывку в воде и продувку сжатым воздухом, согласно изобретению выдержку осуществляют в кипящем растворе при температуре от 120°С до 165°С, при этом в растворе используют щелочи КОН или NaOH, или их смесь с концентрацией щелочи в растворе или с суммарной концентрацией их смеси в растворе от 600 до 800 г/л.

Присутствующие в растворе щелочи KOH и NaOH или их смесь (KOH+NaOH) омыляют загрязнения и эмульгируют отложения, кроме этого указанные щелочи обладают наиболее эффективными очищающими свойствами в отношении смолообразных веществ, а также асфальтено-смолистых и коксообразных веществ, являющихся продуктами коксовых отложений.

Указанный диапазон концентрации щелочи или суммарной концентрации смеси щелочей позволяет полностью удалить коксовые отложения и нагар, а также поддерживать заданную, в пределах указанного диапазона, температуру кипения водного щелочного раствора в течение операции выдержки.

При температуре ниже 120°С и концентрации раствора менее 600 г/л невозможно получить полную очистку полостей коллектора, в частности в местах с максимальными отложениями кокса и в труднодоступных мест (участки изгибов), из-за низкой скорости вступления в реакцию коксовых отложений и нагара со щелочью. При температуре больше 165°С и концентрации больше 800 г/л степень очистки не повышается, и при этом возникают определенные технологические трудности при выводе емкости (ванны) с раствором на технологический режим очистки из-за соответствия такой концентрации раствора твердому агрегатному состоянию при комнатной температуре.

В водный щелочной раствор можно добавлять окислители, что позволяет интенсифицировать процесс очистки.

Промывку можно осуществлять при температуре воды 50-100°С, т.е. горячей водой, что приводит к более быстрой и эффективной очистке от остатков щелочного раствора внутренних полостей коллектора.

Промывку в воде и продувку можно производить периодически, что позволяет более эффективно очистить коллектор.

На фиг.1 схематично изображен топливный коллектор, расположенный в ванне с водным щелочным раствором, - операция выдержки;

на фиг.2 - топливный коллектор, расположенный в ванне с водой, - операция промывки;

на фиг.3 - топливный коллектор - операция продувки воздухом.

Устройство для реализации способа содержит емкость 1, заполненную водным щелочным раствором, в которой осуществляют выдержку топливного коллектора, состоящего из двух трубок 2 (I и II каскадов), одна из которых - трубка I каскада - изображена на чертеже, и форсунок 3. Емкость 1 содержит поддон 4 и нагревательные элементы 5 (тены). Поддон 4 выполнен в виде металлической решетки, отделяющей топливный коллектор 2 с форсунками 3 от нагревательных элементов 5. Устройство также содержит заполненную горячей водой емкость 6 с трубопроводом 7 подвода воды. Подвод сжатого воздуха для продувки каналов форсунок 3 осуществляют при помощи гибкого армированного шланга 8, подключенного к источнику сжатого воздуха (не показан).

Способ реализуется следующим образом.

Топливный коллектор устанавливают в емкость 1, предварительно заполненную до уровня, полностью покрывающего коллектор, водным раствором щелочи, например, со щелочью КОН с концентрацией щелочи 700 г/л. Емкость 1 накрывают крышкой и нагревают при помощи нагревательных элементов 5 водный щелочной раствор до температуры, например, 145°С, при которой происходит кипение раствора. Выдерживают коллектор в кипящем растворе, например, в течение 8 часов, при этом не реже, чем через каждые 2 часа осуществляют промывку коллектора горячей водой с температурой 70°С и продувку сжатым воздухом при давлении 2-4 кг/см². Для этого с помощью тельфера вынимают коллектор 2 с форсунками 3 из емкости 1 и устанавливают в емкость 6, после промывки коллектор 2 с форсунками 3 вынимают с помощью тельфера из емкости 6 и устанавливают на опорную поверхность для осуществления операции продувки. После продувки коллектор снова устанавливают в емкость 1 и осуществляют операцию выдержки, по окончании 2 часов выдержки снова повторяют операции промывки и продувки, и так до тех пор, пока не истечет заданное время выдержки, за которое топливный коллектор полностью очистится от коксовых отложений и нагара. Концентрацию щелочи в растворе и температуру водного щелочного раствора контролируют при помощи датчиков (не показаны). В случае снижения заданной температуры кипения в емкость 1 добавляют необходимое количество щелочи для повышения температуры раствора. В случае превышения заданной концентрации щелочи в растворе в раствор добавляют необходимое количество воды.

В процессе выдержки коллектора в кипящем щелочном растворе происходит омыление загрязнений (кокосовых отложений и нагара), в процессе промывки осуществляется интенсивное вскипание остатков щелочного раствора и дополнительное отслаивание загрязнений, а при продувке коллектора сжатым воздухом удаляются остатки коксовых отложений и нагара из внутренней полости трубок 2 и из каналов форсунок 3.

После очистки топливного коллектора осуществляют контроль форсунок с использованием известных технических средств, например эндоскопов. Также осуществляют контроль качества удаления остатков щелочного раствора из внутренних каналов и полости путем проливки коллектора и форсунок дистиллированной водой и определения в ней ионов щелочных металлов и показателя рН среды по известной методике.

Реализация способа рассмотрена на примере использования щелочи КОН. При использовании щелочи NaOH или при смеси щелочей NaOH+КОН с разной или одинаковой концентрациями щелочей качество очистки и реализация способа не меняются. Концентрация щелочи в растворе или суммарная концентрация их смеси в растворе может колебаться от 600 до 800 г/л. Время выдержки топливного коллектора в водном щелочном растворе может быть от 2 до 10 часов. Концентрацию щелочи в растворе и время выдержки выбирают в зависимости от толщины коксовых отложений и нагара. Для интенсификации процесса очистки в раствор добавляют окислители, например азотнокислые соли щелочных металлов.