Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных двигателей в промышленности в качестве привода газоперекачивающих агрегатов, в частности, к способам, связанным с необходимостью очистки проточных частей и внутренних каналов газотурбинных двигателей от загрязнений и топливных осаждений в трубопроводах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ очистки газотурбинного двигателя, включающий последовательную подачу моющего раствора и воды с нормированным давлением и расходом на вход в двигатель при работе на режиме «холодной прокрутки», очистку проточной части, наружных поверхностей форсунок камеры сгорания и уплотнений предмасляных полостей двигателя, слив моющего раствора и воды из проточной части двигателя через дренажную систему.

(А.Н. Козаченко «Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов», М., Нефть и газ, 1999, стр. 160-162).

Недостатком данного решения является то, что очистка газотурбинного двигателя происходит без наддува опор воздухом, в результате чего через подвижные уплотнения вода и моющий раствор может попадать в маслосистему, что, в первую очередь, приводит к тому, что все масло, присутствующее при очистке двигателя утилизируют и для дальнейшей работы необходимо залить новое масло, что является достаточно дорогостоящей операцией, а также попадание воды в маслосистему не исключает в будущем развитие коррозии на элементах маслосистемы. Попадание моющего раствора в выходные отверстия форсунок камеры сгорания приводит к их закупорке при высыхании моющего раствора.

Задача изобретения - снижение затрат на эксплуатацию двигателя, а также повышение его ресурса и надежности.

Ожидаемый технический результат - сохранение свойств используемого масла и его дальнейшее использование, повышение ресурса элементов маслосистемы и элементов камеры сгорания, уменьшение потребляемой мощности компрессора, повышение его КПД и смещение границы помпажа компрессора в сторону его рабочей зоны.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном способе очистки газотурбинного двигателя, включающем последовательную подачу моющего раствора и воды с нормированным давлением и расходом на вход в двигатель при работе на режиме «холодной прокрутки», очистку проточной части, наружных поверхностей форсунок камеры сгорания и уплотнений предмасляных полостей двигателя, слив моющего раствора и воды из проточной части двигателя через дренажную систему, по предложению, до подачи моющего раствора и воды, в форсунки камеры сгорания и в систему наддува опор через дополнительные воздуховоды подают воздух от автономного источника питания, при этом на рабочих режимах воздуховоды, используемые для подачи воздуха в систему наддува опор, перекрывают установленными на них дополнительными заслонками, а воздух прекращают подавать после завершения подачи моющего раствора и воды. Моющий раствор и воду на вход в двигатель можно подавать через коллектор подачи.

В процессе эксплуатации газотурбинного двигателя происходит загрязнение проточной части, нарастание слоя загрязнения на поверхности лопаток, содержащего органические и неорганические вещества, что приводит к снижению эффективности узлов, снижение мощности, а, следовательно, к снижению КПД газотурбинного двигателя. Также наличие загрязнений снижает надежность элементов двигателя, что приводит к уменьшению ресурса двигателя в целом. Поэтому производят очистку двигателя водой и моющим раствором на режиме «холодной прокрутки». Особенно это актуально при эксплуатации газотурбинного двигателя в районах с большой загрязненностью промышленными выбросами, в песчаных районах и т.п. Поэтому промывку необходимо проводить достаточно часто, что требует каждый раз слива использованного масла и залива нового, что увеличивает стоимость эксплуатации двигателя в несколько раз. Закупорка форсунок камеры сгорания приводит к незапускам двигателя, что, в свою очередь, требует разборки двигателя для механической очистки форсунок, что также увеличивает стоимость эксплуатации двигателя.

Подача воздуха от автономного источника питания через дополнительные воздуховоды в систему наддува опор газотурбинного двигателя до подачи воды и моющего раствора обеспечивает стабильный наддув уплотнений предмасляных полостей двигателя, в результате которого после подачи воды и моющего раствора последние не могут проникнуть в маслосистему, а подача воздуха в форсунки камеры сгорания предотвращает попадание моющего раствора в выходные отверстия форсунок камеры сгорания, что гарантирует отсутствие закупорок выходных отверстий форсунок.

Перекрытие заслонками воздуховодов, используемых для подачи воздуха в систему наддува опор на рабочих режимах, обеспечивает попадание воздуха от автономного источника только в систему наддува опор.

Потому что в случае, если воздуховоды оставить открытыми, часть воздуха начнет поступать к источникам отбора воздуха в систему наддува опор, которые используются на рабочих режимах работы двигателя, что в неполной мере обеспечит наддув опор при проведении очистки газотурбинного двигателя.

Подача воды и моющего раствора через коллектор подачи упрощает как подвод жидкостей на вход в двигатель при очистке, так и обеспечивает технологически удобный отвод коллектора при работе двигателя на рабочих режимах.

На чертеже приведена схема оснащения двигателя средствами для реализации способа промывки проточной части двигателя.

Способ осуществляют следующим образом:

На входе газотурбинного двигателя 1, устанавливают коллектор подачи 2, соединенный с системами подачи моющего раствора и воды с нагнетающим компрессором 3. Через специальные штуцеры подсоединяют дополнительный воздуховод 4 от автономного источника питания 5 к системе наддува опор двигателя 6 и дополнительный воздуховод 7 от автономного источника питания 5 к форсункам камеры сгорания 8. При этом воздуховоды 9 и 10, используемые для подачи воздуха в систему наддува опор 6 на рабочих режимах, должны быть перекрыты заслонками 11 и 12.

Также для слива моющего раствора и воды из проточной части двигателя открывают арматуру дренажной системы 13.

На режиме «холодной прокрутки», который осуществляется с помощью средств запуска, например, от вспомогательной силовой установки или от турбостартера (при этом подача топлива и система воспламенения не подключаются), воздух от автономного источника питания 5 с установленным для данного типа двигателя давлением и расходом поступает через дополнительные воздуховоды 4 и 7 в систему наддува опор бив форсунки камеры сгорания 8 газотурбинного двигателя соответственно. При этом воздуховоды 9 и 10 закрыты заслонками 11 и 12, поэтому воздух проникает в предмасляные полости системы наддува опор 6 и далее через подвижные уплотнения в маслосистему двигателя, а через форсунки камеры сгорания 8 во внутреннюю полость жаровой трубы.

Далее на вход в двигатель через коллектор подачи 2 подается моющий раствор и вода с установленным для данного типа двигателя давлением и расходом, которые попадают в проточную часть двигателя и производится промывка лопаточной части от загрязнений. Наличие воздуха в предмасляных полостях системы наддува опор и в форсунках камеры сгорания предотвращает попадание в них воды и моющего раствора. Отключение подачи воздуха осуществляется только после отключения подачи воды и моющего раствора и не ранее чем через 5 сек после полного останова двигателя. При этом слив воды и моющего раствора из проточной части газотурбинного двигателя осуществляют через дренажную систему 13, а суфлирование воздуха из предмасляных полостей двигателя осуществляется через клапаны суфлирования 14 и 15.

Реализация данного изобретения позволяет снизить затраты на эксплуатацию газотурбинного двигателя за счет исключения слива масла после каждой промывки двигателя и сокращения времени простоя двигателя при заливе нового масла, а также за счет исключения разборки двигателя и механической очистки форсунок камеры сгорания. При этом повышается ресурс и надежность двигателя за счет повышения ресурса элементов маслосистемы и камеры сгорания, уменьшения потребляемой мощности компрессора, повышение его КПД и смещение границы помпажа компрессора в сторону его рабочей зоны.