Характеристика и анализ конструктивных особенностей двигателя НК-12СТ

189760

знаков

таблицы

изображений

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: страниц 166, рисунков 31, таблиц 15.

Графическая документация: 5 листов А0, 3 листа А1

ДВИГАТЕЛЬ НК-12СТ, СТЕНД ДЛЯ ПРОМЫВКИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ, НАДЁЖНОСТЬ, ПРОЦЕСС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ, МОДЕЛЬ ЛОГИЧЕСКАЯ, СЕТЕВОЙ ГРАФИК, СРЕДСТВА ПРОМЫВКИ, ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ.

В проекте дана характеристика конструктивных особенностей двигателя НК-12СТ. Произведён анализ эксплуатационной технологичности для двигателя НК-12СТ. Выполнен анализ надёжности двигателя НК-12СТ.

Произведён анализ действующей технологии проведения работ по техническому обслуживанию (ТО) двигателя НК-16СТ, построена логическая модель (сетевой график). Разработана установка для промывки проточной части двигателя на холодной прокрутке и на режиме.

Дан анализ безопасности жизнедеятельности и технико-экономическое обоснование разработанной установки. Произведены патентные исследования.

Рассмотрены методы и средства очистки проточной части.

Используемые сокращения

ВНА – входной направляющий аппарат;

ВОУ – воздухоочистительное устройство;

ГГ – газогенератор;

ГПА – газоперекачивающий агрегат;

ГТД – газотурбинный двигатель;

КВД – компрессор высокого давления;

КПВ – клапан перепуска воздуха;

КПД – коэффициент полезного действия;

КПН – конструктивно-производственный недостаток;

КС – компрессорная станция;

НА – направляющий аппарат;

НД – низкого давления;

ПЧ – проточная часть;

РНА – регулируемый направляющий аппарат;

САУ – стандартные атмосферные условия;

СТ – свободная турбина;

ТВД – турбина высокого давления;

ТВС – топливо-воздушная смесь;

ТК – турбина компрессора;

ТНД – турбина низкого давления;

ТО – техническое обслуживание;

ТП – технический процесс;

ЭВМ – электронно-вычислительная машина.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…....7

1 АНАЛИЗ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ НК-12СТ …..9

1.1 Особенности конструкции и эксплуатации двигателя НК-12СТ….9

1.1.1 Особенности конструкции двигателя НК-12СТ….9

1.1.2 Особенности эксплуатации двигателя НК-12СТ….18

1.2 Анализ эксплуатационной надежности и исследование причин неисправностей двигателя НК-12СТ.....….…..25

1.2.1 Качественный анализ надежности …..…..26

1.2.2 Количественный анализ надежности …..35

1.2.3 Исследование причин появления трещин на рабочих лопатках турбины компрессора….….…...…44

1.3 Анализ эксплуатационной технологичности двигателя НК-12СТ….60

1.3.1 Качественный анализ эксплуатационной технологичности….61

1.3.2 Количественный анализ эксплуатационной технологичности…...66

2 АНАЛИЗ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТО ДВИГАТЕЛЯ НК-12СТ.........................................................78

2.1Анализ организационной структуры процесса….…78

2.2 Построение логической модели процесса…...83

2.3 Анализ технологической оснащенности процесса ТО НК-12СТ….95

2.4 Разработка установки для промывки проточной части двигателя НК-12СТ….96

2.4.1 Разработка технического задания…96

2.4.2 Разработка принципиальной схемы установки…..97

2..4.3 Побор нестандартных элементов установки…..99

2.4.4 Подбор стандартных комплектующих изделий установки….110

2.4.5 Моющие жидкости…..111

2.4.6 Техническое описание конструкции установки…...113

2.4.7 Основные технические данные установки…114

2.4.8 Требования безопасности…115

2.4.9 Инструкция по эксплуатации….…...…..116

3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ…117

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ….136

5 ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ….…..145

6 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ДВИГАТЕЛЯ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ….…151

6.1 Классификация загрязнений…..151

6.2 Влияние загрязнений на работу ГТД…152

6.3 Методы промывки двигателя….155

6.4 Рабочие жидкости и твердые очистители….…156

6.5 Методы контроля очистки…............. 161

6.6 Заключительные рекомендации… ....163

ЗАКЛЮЧЕНИЕ….....166

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..…..168

ПРИЛОЖЕНИЕ А…....170

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современного двигателестроения сопровождается постоянным ростом требований к ресурсу, надёжности, контролепригодности отдельных агрегатов и двигателя в целом. Обеспечение этих требований выполняется с совершенствованием конструкции отдельных агрегатов, технологий их изготовления, эксплуатации и ремонта.

Эффективность процессов технической эксплуатации (ТЭ) существенно повышается при реализации стратегий технического обслуживания по техническому состоянию (ТС). Для реализации данной стратегии необходимо постоянно знать текущий уровень технического состояния объекта эксплуатации. Кроме того, эффективность процессов ТЭ зависит от того, насколько удачно спроектирован двигатель с точки зрения эксплуатационной технологичности.

Проблема повышения эффективности технической эксплуатации особенно остро возникает в связи с непрерывным усложнением конструкции двигателя и ростом требований по обеспечению надежности.

Основная цель дипломного проекта заключается в закрепление знаний, полученных при изучении предшествующих дисциплин и применении полученных знаний для решения практических задач по разработке и совершенствованию процессов технического обслуживания (ТО) авиационной техники.

Дипломный проект состоит из шести разделов: "Анализ и совершенствование конструкции двигателя НК-12СТ", "Анализ и совершенствование технологического процесса (ТП) ТО двигателя НК-12СТ", "Обеспечение безопасности жизнедеятельности".

В первом разделе дипломного проектирования приводятся основные характеристики объекта, выполняется качественный и количественный анализ надежности. Исследуются причины возникновения неисправностей. Разрабатываются мероприятия по повышению надежности двигателя. Проводится качественный и количественный анализ эксплуатационной технологичности двигателя. Разрабатываются мероприятия по повышению эксплуатационной технологичности.

Во втором разделе анализируется и совершенствуется организационная структура существующего технологического процесса ТО, технологического оборудования.

В третьем разделе проводится углубленная проработка отдельных технических вопросов, связанных с темой обеспечения безопасности жизнедеятельности, охраной труда и окружающей среды.

1 АНАЛИЗ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИДВИГАТЕЛЯ НК-12СТ

1.1 Особенности конструкции и эксплуатации двигателя НК-12СТ

1.1.1 Особенности конструкции двигателя НК-12СТ

Двигатель НК-12СТ является турбовальным газотурбинным двигателем, предназначенным для привода нагнетателей газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов большой протяженности [14].

В качестве топлива на двигателе используется природный газ.

При замене топливной аппаратуры двигатель может работать на жидком топливе и применяться как привод различных потребителей мощности.

Двигатель НК-12СТ - двигатель со свободной турбиной - спроектирован на базе авиационного двигателя.

Применение модификации авиационного двигателя в качестве привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата позволило создать компактную компоновку с небольшим весом и габаритами, обеспечив автоматизацию процессов управления и регулирования режимов работы двигателя при современном уровне экономичности и высокой надежности.

Двигатель НК-12СТ работоспособен в составе ГПА-Ц-6,3 в диапазоне изменения температур наружного воздуха от —55°С до +40°С при относительной влажности до 100%.

Турбовальный двигатель НК-12СТ является газотурбинным двигателем, в котором свободная энергия преобразуется в мощность на выводном валу с помощью свободной силовой турбины.

Общий вид двигателя показан на рисунке 1, продольный разрез на рисунке 2.

Рисунок 1.1 – Общий вид двигателя НК-12СТ

Запуск двигателя автоматический. Раскрутка обеспечивается воздушным стартером, приводимым газом, транспортируемым по газопроводу. При запуске стартер раскручивает ротор турбокомпрессора, а от него, через соответствующие приводы, вступают в работу агрегаты топливной и масляной системы, а также агрегаты управления механизацией компрессора.

Воспламенение газовоздушной смеси в камере сгорания обеспечивается катушками зажигания и воспламенителями.

Система запуска включает в себя воздушный стартер, катушки зажигания, воспламенители со свечами, центробежный выключатель, электромагнитный клапан пускового топливного газа, электромагнитные клапаны дозатора газа.

Система регулирования, в состав которой входит топливная система и система управления механизацией компрессора, предназначена для автоматического питания двигателя топливным газом на всех режимах работы и для получения требуемых параметров в заданных диапазонах изменения внешних факторов и рабочих характеристик двигателя.

В топливную систему входят: кольцевой топливный коллектор, двенадцать рабочих форсунок, дозатор газа ДГ-12 с регулятором оборотов турбокомпрессора ОГ-12 (РО-12), стопорный клапан.

Ограничитель оборотов свободной турбины ОГ-8-4, сигнализатор предельных оборотов ротора свободной турбины СПО-23, регулятор температуры газов перед свободной турбиной УРТ-19А-ЗУ, совместно с агрегатами топливной системы, обеспечивают автоматическое регулирование параметров в зависимости от изменения внешних факторов и рабочих характеристик двигателя.

Механизацию управления компрессора и из компрессора обеспе чивает агрегат управления АУ-12СТМ, гидроусилитель регулируемого входного направляющего аппарата и гидроприводы клапанов перепуска воздуха.

Рисунок 1.2 – Продольный разрез двигателя НК-12СТ

На двигателе предусмотрена система контроля и защиты, которая работает совместно с системой регулирования, и обеспечивает контроль за работой двигателя (замер частоты вращения турбокомпрессора и свободной турбины, замер температуры газов перед свободной турбиной) и защиту двигателя при неправильной эксплуатации или при появлении неисправностей в узлах (защита по предельной частоте вращения свободной турбины, защита по предельному уровню виброускорений, защита по предельной температуре газов перед свободной турбиной, защита по помпажному режиму, защита по утечке пускового топливного газа).

Двигатель снабжен короткозамкнутой масляной системой циркуляционного типа.

Агрегаты масляной системы обеспечивают подачу масла для смазки и охлаждения деталей и узлов двигателя и для работы агрегатов системы регулирования.

В масляную систему входят нагнетающие насосы, откачивающие насосы, суфлеры, воздухоотделитель, основной масляный фильтр.

В состав двигателя входят следующие основные узлы:

- передняя опора;

- осевой четырнадцатиступенчатый компрессор (рисунок 2, 1);

- трехступенчатая турбина компрессора (рисунок 2, 2);

- одноступенчатая свободная турбина (рисунок 2, 3).

Двигатель снабжен; агрегатами масляной системы, системы регулирования, системы запуска и системы контроля и защиты.

На двигателе установлены приборы, контролирующие его работу.

Передняя опора является силовым элементом двигателя, воспринимающим нагрузки от статора и ротора компрессора и передающим их через цапфы подвесок на раму установки. В передней опоре установлен центральный привод, который передает крутящий момент с турбины на привод агрегатов масляной системы и коробок приводов.

Корпус передней опоры состоит из наружной кольцевой коробки, связанной с внутренним конусом шестью полыми обтекаемыми ребрами. Поверхности наружной кольцевой коробки и внутреннего конуса профилированы и образуют вместе с ребрами шесть каналов, по которым в компрессор поступает воздух. Пустотелые ребра использованы для размещения внутри них приводов к агрегатам, а также масляных и воздушных коммуникаций.

В передней опоре смонтирован входной регулируемый направляющий аппарат компрессора и роликовый подшипник ротора компрессора.

На задней стенке корпуса передней опоры имеются фланцы крепления привода центробежного суфлера, масляного фильтра, привода нижней коробки приводов.

На наружной поверхности корпуса предусмотрены фланцы крепления масляного агрегата, привода воздушного стартера, масляного насоса, агрегатов регулирования, сигнализатора обледенения и гидропривода входного регулируемого направляющего аппарата компрессора.

Компрессор - четырнадцатиступенчатый, осевой, служит для повышения давления воздуха, поступающего в камеру сгорания, и состоит из ротора и статора. Ротор компрессора барабанно-дисковой конструкции, состоит из четырнадцати отдельных рабочих колес и заднего вала, жестко соединенных друг с другом. Ротор вращается на двух подшипниках качения. Передний подшипник - роликовый, допускающий осевое перемещение ротора под действием осевых сил и температурных деформаций. Задний подшипник - радиально-упорный шариковый. Он обеспечивает осевую фиксацию ротора. Задний вал компрессора сочленен с передним валом турбины при помощи шлицевого соединения и соединительного болта.

Статор компрессора состоит из картера, направляющих аппаратов и рабочих колец. Картер и направляющие аппараты разъемные, с разъемом в горизонтальной плоскости.

Соединение половин болтовое и осуществлено по продольным фланцам, приваренным к каждой половине картера. Направляющие аппараты и кольца рабочих колес, образуют сужающийся тракт статора компрессора.

Нормальную работу компрессора на нерасчетных режимах обеспечивают регулируемый входной направляющий аппарат и клапана перепуска воздуха. На верхней половине картера размещена коробка приводов агрегатов, воздушный стартер ВС-12, кронштейн со штепсельными разъемами, пусковые катушки зажигания. На нижней половине картера размещены дозатор газа, коробка приводов агрегатов двигателя, агрегат управления воздушными клапанами и входным направляющим аппаратом, клапан перепуска топлива и др.

Картер турбины, расположенный между компрессором и газовой турбиной компрессора, является силовым узлом двигателя. В нем размещены камера сгорания кольцевого типа, опоры для валов компрессора и турбины, в передней части картера располагается шариковый подшипник задней опоры ротора компрессора, в задней – роликовый подшипник передней опоры ротора турбины.

Камера сгорания кольцевого типа сварной конструкции, имеет двенадцать головок, соединенных в блок, переходящий в кольцевую полость камеры. В каждой головке расположены завихрители, во втулках которых смонтированы топливные форсунки. Воспламенение топлива в камере сгорания обеспечивают два воспламенителя.

Газовая трехступенчатая, осевая турбины компрессора предназначена для привода во вращение ротора компрессора, а также агрегатов, обслуживающих двигатель.

Ротор турбины состоит из трех рабочих колес, переднего и заднего валов. Ротор вращается на двух роликовых подшипниках. Передний подшипник установлен в картере турбины, задний – в промежуточной опоре турбины.

Лопатки в дисках закреплены при помощи хвостовика «елочного типа» и закреплены от осевых перемещений пластинчатыми замками. Перетекание газа между ступенями турбины ограничивают газовые лабиринтные уплотнения.

Статор турбины состоит из соплового аппарата первой ступени с охлаждаемыми лопатками и сопловых аппаратов двух последующих ступеней турбины. Каждый сопловой аппарат имеет наружные и внутренние кольца, между которыми установлены лопатки, образующие каналы для газа, поступающего на лопатки рабочего колеса. Наружное кольцо образует тракт над рабочим колесом соответствующей ступени. Для обеспечения минимальных радиальных зазоров по наружному диаметру ротора турбины в наружное кольцо установлены металлокерамические вставки. Наружные кольца сопловых аппаратов, соединенные между собой, образуют силовую часть статора. Внутренние кольца сопловых аппаратов центрируются по нижним концам лопаток. Лопатки имеют возможность свободно расширяться при нагреве.

Промежуточная опора турбины является силовым узлом, в котором установлен задний подшипник ротора турбины компрессора.

Подшипник установлен в корпусе демпфера, прикрепленном болтами к несущему фланцу внутреннего корпуса. В корпусе демпфера размещен также демпфер, назначение которого - снизить виброперегрузки при прохождении ротором турбины критической частоты вращения.

Для предохранения подшипника от воздействия высоких температур предусмотрена тепловая изоляция.

Внутренний и наружный кожухи промежуточной опоры, с приваренными к ним ребрами, образуют газовый тракт, по которому газ направляется к свободной турбине.

Свободная турбина - одноступенчатая, осевая, предназначена для привода центробежного нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Роторы турбины компрессора и свободной турбины не имеют между собой механической связи.

Свободная турбина состоит из ротора, статора и опоры. Ротор, состоящий из рабочего колеса и вала, вращается в двух опорах: передняя - роликовый подшипник, задняя - пакет из роликового и шарикового подшипников. Оба подшипниковых узла установлены в опоре свободной турбины. Крепление лопаток в диске осуществлено при помощи хвостовиков «елочного типа». Лопатки законтрены от осевых перемещений пластинчатыми замками. На диске выполнен двухрядный лабиринт, который вместе с уплотнительным кольцом образует газовое лабиринтовое уплотнение.

Крутящий момент с вала ротора свободной турбины через шлицевую втулку, расположенную на его конце, передается на вал ротора центробежного нагнетателя посредством специального торсионного вала.

Статор турбины состоит из одного соплового аппарата сварной конструкции, имеющего наружное и внутреннее кольца. В профильные прорези наружного кольца входят лопатки, приваренные к нему сваркой. Противоположные концы лопаток свободно входят в профильные прорези внутреннего кольца. В наружном кольце установлены металлокерамические вставки. К внутреннему кольцу приварено кольцо - козырек, которое образует уплотнение, ограничивающее утечки газа из полости перед сопловым аппаратом.

Опора свободной турбины является основным силовым элементом свободной турбины.

Наружный силовой кожух, соединенный болтами с литыми ребрами, приваренными к внутреннему корпусу опоры, воспринимает усилия от статора и ротора и передает их через подвески на раму установки.

Во внутреннем корпусе опоры установлены передний и задний подшипниковые узлы ротора, демпфирующее устройство переднего подшипника, привод маслоагрегата.

Наружный и внутренний кожухи, соединенные пятью пустотелыми ребрами, образуют газовый тракт.

Пустотелые ребра использованы для размещения масляных и воздушных коммуникаций.

На опоре установлена коробка приводов свободной турбины и смонтированы цапфы задней подвески двигателя.

Для подвода воздуха на охлаждение наружной поверхности статора турбины на статоре смонтирован кожух, выполненный из двух половин, скрепленных стяжными лентами.

Основные технические данные двигателя

Тип и основные конструктивные элементы двигателя:

Условное обозначение	НК-12СТ
Тип	турбовальный со свободной турбиной
Направление вращения роторов (турбокомпрессора и свободной турбины)	левое
Компрессор двигателя:
а) тип	осевой
б) степень повышения полного давления, при стандартных условиях	7,8
в) число ступеней	14
г) механизация:
Клапаны перепуска воздуха из компрессора	с поворотными автоматически управляемыми заслонками; 5 шт.
Регулируемый входной направляющий аппарат	с поворотными автоматически управляемыми лопатками
Камера сгорания двигателя:
а) тип	кольцевая
б) количество головок в камере сгорания	12
Турбина двигателя:
а) тип	осевая, реактивная
б) число ступеней:
турбины компрессора	3
свободной турбины	1

Основные параметры двигателя:

Номинальный режим работы двигателя:
а) мощность на выводном валу свободной турбины при t_Н=15°С; ρ_Н=760 мм рт. ст.	8560 - 2% л.с. (6300 - 2% квт)
б) частота вращения выводного вала	8200 об/мин. (136,7с^-1)
в) эффективный КПД двигателя	23%
г) максимально-допустимая температура газов перед свободной турбиной (средняя по 6 термопарам)	600°С
Минимальный режим работы двигателя:
мощность на выводном валу при t_Н=15°С; ρ_Н =760 мм рт. ст.	4200 л. с. (3100 квт)
Рабочий диапазон изменения частоты вращения выводного вала:
а) максимальная частота вращения, не более	8500 об/мин (141,6 с^-1)
б) минимальная частота вращения не менее	6150 об/мин, (102,5 с^-1)
Отборы воздуха от двигателя:
а) на продувку фильтра входного устройства периодически на любом режиме	0,3 кг/с
б) на эжектор обдува статора турбины постоянно	0,1 кг/с
в) для обогрева контейнера при t_Н£0 на режимах от номинального и ниже	0,1 кг/с

Габариты и вес двигателя:

Длина двигателя	4742 мм (без учета выхлопной трубы)
Масса сухая двигателя, не более	3500 кг

1.1.2. Особенности эксплуатации двигателя НК-12СТ

Для удобства эксплуатации, технического обслуживания и ремонта двигатель НК-16СТ имеет следующие особенности:

- так как двигатель эксплуатируется в условиях повышенной влажности и перепада температур (от минус 10 до плюс 5 градусов Цельсия), то возможно обледенение на входном устройстве двигателя, что приводит к снижению его рабочих параметров. Поэтому на двигателе предусмотрена противообледенительная система на входном устройстве;

- в качестве пускового и рабочего топлива применяется транспортируемый природный газ;

- все агрегаты топливной и масляной системы установлены на двигателе, и расположены в местах, к которым при эксплуатации обеспечен свободный доступ;

- датчики приборов контроля работы, диагностики и защиты установлены на двигателе. Система контроля и защиты работает совместно с системой регулирования и обеспечивает контроль работы двигателя и его защиту при не правильной эксплуатации или при появлении неисправностей;

- электрическая схема двигателя выведена на щиток выходных штепсельных разъемов; - газогенератор и свободная турбина имеют собственные рамы, что позволяет при необходимости заменять как двигатель в целом, так и газогенератор или свободную турбину;

- запуск двигателя происходит автоматически. Раскрутка ротора компрессора высокого давления осуществляется воздушным стартером, рабочим телом которого является транспортируемый природный газ. При запуске воздушный стартер раскручивает ротор турбокомпрессора высокого давления, а от него через соответствующие приводы вступают в работу агрегаты топливной и масляной систем, а также агрегаты управления механизацией компрессора высокого давления.

Поскольку двигатель эксплуатируется на земле, то должно уделяться пристальное внимание системе подвода циклового воздуха к двигателю. Система подвода циклового воздуха обеспечивает:

- эффективную очистку циклового воздуха от пыли;

-подогрев циклового воздуха для предохранения самой системы и двигателя от обледенения;

- подвод циклового воздуха с параметрами, обеспечивающими устойчивую работу компрессоров двигателя.

Во входной системе имеется байпасное устройство, открывающееся в случае выхода из строя воздухоочистительных элементов (превышение гидравлического сопротивления выше допустимого уровня) и обеспечивает поступление воздуха непосредственно на вход двигателя.

Система подвода циклового воздуха должна надежно работать при следующих характеристиках окружающей среды:

- среднегодовая запыленность, мг/м³….3

- запыленность при пыльных бурях, мг/м³….не более 2

- кратковременные максимумы

по запыленности, мг/м³…не более 150

- средняя температура, К:

самой холодной пятидневки….218

самой теплой пятидневки…..318

- относительная влажность, %...........................................100.

Также вводятся некоторые ограничения по эксплуатации двигателя НК-12СТ:

- на всех режимах работы двигателя температура топливного газа не должна

быть ниже 20 °С и выше 60 °С;

- давление топливного газа при запуске двигателя должно быть не ниже

2.5кгс/см²;

- уровень масла в маслобаке не ниже 0,4м;

- температура масла на входе в двигатель не ниже 40°С;

- фильтрация заправки масла не более 25мкм.

Целью технического обслуживания двигателя является оценка его технического состояния, своевременное выявление и устранение возникающих неисправностей, поддержание требуемого уровня эксплуатационной надежности и готовности двигателя к работе.

Техническое обслуживание двигателя во время эксплуатации включает в себя:

- межрегламентный осмотр (проводится после первого опробования двигателя и после каждого аварийного останова газоперекачивающего агрегата);

- регламентные работы (проводятся при наработке двигателя 300, 1000 часов и далее через каждые 1000 часов);

- замену узлов и агрегатов (проводится по необходимости);

- регулирование агрегатов (проводится по необходимости).

Межрегламентные работы включают в себя:

- осмотр ВОУ, всасывающей камеры, входного коллектора двигателя на отсутствие посторонних предметов;

- осмотр лопаток входного направляющего аппарата и рабочих лопаток первой ступени компрессора низкого давления на отсутствие забоин и трещин;

- осмотр топливных, масляных и воздушных трубопроводов на отсутствие течи, замасливания, вмятин, забоин и других механических повреждений;

- осмотр агрегатов маслосистемы, системы топливопитания и регулирования на отсутствие течи, механических повреждений, целостности контровок;

- осмотр стыков корпусов двигателя на отсутствие ослабления затяжки болтов, гаек, нарушения контровки;

- взятие масла на частичный анализ из коробки приводов маслоагрегатов и маслобака;

- осмотр основного маслофильтра двигателя, маслофильтра свободной турбины и маслофильтра системы автоматического регулирования давления;

- осмотр магнитных пробок в маслосистеме двигателя на отсутствие стружки в масле;

- проверка уровня масла в маслобаке.

Регламентные работы включают в себя:

-работы, проводимые при межрегламентном осмотре двигателя;

-осмотр газовоздушного тракта двигателя на отсутствие забоин и вмятин на направляющих аппаратах и рабочих лопатках;

- осмотр и промывка пакета сигнализатора наличия стружки в масле;

- взятие пробы масла на полный анализ;

- осмотр и промывка фильтров стопорного клапана и электропневмоклапана стопорного клапана;

- промывку внутренней полости датчиков ССК и МСТ-18С;

- проверку срабатывания датчика ССК;

- внешний осмотр датчиков системы контроля двигателя;

- проверку датчиков контроля двигателя;

- осмотр и промывка фильтров в магистралях ГПА;

- промывку маслобаков системы маслообеспечения двигателя и замену масла в системе маслообеспечения двигателя;

- проверку срабатывания гидромеханической системы защиты свободной турбины от раскрутки (ограничителя оборотов ротора свободной турбины и сигнализации системы);

- устранение всех неисправностей выявленных в ходе проведения регламентных работ;

- промывку проточной части двигателя от загрязнений.

Суммарная норма времени на проведение регламентных работ по двигателю равна 11 часам.

Гарантийный срок службы, который даёт завод-изготовитель составляет 3000 часов.

Предельный срок службы составляет 15000 часов работы.

Эксплуатация двигателя в условиях низких температур

Эксплуатация двигателя в условиях низких температур имеет ряд особенностей от эксплуатации при положительных температурах.

При отрицательных температурах и повышенной влажности воздуха возможно обледенение входного канала двигателя, лопаток ВНА, ВОУ и защитных сеток при работе двигателя.

Опасность обледенения особенно велика, если при температуре окружающей среды близкой к 0°С (примерно в диапазоне от плюс 5°С до минус 10°С) имеются осадки в виде дождя, тумана и мокрого снега.

1) На работающем двигателе при температуре окружающей среды ниже плюс 5°С включают обогрев ВНА; в условиях обледенения необходимо поддерживать температуру масла на входе в двигатель в пределах 50..60°С

2) На работающем двигателе при температуре окружающей среды от плюс 5°С до минус 10°С осматривают ВОУ, защитную сетку на входе в двигатель на отсутствие снега, льда, посторонних предметов. При других температурах окружающей среды осмотр проводят не менее двух раз в сутки. При температуре окружающей среды от плюс 5°С до минус 10°С включают подогрев циклового воздуха.

3) При температуре наружного воздуха плюс 5°С и ниже топливный газ должен быть подогрет в блоке подготовки топливного и пускового газа, чтобы температура топливного газа на входе в двигатель была не ниже плюс 15°С.

4)При эксплуатации двигателя при температуре окружающей среды ниже минус 5°С двигатель и масло в маслосистеме ГПА перед запуском необходимо подогреть. Подогрев осуществляется горячим воздухом, подоваемым от соседних работающих агрегатов или от подогревательных установок, с температурой не выше плюс 80°С в контейнер двигателя.

5)Подготовку двигателя к запуску производить с учетом следующих особенностей:

- при наличии льда на внутренней поверхности входного канала двигателя необходимо перед запуском удалить лед, подводя в ГВТ горячий воздух температурой не выше 80°С;

- при предпусковом осмотре двигателя ручную прокрутку на предмет легкости и бесшумности вращения роторов двигателя с помощью спецключа производить при температуре масла на входе в двигатель не ниже плюс 15°С;

- при подготовке двигателя к запуску холодную прокрутку производить при температуре масла в баке не ниже плюс 30°С и температуре масла на входе в двигатель не ниже плюс 15°С;

- запуск двигателя производить при условии, если температура масла на входе в двигатель после холодной прокрутки не ниже плюс 15°С; в ином случае продолжить подогрев двигателя подогрев масла в баках и маслохолодильниках. После этого повторить холодную прокрутку и в случае получения заданной температуры масла на входе в двигатель произвести горячий запуск.

1.2. Анализ эксплуатационной надежности двигателя НК-12СТ

Эксплуатационная надежность – важнейшее свойство изделия, определяющее их способность нормально функционировать в заданных условиях эксплуатации. Задачи анализа надежности в настоящее время решаются как на этапе создания новой техники, так и в процессе ее эксплуатации. Они наиболее актуальны для сложных и ответственных технических устройств, к которым относится авиационная техника.

Анализ эксплуатационной надежности служит основой для обоснования мероприятий по совершенствованию технологических процессов разборки и сборки конструкции двигателя.

Комплексное понятие «надежность» характеризует ряд специфических свойств двигателя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Наиболее важным из них является безотказность, т.е. способность двигателя выполнять заданные функции в течение установленного периода времени, сохраняя значения основных выгодных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. В дипломном проекте понятие эксплуатационная надежность отождествляется с безотказностью объекта.

1.2.1. Качественный анализ надежности

Результаты выполнения анализа надежности во многом зависят от представительности собранных статистических данных об отказах и неисправностях заданного двигателя. Статистические данные, выписанные из ведомости дефектов, представлены в таблице 1.1.

В графе «Характер отказов» указывается сущность неисправности, следствием которой явилось нарушение работоспособности двигателя.

В графе «Повторяемость» указывается общая наработка двигателя до отказа, выраженная в часах.

В графе «Обстоятельства обнаружения» указываются способ и место обнаружения отказа.

В графе «Классификация» указывается предполагаемое происхождение отказа:

- конструктивно-производственный недостаток (КПН);

- нарушение режимов эксплуатации (Э);

- нарушение при ремонте (Р).

На основе статистических данных, производится качественный анализ надежности двигателя. При этом анализируется влияние отказов объекта на безопасность, рассматриваются характерные причины возникновения отказов, сущность мероприятий по их предупреждению и т.д.

Производится группирование отказов по повторяемости, причинам возникновения, последствиям, методам появления и т.д. Результаты группирования отказов показываются в виде круговых диаграмм, отражающих процентное соотношение различных групп отказов. Дается общая характеристика надежности двигателя, указываются наиболее опасные и часто повторяющиеся отказы, анализируются причины их возникновения, выбираются объекты для дальнейшего углубленного анализа.

Результаты выполнения анализа надежности во многом зависят от представительности собранных статистических данных об отказах и неисправностях заданного объекта (за период 2008-2012гг.), которые были собраны на предприятии ДОАО «Центрэнергогаз» и представлены в виде таблице 1.1.

Анализ эксплуатационной надежности служит основой для обоснования мероприятий по совершенствованию технологических процессов ТО (Р) и конструкции объекта. [1]

Таблица 1.1 - Статистические данные об отказах и неисправностях двигателя НК-12СТ

Наимено-вание узла, агрегата, детали		Характер отказа	Повторяе-мость		Обстоя-тельства обнару-жения	Причина		Клаc-си-фикация
1		2	3		4	5		6
Статистические данные об отказах компрессора
Рабочая лопатка компрес-сора		Забоины лопатки компрес-сора	1866, 4984, 13213, 14741, 17982		Капиталь-ный ремонт	Попадание посторонних предметов на входе в двигатель		Э
		Трещина лопатки компресс-сора	3228,4518, 5996, 6370, 8646, 9525, 11009, 11786, 15577, 19363		Капи-тальный ремонт	Недостаточная усталостная прочность		КПН
Продолжение таблицы 1.1
1		2	3		4	5		6
Передняяопора компрес-сора		Разру- шение подшип- ника	3235,8011, 10638, 12512, 14093, 15675		Визуаль-ный осмотр при ТО	Усталостное выкрашивание подшипника		КПН
Направляющий аппарат		Разруше-ние направ-ляющего аппарата.	6792,7940, 8833,11616, 12473, 15092, 18424, 18930, 19672		Аварий-ный останов двигателя	Некачественный ремонт сварного шва		Р
Диск пер-вой ступени комп-рессора		Разруше-ние диска первой ступени компресс-сора.	1723, 6449, 9393, 11810		Аварий-ный останов двигателя	Недостаточная усталостная прочность		КПН
Картер компрес-сора		Трещина на картере компрес-сора	9817,15056		Аварий-ный останов двигателя	Недостаточная усталостная прочность		КПН
Продолжение таблицы 1.1
1		2	3		4	5		6
Клапан перепуска воздуха		Незакры-тие заслонки	3207,8812, 13901, 19155, 5134, 17373		Сигнали-зация	Коррозия, нагар масла на цапфе и втулке		Э
Статистические данные об отказах турбины компрессора
Рабочая лопатка турбины компресс-сора		Трещины на лопатке	1955,2143, 2706,3119, 4831,5676, 6088,8193, 6869,8656, 9070,11580, 11894 13588, 14598, 15669, 17506, 20397,		Капиталь-ный ремонт	Недостаточная усталостная прочность		КПН
Вставка соплового аппарата		Скол вставки первой ступени.	6680,7159, 10412, 14741, 1597, 7510, 12886		Капиталь- ный ремонт	Недостаточная вибростойкость		КПН
Продолжение таблицы 1.1
1		2	3		4	5		6
Внутрен-нее кольцо соплового аппарата первой ступени		Деформа-ция внутрен-него кольца	5477, 13723		ТО двигателя	Перегрев двигателя		Э
Опора турбины газогене-ратора		Стружка в масло-системе	2610, 8499, 9919,12881, 5403,6231, 14741, 15602, 17506, 18057		Капиталь- ный ремонт	Повышенная осевая нагрузка из-за постановки подшипника с нарушением технологических допусков.		КПН
Ротор турбины газогене-ратора		Повышен-ная вибрация ротора	2610, 2820, 6231, 7726, 8453, 9662, 10904, 12239, 14644, 15996, 18507, 18943, 19066		Капиталь- ный ремонт	Вытяжка шпилек ротора.		КПН
Продолжение таблицы 1.1
1	2		3	4			5		6
Статистические данные об отказах свободной турбины
Верхний привод свобод-ной турбины		Наруше-ние контакт. взаимо-действия тел качения в подшип-нике (скрип)	5169, 7805,12083		Визуальный осмотр при ТО	Работа подшипников в условиях уменьшенного радиального зазора		КПН
Лопатка свобод-ной турбины		Отрыв лопатки свободной турбины	2419, 7972, 8101, 9893, 14460, 16130, 18884		Визуальный осмотр при ТО	Недостаточная усталостная прочность		КПН
Ротор свобод-ной турбины		Большой люфт ротора СТ	1597, 7510, 20397, 10026, 12631		Капиталь-ный ремонт	Разрушение мас-лянопластинчатого демпфера		КПН
Продолжение таблицы 1.1
1		2	3		4	5		6
Диск свобод-ной турбины		Повы-шенная вибрация на свобод-ной турбине	9414, 13318		Сдаточ-ные испы-тания	Разбалансировка ротора свободной турбины из-за посадки диска на вал с зазором.		Р
Передняяопора свобод-ной турбины		Разру-шение сепара-тора подшип-ника передней опоры СТ	2479, 4533, 7558, 10771, 13809, 12631, 13744, 14985, 18915, 19276		Визуаль-ный осмотр при ТО	Недостаточная прокачка масла через подшипник		КПН

Рисунок 1.3 – Классификация отказов по узлам двигателя

Рисунок 1.4 – Классификация отказов по принадлежности

Рисунок 1.5 – Классификация отказов по происхождению

Выводы:

1) При проведении анализа выяснилось, что двигатель имеет следующие характеристики:

- по принадлежности к узлам двигателя – на компрессор приходится 35% всех отказов, на турбину газогенератора – 43%, на свободную турбину – 22%;

- наибольший процент отказов имеют рабочие лопатки-33%;

- по происхождению – 80% всех отказов появилось из-за конструктивно-производственных недостатков, 11% - из-за ошибок в эксплуатации, а 9%-ремонтные.

Отсюда видно, что одним из наиболее слабых звеньев двигателя НК-12СТ являются РК турбины компрессора, т.е. лопатки. Следует обратить внимание на условия работы узла. Так как большое число отказов являются конструктивно-производственными, то следует обратить наибольшее внимание на технологию сборки, а также на культуру производства узлов и агрегатов турбины.

2) Для дальнейшего исследования выбирается лопатка турбины компрессора, так как именно на нее приходится наибольшее количество отказов.

1.2.2 Количественный анализ надежности лопатки турбины компрессора

Количественный анализ надежности [2] заключается в определении теоретического закона и параметров распределения наработки объекта до отказа. На их основании определяется фактическая надежность объекта в пределах назначенного ресурса, а также необходимость проведения мероприятий, направленных на повышение уровня надежности.

В качестве объекта анализа надежности выбираем трещины на рабочих лопатках турбины.

Время наблюдения T_a=20400 часов.

Произведём анализ надёжности с использованием методики, изложенной в [2], выбрав план наблюдения [NUT].

По данным ОАО «Центрэнергогаз» имеем число изделий N=120. Изделия не восстанавливаемые.Число неисправных изделий n=18.

Время наработки до отказов отдельных экземпляров t_i: 1955,2143,2706,3119, 4831,5676,6088,6869,8193,8656,9070,11580,11894,13588,14598,15669,17506,

20397.

Оценим количество требуемых интервалов по правилу Старджена:

(1.1)

Разбиваем время наблюдения на 5 интервалов

(1.2)

Проведём расчёт эмпирических характеристик надёжности.

Эмпирическая плотность распределения отказов:

,1/ч, (1.3)

где Dn_i – число объектов, отказавших в интервал времени Dt_i; Dt_i – интервал времени, ч; N – общее количество объектов наблюдения.

Эмпирическая интенсивность возникновения отказов:

, 1/ч, (1.4)

где N-∑Dn_i - число объектов, исправно проработавших на начало рассматриваемого периода

Эмпирическая вероятность безотказной работы:

(1.5)

Полученные результаты сведём в таблицу 1.2 и построим на их основе гистограммы эмпирических характеристик, изображенных на рисунках 1.6-1.8.

Таблица 1.2 – Расчёт статистических параметров надёжности

№_инт	t_i,ч	t_i+1, ч	Dt_i ,ч	Dn_i	f_i(t),10^-6 ,1/ч	l_i(t),10^-6 ,1/ч	P*(t)
1	0	4080	4080	4	8,17	8,17	1
2	4080	8160	4080	4	8,17	8,45	0,9669
3	8160	12240	4080	5	10,20	10,94	0,9324
4	12240	16320	4080	3	6,13	6,87	0,8923
5	16320	20400	4080	2	4,08	4,71	0,8662

Рисунок 1.6 – Гистограмма эмпирического распределения плотности распределения

Рисунок 1.7 – Гистограмма эмпирического распределения интенсивности распределения

Рисунок 1.8— Гистограмма эмпирического распределения вероятности безотказной работы

Исходя из природы отказов (накопление повреждения) и вида гистограмм можно выдвинуть гипотезу, что повреждения рабочих лопаток распределены по логарифмически нормальному закону распределения. Этот закон является двухпараметрическим, то есть для его полного определения необходимо найти два параметра - математическое ожидание m_l и среднеквадратичное отклонение σ_l.

Определяем параметры распределения методом разделяющих разбиений. Выбираем значения наработок t₁=6000ч и t₂=16320ч из первой и последней третей вариационного ряда.

;

Находим значения квантилей, соответствующих значениям F( t₁) и

F( t₂):

; ;

;

Проверку правильности выбранной гипотезы проведём по критерию Пирсона c². Число разрядов при расчете критерия на единицу больше числа разрядов разбиения вариационного ряда k, так как добавляется интервал от до +.Результаты расчёта сведём в таблицу 1.3 с учётом того, что вероятность отказа в i-том интервале (от наработки t_i до t_i₊₁)

, (1.6)

где t_i_-1 и t_i -наработки, соответствующие началу и концу интервала Δt_i.

Ожидаемое количество отказов изделий определится произведением N•q_i(Δt_i).Случайная величина U_i² вычисляется по следующей формуле:

, (1.7)

где - теоретическая вероятность отказа в интервале ;

N – количество наблюдаемых объектов;

- число объектов, отказавших в интервале наработки .

Критерий Пирсона c² определится как:

c²=

Таблица 1.3– Оценка сходимости теоретического и статистического распределений

№_инт	ln t_i,ч	ln t_i₊₁,ч	Dn_i	q_i(Δt_i)	Nq_i(Δt_i)	Dn-Nq_i(Дt_i)	U²_i
1	2	3	4	5	6	7	8
1		8,3139	4	0,0177	2,124	1,876	1,6570
Продолжение таблицы 1.3
1	2	3	4	5	6	7	8
2	8,3139	9,0070	4	0,0367	4,404	-0,404	0,0371
3	9,0070	9,4125	5	0,0409	4,908	0,092	0,0017
4	9,4125	9,7001	3	0,0402	4,824	-1,824	0,6897
5	9,7001	9,9233	2	0,0381	4,572	-2,572	1,4468
6	9,9233		102	0,8264	99,168	2,832	0,0809
				∑q_i(Δt_i)=1			U²=3,9132

Число степеней свободы r в случае шести разрядов таблицы и двух параметров закона распределения равно:

r=k-1-s, (1.8)

где r – степень свободы , которая зависит от числа разрядов k (k=6), числа связей распределения s (s=2)

r=6-1-2=3

При уровне значимости α=10% и числа степеней свободы r=3 и критическом значении χ²=6,25 подсчитанное значение U²=3,9132 не попадает в критическую область (6,25; ). Следовательно, можно принимать гипотезу о логарифмически нормальном законе распределения.

Определение точности оценок параметров распределения. Верхние и нижние границы доверительных интервалов для параметров m_l и σ_l вычисляем по формулам (1.9) и (1.10):

, , (1.9)

, (1.10)

где Z_β – квантиль нормального распределения и для β=1-α=0,9=90% Z_β=1,645.

тогда f₂(k)=7,353, f₃(k)=4,15

По формулам (1.9) и (1.10) получаем:

Таким образом интервал (0,96;1,80) с доверительной вероятностью 90% покрывает истинное значение параметра σ_l, а интервал (10,66;11,78) – значение параметра m_l.

Построение теоретических законов распределения будем производить для диапазона от 0 до 20400 часов. Произведем расчёт теоретических характеристик плотности распределения отказов f(t), вероятности безотказной работы P(t) и интенсивности отказов l(t) по соответствующим зависимостям выбранного закона распределения:

P(t) = 1-F[(ln t – m_l)/σ_l]

P_в,н(t) = 1-F[(ln t – m_l_в,н)/σ_l_в,н]

λ(t) = f(t)/P(t)

Построение графиков теоретического распределения производим для интервала (0;20400).Нижнее значение P(t) соответствует нижнему значению параметра m_l и верхнему значению параметра σ_l. Расчетные данные сведем

в таблицу 1.4.

Таблица 1.4– Расчёт теоретических параметров надёжности

t, час	l(t),10^-⁶ ,1/час	f(t),10^-⁶,1/час	P_н(t)	P(t)	P_в(t)
0	0	0	1	1	1
2040	4,79	4,77	0,9543	0,9954	0,9999
4080	7,89	7,75	0,9037	0,9823	0,9998
6120	9,52	9,19	0,8595	0,9651	0,9993
8160	10,35	9,79	0,8207	0,9456	0,9980
10200	10,85	10,04	0,7864	0,9254	0,9960
12240	11,06	10,01	0,7489	0,9047	0,9932
14280	11,18	9,89	0,7281	0,8845	0,9894
16320	11,14	9,63	0,7030	0,8645	0,9849
18360	11,12	9,40	0,6801	0,8447	0,9794
20400	10,92	9,03	0,6587	0,8264	0,9734

Графики теоретического распределения представим на рисунках 1.9-1.11.

Рисунок 1.9 – Теоретическая интенсивность распределения отказов

Рисунок 1.10 – Теоретическая плотность распределения отказов

Рисунок 1.11 – Вероятность безотказной работы

Оценка уровня надежности заключается в сравнении фактических значений характеристик надежности с нормативными величинами.

Коэффициент t_γ- наработка, в течение которой изделие проработает до первого отказа с вероятностью γ, выраженной в процентах. Для анализа надежности вероятность безотказной работы Р_зад=0,997, γ=99,7. Для логарифмически нормального закона

, (1.11)

Коэффициент t_γ сравнивается со значением, равным 1000 часов (форма ТО, предусматривающая осмотр объекта исследования). Оценка уровня надежности сводится к сравнению этих значений.

Так как значения t_99,7 =1639 ч> [t], то лопатка в пределах межремонтного ресурса надежна и не требуется введение проверок лопатки на предмет выявления усталостной трещины.

1.2.3. Исследование причин появления трещин на рабочих лопатках турбины компрессора

Предварительное ознакомление с объектом

В процессе капитального ремонта двигателя НК-12СТ был выявлен дефект турбины - трещина лопатки рабочего колеса второй ступени (см. таблицу 1.1). По документации было установлено, что к моменту обнаружения дефекта двигатель наработал 6088 часов.

При сборе статистики было установлено, что подобная неисправность присутствовала в турбинах восемнадцати двигателей НК-12СТ. Возможной причиной появления трещин на лопатках рабочих колес турбин компрессоров могла являться недостаточная усталостная прочность.

Анализ внешнего состояния

В результате внешнего осмотра и анализа возможных причин появления дефекта лопатки рабочего колеса турбины компрессора установлено, что трещина располагается вблизи корневого сечения, в котором находятся максимальные суммарные напряжения. Возможной причиной появления трещин на лопатках рабочих колес турбин компрессоров могла являться недостаточная усталостная прочность.

Рисунок 1.14 – Внешнее проявление исследуемого повреждения

Анализ условий работы

Лопатка находится под воздействием следующих основных статических сил – центробежной силы собственной массы лопатки (рабочая) и поперечных аэродинамических сил (рабочая и статорная) кроме того, возникают термические напряжения вследствие неравномерности распределения температур по сечению лопатки и её длине.

Центробежные силы создают большие напряжения растяжения (возможен изгиб лопатки), а аэродинамические силы вызывают изгиб лопатки, создавая достаточно большее напряжение изгиба.

Температурные напряжения лопатки возникают при неодинаковой температуре материала в поперечном сечении. Эти напряжения тем больше, чем больше разница между максимальной и минимальной температурой в сечениях лопатки.

В процессе эксплуатации рабочая лопатка ТК разрушаются в результате возникновения резонансных режимов работы лопаток. Резонансные колебания лопаток наступают в тех случаях, когда частота собственных колебаний f_g становится равной или кратной числу оборотов двигателя в секунду, то есть при условии f_g = k × n_с., где k – номер гармоники возбуждающей силы.

Лопатка представляет собой упругую колебательную систему. Каждому движению соответствует своя собственная частота колебаний. Лопатка совершает колебания по изгибным, крутильным и пластинчатым формам.

Выдвинем в качестве причины появления неисправности две гипотезы: 1) лопатка имеет недостаточную статическую прочность; 2) лопатка имеет недостаточную динамическую прочность [4].

Проверочный расчет

Проведём расчёт лопатки на статическую и динамическую (расчет на колебания) прочность [3].

При расчёте на статическую прочность рабочей лопатки ТК, в расчётных сечениях определяются:

-напряжения от центробежных сил;

-напряжение изгиба от газовых и центробежных сил s_изг.;

-суммарное максимальное напряжение от растяжения и изгиба s_å;

-запас прочности К.

При расчёте рабочей лопатки приняты следующие допущения:

1) лопатка консольная;

2) считается, что лопатка по сечению нагрета равномерно, то есть температурные напряжения отсутствуют по сечению и её длине лопатки;

3) механические свойства материала лопатки одинаковы по её длине и по хорде;

4) лопатка находится в упругой зоне, то есть подчиняется закону Гука;

5) напряжения определяются по каждому виду деформаций независимо друг от друга;

6) ось Z перпендикулярна оси вращения и проходит через центр тяжести корневого сечения лопатки (рисунок 1.15);

7) ось Х совпадает с осью вращения (рисунок 1.15);

8) ось Y располагается в плоскости вращения(рисунок 1.15) .

Используемые для расчета лопатки на статическую прочность геометрические параметры профиля определяются согласно рисунку 1.16.

рис15

Рисунок 1.15 – Принятая система координат при расчете лопатки турбины

рис25

Рисунок 1.16 – Определение геометрических параметров профиля

Исходные данные для расчёта на статическую прочность лопатки

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

KS – КОЛИЧЕСТВО СЕЧЕНИЙ

OMEGA – УГЛ. СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ( РАД/С )

854,8

G – СЕКУНДНЫЙ МАССОВЫЙ РАСХОД ГАЗА ( КГ/С )

57,52

N – ЧИСЛО ЛОПАТОК КОЛЕСА

r0 – МАССОВАЯ ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА ( Г/СМ**3)

7,850

С1А – ОСЕВАЯ СОСТ. АБС. СКОРОСТИ НА ВХОДЕ РАБ. КОЛЕСА ( М/С )

96,10

С1U – ОКРУЖНАЯ СОСТ. АБС. СКОРОСТИ НА ВХОДЕ РАБ. КОЛЕСА (М/С)

256,40

С2А – ОСЕВАЯ СОСТ. АБС. СКОРОСТИ НА ВЫХОДЕ РАБ. КОЛЕСА ( М/С )

137,60

C2U – ОКРУЖНАЯ СОСТ. АБС. СКОРОСТИ НА ВЫХОДЕ РАБ. КОЛЕСА (М/С)

159,80

Р1 – СТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗА НА ВХОДЕ ( МПА )

0,3230

Р2 – СТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗА НА ВЫХОДЕ ( МПА )

0 ,2850

FB – ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ БАНДАЖА ( 0, ЕСЛИ НЕТ БАНДАЖА ) СМ**2

0 ,000

RB – РАДИУС БАНДАЖА ( 0, ЕСЛИ НЕТ БАНДАЖА ) ( СМ )

0 ,00

R – РАДИУСЫ РАСЧЁТНЫХ СЕЧЕНИЙ ( СМ ) ( ОТСЧЕТ ОТ ПЕРИФИРИИ )

40,55 , 37,60 , 34,60 , 31,45 , 28,30

B – ХОРДЫ РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЙ ( СМ )

3,12 , 3,21 , 3,30 , 3,38 , 3,46

K – КОЭФФИЦИЕНТ РАЗГРУЗКИ

0 ,600

DELTA – МАКСИМАЛЬНЫЕ ТОЛЩИНЫ ПРОФИЛЕЙ ( СМ )

0 ,42 , 0, 63 , 0,85 , 1,03 , 1,29

ESR – МАКСИМАЛЬНЫЕ ПОДЪЕМЫ СР. ЛИНИИ ( СМ )

0,96 , 0,99 , 1,04 , 1,07 , 1,10

FI - УГОЛ ПОВОРОТА ГЛ. ЦЕНТР. ОСЕЙ ОТН. ОСЕЙ X И Y ( ГРАД )

45, 8 , 49, 9 , 55,8 , 57, 5 , 58 , 9 ,

ETAA – УДАЛЕНИЕ ТОЧКИ А ОТ ОСИ KSI ( СМ )

1,88 , 1,90 , 1,91 , 1,94 , 1,97 ,

ETAB – УДАЛЕНИЕ ТОЧКИ B ОТ ОСИ KSI (СМ )

-1,68 , -1,55 , -1,39, -1,30 , -1,22

ETAC – УДАЛЕНИЕ ТОЧКИ C ОТ ОСИ KSI ( СМ )

0,32 , -0,33 , -0,35 , - 0,23, -0,40 ,

KSIA – УДАЛЕНИЕ ТОЧКИ А ОТ ОСИ ETA ( СМ )

0,78 , 0,75 , 0 ,72 , 0,69, 0,68 ,

KSIB – УДАЛЕНИЕ ТОЧКИ B ОТ ОСИ ETA ( СМ )

0,78 , 0,75 , 0,72 , 0,69 , 0,68

KSIC – УДАЛЕНИЕ ТОЧКИ C ОТ ОСИ ETA ( СМ )

-0,43 , -0,43 , -0,42 , - 0,42 , -0,40

SIGMPR – ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ В РАСЧ. СЕЧ. ( МПА )

680,0 , 680,0 , 680,0, , 800,0 , 880,0

T – ПРИЗНАК: =1 – ТУРБИНА, =2 – КОМПРЕССОР

M – МАССИВ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ ( МПА )

0 ,1440Е+06, 0 ,1440Е+06 , 0 ,1440Е+06 , 1510Е+06 , 0 ,1630Е+06

Определение напряжений от растяжения центробежных сил

Напряжение от растяжения в i – том сечении определяются приближённо выражениями:

s_рi =

где Р_цi – имперционная (центробежная) сила, нагружающая сечение на радиусе r_i.

F _цi – площадь сечения лопатки на радиусе r_i.

f – площадь текущего сечения лопатки на радиусе r_i.

Закон премения площади f, которую не всегда можно описать аналитическими законами, по длине рабочей лопатки имеет сложную зависимость, поэтому напряжение от центробежных сил можно найти приближённо путём замены интеграла в формуле ,суммой конечных разностей в виде:

s_{рi =}_Dv_i r_цi,

где DV_i – объём рассматриваемого участка, заключенного между i – м и

(i – 1) сечениями ;

r _цi – растаяние от оси вращения до центра тяжести рассматриваемого участка.

Площадь сечения лопатки на любом радиусе определяем по приближённой формуле F = 0,7× b ×d.

Объём рассматриваемого участка DV_i = r_i

Где F_i, F_{i –1} – площади сечений, ограничивающих рассматриваемый участок.

D r_i – расстояние между сечениями.

Величина r _цi = r _i + Dr _цi

Определение изгибающих моментов от действия газовых сил

рис20

Рисунок 1.17 – Определение изгибающих моментов относительно

главных центральных осей

Предполагая, что распределение газовых сил по высоте лопатки постоянно и её значения определяются величиной давления на среднем радиусе, величины моментов от газовых сил относительно координатных осей Х и Y ( рисунок 1.17) можно определить по выражениям:

М _rх =

М _ry = ,

где l – длина лопатки.

r_c – средний радиус лопатки

r_i – радиус i-го сечения.

Определение изгибающих моментов от действия центробежных сил

Из формулы центробежной силы пера лопатки определяют расстояние лопатки от корневого сечения, в котором расположен центр тяжести всего пера лопатки:

Рц = m_л × r _цт × w²= s_рк × F_к,

откуда

r _цт =

где s_рк – напряжение растяжения.

F_к – площадь сечения;

DV_i – объём участка.

Затем определяем расстояние от корневого сечения до центра тяжести пера лопатки L_цт = r _цт – R₁ , C_цт и U_цт в сечении, проходящем через центр тяжести пера лопатки, находят, задавшись коэффициентом разгрузки: l=0,7.

U_цт = l; X_{цт =}

По определённым значениям C_цт и U_цт строятся графики выносов центров тяжести сечения по осям Cи U, берём их по модулю.

Значения изгибающих моментов от центробежных сил определяются по формулам;

М_ЦY = ,

М_ЦY =_,

X_i-r = ,

Y_i-_R = ,

По определённым значениям газовых и центробежных изгибающих моментов относительно осей Х и Y находим суммарные моменты.

Му = М _ry – М _цу ; Мх = М _rх – М _цх

Величины изгибающих моментов относительно главных центральных осей определяем по формулам:

М h = Мх × cos j+ My ×sin j

М _x = My × cos j+ Мх × sin j

j - угол поворота главных центральных осей относительно главных центральных осей относительно осей Х и Y. j принимается равным 90⁰-g,

g - угол установки профиляв расчётном сечении.

Определение напряжения изгиба

При проверочных расчётах определяются максимальные напряжения изгиба, которые имеют место в точках А,В и С, наиболее удалённых от главных центральных осей:

s_А = ; s_B =;s_С =

Моменты инерции сечений относительно главных центральных осей:

Jh =0,041•b ×d ×(d² +e²);J_x = 0,037 × b × d

Определение суммарных напряжений и запаса прочности

Суммарные напряжения определяются в точках А,В и С, как алгебраические суммы напряжений от изгиба и напряжений растяжения от действия центробежных сил. Напряжения изгиба в рассматриваемых точках сечения различны по величине и знаку, а напряжение растяжения во всех точках одинаковы и положительны.

Запас прочности в каждом расчётном сечении определяется как отношение предельно допустимого для данного материала напряжения к максимальному суммарному напряжению в сечении:

Суммарные напряжения в точках А,В и С соответственно:

s_А_å = s_р +s_Аизг; s_В_å = s _р + s_Визг; s _С_å = s _р + s _Сизг

По результатам расчёта (приложение А) построены графики зависимостей максимальных суммарных напряжений сечения (s_А, s_В, s _С) (рисунок 1.18) и запасов прочности (k) по длине лопатки (R) (рисунок 1.19).

Рисунок 1.18 – Изменение максимальных напряжений по сечениям лопатки

Рисунок 1.19 - Изменение запаса прочности по сечениям лопатки

Лопатка удовлетворяет нормам прочности, если к >1,5. Расчёт на статическую прочность лопатки был произведён на ЭВМ. Результаты расчёта приведены в приложении А. По данным расчета сделаем заключение, что максимальные напряжения (s=171,48МПа) лопатка испытывает во втулочном сечении.

Т.к. запас прочности больше необходимого (k=5,1 во втулочном сечении), то лопатка удовлетворяет нормам прочности.

Расчёт на динамическую прочность

Колебания лопаток создают большие дополнительные динамические напряжения, вызывают усталостные явления в материале. Поэтому с течением времени в различных местах лопаток появляются трещины, в дальнейшем происходит их разрушение. Как правило, причиной большинства прочностных дефектов лопаток являются колебания.

Лопатка как упругая конструкция обладает спектром собственных частот и форм колебаний. Эти показатели являются определяющими, поскольку полностью представляют динамические свойства лопаток, их способность «отзываться» на различные виды воздействий, определяют колебательные процессы лопаток. Поэтому расчет и исследование спектров собственных частот и форм колебаний лопаток является первой задачей при их проектировании.

Обычно номер гармоники возбуждения соответствует числу конструктивных элементов проточной части двигателя, вносящих возмущение в поток. Места пересечения лучей диаграммы возбуждения с частотной диаграммой ступени определяют резонансы, обусловленные опасными гармониками.

Так как лопатки расположены в газотурбинном тракте, возникновение сил обусловлено неравномерностью потока (полей температур, давлений, скоростей), в окружном направлении. Основным источником этой направленности являются входные и выходные устройства, направляющие, сопловые и рабочие лопатки, опорные стойки силовых корпусов, системы отбора воздуха, камеры сгорания и т.д.

Частота возбуждающей силы f₀ , вызывающая колебания лопаток, определяемая секундной частотой вращения ротора n_C и числом импульсов К, получаемых лопаткой за один оборот ротора то есть f₈ = n_C × К, где К – целое число (К =1,2,3. . . .).

Необходимо чтобы n_{C. рез} не совпадала с рабочей частотой вращения ротора.

Частота собственных колебаний вращающейся лопатки:

f₀ =

x =

Расчёт данной частоты лопатки:

f_¶ = ,

где

где d_СР –средний диаметр;

l – длина лопатки;

В – коэффициент пропорциональности;

f₀ – частота собственных колебаний;

n_c – частота вращения ротора.

Зависимость частот возбуждающих сил от числа конструктивных элементов, расположенных в тракте двигателя и n_c представлены в виде диаграммы возбуждения. Если диаграмму собственных частот лопатки нанести на диаграмму возбуждения, соответствующей этой ступени, то получим частотную диаграмму этой ступени.

В результате расчета на ЭВМ получаем, что статическая частота лопатки

f₀=971,48 Гц

Максимальная секундная частота вращения ротора

n_макс= ω /(2π) =136,11 об/с

Определим секундные частоты вращения ротора на следующих режимах работы двигателя: n₁ (0,4 n_макс), n₂ ( 0,7n_макс) , n₃ ( 0,9n_макс), n_макс:

n₁ = 0,4n_макс =54,44 об/с

n₂= 0,7n_макс =95,28 об/с

n₃= 0,9n_макс =122,50 об/с

Собственная статическая частота не учитывает влияние центробежных сил и температуры нагрева лопатки. Для учета этих влияний можно воспользоваться следующим приближенным уравнением:

f_д₌

где f_{д —} динамическая собственная частота лопатки, E, E_t - модули упругости материала при нормальной и рабочей температурах,

постоянный коэффициент, зависящий от геометрии пера лопатки.

Для лопаток турбины с повышением частоты вращения от режима малого газа n_мг до максимального n_макс динамическая собственная частота рабочей лопатки несколько снижается за счет падения модуля упругости E_t материала из-за роста температуры. Для приближенной оценки температуры в среднем сечении лопатки на рабочих режимах работы двигателя при оборотах от малого газа до максимального можно воспользоваться зависимостью

T_n^* = T_h + n_c²·( T^*_макс - T_h ) / n²_смак_c,

где T_n^* - температура газа при частоте вращения ротора n_c, К,

T_h - температура воздуха в САУ, К,

n_c_— секундная частота вращения на текущем режиме работы, 1/c,

T^*_макс -температура газа на максимальном режиме работы двигателя,К

Средняя температура пера лопатки может быть приближенно оценена как Т=(0,90..0,95)T_n^*

T₁^* = T_h + n₁²·( T^*_макс - T_h ) / n²_смак_c = 293+54,44²·(1200-293)/136,11² = 438 К

T₂^* = T_h + n₂²·( T^*_макс - T_h ) / n²_смак_c = 293+95,22²·(1200-293)/136,11² = 737 К

T₃^* = T_h + n₃²·( T^*_макс - T_h ) / n²_смак_c = 293+122,5²·(1200-293)/136,11² = 1028 К

T^*_макс = 1200 К

T₁ = 0,92·T₁^* = 403 К

T₂ = 0,92·T₂^* = 678 К

T₃ = 0,92·T₃^* = 945 К

T_макс = 0,92·T^*_макс = 1104 К

Величины модулей упругости E_t для различной температуры могут быть определены путем линейной аппроксимации табличных значений. Таким образом,

E_t(T₁) =1,91,

E_t(T₂) =1,79,

E_t(T₃) =1,56,

E_t(T_макс) =1,25,

E(T_h) =1,98

Колебания рабочих лопаток возникают вследствие неоднородности потока газа в окружном направлении. Частота возбуждающей силы f₀ , вызывающая колебания лопаток, определяемая секундной частотой вращения ротора n_C и числов импульсов k, получаемых лопаткой за один оборот ротора то есть f_д = =n_C × k, где k – целое число (k =1,2,3,. .).

Необходимо чтобы n_{C. рез} не совпадала с рабочей частотой вращения ротора.

Ввиду технологического разброса собственных частот лопаток РК вместо одной кривой изменения этих частот строятся две — одна с разбросом в плюс 5%, другая — в минус 5% (рисунок 1.20)

Рисунок 1.20 – Определение резонансных режимов работы двигателя

Диапазон рабочих режимов двигателя - от режима малого газа (110 об/c) до максимального (136,11 об/с). Номинальный режим работы двигателя НК-12СТ-132 об/с. Таким образом, в диапазоне рабочих режимов двигателя возможно попадание в резонанс ( k=6 и k=7). Обычно номер гармоники возбуждения соответствует числу конструктивных элементов проточной части двигателя, вносящих возмущение в поток.

Мероприятия по повышению надежности исследуемого объекта

Для устранения причин появления исследуемого дефекта (трещин лопаток рабочих колес турбины компрессора) предлагается следующее конструктивное мероприятие: изменение частотной диаграммы за счет увеличения массы и жесткости лопатки путем установки бандажной полки.

1.3. Анализ эксплуатационной технологичности

К числу важнейших показателей характеризующих эксплуатационные качества двигателей относится эксплуатационная технологичность (ЭТ). Под ЭТ объекта понимается совокупность заданных и конструктивно реализованных свойств, определяющих его приспособленность к выполнению работ по ТО с минимальными затратами труда, времени и средств. Уровень ЭТ объекта определяется совершенством его конструкции, а также рядом эксплуатационных факторов.

К числу конструктивных особенностей объекта относятся:

- доступность

- легкосъемность

- удобство работ

- взаимозаменяемость

- контролепригодность и другие.

Заданные свойства ЭТ объектов обеспечиваются в процессе создания и изготовления двигателей. В условиях эксплуатации эти свойства реализуются и совершенствуются с учетом реальных требований и возможностей типовых технологических процессов.

Анализ ЭТ может носить качественный и количественный характер.В первом случае реальные свойства конструкции сопоставляются с рядом специфических требований, предъявляемых к конструкции, при выполнении типовых регламентных работ.

При проведении количественного анализа [5] используется система обобщенных (основных) и единичных (дополнительных) показателей. Обобщенные показатели ЭТ характеризуют конструкцию со стороны затрат труда, материалов, запасных частей, времени и других показателей определяющих эффективность использования двигателя в целом. Расчет обобщенных показателей для отдельных систем агрегатов и технологических операций как правило не производится из–за отсутствия необходимой информации. Единичные показатели ЭТ характеризуют отдельные специфические свойства конструкции объекта. К ним относятся: показатель доступности (К_д), легкосъемности (К_л), удобства работ (К_уд) и другие.

Значения единичных показателей (безразмерных коэффициентов) лежат в пределах 0<К£1. При этом считается, что конструкция полностью отвечает требованиям ЭТ, если значения всех показателей равны единице. В случае если имеются нормативные показатели объекта анализ производится путем их сопоставления.

1.3.1. Качественный анализ эксплуатационной технологичности

В настоящее время отработаны общие требования по обеспечению ЭТ основных элементов конструкции двигателя при выполнении типовых регламентных работ по ТО. Анализ производится путем сопоставления требований с реальными свойствами заданного объекта. Результаты анализа представим в таблице 1.5.

Таблица 1.5 -Результат качественного анализа эксплуатационной технологичности

№/пп	Содержание требований	Соответствие требованиям	Примечания
	1	2	3
2	Ко всем системам, узлам и агрегатам, подвергающимся систематическому ТО, должен быть обеспечен удобный подход, позволяющий выполнять операции по ТО без их демонтажа и разборки	Соответствует	Все системы находятся с внешней стороны корпуса двигателя, отдельно друг от друга

3	Трудозатраты на вспомогательные работы должна быть максимально сокращены с обеспечением их по возможности типовым нормализованным инструментом	Соответствует	на станции используется типовой нормализованный инструмент
4	Агрегаты, внутри которых находятся регулировочные или защитные устройства, должны размещаться блоками и секциями с обеспечением удобных подходов	Соответствует	Все агрегаты находятся в одном блоке и регулировочные винты у них выведены наружу

Продолжение таблицы 1.5

№/пп	1	2	3
5	При ТО двигателя должно применяться минимальное количество оборудования и инструмента	Соответствует	Используется стандартный нормированный инструмент
6	Двигатель должен быть приспособлен к выполнению всех видов ТО, для чего на установке двигателя необходимо обеспечить простой и удобный монтаж и демонтаж, возможность замены агрегатов, расположенных на двигателе, без снятия его с ГПА	Соответствует	на двигателе имеются лючки для осмотра ГВТ, все агрегаты имеют удобный доступ что облегчает их регулировку и замену.
7	Конструкция двигателя должна обеспечивать его разборку на автономные взаимозаменяемые узлы (модули), системы и агрегаты для выполнения работ по ТО и Р.	Соответствует	Конструкция двигателя предусмотревает возможность замены компрессора, турбины, СТ, КС, агрегатов.

Продолжение таблицы 1.5

№/пп	1	2	3
8	Конструкция компрессора и турбины должна обеспечивать замену в процессе эксплуатации отдельных лопаток в каждой ступени	Соответствует	Конструкция предусматривает замену лопаток компрессора, турбины и СТ.
9	Конструкция двигателя должна обеспечивать удобный доступ к регулировочным устройствам и датчикам измерения параметров двигателя, инструментальный контроль состояния узлов и деталей проточной части	Соответствует	Регулировочные устройства выполнены наружу, имеются лючки и сигнализаторы о наличии механических частиц в масле.
10	Конструкция топливной, масляной и других систем двигателя должны быть простой конфигурации, обеспечивать монтажную независимость одной системы от другой и не должны препядствовать доступу к узлам	Соответствует	Все системы разделены между собой и не мешают при демонтажно-монтажных работах какой-либо системы

Продолжение таблицы 1.5

№/пп	1	2	3
11	Конструкция узлов крепления и приводов агрегатов должна обеспечивать легкосъемность и удобство выполнения работ по монтажу агрегатов на двигателе.	Не соответствует	Коробка приводов крепится к двигателю снизу.
12	Соединение узлов коммуникаций выхлопной системы и узлов крепления двигателя к ГПА должны быть быстроразъемными, рассчитанными на многократный монтаж	Соответствует	Все соединения узлов быстроразъемны
13	Периодичность регламентных работ по агрегатам должна быть равной или кратной периодичности регламентных работ по двигателю.	Соответствует	Периодичность регламентных работ по агрегатам и по двигателю предусмотрены в документации ТО и Р
14	Регулирование двигателя должно производиться без демонтажа каких – либо узлов и деталей, агрегатов	Соответствует	Регулировочные приспособления у узлов и агрегатов выведены наружу

(1.12)

Конструкция двигателя НК-12СТ соответствует требованиям ЭТ на 92,3%.

Наиболее нетехнологичным объектом является агрегат управления регулируемым направляющим аппаратом, маслофильтры, командный агрегат управления клапанами перепуска воздуха.

1.3.2. Количественный анализ эксплуатационной технологичности

Обнаружение, устранение и предупреждение отказов и неисправностей, а также трудоемкость и время выполнения типовых операций ТО и Р зависят от доступности к агрегатам, узлам и деталям, их легкосъемности, а также от удобства работы технического состава при выполнении технологических операций. Эти свойства конструкции характеризуются рядом дополнительных показателей (безразмерных коэффициентов).

Под доступностью понимаются приспособленность объекта к выполнению работ по ТО и Р с минимальным объемом дополнительных операций (снятие панелей, демонтаж мешающих элементов, слив топлива и т.д.).

Доступность объекта характеризуется показателем доступности К_д, который определяет долю дополнительных работ Т_доп (человеко-часы) в общей трудоемкости операции Т_общ (чел. час.).

(1.13)

Под легкосъемностью понимается приспособленность объекта к замене комплектующих изделий при минимальном объеме дополнительных операций. Доступность объекта характеризуется показателем легкосъемности К_л, который определяет долю дополнительных работ Т_доп (чел. час.) в общем объеме работ по замене Т_зам (чел. час.):

(1.14)

Под удобством работ понимается приспособленность объекта к выполнению работ в удобной для исполнения позе. В зависимости от вынужденной позы, принимаемой исполнителем во время работы, требуется различное время для выполнения одной и той же операции, то есть имеет место различная производительность труда.

Удобство работ характеризуется показателем К_уд, который определяет долю работ, выполняемых в неудобной позе St_нп (час.), в общем объеме работ St_i (час.).

(1.15)

где t_i–среднее время выполнения i-ой работы;

К_пт–коэффициент снижения производительности труда;

n–количество работы целевой операции. Оценка ЭТ объекта производится путем сопоставления реальных К_i и нормативных значений показателей. Объект считается технологичным, если значения оценочных показателей:

(1.16)

Расчет единичных показателей производится на основе данных хронометража работ производимых при промывке проточной части двигателя НК-12СТ. Результат количественного анализа ЭТ представляется в виде таблицы 1.6.

Таблица 1.6 – Данные хронометража работ

№/пп	1	2	3	4				5
1	Содержание работ	Кол-во исполнит.	Время выпол-нения, ч.	Трудо-ем. чел.ч				Поза испол-нителя
2	Поочередно демонтаж крышки с 6-ти фланцев на проставке, установленной перед ВНА, произведение установки 6-ти зондов для подачи моющего раствора	1	0,17	0,17				стоя, руки горизонтально
3	Подсоедините к зондам систему для подачи в двигатель моющего раствора	1	0,08	0,08				стоя, руки горизонтально
4	Отсоедините от рамы двигателя станционный трубопровод системы отбора воздуха за КВД на нужды ГПА	1	0,05	0,05				на корточках, руки горизон-тально
5	Отсоедините 4-е трубопровода от приемника-распределителя статического давления за КВД. Штуцер на приемнике заглушите технологическими заглушками, отсоединенные концы трубопроводов заглушите поливинилхлоридной пленкой	1	0,17	0,17			на корточках, руки горизон-тально
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4			5
6	Демонтируйте три гибких металлорукава в магистралях наддува лабиринтов и разгрузочной полости СТ. Воздухопроводы и рукава заглушите поливинилхлоридной пленкой	1	0,17	0,17			на корточках, руки горизон-тально
7	Демонтируйте термопары Т-93 измерения температуры газов перед СТ. Приемное и выходное отверстия на термопарах заглушить лентой ПВх15х0,2 в три слоя. Термопары смонтируйте на место	1	0,15	0,15			стоя, руки горизонтально
8	Демонтируйте быстросъемные кожуха над топливным коллектором камеры сгорания	2	0,08	0,17			стоя, руки горизонтально
9	Отсоедините трубопровод отвода воздуха из КПВ. Фланец отвода воздуха из КПВ заглушите транспортировочной заглушкой	1	0,08	0,08			Стоя, руки вниз
10	Отсоедините трубопровод отбора воздуха из-за КНД на нужды ГПА от фланца на двигателе. Фланец заглушите транспортировочной заглушкой	1	0,05	0,05				стоя, руки горизонтально
11	Демонтируйте 2 трубопровода, соединяющие агрегаты АК и АУП от штуцеров “Открыто” и “Закрыто”	1	0,1	0,1				на корточках, руки горизон-тально
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4				5
12	Смонтируйте металлорукава между агрегатами АК и АУП, соединив: -штуцер “Открыто” на АК со штуцером “Закрыто на АУП. -штуцер “Закрыто” на АК со штуцером “Открыто” на АУП	1	0,17	0,17				на корточках, руки горизон-тально
13	Расконтрите и отсоедините розетку соединителя электромагнитного клапана “Э ост” на дозаторе газа ДГ-16., розетку соединителя заглушить поливинилхлоридной пленкой	1	0,08	0,08				стоя, руки вверх
14	Отсоедините трубопровод подвода воздуха к термопатрону регулятора оборотов РО-16 от штуцера на проставке перед ВНА. Трубопровод и штуцер на проставке заглушите поливинилхлоридной пленкой	1	0,15	0,15				на корточках, руки горизон-тально
15	Разглушить сливной штуцер под выхлопной улиткой ГПА	1	0,05	0,05			на корточках, руки горизонтально
16	Для получения моющей жидкости М-1 загрузить концентрат–пасту в емкость технологической установки для промывки ПЧ двигателя). Перемешивать содержимое в емкости до полного растворения	1	0,1	0,1			стоя, руки горизонтально
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4			5
17	Долейте в емкость установки воду до объема 250 литров и подогрейте раствор М-1 до температуры 55…60°C. Руководствуясь схемой установки включите насос для перемешивания моющего раствора	1	1	1			стоя, руки горизонтально
18	Выполните холодную прокрутку двигателя, при достижении ротором ВД частоты вращения 1000 об/мин, включите подачу моющего раствора. После отключения стартера, при достижении ротором ВД частоты вращения 1000 об/мин., прекратите подачу моющего раствора в двигатель	2	0,17	0,34			стоя, руки горизонтально
19	Повторите холодную прокрутку. Количество холодных прокруток определяется выработкой залитого в рабочую емкость промывочной машины моющего раствора	2	0.17	0,34		стоя, руки горизонтально
20	Залейте в рабочую емкость установки чистую технологическую воду и подогрейте ее до 50…60°С	1	1	1		стоя, руки горизонтально
21	В подогретой воде растворите следующие компоненты в соотношениях:-двухромовый натрий, 36 г. -двухзамещенный фосфорнокислый натрий, 24 г	1	0.1	0,1		стоя, горизонтально вверх
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4		5
22	Выполните опаласкивание ПЧ водой, руководствуясь пунктами 17, 18. Для ополаскивания ПЧ водой производите 5 холодных прокруток	2	0,33	0,66		стоя, руки горизонтально
24	В подогретой воде растворите следующие компоненты в соотношениях: -двухромовокислый натрий - 36г. -двузамещеный фосфорнокислый натрий –24г.	1	0,1	0,1			стоя, руки горизонтально
25	Повторите опаласкивание ПЧ водой, руководствуясь пунктами 17, 18	2	0,33	0,66			стоя, руки горизонтально
26	После проведения промывки водой выполните визуальный осмотр НА и КНД	1	0,17	0,17			стоя, руки горизонтально
27	Отсоедините от зондов систему подачи моющей жидкости.	1	0,08	0,08			стоя руки вниз
28	Демонтируйте 6 зондов. На проставку смонтируйте 6 крышек, под гайки крепления установите новые контровки	1	0,17	0,17			стоя, руки горизонтально
29	Демонтируйте технологические заглушки со штуцера приемника статического давления за КВД	1	0,05	0,05			на корточках, руки горизон-тально
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4			5
30	Разглушите три трубопровода наддувов лабиринтов и разгрузочной полости СТ	1	0,25	0,25			на корточках, руки горизон-тально
31	Демонтируйте транспортировочные заглушки с фланцев отбора воздуха за КВД и КНД	1	0,08	0,08			стоя руки вниз
32	Выполните две холодные прокрутки для удаления остатков жидкости из тракта двигателя и трубопроводов	2	0,25	0,5			стоя, руки горизонтально
33	Подсоедините трубопроводы к штуцерам приемника статического давления	1	0,15	0,15			на корточках, руки горизон-тально
34	Подсоедините к штуцеру на проставке трубопровод подвода воздуха к термопатрону агрегата РО-16	1	0,08	0,08			на корточках, руки горизон-тально
35	Демонтируйте технологические переходники между агрегатами АК и АУ, смонтируйте штатные трубопроводы	1	0,17	0,17			на корточках, руки вниз
36	Смонтируйте три гибких металлорукава воздухопроводов наддува лабиринтов и два воздухопроводов наддува разгрузочной полости СТ	1	0,17	0,17			на корточках, руки горизон-тально
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4			5
37	Демонтируйте четыре термопары Т-93, снимите ленту ПВ´15´0,20 с приемников. Термопары смонтируйте на место	1	0,1	0,1			стоя, руки горизонтально
38	Смонтируйте нижние и боковые быстросъемные кожуха	2	0,08	0,17			на корточках, руки горизон-тально
39	Состыкуйте соединитель кабельного жгута двигателя с электромагнитом “Э ост” на дозаторе газа	1	0,17	0,17			стоя, руки вверх
40	Подстыкуйте трубопровод отбора воздуха, за КНД на нужды ГПА к фланцу на двигатель	1	0,08	0,08			стоя, руки горизонтально
41	Подстыкуйте трубопровод отбора воздуха, за КВД на нужды ГПА к фланцу на двигателе	1	0,08	0,08			на корточках, руки горизон-тально
42	Демонтируйте транспортировочную заглушку с патрубка КПВ. Смонтируйте трубопровод сброса воздуха из КПВ из КВД	1	0,08	0,08			стоя руки вниз
43	Установите заглушку на сливной штуцер выхлопной улитки ГПА	1	0,1	0,1			на корточках, руки вниз
Продолжение таблицы 1.6
№/пп	1	2	3	4			5
44	Выполните три холодные прокрутки для заполнения маслом маслосистемы двигателя и САР	2	0,33	0,66			стоя, руки горизонтально
45	Выполните запуск двигателя и проработайте на режиме прогрева 30 мин	1	0,55	0,55	стоя, руки горизонтально
46	Выполните отбор проб масла на частичный анализ из маслобака и коробки моторных агрегатов	1	0,1	0,1	На коленях, руки горизонт
47	Технологическую установку для промывки ПЧ двигателя промойте, просушите и подготовьте к хранению	1	1	1	стоя, руки вверх

Показатель доступности для данной работы будет равен:

Показатель легкосъемности будет равен:

Показатель удобства работ будет равен:

Произведем расчет оценочных показателей по формуле:

По показателю доступности:

По показателю легкосъемности:

По показателю удобства работ:

По результату количественного анализа эксплуатационной технологичности видно, что К_ОЦ(Л) меньше единицы и К_ОЦ(УД), из чего делаем вывод что уровень технологичности конструкции двигателя недостаточен.

1.3.3 Мероприятия по повышению эксплуатационной технологичности

Повысить уровень эксплуатационной технологичности без кардинального изменения конструкции не представляется возможным. Например, необходимо изменить место размещения коробки привода агрегатов, так как она расположена в нижней части двигателя, что осложняет удобство работ по монтажу/демонтажу агрегатов. Крепежные элементы заменить на легкосъемные.

2 АНАЛИЗ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТЕХОБСЛУЖИВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ НК-12СТ

Совершенствование технологического процесса технического обслуживания двигателя можно разделить на следующие элементы:

1) Совершенствование организационной структуры процесса, то есть выбор исполнителей, их количества и т.д.

2)Совершенствование технической оснащенности, то есть применение современных средств и инструментов при выполнении необходимых операций.

2.1 Анализ организационной структуры процесса

Эффективность использования техники во многом зависит от совершенства организационной структуры технологических процессов. Анализ организационной структуры процесса ТО служит для разработки мероприятий по его совершенствованию. Анализ процесса ТО методом сетевого планирования и управления включает:

1 .Построение логической модели процесса.

2.Анализ организационной структуры.

3.Разработка мероприятий по совершенствованию структуры процесса.

Методы ТО

При выборе метода специализации нужно помнить, что рационально организованный производственный процесс должен возможно в большей степени удовлетворять следующим условиям:

- максимальная экономия времени и согласованность работ во времени;

- совмещение по времени различных работ;

- ритмичность производства;

- прямоточность.

- максимальная экономия времени и согласованность работ во времени;

- совмещение по времени различных работ;

- ритмичность производства;

- прямоточность.

В настоящее время существует несколько методов организации технического обслуживания и ремонта двигателей.

В зависимости от способа организации и выполнения работ ТО может осуществляться методами, в основу которых положен какой-либо из принципов, отражающих:

1. Форму организации труда исполнителей;

2.Производственную и индивидуальную специализацию исполнителей;

3. Планирование циклов производства работ;

4. Организацию технологического процесса производству работ.

Краткая характеристика методов:

Бригадный метод.

Сущность закрепленного метода заключается в том, что ремонт изделия выполняется одной бригадой от начала до конца. Этот метод характерен для ремонта узлов проточной части двигателя.

Сущность поточного метода заключается в том, что технологический процесс изменяется расчленением на отдельные операции, по продолжительности равные или кратные ритму работы поточной линии. Каждая из таких операций закрепляется за отдельным рабочим местом; рабочие места располагаются по ходу технологического процесса. Данный метод характерен для ремонта и испытания агрегатов маслосистемы двигателя.

Поэтапный метод.

Сущность метода состоит в том, что через определенные интервалы времени проводятся определенные формы технического обслуживания. Каждая последующая форма включает в себя предыдущую форму плюс дополнительные работы. Преимущества метода заключается в том, что он дает гарантию работоспособного состояния объекта.

Одноэтапный метод.

Обычно этот метод используется при разовых осмотрах и проверках систем или отдельных агрегатов.

Экспертно-директивный метод.

При этом методе выбор последовательности работ ограничивается только технологией ТО и устанавливается исполнителями (руководителями) самостоятельно, с учетом конкретных условий производства. Ход производственного процесса определяется руководителем работ в соответствии с конкретным заданием.

Сетевой метод.

При этом методе на объект производства (двигатель) направляется несколько бригад, которые узкоспециализированы. Каждая бригада выполняет свою работу по определенному маршруту. Недостаток метода в том, что почти всегда существует критический путь (у бригады с максимальной трудоемкостью), а он как правило и ограничивает минимальное время простоя.

Системный метод.

Это метод, при котором бригада или исполнители выполняют работы на определенных системах двигателя (система смазки, топливная и т.д.)

Зонный метод.

За исполнителем или группой исполнителей закреплена определенная зона (часть двигателя), в которой они выполняют работы.

Зонно-системный метод.

Является комбинацией зонного метода и системного метода, при этом рабочий или бригада рабочих в определенной зоне выполняют работы на определенных системах двигателя.

При ТО двигателя НК-12СТ применяется бригадно-узловой метод ведения работ.

Сущность бригадно-узлового метода заключается в том, что ремонт изделия или этап технологического процесса выполняется одной бригадой от начала до конца. Положительными сторонами бригадно-узлового метода являются:

- возможность в пределах бригады устранять задержки в работе отдельных исполнителей и обеспечить в установленный срок выполнение заданной работы;

- облегчение планирования и контроля производственного процесса;

- облегчение контроля за качеством выполняемой работы.

Отрицательными сторонами бригадно-узлового метода являются:

- ввиду отсутствия узкой специализации усложняется возможность механизации труда, так как весь комплекс работ выполняется в основном на одном рабочем месте;

- требуется большое количество высококвалифицированных специалистов.

Виды и формы ТО

В условиях компрессорной станции на газоперекачивающем агрегате

ГПА-Ц-6,3 согласно регламенту технического обслуживания проводятся следующие виды работ:

Оперативные формы ТО:

1) Осмотры перед запуском и после нормального останова;

2) Контроль и анализ параметров ГПА через два часа;

3) Ежедневный частичный анализ масла.

Периодические формы ТО:

Межрегламентный осмотр проводится через 300 часов после первого

опробования двигателя и включает в себя:

1) Осмотр ВОУ, всасывающей камеры, входного коллектора двигателя на отсутствие посторонних предметов (гайки, болты, проволока и т.д.);

2) Осмотр кока двигателя на отсутствие вмятин;

3) Осмотр лопаток ВНА и рабочих лопаток первой ступени КНД на

отсутствие вмятин и забоин;

4) Осмотр топливных, масляных и воздушных трубопроводов;

5) Осмотр кабельного плана двигателя;

6) Осмотр агрегатов маслосистемы, топливопитания и регулирования;

7) Осмотр стыков корпусов двигателя;

8) Проверка наличия радиального зазора между наружным кольцом опоры свободной турбины и выхлопной улиткой;

9) Проверка узлов крепления двигателя к подмоторной раме, узлов крепления подмоторной рамы к раме турбоблока;

10) Частичный анализ масла;

11) Осмотр основного маслофильтра двигателя, маслофильтра свободной турбины и маслофильтра системы автоматического регулирования;

12) Осмотр магнитных пробок в маслосистеме двигателя;

13) Проверка уровня масла в маслобаке.

Регламентные работы проводятся через каждых 1000 часов и

включают в себя:

1) Работы, выполняемые при межрегламентном осмотре двигателя;

2) Промывку проточной части двигателя;

3) Осмотр проточной части двигателя;

4) Осмотр и промывка пакета сигнализатора наличия стружки в масле;

5) Полный анализ масла;

6) Осмотр и промывка фильтра стопорного клапана и фильтра электропневмоклапана стопорного клапана;

7) Проверка качки и перемещения лопаток первой ступени КНД;

8) Промывка внутренних полостей датчиков ДОЛ-16, ССК, МСТ-18С;

9) Проверка срабатывания датчика ССК;

10) Осмотр фильтроэлемента стартера;

11) Внешний осмотр датчиков системы контроля двигателя (ДЧВ-2500,

П-77, П-98, Т-93, ССК, МСТ-18С, МСТВ, ДОЛ-16, МВ-04-1);

12) Внешний осмотр блоков систем СПО-2Р, ЭСП-12-1, РТ-12-9А,

ИВ-Д-ПФ-2;

13) Прверка функционирования аппаратуры системы СПО-2Р, ЭСП-12-1,

РТ-12-9А, ИВ-Д-ПФ-2 и работы датчиков контроля двигателя;

14) Осмотр и промывка фильтров в магистралях ГПА, подводящих масло к

двигателю от маслобака и маслоохладителя;

15) Проверка центровки двигателя с нагнетателем.

Специальные формы ТО:

1) Замена узлов и агрегатов (проводится при необходимости);

2) Регулирование агрегатов (проводится при необходимости);

3) Сезонное ТО (проводится при переходе на эксплуатацию в осеннее-зимний и весенне-летний периоды).

2.2. Построение логической модели процесс

При построении модели процесса ремонта используются данные о времени выполнения отдельных операций ремонта двигателя, собранные в период прохождения практики. Данные, необходимые для построения сетевого графика, представлены в таблице 10.

Работа требует затрат времени и определяется минимальным и максимальными значениями времени её выполнения. Ожидаемая продолжитель-ность определяется по формуле:

, (2.1)

где t_min, t_max-минимальное и максимальное время выполнения работы, ч. Работа также характеризуется дисперсией:

(2.2)

Согласно таблице 2.1 и технологии ремонта двигателя составлен перечень событий, представленный в виде таблицы 2.2 и рисунка 2.5. Понятие события подразумевает под собой окончание или начало работы. Исходное и завершающее события определяют границы процесса.

Таблица 2.1 – Хронометраж регламентных работ по форме 1000ч.

Наименование работы	Число исполнителей	Продолжительность, час			Ожидаемая продолжительность; час	Дисперсия продолжительности
Наименование работы	Число исполнителей				Ожидаемая продолжительность; час	Дисперсия продолжительности
1	2	3		4	5	6
1. Наружная очистка двигателя и его агрегатов от грязи, масла, пыли	2	1,95		2,25	2,07	0,018
2. Осмотр передней опоры двигателя и смонтированных на ней агрегатов	2	0,3		0,33	0,312	0,00018
3. Осмотр компрессора и смонтированных на нем агрегатов	2	0,3		0,33	0,312	0,00018
Продолжение таблицы 2.1
1	2	3		4	5	6
4. Осмотр турбины и смонтированных на ней агрегатов	2	0,3		0,33	0,312	0,00018
5. Осмотр свободной турбины и смонтированных на ней агрегатов	2	0,3		0,33	0,312	0,00018
6. Осмотр воздушного стартера и смонтированных на нем агрегатов	2	0,25		0,3	0,27	0,0005
7. Осмотр трубопроводов	1	0,33		0,4	0,358	0,00098
8. Осмотр кабельных планов двигателя	1	0,25		0,3	0,27	0,0005
9. Осмотр головных штепсельных разъемов	1	0,17		0,2	0,182	0,00018
10.Промывка воздушного фильтра в магистрали наддува лабиринта переднего подшипника компрессора	1	0,25		0,3	0,27	0,0005
11. Осмотр, промывка и проверка фильтра-сигнализатора РС-2	1	0,25		0,3	0,27	0,0005
12. Осмотр, промывка и проверка фильтра-сигнализатора ФС	1	0,25		0,3	0,27	0,0005
Продолжение таблицы 2.1
1	2	3		4	5	6
13. Проверка настройки регулятора оборотов	1	0,17		0,2	0,182	0,00018
14. Проверка срабатывания электромагнита клапана обогрева ВНА	1	0,05		0,06	0,054	0,000002
15.Проверка настройки и срабатывания датчика ССК	1	0,33		0,4	0,358	0,00098
16. Очистка патрубка системы суфлирования передней опоры	1	0,17		0,2	0,182	0,00018
17. Осмотр и промывка дроссельных пакетов	1	0,33		0,4	0,358	0,00098
18. Осмотр и промывка фильтра регулятора оборотов	1	0,33		0,4	0,358	0,00098
19. Осмотр фильтра в трубопроводе подвода к топливному коллектору	1	0,45		0,55	0,49	0,002
20. Очистка топливных форсунок	1	1,83		2	1,898	0,00578
21 Очистка отверстий в лопатках ВНА	2	1,25		1,44	1,282	0,00128
22. Проверка исправности цепи датчика помпажа ПС-2-7	1	0,17		0,2	0,182	0,00018
Продолжение таблицы 2.1
1	2	3		4	5	6
23. Проверка настройки и срабатывания аппаратуры ИВ-500СТ-1	1	0,38		0,5	0,428	0,00288
24. Проверка настройки крепления и срабатывания аппаратуры СПО-2Р	1	0,38		0,5	0,428	0,00288
25. Проверка настройки и срабатывания аппаратуры УРТ-19 А-ЗУ	1	0,38		0,5	0,428	0,00288
26. Осмотр и промывка ГМФ	1	0,66		0,75	0,696	0,00162
27. Осмотр и промывка фильтра насоса агрегатов управления	1	0,25	0,3		0,27	0,0005
28. Промывка проточной части двигателя	4	3,33		3,83	3,53	0,05
29. Подпись начальника КС. Горячий пуск ГПА	1	0,03		0,05	0,038	0,00008

На основе полученных данных, изучения регламентов и технологий ТО ДВ, составляется перечень событий процесса. Событие в данном случае означает конец выполнения одной работы и начало другой. Продолжительность события равна нулю, т.е. переход от предшествующей работы к последующей происходит мгновенно. Различают исходные и завершающие события. Исходные и завершающие события определяют границы процесса. Между ними располагаются все остальные (промежуточные) события.

Полный перечень событий в заданной последовательности представляется в виде Таблицы 2.2.

Таблица 2.2 - Полный перечень событий при РР2 по форме 1000ч

Номер события			Наименование работы
порядковый		предшествующий
1		2	3
1		0	Подготовка двигателя к ТО
2		1	Произведена наружная очистка двигателя и его агрегатов от грязи, масла, пыли
3		2	Произведен осмотр передней опоры двигателя и смонтированных на ней агрегатов
4		3	Произведен осмотр компрессора и смонтированных на нем агрегатов
5		4	Произведен осмотр турбины и смонтированных на ней агрегатов
6		5	Произведен осмотр свободной турбины и смонтированных на ней агрегатов
7		1	Произведен осмотр воздушного стартера и смонтированных на нем агрегатов
8		7	Произведен осмотр трубопроводов
9		8	Произведен осмотр кабельных планов двигателя
10		1	Произведен осмотр головных штепсельных разъемов
Продолжение таблицы 2.2
1		2	3
11		9	Произведена промывка воздушного фильтра в магистрали наддува лабиринта переднего подшипника компрессора
12		11	Произведен осмотр, промывка и проверка фильтра-сигнализатора РС-2
13		1	Произведен осмотр, промывка и проверка фильтра-сигнализатора ФС
14		13	Произведена проверка настройки регулятора оборотов ОГ-12
15		14	Произведена проверка срабатывания электромагнита клапана обогрева ВНА
16		10	Произведена проверка настройки и срабатывания датчика ССК
17		16	Произведена очистка патрубка системы суфлирования передней опоры
18		17	Произведен осмотр и промывка дроссельных пакетов
19		18	Произведен осмотр и промывка фильтра регулятора оборотов
20		6	Произведена очистка и проверка фильтра в трубопроводе подвода к топливному коллектору
21		20	Произведена очистка топливных форсунок
22		15	Произведена очистка отверстий в лопатках ВНА
23		22	Произведена проверка исправности цепи датчика помпажа ПС-2-7
24		23	Произведена проверка настройки и срабатывания аппаратуры ИВ-500СТ-1 (измерение вибрации)
25	24		Произведена проверка настройки крепления и срабатывания аппаратуры СПО-2Р ( сигнализатор предельных оборотов)
Продолжение таблицы 2.2
1	2		3
26	12		Произведена проверка настройки и срабатывания аппаратуры УРТ-19 А-ЗУ (регулятора температуры)
27	26		Произведен осмотр и промывка ГМФ
28	19,21, 25,27		Произведен осмотр и промывка фильтра насоса агрегатов управления
29	28		Произведена промывка проточной части двигателя
-	29		Подпись начальника КС. Горячий пуск ГПА.

Для анализа организационной структуры процесса ТО и Р необходимо рассчитать следующие параметры сетевого графика:

t_рн(i, j) - ранний срок начала работы;

t_пн(i, j) - поздний срок начала работы;

t_ро(i, j) - ранний срок окончания работы;

t_по(i, j) - поздний срок окончания работы;

P_п(i, j) - полный резерв времени работы;

P_с(i, j) - свободный резерв времени работы;

K_н(i, j) - коэффициент напряженности работы;

Расчет параметров ведется по формулам:

t_ро(i, j) = t_рн(i, j) + t_ож(i, j)

t_рн(j, k) = t_ро(i, j),

где (j, k) –последующая работа

t_рн(j, k) =max t_p_о(i, j) – если работе (j, k) предшествует несколько работ;

t_пн(i, j) = t_по(i, j) - t_ож(i, j)

t_по(i, j) = t_пн(j, k) или t_по(i, j) =min t_пн(j, k)

P_п(i, j) = t_пн(i, j) - t_рн(i, j)

P_с(i, j) = t_рн(j, k) - t_ро(i, j)= t_рн(j, k) - t_p_н(i, j) - t_ож(i, j)

Коэффициент напряженности работы K_н(i, j), характеризует степень напряженности сроков выполнения работ:

где t(L)_мах - длина max пути проходящего через работу (i, j);

t_кр - длинна критического пути;

t’_кр(L) - часть критического пути, проходящая через работу (i, j).

Расчет параметров сетевого графика проведен табличным способом. Данные расчета сведены в таблицу 2.3.

Совершенство организационной структуры процесса производим по вероятности Р(t_дир ³ т_кр) выполнения комплекса работ в установленный срок (t_дир=11 ч_.):

Таблица 2.3 - Расчет параметров сетевого графика

кол-во предшествующих работ	Шифр работы	час	час	час	час	час	Резерв
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0	0-1	2,07	0	2,07	0	2,07	0	0	1	0,018
1	1-2	0,31	2,07	2,38	2,07	2,38	0	0	1	0,00018
1	1-7	0,36	2,07	2,43	4,45	4,81	2,38	0	0,71
1	1-10	0,27	2,07	2,34	5,11	5,38	3,04	0	0,63
1	1-13	0,18	2,07	2,25	4,71	4,89	2,64	0	0,68
1	2-3	0,31	2,38	2,69	2,38	2,69	0	0	1	0,00018
1	3-4	0,31	2,69	3,01	2,69	3,01	0	0	1	0,00018
1	4-5	0,31	3,01	3,32	3,01	3,32	0	0	1	0,00018
1	5-6	0,27	3,32	3,59	3,32	3,59	0	0	1	0,0005
1	6-20	1,9	3,59	5,49	3,59	5,49	0	0	1	0,00578
1	7-8	0,27	2,43	2,7	4,81	5,08	2,38	0	0,71
1	8-9	0,18	2,7	2,88	5,08	5,26	2,38	0	0,71
Продолжение таблицы 2.3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	9-11	0,27	2,88	3,15	5,26	5,53	2,38	0	0,71
1	10-16	0,18	2,34	2,52	5,38	5,56	3,04	0	0,63
1	11-12	0,27	3,15	3,42	5,53	5,8	2,38	0	0,71
1	12-26	0,7	3,42	4,12	5,8	6,5	2,38	0	0,71
1	13-14	0,05	2,25	2,3	4,89	4,94	2,64	0	0,68
1	14-15	0,36	2,3	2,66	4,94	5,3	2,64	0	0,68
1	15-22	0,18	2,66	2,84	5,3	5,48	2,64	0	0,68
1	16-17	0,36	2,52	2,88	5,56	5,92	3,04	0	0,63
1	17-18	0,36	2,88	3,24	5,92	6,28	3,04	0	0,63
1	18-19	0,49	3,24	3,73	6,28	6,77	3,04	0	0,63
1	19-28	3,53	3,73	7,26	6,77	10,3	3,04	3,04	0,63
1	20-21	1,28	5,49	6,77	5,49	6,77	0	0	1	0,00128
1	21-28	3,53	6,77	10,3	6,77	10,3	0	0	1	0,05
1	22-23	0,43	2,84	3,27	5,48	5,91	2,64	0	0,68
1	23-24	0,43	3,27	3,7	5,91	6,34	2,64	0	0,68
1	24-25	0,43	3,7	4,13	6,34	6,77	2,64	0	0,68
1	25-28	3,53	4,13	7,66	6,77	10,3	2,64	2,64	0,68
1	26-27	0,27	4,12	4,39	6,5	6,77	2,38	0	0,71
1	27-28	3,53	4,39	7,92	6,77	10,3	2,38	2,38	0,71
4	28-29	0,04	10,3	10,34	10,3	10,34	0	0	1	0,00006

t_кр=10,34ч

Оценка совершенства организационной структуры процесса производится по вероятности выполнения комплекса работ в установленный (директивный) срок (tдир=11 ч) .

Распределение времени выполнения работ обычно подчиняется нормальному закону, поэтому:

, (2.13)

где Φ – стандартный интеграл вероятности.

где - директивный срок окончания всего комплекса работ, ч

Директивный срок взят из инструкции по эксплуатации и ТО двигателя НК-12 СТ [12]

= 11 ч

- продолжительность критического пути, ч

= 10,34 ч

– сумма дисперсий ожидаемой продолжительности всех работ критического пути.

= 0,077

Вывод: Структура процесса можно считать совершенной, так как вероятность завершения работ в установленный срок не ниже .

Проанализировав организацию работ по ТО по форме РР2 (1000ч) двигателя НК-12СТ можно сделать вывод что одной из наиболее продолжительных и трудоемких, является работа по промывке проточной части двигателя.

граф2.jpg

Рисунок 2.5 - Сетевой график техпроцесса ТО по форме 1000ч

2.3 Анализ технологической оснащенности процесса ТО

двигателя НК-12СТ

Среди большого количества факторов, оказывающих непосредственное влияние на производительность труда, важнейшее значение имеет технологическая оснащенность производственных процессов. Широкое применение ее при ТО авиационной техники, помимо существенного сокращения затрат туда и роста производительности, позволит снизить простои ЛА при их подготовке к полету, а значит увеличить возможность более интенсивного использования основных фондов предприятий.

Регламентные работы по двигателю НК-12СТ назначаются по наработке и ведутся с начала эксплуатации и после последнего ремонта. При этом периодические работы выполняются в полном объеме, независимо от фактического состояния. Для проведения ТП ТО двигателя НК-12СТ предусмотрен и в полном объеме используется специальный инструмент, приспособления и оборудование.

Процесс ТО двигателя содержит большое количество операций по осмотру, контролю и регулированию.

Производится визуальный осмотр корпусов двигателя, КС, лопаток компрессора и турбины, выхлопного устройства, узлов крепления двигателей, агрегатов и трубопроводов систем двигателей.

Для осмотра проточной части двигателей применяется эндоскоп Н-200 или ВД-200.

Для обнаружения стружки в масле и топливе двигатель снабжен фильтрами. Промывка фильтров производится волосяной кистью или (фильтры тонкой очистки) при помощи ультразвуковой установки с последующей проверкой качества промывки прибором ПКФ.

Ухудшение характеристик осевого компрессора является основной причиной снижения производительности и эффективности газовой турбины. Обычно от 70 до 85% ухудшения эксплуатационных характеристик может быть отнесено на счет загрязнения лопаток компрессора. Засорение компрессора обычно вызывается всасыванием адгезионных материалов, таких, как органика, пары масел, дым, промышленные испарения. Потери производительности снижаются по мере увеличения отработанного времени по экспоненциальной кривой.

Ухудшение характеристик включает обратимую и необратимую составляющие. Первая из них связана с отложениями, которые могут быть удалены при очистке. Вторая составляющая обычно обусловлена эрозией, изменением формы профиля лопаток и торцевого зазора.

Не существует четких методических указаний для проведения эффективной очистки деталей проточной части двигателя.

В специальной части проекта приведен анализ влияния загрязнения тракта двигателя на параметры работы двигателя. Также выбрано оптимальное время периодичности промывок. Делаем вывод, что для восстановления параметров производить промывку проточной части моющей жидкостью при работающем двигателе необходимо.

2.4 Разработка установки для промывки проточной части двигателя НК-12СТ

2.4.1 Разработка технического задания

Необходимо спроектировать установку для очистки на режиме земного малого газа проточной части двигателя НК-12СТ ГПА-Ц-6,3, отвечающую следующим требованиям:

1) применяемый моющий раствор должен быть взрывобезопасный, нетоксичный и не вызывал бы нагарообразования на деталях двигателя;

2) электропитание установки должно осуществляется от сети аэродромного источника питания напряжением 380В;

3) установка должна иметь возможность свободно перемещаться по территории аэродрома, т.е. иметь стационарный и передвижной вариант;

4) при работе на установке должны выполняться условия охраны труда рабочих, и охраны окружающей среды;

5) обеспечение минимальности затрат на техническое обслуживание и изготовление установки.

2.4.2 Разработка принципиальной схемы установки

Установка разработана на базе прототипа установки УПК-2-02, используемая для промывки проточной части двигателя НК-16СТ газоперекачивающих агрегатов.

Принципиальная схема разрабатываемой установки для промывки ГВТ двигателя представлена на рисунке 2.6.

Принцип работы установки

Расходный бак установки заполняется моющей жидкостью (в определенной пропорции) с помощью насосного агрегата. Для необходимого нагрева в расходном баке устанавливаются нагревательные тены и для равномерного прогрева и перемешивания жидкости, насосный агрегат перекачивает его по кольцу. Подача моющей жидкости может производиться как из собственного бака, так и с посторонней емкости.

Лист 3 - Принципиальная схема (V9)моя.jpg

ВН1, ВН2,ВН3 – вентили ГР1– гидроразъем

УУ1 – указатель уровня Ф1, Ф2 – фильтры

Б1 – бак М1 – электрический мотор

НЭ1 – нагревательный элемент Н1 – насос

ДТ1 – датчик температуры МН1,МН2 – манометры

КП1 – предохранительный клапан КП2 – перепускной клапан

Рисунок 2.6 – Принципиальная схема установки для промывки проточной части двигателя НК-12СТ

Установка предназначена как для промывки на режиме холодной прокрутки, так и на режиме малого газа, поэтому в комплект установки включены два коллектора и два типа форсунок.

Коллекторы и форсунки монтируются стационарно в каждый двигатель.

Насосный агрегат подает моющий раствор через форсунки в проточную часть двигателя. Основная цель промывки проточной части двигателя – снизить до минимума потери мощности и КПД в период между плановым техническим обслуживанием.

2.4.3 Расчет нестандартных элементов установки

Расчет форсунок для подачи рабочей жидкости в тракт двигателя

Конструкция форсунок при промывке на режиме и на холодной прокрутке - форсунки с радиальным впрыском рабочей жидкости (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 – Форсунка с радиальным впрыском жидкости

Расход моющего раствора на холодной прокрутке составляет Q=30..35 л/мин, расход моющего раствора на режиме составляет Q=70..75 л/мин. Подбор набора форсунок при p=0,5 МПа осуществляется посредством использования формулы

(2.14)

Подбираем набор из шести форсунок ФП16-02 с площадью сопла F=11мм². Тогда реальный расход жидкости при промывке на режиме

Вычислим перепад давлений, обеспечивающий расход моющего раствора на холодной прокрутке Q=30..35 л/мин при данном наборе форсунок:

Изменение перепада обеспечивается изменением затяжки пружины перепускного клапана.

Расчет режима работы установки

Определение расхода воды для промывки проточной части двигателя.

При подаче жидкости должны выполнятся следующие условия:

-не должен наступать помпаж компрессора;

-не должно быть срыва пламени в камере сгорания.

Увеличение давления за компрессором определяется из уравнения:

; (2.15)

В соответствии с методом малых отклонений:

;

При определении принято =const, , F_са=const.

Учитывая, что G_г=G_в, Р_г=Р_к;

или

При подаче жидкости, температура газа несколько снижается (Т_г отрицательная), если принять , то можно сделать допущение, увеличивающее надежность работы двигателя (предположим, что давление повысится больше, чем фактическое).

По характеристикам двигателя НК-12СТ для работы на режиме малого газа: n_вд= 6600 мин^-1, G_в =110 кг/с, π_к=18,7.

Расход моющей жидкости для промывки проточной части на режиме принимаем 77,7 л/мин., на холодной прокрутке 30 л/мин, а рабочее давление жидкости на входе в компрессор 0,5 Мпа, на основе прототипа установки для промывки проточной части двигателя НК-16СТ.

При расходе моющей жидкости G=1,29 кг/с, суммарный расход газа через компрессор составит:

G _Σ? =G_в +G_ж ,

G_Σ =110+1,29=111,29 кг/с.

Изменение расхода воздуха составит:

; (2.6)

Так как , следовательно, изменение давления и изменение составит 1,17%.

Степень повышения давления в компрессоре будет равна π_к=18,47.

Оценим коэффициент запаса газодинамической устойчивости двигателя по формуле (2.7):

; (2.17)

где - степень повышения давления и расход воздуха в точке, лежащей на границе срывных режимов на линии n_пр=const с рабочей точкой компрессора.

-степень повышения давления и расход воздуха в рабочей точке.

Коэффициент газодинамической устойчивости должен находится в пределах 1,1…1,3.

Коэффициент газодинамической устойчивости компрессора не выходит за рекомендуемые пределы, следовательно впрыскивание моющей жидкости на режиме n_кр=6600мин^-1 на работу компрессора не повлияет.

Проверим устойчивость процесса горения в камере сгорания двигателя, при подаче моющего раствора на вход в компрессор, на рабочем режиме.

Процесс горения характеризуется коэффициентом избытка воздуха α, который для устойчивого процесса горения находится в пределах 3,8…6,1.

; (2.18) где L₀-необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива,

L₀=17,3 кг возд. (кг топл.);

G_т - расход топлива,

На основании технических данных двигателя расход топлива составит G_т=1,54 кг/с (при n_вдкр=6600мин^-1).

Коэффициент избытка воздуха на режиме малого газа составит:

Значение коэффициента избытка воздуха лежит в диапазоне рекомендуемых значений, следовательно, подача моющей жидкости на работу камеры сгорания практически не повлияет.

Расчет стенки бака

Стенки бака необходимо рассчитать на прочность. Необходимо подобрать толщину стенки бака δ из условия давления на нее столба жидкости.

Бак состоит из двух половин, разделенных герметичной перегородкой каждая половина имеет одинаковые геометрические размеры. Перегородка приварена к стенкам и ко дну бака и имеет такую же толщину, как и стенки бака. Поэтому половины можно рассматривать как отдельные баки.

Произведем расчет стенки одной половины бака, в частности дна, потому что он испытывает максимальное напряжение из-за того, что у него минимальная площадь.

Основной (необходимый) объем бака V=250 л, дополнительный объем на вспенивание жидкости обычно составляет порядка 20% от основного. Бак имеет следующие геометрические параметры: a=0,55м, b=0,55м, с=1,0м и изображен на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8- Геометрические размеры рассчитываемого бака

Максимальная масса жидкости 335 кг.

Вес жидкости в баке рассчитывается по формуле:

F=mg

Сила, действующая на стенку бака

F=m/2?g?cosα (2.9)

F=335/2?9,81?cos15°=1587,3 Н

Площадь стенки равна

(2.19)

S=0,55?√(0,135²+0,5²)=0,285 м²

Давление на стенку бака рассчитывается по формуле

(2.20)

Толщина стенки определяется по формуле:

(2.21)

где К_σ–коэффициент, зависящий от отношения сторон бака и коэффициента Пуассона К_σ=0,32;

σ–предел прочности материала, стенка изготавливается из стали 12Х18Н9Т, для которой [σ]=480 МПа тогда:

Принимаем δ=1,5 мм

Выполним проверочный расчет по формуле:

[σ]=480 МПа>225,7 МПа

Условие выполняется.

Подбор нагревательных элементов

Для нагрева рабочей и промывочной жидкости необходимо рассчитать необходимое количество нагревательных элементов

Расчет производится из условия, что подогрев жидкости в зимнее время производится в помещении (t=20?C), тогда количество теплоты необходимой для подогрева жидкости в зимнее и летнее время существенно не отличается.

Количество теплоты необходимое для нагрева 330 литров рабочей жидкости определяется по формуле:

Q=η?m?c(T₂-T₁) (2.22)

где η–коэффициент теплоотдачи, η=1,25

m–масса нагреваемой жидкости, m=335 кг

с–удельная теплоемкость нагреваемой жидкости, с=4200Дж/кг?К

Т₁ и Т₂–начальная и конечная температуры жидкости

тогда:

Q = 1,25?335?4200?(55-15)=70,35?10⁶ Дж=16,8 Ккал

Исходя из рассчитанного количества теплоты, необходимого для нагрева жидкости, подбираем 3 нагревательных элемента мощностью 6 кВт, каждый из которых выделяет 6,5 Ккал. Для теплоизоляции бака и температурной стабилизации моющего раствора, бак покрывается теплоизоляционным матом.

Таким образом 335 литров жидкости при температуре окружающей среды 20С? и начальной температуре жидкости 15?С можно нагреть тремя нагревательными элементами за 1 час.

Подбор трубопроводов

Принимаем диаметр проходного сечения трубопровода dy=2010^-3 м, а толщину стенки 0,510^-3м. Трубопровод изготавливается из из коррозионностойкой стали X18H10Т (по ГОСТ 5949-75) с допускаемым напряжением МПа

Поверочный расчет на прочность трубопровода проведем по формуле

σ≤ [σ]

Действующие в трубопроводе напряжение рассчитаем по формуле:

, (2.23)

σ ≤ [σ] –условие прочности выполняется.

Расчет потерь в трубопроводах и подбор насоса

Потребное давление перед форсункой p=0,5 МПа.

Необходимо отрегулировать редукционный клапан насоса, который будет обеспечивать необходимое давление за насосом, чтобы перед форсунками было постоянно заданное давление 0,5 МПа. Для этого необходимо рассчитать потери давления в трубопроводе от насоса до форсунок. Для упрощения расчета разделим его на два участка: первый участок от насоса до коллектора, второй от коллектора до форсунок (смотри принципиальную схему).

Для определения потерь давления на первом участке используем уравнение Бернулли [15]:

; (2.24)

где p₁ и p₂–давления за насосом и перед форсункой соответственно, МПа (p₁, МПа неизвестно);

p₂=0,5 МПа;

V₁ и V₂–средние скорости движения потока жидкости за насосом и перед форсункой соответственно, м/с;

γ–удельный вес моющей жидкости (γ=1);

-суммарные потери в трубопроводе;

g–ускорение свободного падения, м/с²

α–коэффициент, учитывающий неравномерность распределения скоростей и зависит от числа Рейнольдса Re.

Так как площади сечений трубопроводов за насосом и перед коллектором равны, то и скорости V₁ и V₂ будут равны и определяться по формуле:

(2.25)

где Q–расход рабочей жидкости через сечение (Q=0,00125 м³/с)

S–площадь сечения

; (2.26)

где d–диаметр трубопровода; d=0,02м

тогда:

V_ср=125·10^-5 /31,4·10^-5 =3,98м/с

Суммарные потери определяются по формуле:

(2.27)

где h_тр–потери на трение в трубопроводе

Σζ–суммарный коэффициент местных сопротивлений, который складывается из:

- коэффициента сопротивления в тройнике ζ_тр=3,5;

- коэффициента сопротивления в фильтрах, их два, то ζ_ф=2?2,5=5;

- коэффициента сопротивления в соединениях гибкого трубопровода с металлорукавом и с коллектором ζ_с=0,3?2=0,6,

- коэффициента сопротивления в вентиле ζ_тр=2,5;

тогда

Σζ=5+3,5•3+0,6+2,5•2=21,1

Потери в трубопроводе на трение определяются по формуле:

(2.28)

где λ–коэффициент зависящий от числа Рейнольдса

l - длина трубопровода

l=5м

(2.29)

где ν–коэффициент вязкости, для промывочной жидкости принимаем ν=20cCт=0,2 см2/сек, Q=1250 см3/сек, d=2 cм

тогда:

Reкр=2300

Re>Reкр, значит течение в трубопроводе турбулентное, тогда λт=0,036, α=1, тогда:

7,27м.

м.

Расчет потерь в трубопроводе после коллектора производится, как в разветвленном трубопроводе:

Суммарные потери Σh определяются по формуле 2.27.

Коэффициент суммарных местных сопротивлений Σζ определяется сопротивлениями в местах соединения гибкого трубопровода с коллектором и форсункой

ζс=0,3?7=2,1

и коэффициентом сопротивлений непосредственно в коллекторе ζк=3,5

тогда:

Расход в трубопроводе между коллектором и форсункой равен:

м3/с,

тогда, по формуле 2.18 скорость течения жидкости в трубопроводе от коллектора до форсунки

, м/с

По формуле найдем h_тр, для чего по формуле 2.29 определим Re: Q=83,2 см³/сек, d=1cм, ν=20cCт=0,2 см²/сек

Re<Reкр, значит течение в трубопроводе ламинарное, тогда λ_л=0,11

Длина трубопровода от коллектора до форсунки l=3,5м, тогда:

суммарные потери равны:

Суммарные потери будут складываться из потерь на первом участке и на втором:

(2.30)

Из уравнения Бернулли:

(2.31)

МПа

То есть насос должен создавать давление не меньше 0,75 МПа, для обеспечения необходимого давления перед форсунками. Это достигается регулировкой обратного клапана, чтобы он перепускал нагнетаемую насосом рабочую жидкость при увеличении давления на выходе из насоса более 0,75 МПа. Принимаем насос шестеренный БГ 11–25А (Q=105 л/мин, p=2,5 МПа)

Подбор электродвигателя для привода насоса

Для механического привода насоса подбираем электродвигатель из условия потребной мощности. Потребная мощность электродвигателя определится по формуле

(2.32)

Принимая значения механического и объёмного к.п.д., равными 0,8 и 0,82 соответственно:

кВт

Минимальную мощность электродвигателя приближенно можно определить, приняв во внимание КПД насоса гидроустановки и и, оценив гидравлические потери в трубопроводах, коэффициентом .

(2.33)

В этом случае:

кВт

Тип электродвигателя выбирается по каталогу. Выбран электродвигатель 4A80B2Y3 (по ГОСТ 19523-84), с мощностью 2,2 кВт и напряжением питания 380В.

2.4.4 Подбор стандартных комплектующих изделий установки

Насосный агрегат выполнен в компоновке шестеренчатого насоса БГ 11–25А с приводом от электродвигателя 4A80B2Y3 (по ГОСТ 19523-84), с мощностью 2,2 кВт и напряжением питания 380В. Насос обеспечивает подачу рабочей жидкости с давлением 2,5 МПа и расходом 105 л/мин.

Пульт управления обеспечивает работу по всему технологическому циклу подготовки и промывки проточной части двигателя. В пульте управления установлено оборудование по пуску насоса и подогревателей. На панели смонтированы кнопки пуска и останова, сигнальные лампы по контролю работы оборудования установки.

На установке в системе распределения и подачи моющей жидкости используется стандартная трубопроводная арматура и металлические рукава типа Н8ДО449 промышленного изготовления.

Соединения трубопроводов соответствуют стандартам и обеспечивают герметичность без проведения подтяжек в эксплуатации.

Для фильтрации моющей жидкости выбираем фильтры тонкой и грубой очистки 8Д2.966.040-2 и 8Д2.966.019-2 с допустимой пропускной способностью 90 л/мин и тонкостью фильтрации 5-8 и 16-25 мкм соответственно.

Для измерения давления жидкости подбираем манометр ОБМГ-160 ГОСТ 8625-77, с диапазоном измерения давления от 0 до 1,5 МПа, класс точности 2.5.

Для измерения температуры жидкости применим термопару с термометром ТУЭ-48.

Для соединения коллектора с установкой выбирается рукав резиновый напорный с текстильным каркасом по ГОСТ 18698-73, с условным проходом 20 мм и наружным диаметром 25мм.

2.4.5 Моющие жидкости

Моющий водоимульсинный раствор «Синвал» предназначен для промывки проточной части двигателя на ХП. «Синвал» является смесью поверхностно-активных веществ с добавками, которые обеспечивают ему высокое моющее действие.Средство имеет такие технические характеристики:
внешний вид – подвижная жидкость от светлого желтого до темного цвета;
продукт не токсичен; продукт относится к 4 классу – малоопасное вещество.

Для того, чтобы удалить загрязнения раствор должен содержать не менее 60 г на 1 литр воды с температурой 50-60°С.

Техническое моющее средство «Синвал» в сравнении в аналогичными концентратами обладает такими преимуществами:
• возможность применять любую воду, что исключает необходимость хранить на производстве запасы дистиллированной воды;
• более высокая концентрация, что позволяет снизить расход раствора и, соответственно, уменьшить расходы на эксплуатацию оборудования.

Моющие жидкости М-1, М-2 на основе керосина предназначены для промывки двигателя на ХП. Моющие жидкости М-1Р и М-2Р предназначены для промывки проточной части двигателя на режиме в соответствии с ТУ 2381-211-48163355-99.

Моющие жидкости М-1, М-1Р применяются при положительной температуре окружающего воздуха–от50?С до плюс 55?С, М-2, М-2Р при отрицательной температуре окружающего воздуха-от минус 5 до минус 25?С.

Моющая жидкость М-1 представляет собой водную эмульсию топлива ТС-1 ГОСТ 10227-86, стабилизированная поверхностно–активными веществами с добавками солей, улучшающими моющие и антикоррозионные свойства жидкости.

Моющая жидкость М-1Р представляет собой водную эмульсию топлива ТС-1 ГОСТ 10227-86, стабилизированная поверхностно – активными веществами с антикоррозионными добавками.

Моющие жидкости М-2, М-2Р представляют собой соответственно моющие жидкости М-1, М-1Р с добавкой этиленгликоля ГОСТ 10164-75 или ГОСТ 19710-83Е, понижающего температуру замерзания жидкостей.

Концентраты М-1, М-1Р представляют собой соответственно концентрированные моющие жидкости М-1 и М-1Р, содержащие по сравнению с жидкостями М-1 и М-1Р меньшее количество воды.

По физико–химическим характеристикам моющие жидкости М-1, М-1Р, М-2 и М-2Р концентраты М-1 и М-1Р удовлетворяют требованиям, указанным в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Физико-химические свойства промывочных жидкостей

Наименование показателей	Норма для марок
	М-1		М-1Р	М-2		М-2Р	конц. М-1		конц. М-1Р
Внешний вид	жидкости одно-, двух- или трехфазные с разными оттенками белого цвета							жидкие пасты одно-, двух- или трехфазные белого цвета с серым оттенком
Плотность при 20?С, кг/м³	915-1015	900-1000		1025-1060	1015-1050		*			*
Водородный показатель, pH	7-10	7-10		7-10	7-10		*			*
Температура кристаллизации, ?С, не выше	_	_		-25	-25		_			_
Зольность, %	_	0,005-0,007		_	0,005-0,007		*			*

2.4.6 Техническое описание конструкции установки

Установка предназначена для очистки проточной части двигателя НК-12СТ. Принцип действия установки основан на подаче моющей жидкости на вход работающего двигателя.

Установка предназначена для промывки проточной части двигателя НК-12СТ во время холодной прокрутки и на режиме малого газа работы двигателя. Установка представляет собой бак, разделенный перегородкой на две одинаковые емкости, объемом 335 литров, размещенный на тележке; насос шестеренный БГ 11–25А, встроенный в корпус электродвигателя для подачи моющего раствора к форсункам, размещенным на входе в двигатель; набор металлорукавов и соединений, размещенных на тележке и осуществляющих соединение насоса с отсоединительным гибким рукавом и подвод рабочей жидкости к манометрам, предохранительного клапана, осуществляющего поддержание постоянного давления на выходе из насоса (0,5МПа). Распределение рабочей жидкости к форсункам осуществляется за счет коллектора, который стационарно закреплен в отсеке двигателя. Подключение насоса к бакам и в режим перемешивания раствора осуществляется за счет перекрывания кранов. Для нагрева рабочей жидкости в баке расположено два нагревательных элемента. Для контроля температуры жидкости в баках расположены датчики температуры. Все контрольно-измерительные приборы размещены на пульте, который крепится на тележке. На тележке также предусмотрен ящик для хранения инструментов, соединительного рукава и противопожарного оборудования.

2.4.7 Основные технические данные установки

Условное обозначение…УПТ-ИФ

Потребляемая мощность, кВт

- при подаче моющего раствора на форсунки…..2

- при подогреве воды…20

Давление подачи моющего раствора на форсунки, МПа….0,5

Вместимость расходного бака, л….335

Расход моющей жидкости, м³/с ….0,3•10^-3

Масса установки, кг…..170

Габариты, мм…1550×1100×1150

Используемые моющие жидкости…...…водоимульсионный раствор «Синвал», растворы «M-1» и «М-2»

Время нагрева воды до температуры 55⁰С, мин…..60

Чистота сетки фильтра, не более, мкм…..16

Электрическое питание напряжением, В….380

2.4.8 Требования безопасности

1) Моющие жидкости и концентраты относятся к классу малотоксичных соединений четвертого класса в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76.

2) токсичность моющих жидкостей и концентрата определяется в основном наличием в их составе топлива ТС-1 (керосина) и этиленгликоля. ПДК паров углеводородов топлива ТС-1 или керосина в воздухе рабочей зоны–300 мг/м³ в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88, ПДК этиленгликоля в воздухе рабочей зоны 5 мг/м³. Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводить в соответствии с методическими указаниями Минздрава.

3) При работе с моющими жидкостями и концентратами применять спецодежду и индивидуальные средства защиты кожи и органов дыхания по ГОСТ 12.4.011-89.

4) Помещения, в которых производятся работы по приготовлению моющих жидкостей, должны быть оборудованы общей приточно-вытяжной вентиляцией в соответствии с санитарными правилами организации технологических процессов и гигиеническими требованиями к производственному оборудованию №1042-73.

5) В местах хранения моющих жидкостей и концентратов (в закрытых складских помещениях) запрещается обращение с открытым огнем.

6) При попадании моющих жидкостей и концентратов на кожу пятно следует удалить сухим ватным тампоном и вымыть теплой водой с мылом. При попадании брызг растворов в глаза – промыть большим количеством воды.

7) В случае разлива моющих жидкостей и концентратов место разлива следует засыпать древесными опилками или песком с последующей уборкой в контейнер для отходов.

8) Лица, занятые в приготовлении и применении моющих жидкостей обязаны проходить предварительные и периодические медосмотры и инструктажи.

2.4.9 Инструкция по эксплуатации установки

Для обеспечения постоянной исправности и готовности к работе установлены два вида технического обслуживания установки, текущее и периодическое, которое проводится один раз в квартал.

Текущее обслуживание проводится перед каждым включением установки и содержит:

- очистка установки, оборудования и измерительных приборов от пыли и грязи;

- проверка исправности ламп, выключателей и кранов;

- проверка электрических соединений и заземления;

Периодическое обслуживание включает в себя следующие операции:

- проверку электрооборудования;

- проверку герметичности соединений;

-очистку от загрязнения фильтрующих сеток обоих фильтров;

- очистку поверхностей каркаса и агрегатов от загрязнения.

Перед началом работы на установке необходимо провести следующие подготовительные работы:

- произвести визуальный осмотр внешнего состояния установки на месте её постоянного хранения;

- убедиться, что вентили слива баков находятся в закрытом положении;

- приготовить моющую жидкость (растворы «Синвал», «М-1», «М-2») и дать отстояться в течении 1 часа;

- проверить исправность приборов управления и контроля.

3 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В настоящее время на авиационных предприятиях существует множество технологических процессов с вредными условиями труда. В связи с этим необходимо обращать особое внимание вопросам безопасности жизнедеятельности ИТП, обслуживающих такие процессы.

Безопасность жизнедеятельности – это система знаний обеспечивающих безопасность обитания человека в производственной и непроизводственной среде и развития деятельности по обеспечению безопасности жизнедеятельности (БЖД), как науки – защита человека в техносфере от негативных воздействий антропогенного и естественного происхождения и достижение комфортных условий жизнедеятельности.

БЖД, как система включает в себя: экологическую безопасность, производственную безопасность, экономическую безопасность, правовые основы, гражданскую оборону, чрезвычайные ситуации и ликвидацию их последствий.

Безопасность жизнедеятельности решает такие задачи как:

- снижение вероятности поражения или заболевания ИТП, с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. А также, повышение условий труда, которое увеличивает качество, с одновременным уменьшением себестоимости продукции;

- совершенствование ТП с учетом опасных и вредных факторов, действующих на людей;

- разработку природоохранных мероприятий.

Правовую основу обеспечения безопасности жизнедеятельности составляют соответствующие законы и постановления. Нормативно – техническая документация включает правила по технике безопасности и производственной санитарии, стандарты системы стандартов безопасности труда, инструкции по охране труда для рабочих и служащих.

В соответствии с темой дипломного проекта , а так же на основе материала собранного в ходе преддипломной практики в настоящем разделе рассмотрим вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности при проведении работ, связанных с эксплуатацией двигателя НК – 12СТ в составе ГПА–Ц–6,3. В разделе 2 курсового проекта проекта была спроектирована установка для промывки проточной части двигателя, рассмотрим вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности при проектировании этой установки.

Проектируемое оборудование имеет вредные и опасные производственные факторы, которые могут привести к созданию чрезвычайных ситуаций. Исключение чрезвычайных ситуации обеспечивается мероприятиями по защите человека от опасных факторов в процессе работы с установкой.

3.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Опасный производственный фактор – фактор, воздействие которого на работающего может привести к травме.

Вредный производственный фактор – фактор, воздействие которого на работающего может привести к профессиональному заболеванию.

Анализ опасных и вредных факторов, которые могут иметь место в процессе эксплуатации установки для промывки проточной части двигателя НК-12СТ, представлен в Таблице 3.1.

Таблица 3.1. – Анализ опасных и вредных факторов

Опасный или вредный фактор	Действие фактора	Мероприятия по устранению
Опасный или вредный фактор	Действие фактора	Существующие	Реализуемые
1	2	3	4
Продолжение таблицы 3.1
1	2	3	4
Электрические сети питания электродвигателя с напряжением 380В	Поражение электрическим током	Применение защиты с помощью реле или заземления	Применение заземления
Наличие повышенного давления жидкости	Травмы в результате разрыва трубопровода	Тщательный подбор элементов трубопроводов. Применение предохранительных устройств	Подбор трубопроводов и соединение осуществлен с учетом требуемого запаса прочности.
Работа на высоте. Установка коллектора	Травмы при падении	Конструктивные методы, применение страховочных приспособлений	Применение специальных стремянок
Повышенный уровень шума от работающего двигателя	Ослабление чувствительности органов слуха	Применение индивидуальных и коллективных средств защиты.	Применение индивидуальных средств защиты
Повышенная пожароопасность. Источник–работающий двигатель	Поражение ИТП открытым пламенем	Применение средств тушения пожаров	Бортовая система пожаротушения. Противопожарное оснащение места проведения работ
Выбросы отработанного СМС из выхлопного устройства двигателя	Загрязнение окружающей среды двигателя	Применение системы сточных вод, собирающие устройства.	Промывка производится на работающем двигателе. В связи с этим, выбросы их выходного устройства незначительные

3.2 Мероприятия по устранению опасного фактора

Для промывки применяются моющие жидкости на основе керосина «М-1» и «М-2» и водоимульсионный раствор «Синвал» . Данные моющие жидкости и концентраты относятся к классу малотоксичных соединений четвертого класса в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76.

Одним из опасных факторов является температура рабочей жидкости, которая достигает 55⁰С. Для исключения отрицательных воздействий температуры от бака, в процессе эксплуатации, в конструкции расходного бака применен теплоизоляционный мат. Который предусматривает теплоизоляцию при температурах до 100⁰С. Кроме того каркас установки зашивается снаружи листами АМгМ.

Также из наиболее опасных факторов при эксплуатации установки является наличие повышенного давления в трубопроводах. Для предотвращения разрыва трубопроводов из-за воздействия каких-либо случайных факторов (засорение фильтра, пережим гибкого шланга и т.д.) в гидравлическую схему установки включен предохранительный клапан. К работе предохранительного клапана предъявляют следующие требования:

- при достижении максимально-допустимого давления клапан должен безотказно открываться и пропускать рабочую среду в требуемом количестве;

- клапан должен закрываться при давлении не намного ниже рабочего и при следующем возрастании давления до рабочего обеспечить требуемую степень герметичности.

С учетом вышеперечисленных требований производим расчет предохранительного клапана, который заключается в определении пропускной способности клапана при заданных условиях.

Максимальное давление открытия клапана определяют по формуле:

, (3.1)

где - рабочее давление жидкости, МПа.

МПа

Пропускная способность клапана определяется по формуле:

, (3.2)

где - коэффициент расхода;

- площадь проходного сечения клапана, м²;

- плотность жидкости, кг/м³;

- максимальное давление открытие клапана, Па;

- атмосферное давление, Па.

Коэффициент расхода найдется по формуле:

, (3.3)

где - коэффициент сопротивления.

Ккоэффициент сопротивления можно принять равным.

Тогда, согласно формуле (3.3):

Пропускная способность клапана определяется по формуле (3.2):

320 дм3/ч

Предохранительный клапан РД14 обеспечивает необходимый аварийный расход жидкости, так как пропускная способность клапана (320 дм³/ч) больше рабочего расхода моющей жидкости (до 250 л).

Расчет защитного заземления

Электрические сети необходимы для подачи питания на электродвигатель и электронагреватели. При этом используется переменный ток напряжением 380 В. При поражении электрическим током человек подвергается термическому, электрическому и биологическому воздействиям. Термическое воздействие выражается в ожогах. Электрическое – в разложении крови и других органических жидкостей. Биологическое – в судорожных сокращениях мышц, нарушения деятельности органов дыхания и кровообращения. Возможна металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия.

Для защиты от высокого напряжения на разработанной установке применяется изоляция электрических сетей, заземление.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных “замыканием на корпус”. Это достигается уменьшением разницы потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования .

В качестве заземляющего устройства для данного стенда используются выносные заземлители, которые представляют собой металлические стержни. Перед подготовкой стенда к работе они заглубляются в землю. Над землей стержни имеют концы длиной 100 мм. К концам привариваются проводники, соединяющие стержни со стендом.

По условиям безопасности заземление должно обладать относительно малым сопротивлением. Поэтому в практике применяется, как правило, групповой заземлитель R гр, т. е. заземлитель, состоящий из нескольких параллельно включенных заземлителей .

R гр = , (3.4)

где R₀ — сопротивления одиночных заземлителей ,

n — количество одиночных заземлителей

Принимаем n = 4.

R₀ = ln, (3.5)

где — удельное сопротивление грунта ( песок ) ,

— длина заземлителя ,

— диаметр заземлителя .

Принимаем = 40 Ом / м), = 2 м, = 0,02 м.

_гр = ln = ln = Oм (3.6)

Согласно требованием Правил устройства электроустановок сопротивление защитного заземления в любое время года в установках напряжением ниже 1000 В не должно превышать 4 Ом. Защитное заземление спроектированного стенда удовлетворяет этим требованиям.

Расчет освещения помещения

Расчет естественного освещения

Рассчитать естественную освещенность в рабочем месте инженера . Определить необходимую площадь световых проемов (остекления).

Мест нахождения помещения: Самара. ен= 1
Геометрические размеры помещения: длина помещения Lп =10 м; глубина

В= 10 м; высота Н = 8 м. Высота от рабочей поверхности до верха окна h1 = 6м.
Расстояние от проемов до расчетной точки L= 3 м.
Коэффициенты отражения потолка, стен и пола: 50 %, 30%, 10 %. Противостоящее здание находится на расстоянии Lзд = 30 м; Нзд = 30 м.

Спроектировать боковое, одностороннее естественное освещение. Предусмотреть использование двойного оконного стекла в деревянных спаренных вертикально расположенных переплетах. Наименьший размер объекта различения - 2 мм.

Определяем нормированное значение коэффициента естественной освещенности для района расположения : ,

находим по таблице Приложения 1 ен = 1 [10]

Для Самары при ориентации окон на север -

Коэффициент запаса по таблице Приложения 7 - Кз = 1,6.

Находим световую характеристику световых проемов по табл. 2.3

при Lп/В=10:10=1 ; В/h1 =10:6 =1,6 ?о =15.

Определяем общий коэффициент светопропускания:

по табл. 2.5; по табл. 2.6 ; (при боковом освещении); принимаем .

Определяем коэффициент r1 - для бокового освещения по табл. 2.12.

Для этого находим:

отношение глубины помещения к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна - В/ h1= 10/6 = 1,6;

отношение расстояния между расчетной точкой и наружной стеной к глубине помещения - L/В = 5/10 = 0,5;

отношение длины помещения к его глубине - Ln/B = 10/10 = 1;

величину средневзвешенного коэффициента отражения потолка, стен и пола, при площади потолка; площади стен

; площади пола :

(%).

r1 = 3,3.

Находим коэффициент Кзд, учитывающий затенение противостоящим зданием по табл. 2.4 при отношении Lзд/Нзд = 30/30 = 1 и = 30 %

Кзд =1,4.

Определяем площадь световых проемов по формуле:

Относительная площадь световых проемов:

Расчет искусственного освещения

Целью светотехнического расчета является разработка рекомендаций по расположению оптимального количества светильников нужного типа в помещении для создания комфортных, удовлетворяющих всем нормам условий пребывания человека.

Одним из наиболее важных качественных показателей освещения, регламентируемых нормативными документами, является коэффициент пульсации. Для моечных помещений нормируемый коэффициент пульсации в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 составляет не более 10. Наиболее простым и эффективным способом устранения пульсаций светового потока является использование светильников с электронной пускорегулирующей аппаратурой.

При выборе светильников также нужно определиться с типом потолка в помещении для того, чтобы понять, каким образом фиксировать на нем осветительные приборы. Наиболее приемлемым вариантом стало крепление светильников на тросы. При этом была снижена высота установки светильников с 8 м (высота потолков цеха) до 6 для более лучшего распределения светового потока. Обобщая изложенное, приходим к следующему заключению: при освещении данного помещения целесообразно использовать светодиодные светильники ТИС-27-5000.

Технические характеристики
ПАРАМЕТР	ТИС-27-4500	ТИС-27-5000
Световой поток, лм	4500	5000
Тип КСС по ГОСТ Р 54350-2011	Д
Цветовая температура излучения, К	3700÷4700
Напряжение / частота питания, В / Гц	220 / 50
Индекс цветопередачи	75	3200÷5300
Потребляемая мощность, Вт	65
Род тока	переменный
Коэффициент мощности	0,9
Класс защиты от поражения электрическим током по ГОСТ Р МЭК 60598-1-2003	I
Климатическое исполнение по ГОСТ Р 15150-69	У2
Диапазон рабочих температур, °С	-30 ÷ +40
Степень защиты по ГОСТ 14254-96	IP 65
Габариты, мм	1000х145х85
Вес, кг, не более	3,2
Срок службы, не менее, часов	50 000
Гарантийный срок хранения	от 5 до 10 лет
Гарантийный срок эксплуатации	от 3 до 7 лет в пределах гарантийного срока хранения

По методу коэффициентов использования необходимое количество светильников N в осветительной установке определяется с помощью формулы:

, (1)

где E_Н – нормативный уровень освещенности, лк; S – площадь помещения, м²; К_З – коэффициент запаса; K_И – коэффициент использования; n – количество ламп в светильнике; Ф_Л – световой поток одной лампы в светильнике.

Основным критерием, по которому определяется необходимое количество осветительных приборов, является нормируемый уровень освещенности E_Н. Этот показатель для производственного помещения по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 (СНиП 23-05-95) составляет 500 лк для расчетной плоскости на высоте 1 м от пола.

Площадь помещения определим по формуле:

, (2)

где a– длина помещения, м; b– ширина помещения, м.

S=10·10=100 м².

Коэффициент запаса К_З определяем в зависимости от типа помещения и принимаем равным 2.

Коэффициент использования K_И характеризует эффективность использования светового прибора в помещении. Для его определения необходимо знать индекс помещения и коэффициенты отражения стен, пола и потолка.

Рассчитываем индекс помещения (рис. 1):

, (3)

где h₁ – высота установки светильников, м; h₂ – высота расчетной поверхности, м.

Рисунок 1 – Схема помещения

Коэффициенты отражения стен, пола и потолка принимаем равными: потолок(70); стены(50); пол(20).

Найдем коэффициент использования по таблице для светильника ТИС-27-5000:K_И =0,51.

Количество ламп в светильнике выбранного типа составляет n=1.

Определяем требуемое количество светильников по формуле (1):

N=23

Таким образом, для данного помещения осветительная установка должна состоять из 23 выбранных светильников с равномерным распределением по поверхности потолка. С учетом допуска -10%-+20% количество светильников может варьироваться от 21 до 27 шт.

Рисунок 2 – Схема освещения помещения

Полы производственного помещения должны быть ровными, прочными, нескользкими. Материалы, предусмотренные для устройства полов, должны удовлетворять гигиеническим и эксплуатационным требованиям для данного производства. В помещениях, где установлен стенд для промывки подшипников, могут накапливаются жидкости поэтому полы должны быть непроницаемыми для жидкости.

Противопожарная безопасность

Основные причины пожаров

— неосторожное обращение с огнем;

— неудовлетворительное состояние электротехнических устройств и нарушение правил их монтажа и эксплуатации;

—нарушение режимов технологических процессов;

—неисправность отопительных приборов и нарушение правил их

Так как выше пречесленных факторов невозможно полностью устранить разработаем мер пожарной профилактики.

1. Мероприятия, направленные на предотвращение пожара

—выбор технологических процессов, материалов, оборудования, режимов ведения процессов и эксплуатации оборудования с учетом пожароопасности, в том числе применение негорючих и трудногорючих материалов и веществ вместо пожароопасных;

—соответствующий выбор и устройство систем отопления и вентиляции, применение электрооборудования и светильников, соответствующих классу пожаро-, взрывоопасное™ помещений, группе и категории взрывоопасной смеси;

— устранение условий для самовозгорания веществ и материалов;

—применение мер борьбы с разрядами статического электричества и другими видами искрообразования;

—установление максимально допустимой температуры нагрева поверхностей оборудования, горючих веществ, материалов, конструкций.

2. Мероприятия, направленные на ограничение размеров и распространения пожара за пределы его очага:

—ограничение количества горючих веществ, одновременно находящихся в помещении;

—изоляция горючей среды (герметизация оборудования и тары с пожароопасными веществами), размещение пожароопасных процессов и

—устройство автоматической пожарной сигнализации и применение средств пожаротушения, в том числе автоматического.

3. Мероприятия, обеспечивающие безопасную эвакуацию людей и имущества:

—применение строительных конструкций зданий и сооружений соответствующих пределов огнестойкости, чтобы они сохраняли несущие и ограждающие функции в течение всей продолжительности эвакуации людей, выбор объемно-планировочного и конструктивного исполнения здания таким, чтобы эвакуация людей была завершена до наступления предельно допустимых уровней факторов пожара;

—применение аварийного отключения и переключения оборудования и коммуникаций;

— выбор средств коллективной и индивидуальной защиты;

—устройство систем противодымной защиты, которая исключает задымление путей эвакуации;

—устройство необходимых путей эвакуации (коридоров, лестничных клеток, дверных проемов, наружных пожарных лестниц), рациональное их размещение и надлежащее содержание.

4. Мероприятия, предусматривающие создание условий для успешного тушения пожаров и обеспечивающие безопасность людей, участвующих в тушении пожара:

— оборудование зданий и помещений установками пожарной автоматики, обеспечение помещений нормируемым количеством первичных средств пожаротушения в боеготовном состоянии;

5. Организационные мероприятия пожарной профилактики:

— организация обучения работников правилам пожарной безопасности:

Противопожарная характеристика помещения составляется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами (СН и П), и оформляется в виде таблицы (таблицы 3.1, 3.2).

Таблица 3.1 - Противопожарная характеристика помещения

Наименование показателя

Величина показателя

Категория производства по пожарной безопасности

Наименьшая ширина проходов для прохода людей, м

Число пожарных постов, шт.

Количество огнетушителей ОХП-10 и ОУ-2,шт.

Специальные средства пожаротушения

5(песок 1 м³)

Таблица 3.2 – Допустимые величины показателей микроклимата

Наименование показателя

Холодный период

Тёплый период

Категория работ по уровню энергозатрат, Вт

Температура воздуха,⁰С в диапазоне величин:

- ниже оптимальных

- выше оптимальных

Температура поверхностей, ⁰С

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения воздуха, м/с для диапазона температур воздуха:

- ниже оптимальных величин, не более

- выше оптимальных величин, не более

IIa (175…232)

17,0 – 18,9

21,1 – 23,0

16,0 – 24,0

15 – 75

0,1

0,3

IIa (175…232)

18,0 – 19,9

22,1 – 27,0

17,0 – 28,0

15 – 75

0,1

0,4

Для приготовления концентрата моющего раствора используется горючие вещество – керосин ТС-1. Возможно его попадание на корпус установки. Для обеспечения пожаробезопасности на установке смонтировано заземление и огнетушитель марки ОУ – 2.

Химически активные вещества представлены керосином ТС-1 и этиленгликолем. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов топлива ТС-1 в воздухе рабочей зоны 300 мг/м³ в соответствии с ГОСТ 12.1.005 - 88, предельно допустимая концентрация этиленгликоля 5 мг/м³.

Заливка концентрата раствора и воды производится через технологическую горловину диаметром 500 мм из герметичных канистр, горловина, после наполнения баков закрывается герметичной крышкой. Для избежания попадания концентрата раствора на работающего при заливке, рабочему выдаётся специальная одежда, в соответствии с инструкцией по эксплуатации установки, приведенной в разделе 2 дипломного проекта.

Установка для промывки ПЧ двигателя НК – 12СТ, разработанная в разделе 2 дипломного проекта, предназначена для промывки ПЧ двигателя на режиме.

При этом во время промывки установка расположена рядом с работающим ГПА и обслуживающий персонал тоже. В связи с этим на обслуживающий персонал во время промывки ПЧ двигателя оказывает негативное воздействие шум, исходящий от ГПА. При уровне шума более 80 дБ и большой его длительности наблюдается необратимое ослабление слуха у персонала компрессорной станции, повышенная утомляемость, раздражительность и другие неблагоприятные явления. По спектру шумы делят на широкополосные и тональные. Шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью и мощностью.

Для ГПА характерен белый (широкополосный) шум с уровнем 110…120 дБ, а так же шум распространяющийся не по воздуху, а по элементам конструкции, который называется структурным.

Источником шума в ГПА являются: всасывающий тракт двигателя; выхлоп турбины; корпус двигателя и камеры сгорания; нагнетатель с присоединенными трубопроводами; опорная рама – маслобак; вентиляторы и насосы с электродвигателями; узлы редуцирования газа; периодические сбросы сред в технологических целях.

Шум, производимый на ГПА–Ц-6,3 вызван процессом горения, высокой скоростью прохождения газов через проточную часть турбины и турбулентностью газового потока на выхлопе, что является главной составляющей шума. Известно, что он значительно ослабляется при уменьшении средней скорости в секциях выхлопного патрубка.

Для защиты обслуживающего персонала от негативного воздействия шума во время выполнения операции по промывки ПЧ двигателя на режиме предусмотрено использование наушников.

Проанализировав вышеперечисленные условия труда, причисляем операцию по промывке ПЧ двигателя к классу 3.2 условий труда.

Анализ воздействия объекта проектирования на окружающую среду:

холодной прокрутке, жидкость сливается в специальную емкость. Остаток жидкости сливается в отстойник.

Воздействие на окружающую среду

Промывка ГВТ проводится на работающем двигателе раствором моющего вещества.

Промывочная жидкость размещается в герметичном баке, откуда по герметичным трубопроводам подается в тракт двигателя. Герметичность бака и трубопроводов предотвращают распространение жидкости в окружающую среду.

В процессе промывки вода в баках нагревается до температуры 55⁰С, испаряется в камере сгорания в процессе промывки на режиме и выбрасывается в атмосферу. Вместе с ней в воздух выбрасывается и растворяется в нем и часть моющего вещества. При промывке на холодной прокрутке жидкость, пройдя через тракт двигателя, сливается в специальную емкость. Остаток жидкости сливается в отстойник.

После промывки увеличивается степень повышения давления компрессора двигателя на 2%, уменьшается расход топлива на 2.2%, мощность двигателя увеличивается на 3.2%. Следовательно, уменьшается количество выхлопных газов, топливо сгорает полностью, что способствует уменьшению содержания в них канцерогенных веществ, исчезновению копоти.

Вывод:

Для обеспечения экологической безопасности работы установки необходимо организовать утилизацию отработавшей жидкости.

Очистка ПЧ двигателя способствует значительному увеличению его экологичности.

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПРОЕКТИРОВАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Спроектирована установка для промывки ГВТ двигателя Д-36. Установка имеет несколько преимуществ по сравнению со своими прототипами:

1) повышено удобство работ;

2) повышена культура труда;

3) снижены производственные затраты.

Расчет технико-экономических показателей проводится в следующей последовательности:

1)Расчет себестоимости изготовления установки.

2)Определение экономического эффекта спроектированного оборудования.

1) Полная себестоимость изготовления установки определяется по формуле:

С_п=З_пр+З_изг (4.1)

где З_пр – затраты на проектирование оборудования, руб.;

Зизг – затраты на изготовление оборудования, руб.;

Затраты на проектирование оборудования вычисляются по формуле:

З_пр=З_осн+О_с+Н_р+Ц.Р. (4.2)

где З_осн – основная заработная плата конструкторам, руб.;

О_с – отчисления в фонд социального страхования, руб.;

Нр – накладные расходы, руб.;

Ц.Р. – цеховые расходы, руб.

Основная заработная плата:

(4.3)

где - часовая тарифная ставка проектировщика, руб/ч;

чел.час- трудоемкость проектных работ (подбор деталей, выпуск, согласование чертежей);

руб – премия, все проектные работы выполняются одним инженером-конструктором 1 категории с месячным окладом в 18000 руб.

З_осн 12044+1350=6630 руб.

О_с = 0,3• З_осн = 0,3•6630 =1989 руб.

Накладные расходы:

Н_р=0,7_•З_осн

Нр=0,7_*6630=4641 руб.

Цеховые расходы составляют 200% от заработной платы:

Ц.Р.=2•6630=13260 руб.

Таким образом затраты на проектирование оборудования составляют:

З_пр=6630+1989+4641+13260=26520 руб.

Затраты на изготовление оборудование вычисляем по формуле:

З_изг=З_мо+З_нв+З_пк+З_пр+Ц.Р.+Р_э+Р_и (4.8)

где З_мо – затраты на основные материалы, руб;

З_мв – затраты на вспомогательные материалы, руб;

З_пк – затраты на полуфабрикаты и комплектующие изделия, руб;

Ц.Р. – цеховые расходы, руб;

З_пр – затраты на зарплату основных производственных рабочих, руб;

Р_э – затраты на технологическую энергию, руб;

Р_и – Затраты на содержание оборудования и инструмента, руб;

Затраты на основные материалы:

З_мо=Н_м*Ц (4.9)

где Н_м – норма расхода материала, кг;

Затраты на вспомогательные материалы составляют 5% от затрат на основные материалы.

Затраты на полуфабрикаты и комплектующие изделия:

З_пк=Н_пк*Ц (4.10)

где Н_пк – норма расхода полуфабрикатов и комплектующих изделий;

Ц – цена за единицу;

Таблица 4.1 - Стоимость изделий и применяемых материалов

Наименование детали	Количество, шт.	Стоимость единицы, рубли		Общая стоимость, рубли
1. Вентили	3	200		600
2. Датчики температуры	1	700		700
3. Лакокрасочное покрытие	6 л.	150		900
4. Манометры	2	500		1000
5. Насос шестеренный	1	29400	29400
6. Клапаны перепускные	2	150	300
7. Регулятор температуры	2	470	940
8. Сталь	8 м²	140	1120
9. Трубопровод гибкий	12 м	90	1080
10. Трубопровод стальной	8 м	115	920
11. Тележка	1	5500	5500
12. Фильтры	2	1200	2400
13. Электродвигатель	1	4600	4600
14. Электронагреватели	3	420	1260
15. Электрооборудование	-	3000	3000
16. Указатель уровня	1	500	500
16. Элементы крепежа	-	1500	1500
18. Гидроразъем	1	150	150

åД_i=55570 рублей

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих определяется на основе общей трудоемкости изготовления W и определения средних часовых тарифных ставок С_1р:

З_пр=З_о+З_д+О_с (4.11)

где Зо – основная заработная плата;

З_д – дополнительная заработная плата,

З_д=0,04_*З_о;

Ос – отчисления в фонд социального страхования,

О_с=0,3_*(З_о+З_д); (4.12)

Значение основной заработной платы производственным рабочим:

З_о=К_п*С_1р*К_тар*t_пр, (4.13)

где К_п – коэффициент учитывающий размер премий,

К_п=1,4;

С_1р – часовая тарифная ставка первого разряда, руб;

К_тар – тарифный коэффициент данного разряда работы;

t_пр – трудоемкость изготовления приспособления,

t_пр=(D_н*d_н+2_*D_сп+0,5_*D_св+Р_сп+8_*Н)_*Г, норм.ч. (4.14)

где D_н – количество нормальных (стандартных, нормализованных) деталей,

D_н =11;

d_н – коэффициент, учитывающий количество деталей в приспособлении.

d_н=0,8 ;

D_сп – количество специальных (ненормализованных) деталей,

D_сп=5;

D_св – количество сварных деталей,

D_св=1;

Рсл – коэффициент сложности приспособления,

Рсл=4 ;

Н – количество сложных слесарных сечений,

Н=0;

Г – коэффициент габаритности,

Г=1.

t_пр=(11_*0,8+2_*5+0,5_*1+4+8_*0)=23,3 норм.ч.

Заработная плата основных рабочих:

З_о=1,4_*80_*1,54_*23,3=4018,7 руб.

Дополнительная заработная плата основных производственных рабочих:

З_д=0,04_*4018,7=160,8 руб.

Отчисления в фонд социального страхования:

О_с=0,365_*(4018,7+160,8)=1253,8 руб.

Цеховые расходы включают расходы по содержанию персонала и вспомогательных рабочих, занятых на общецеховых работах, расходы на амортизацию, ремонт и содержание цеховых зданий и сооружений и др. и составляют 200% от зарплаты рабочих:

Ц.Р.=2_*(З_о+З_д+О_с) (4.15)

Ц.Р.=2*(4018,7+160,8+1253,8)= 10866,6 руб.

Затраты на технологическую энергию:

Р_э=Н_э*Ц (4.16)

где Н_э – Норма расхода энергии на единицу продукции:

Ц – стоимость единицы энергии;

Р_э=1200_*3,17=3732 руб.

Затраты на содержание оборудования, инструмента составляют 150% от заработной платы основных производственных рабочих:

Р_и=1,5_*З_о (4.17)

Ри=1,5*4018,7=6028,2 руб.

Таким образом, затраты на изготовление спроектированного стенда составят:

З_изг=55570 +4018,7+160,8+1253,8 +10866,6+ 3732+6028,2 =81630 руб.

Стоимость спроектированного стенда:

Сп=26520+ 81630 =108150 руб.

2)Годовой экономический эффект от внедрения приспособления рассчитывается по формуле:

Э_год=Э_пр1-Э_пр2=(С₁+Е_н*К₁)-(С₂+Е_н*К₂) (4.18)

где Э_пр1,Э_пр2 – приведенные затраты до и после внедрения приспособления, руб./год;

С₁,С₂ – себестоимость обслуживания до и после внедрения приспособления, руб.;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности спроектированного оборудования, Е_н=0,35

К₁,К₂ – капиталовложения в средства контроля и автоматизации, руб.

При внедрении разработанного приспособления экономический эффект достигается за счет уменьшения времени на контроль сборки привода турбостартера.

Таким образом, годовой экономический эффект:

Э_год=(С₁-С₂)N-Е_н*(К₁-К₂), (4.19)

где К₁-К₂=DК=С_п – капиталовложения до и после внедрения приспособления отличаются только на величину его стоимости:

Годовой объем работ по обслуживанию приводов находим по формуле:

N=n_*n_пф, (4.20)

где N – количество двигателей ремонтируемых в год, шт.;

n –количество двигателей находящихся в эксплуатации

n=220 шт.;

n_пф – число ремонтов двигателя в год .

Межремонтный ресурс двигателя составляет 11000 часов. Следовательно, при средней наработке 6500 часов в год:

Подставляем исходные данные в формулу (4.20) получим:

N=220_*0,59=130 шт.

Стоимость сборки одного привода С определяется по выражению.

С=Р+М_о+З_пр+Р_э+З_с+З_п+З_м (4.21)

Трудоемкость сборки 16 чел.ч. Операция выполняется четырьмя рабочими.

Для определения технологической себестоимости рассчитаем следующие затраты:

1) Затраты на расходуемые материалы Мо: Затраты на расходные материалы:

где –количество материала «Синвал» 250л ;

–цена за единицу материала руб/л.

;

1) Затраты на технологическую энергию:

Р_э=Н_э*Ц, (4.22)

где Р_э – затраты на энергию;

Н_э – норма расхода энергии на промывку одного двигателя,

Нэ=16 кВт/час,

Ц=3,17рублей ,

Рэ=16*3,17= 50,72 руб.

2) Затраты на содержание и амортизацию приспособления:

, (6.23)

где С_об – первоначальная стоимость оборудования;

N – годовая программа использования приспособления ;

руб.

3) Затраты на зарплату:

З_пр=Т_*С_1*q_*К, (6.24)

где Т – трудоемкость выполнения операции, чел.ч;

С₁ – часовая тарифная ставка рабочего;

q – коэффициент, учитывающий размер премий и дополнительной заработной платы.

З*_пр=20_*80_*1,5_*1,33=3200 руб.

З*_пр – Заработная плата до внедрения приспособления

З_пр=16*80*1,5*1,33=2560 руб.

4) Затраты на отчисления:

З_с= 0,03_*З_пр – отчисления на социальное страхование;

З*_с=0,3_*3200=960 руб.

З_с=0,3_*2560=768 руб.

Технологическая себестоимость промывки одного двигателя:

С₁=196+3200+960+50,72+1375=5611,7 руб.

С₂=4757,7руб.

Подставляя исходные значения в формулу (4.19) получим годовой эффект:

Э_год=(С₁-С₂)_*N+Е_н*С_п (4.25)

Э_год=(5611,7-4757,7)_*130-0,35_*108150 =71347,8 руб.

Срок окупаемости спроектированной установки:

(4.26)

года.

В результате проведенных расчетов можно сделать выводы:

1) Применение разработанного приспособления выразится в экономическом эффекте 71347,8 руб.

2) Срок окупаемости нового приспособления меньше шести – восьми лет, что подтверждает его высокую технологическую и экономическую эффективность.

5 ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ходе анализа запатентованных устройств и способов, аналогичных спроектированной установке и способу работы на ней, была сформирована Таблица 5.1.

Таблица 5.1 – Патентные исследования, найденные в ходе анализа

Предмет поиска (объект и его составные части)	Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классификационного документа		Заявитель с указанием страны, номер заявки, дата приоритета и публикации			Сущность заявленного технического решения и цели его создания
1	2		3			4
Устройство для промывки тракта газотурбинного двигателя (Рисунок 5.1)	Россия, Патент 69924 B08B3/00		Ярославская обл., г. Рыбинск, пр-кт Ленина, 163, ОАО "Научно-производственное объединение "Сатурн", ОРИС Автор(ы): Горбунов Владимир Вениаминович (RU), Ряхин Сергей Александрович (RU)			Устройство для промывки тракта газотурбинного двигателя включает: стартер; бак для моющей жидкости; коллектор с форсунками, сообщенные между собой первой магистралью, имеющей дроссельный кран; также аналогичную вторую магистраль для сообщения бака с нагнетателем, отличающееся тем, что вторая магистраль устройства сообщает бак со стартером газотурбинного двигателя.
Продолжение таблицы 5.1
1	2		3			4
Рисунок 5.1 – Принципиальная схема устройства для промывки тракта ГТД
Способ и устройство для очистки турбовен-тилятор-ного газотур-бинного двигателя		Россия, Патент 2331487 B08B3/02	Москва, ул. Б.Спасская, 25, стр.3, ООО "Юридическая фирма Городисский и Партнеры", пат.пов. С.А.Дорофееву Автор(ы): ЙЕРПЕ Карл-Йохан (SE), АСПЛУНД Петер (SE) Патентообладатель: ГЭЗ ТЕРБАЙН ИФФИШЕНСИ АБ (SE)		Устройство содержит множество сопел, предназначенных для распыления чистящей жидкости в воздушном потоке в воздухозаборнике двигателя выше по потоку вентилятора двигателя. Первое сопло установлено так, что чистящая жидкость, испускаемая из него, ударяется о поверхности лопастей по существу со стороны нагнетания, второе сопло установлено так, что чистящая жидкость ударяется о поверхности лопастей по существу со стороны всасывания. Изобретение обеспечивает эффективное удаление различных видов загрязнений, обнаруженных на вентиляторе и компрессоре
Продолжение таблицы 5.1
1		2	3		4
Установка для промывки и эмульсиро-вания воздушно-газового тракта газотурбин-ного двигателя (Рисунок 5.2)		Россия, Патент 2323051 B08B3/02	Татарстан, г.Казань, ул. Тэцевская, 10, ЗАО "Заречье", М.Л. Трубачеву Автор(ы): Карась Леонтий Вениаминович (RU), Муштаков Георгий Глебович (RU), Локай Леонид Викторович (RU), Данюшевская Белла Абельевна (RU), Трубачёв Максим Леонидович (RU) Патентообладатель: ЗАО "Заречье" (RU)		Изобретение относится к области чистки и предотвращения загрязнения, в частности, с применением жидкости и может быть использовано при обслуживании летательных аппаратов в условиях эксплуатации. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и улучшение качества промывки и эмульсирования газовоздушного двигателя, в том числе с пылезащитным устройством на воздухозаборном сопле. Установка содержит подвижную платформу, на которой смонтированы две емкости для моющей жидкости и эмульсии с фильтрами, соединенные трубопроводами с электроприводным насосом, краном, гидроприводным объемным дозатором эмульсии и распылительным устройством с распылительными форсунками.
Продолжение 5.1
1		2		3			4
Рисунок 5.2 – Принципиальная схема установки для промывки и эмульсирования воздушно-газового тракта газотурбинного двигателя
Способ очистки дизельных турбоком-прессоров от нагара		Россия Патент 2008103 В08В3/04,		Заявитель(и): Омский институт инженеров железнодорожного транспорта Автор(ы): Данковцев В.Т. Патентообладатель(и): Данковцев Вячеслав Тихонович			Принцип работы основан на том, что в газовыхлопной тракт потоком сжатого воздуха из замкнутого объема инжектируют абразивный материал. Установка служит для очистки газовыпускных трактов и лабиринтных уплотнений от нагара дизельных турбокомпрессоров в эксплуатационных условиях.
Продолжение таблицы 5.1
1		2		3			4
Устройство для струйной обработки поверхности		Россия Патент 2004358 В08В3/02		Автор (ы): Петрухин И.Д.; Савельев А.А.; Теслюченко С.Ф.; Гузенко С.И.; Борисов Ю.П;			Поверхности деталей очищаются от загрязнений за счет обработки направленным потоком моющей жидкости нагнетаемой гидронасосом. Установка необходима для струйной очистки поверхностей от загрязнений поверхности.
Модульное передвиж=ное моечное устройство для турбокомп-рессорных двигателей ЛА		Россия, Патент 2394707 В08В3/02		Автор(ы): РЕБОА Анджело (IT) Патентообладатель(и): Эс.Ай.Эй. СОСИЕТА АЙДИ АВИОНИШ Эс.А.Эл. (IT)			Моечное устройство для турбокомпрессорного двигателя летательного аппарата содержит пневмогидравлический аккумулятор, обеспечивающий подачу содержащейся в нем моющей текучей среды под заданным давлением с возможностью его регулировки, и заправочные устройства с приводом и ручное для заправки моющей текучей среды в аккумулятор который может быть подсоединен либо к заправочному устройству с приводом, либо к ручному заправочному устройству.
Продолжение таблицы 5.1
1		2		3			4
Рисунок 5.3 – Модульная передвижная моечная машина

В качестве прототипа установки для промывки проточной части газотурбинного двигателя выбираем первый объект патентного исследования.

6 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ГТД

6.1 Классификация загрязнений

В процессе длительной эксплуатации ГТД в условиях КС происходит значительное загрязнение поверхностей проточной части двигателя.

Интенсивные маслопылевые отложения обуславливают снижение КПД компрессора, падение эффективной мощности, повышение расхода топливного газа. Воздух, участвующий в работе двигателя представляет собой полидисперсную систему частиц аэрозоля, состоящую как из твердых (пыль, песок, продукты неполного сгорания, сера), так и жидких частиц (масло, кислоты). Классификация загрязнений представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Классификация загрязнений ГВТ двигателя

По воздействию на двигатель все вредные включения, содержащиеся в воздухе можно разделить на 4 группы.

1. Эрозионно-опасные. К ним относятся твердые частички с d_э≥15 мкм;

2. Налетоопасные. Загрязнение ГВТ вызывается мелкими частицами, мелко – дисперсной пылью (эквивалентный диаметр частичек d_э≤5 мкм);

3. Коррозионно-опасные;

4. Термоопасные.

По происхождению загрязнения можно классифицировать на внутренние и внешние. К внешним относятся естественные (пыль, водяной пар, соли морской воды, дождь и другие временные атмосферные включения) и промышленные. К внутренним относятся примеси, образованные в основных и вспомогательных элементах двигателя, такие как масляные пары, попадающие в воздух из уплотнений компрессора, примеси в продуктах сгорания, загрязнения, вызванные неполнотой сгорания топлива в камере сгорания.

По источнику загрязнения делятся на гнус, дым, запыленная атмосфера, пыльца растений, вулканический пепел, системы двигателя. Так, например, вследствие износа лабиринтовых уплотнений, происходит попадание масла в проточную часть компрессора, в лопаточных каналах формируется суспензия, состоящая из масла, пыли, воды. Вязкость суспензии превышает вязкость чистого масла в 150…200 раз, что вызывает образование плотных отложений на деталях проточной части.

По химической природе включения в воздух делятся на воду, песок, дым, кислоты, соли, серу, биологические загрязнения, пепел.

6.2 Влияние загрязнения на работу ГТД

В общем случае при длительной работе ГТД под действием загрязняющих факторов происходят изменения параметров работы двигателя. Влияние загрязнения на работу двигателя представлено на рисунке 6.2.

Эти изменения представляют собой комбинацию влияния таких физических факторов как эрозия и коррозия лопаточных венцов турбомашин, износ уплотнений тракта, загрязнение тракта.

Эрозия профильной части лопаток компрессора приводит к изменению аэродинамических характеристик лопаток; к увеличению радиального зазора над лопатками, что приводит к снижению КПД компрессора, а, следовательно, мощности и кпд двигателя; к изменению прочностных характеристик лопаток (появляются местные ослабления у корня лопаток, изменяются виброхарактеристики лопаток).

Рисунок 6.2 – Влияние загрязнения на работу двигателя.

Наиболее вероятные места образования отложений на лопатках представлены на рисунке 6.3

Рисунок 6.3 – Характер отложения на лопатках: а) рабочая лопатка б) направляющий аппарат

Опыт эксплуатации ГТД показал, что загрязнение проточной части компрессоров преимущественно развивается в первых трех ступенях, где наибольшие отложения наблюдаются на спинке лопаток. Это может привести к уменьшению расхода воздуха на 5…6 %, степени повышения давления , КПД осевого компрессора на 2…3 %, что вызовет снижение КПД двигателя на 2…4 %. Также налет забивает тракт системы охлаждения.

Загрязнение также оказывает влияние на работу камеры сгорания. Налет, откладываясь на форсунках забивает каналы подачи топлива. Отложения загрязнений на деталях камеры сгорания, вызывают местные повышения температуры, что приводит к прогарам. Все это приводит к появлению неравномерности поля температур в камере сгорания. Это ведет к повышенным термическим нагрузкам, короблению деталей. Отложение налета происходит также на лопаточном диффузоре, что приводит к уменьшению проходного сечения. Вследствие этого уменьшается расход воздуха через камеру сгорания. При постоянной подаче топлива уменьшение расхода воздуха ведет к обогащению топливно-воздушной смеси, увеличивается количество несгоревшего топлива. Следовательно, снижается экономичность работы двигателя.

В турбине, помимо эрозии, коррозии лопаточного венца, налет забивает каналы охлаждения лопаток. Это приводит к повышенному термическому воздействию горячих газов и, может привести к прогару лопаток.

6.3 Методы промывки двигателя

При работе двигателя наибольшие потери энергии наблюдаются в компрессоре, газовой турбине и камере сгорания ГТД. Снизить потери энергии в камере сгорания практически невозможно без изменения конструкции и используемых материалов. Потери энергии в турбине связаны, в основном, с аэродинамикой проточной части, обусловленной качеством изготовления. Единственным элементом, где возможно уменьшение потерь энергии при эксплуатации двигателя, является осевой компрессор.

Классификация основных методов представлена на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 – Классификация методов промывки

Борьбу с отложениями проводят несколькими методами:

1) конструктивно-технологический (поверхность деталей проточной части покрывают специальными слоями материалов, что уменьшает прилипаемость к ним загрязнений);

2) эксплуатационный ( заключается в периодической промывке ГВТ).

Существует несколько основных методов очистки проточной части двигателя:

1) Промывка на работающем двигателе с помощью твёрдых очистителей (промывка на режиме);

2) Промывка на работающем двигателе с помощью жидких моющих средств;

3) Промывка на остановленном двигателе с помощью жидких моющих средств в режиме холодной прокрутки.

4) Метод отпаривания отложений струей пара под давлением.

5) Промывка под давлением

6) Механический способ

Метод промывки под давлением имеет ряд преимуществ. За счет высокого давления и большого ударного воздействия моющего состава на промывающиеся детали происходит более тщательное смывание налета. Можно производить более качественную промывку деталей турбины путем подачи моющего состава через форсунки камеры сгорания. Жидкость подается под давление порядка 4…6 МПа.

6.4 Рабочие жидкости и твердые очистители

Общие требования к твёрдым и жидким очистителям заключаются в следующем:

1) достаточный очищающий эффект (70-80%) за счёт ударно-эрозионного и моющего эффекта;

2) динамическое воздействие на лопаточный аппарат осевого компрессора, не превышающее допустимых значений

3) переход в газообразное состояние после компрессора за счёт эффекта испарения, сгорания (для твёрдого очистителя не обязательные требования);

4) отсутствие эрозионного эффекта в тракте при регулярных очистках;

5) отсутствие “заноса” (прилипания) в турбине за счёт очистителей или веществ образующихся при очистке;

6) отсутствие эффекта высокотемпературной коррозии (т.е. ограничение содержания элементов Na, K, S, Va в пределах допусков), а также других видов коррозионного воздействия;

7) отсутствие обледенения компрессора при промывке в зимнее время;

8) нетоксичность при хранении и использовании (как в исходном состоянии, так и в продуктах сгорания);

9) доступность и умеренная стоимость.

Анализ существующих очистителей представлен на рисунке 6.5.

В качестве твёрдых очистителей на режиме могут быть использованы:

1) вещества органического происхождения (молотая крошка орехов, фруктовых косточек, рис, просо, шелуха подсолнечника, отруби, опилки, уголь, пшеница и др.);

2) инертные вещества (отработанные катализаторы, полировальные порошки и др.);

Рисунок 6.5 – Классификация средств очистки

Наибольшее распространение получил твердый органический очиститель (ТООЧ) представляющий собой тонко размолотую смесь скорлупы грецкого ореха и абрикосовых косточек, размер частиц которой лежит в пределах 1,0…1,5 мм для очистки компрессоров, и 1,5…3,0 мм для очистки турбин. Химический состав крошки: C – 7 %, (N₂ + О₂) – 43 %, Н₂ – 6 %, зола 1,4%, S – 0,2 %. Влажность крошки около 7 %. Теплота сгорания – 19260 кДж/кг. В качестве твердых очистителей могут применяться шелуха пшеницы, риса или сами зерна в дробленом виде. Вводимый агент сгорает и выбрасывается в виде золы.

Крошка подается специальной пневматической системой. Режим подачи выбирается экспериментально. Например, для ГТД рекомендуются следующие параметры: скорость подачи крошки – 0,15 кг/с, относительный расход, по отношению к расходу воздуха, – 0,005…0,006; окружная скорость лопаток компрессора в момент подачи крошки ~ 200 м/с, лопаток турбин ~ 290…300 м/с.

Крошка, попавшая на горячие части газового тракта на них не откладывается, т. к. при температуре 550…700°С полностью выгорает и выдувается. В свою очередь частицы, находящиеся в потоке могут не успеть выгореть, и будут выноситься слегка обуглившись.

Вся операция очистки выполнятся за 6…10 мин. При этом отпадает необходимость остановки двигателя и его просушки. Нежелательным последствием такого метода очистки является возможное закупоривание уплотнений, каналов смазки или каналов охлаждающего воздуха остатками очистителя, образованию на лопатках компрессоров микроцарапин.

В качестве жидких очистителей могут быть использованы:

1) Моющие составы, относящиеся к группе легковоспламеняемых жидкостей (ЛВЖ), такие как, керосин, бензин, Уайт-спирит и т.п.;

2) Водорастворимые технические моющие средства, такие как каустик, Лабомид, Вертолин, Темп, серии МЛ, МС, различные кислоты;

3) Щелочные технические очищающие средства ТМС ЛН и ТМС ЛК (ТУ 2383–001–56478541–01), действие которых основано на отрыве загрязнений с поверхности за счет эффективных поверхностно-активных веществ (ПАВ), входящих в состав препаратов.

4) Дистиллированная вода.

Использование жидких моющих растворов предпочтительней по сравнению с твердыми абразивами (они лишены вышеперечисленных недостатков). Однако существующие жидкости, используемые в настоящее время в промышленности (М1, М2, Синвал, Чистра), имеют высокую стоимость и небезопасны в использовании.

Применение ПАВ для удаления загрязнений уменьшает пожароопасность и даёт возможность заменить токсичные органические растворители. Процесс удаления маслопылевых и нагарообразных загрязнений с различных материалов весьма сложен и окончательно не выяснен, поэтому моющие свойства ПАВ определялись в основном экспериментальным путём.

Применение для промывки только водных растворов ПАВ нецелесообразно, т.к. растворы с высоким содержанием водорода (МЛ-51 – pH 10,2; лотос – pH 9,6) хотя и удаляет нагар, но в тоже время вызывают растравливание высоколегированных сталей и сплавов.

Проведенные физико-химические, элементные и структурно-групповые анализы отложений позволили установить, что основной причиной появления отложений на лопатках осевых компрессоров является машинное масло, которое внутри компрессора при повышенном давлении и температуре активно взаимодействует с кислородом, водой и двуокисью серы, содержащимися в атмосферном воздухе. Процессы взаимодействия приводят к образованию твердых, плохорастворимых карбоновых и сульфокислот, а также их эфиров. Одновременно эти продукты выступают в роли связующего для пыли, приносимой с воздухом, что значительно увеличивает скорость образования и толщину отложений на лопатках ОК.

Анализ результатов изучения состава отложений показал, что отложения, обладающие высокой адгезией, состоят из трех фракций:

- первая – нерастворимая в ацетоне (порядка 70%);

- вторая – растворимая в ацетоне, но не растворимая в гексане (порядка 25%);

- третья – растворимая и в ацетоне, и в гексане (порядка 5%).

6.5 Методы контроля очистки

Проблема оценки технического состояния двигателя заключается в том, чтобы четко представлять качественную сторону изменения всех контролируемых параметров, направления и количественные соотношения изменений параметров, по которым надо уметь оценивать критический уровень загрязнения, определяющий необходимость промывки.

Проведение периодической очистки проточной части ОК позволяет повысить КПД газотурбинной установки.

Количественный анализ изменения КПД осевого компрессора, двигателя позволяет определить целесообразность проведения промывок (рисунок 6.6).

Рисунок 6.6 – Зависимость КПД двигателя проведения промывок

Из рисунка видно, что на начальных этапах работы двигателя наблюдается некоторый темп снижения КПД. Проведение промывки в этих случаях в значительной степени позволяет вернуть значения КПД на прежний уровень. По мере увеличения наработки двигателя приращение КПД после промывки снижается и наступает момент, когда проведение последующих очисток нецелесообразно.

При назначении периодичности промывки учитывается то, чтобы она совпадала с формами обслуживания двигателя.

В результате многочисленных экспериментов и обработке статических данных были выявлены основные закономерности.

Отсчет отклонений параметров ведется от «среднезагрязненного» состояния для данной статистической информации. При статистической обработке исключались значения параметров, не укладывающиеся в интервал с доверительной вероятностью , исходя из нормального закона распределения.

Когда при длительной эксплуатации двигателя выполняется трендовый анализ параметров с оценкой текущих изменений тяги , расхода топлива , температуры газа , расхода воздуха , одним из критериев оценки состояния двигателя может быть проверка соотношения этих изменений на предмет выполнения условий типа:

; ; .

В этом случае можно утверждать, что изменение состояния двигателя, связанное с изменением его параметров, вызвано только загрязнением тракта двигателя.

Критическим, требующим промывки двигателя, следует считать уровень . Определение критического уровня для установления целесообразной периодичности промывки тракта двигателя в процессе эксплуатации может быть уточнено на основе анализа критерия «стоимость-эффективность».

Саму критическую величину ( для повышения точности) рекомендуется оценивать по эквивалентной величине

Методы контроля качества промывки по газодинамическим параметрам основываются на сравнении параметров работы двигателя до проведения промывки и после. Промывку двигателя осуществляет во время периодического обслуживания, а также по замечанию обслуживающего персонала об ухудшении параметров работы двигателя.

6.6 Заключительные рекомендации

На двигатель НК-12СТ в составе ГПА-Ц-6,3 воздействуют атмосферные загрязнения, умеренные промышленные загрязнения, дождь, снег, умеренные пылевые воздействия. В качестве раствора для промывки двигателя НК-12СТ предложен водоимульсионный раствор "Синвал", в состав которого входят следующие моющие вещества:

-синтанол ДТ-1 и ДС-10 (ТУ6-14-577-70), концентрация 8..10 г на 1 л воды;

-тринатрийфосфат (ГОСТ 201-64), концентрация 6..8 г на 1 л воды;

-Трилон-Б (ГОСТ 10652-63), концентрация 2..3 г на 1 л воды;

-натрий кремнекислый (ГОСТ 13079-81), концентрация 8..10 г на 1 л воды;

-вода питьевая (ГОСТ 2874-73), до 1 л.

Общие правила применения раствора:

1) При промывке двигателя в составе силовой установки.

Если нет дополнительных указаний от изготовителя двигателя, промывка проточной части двигателя производится при холодной прокрутке или на ложном запуске под давлением 0,4…0,6 МПа через коллектор форсунками для равномерного распыления и подачи раствора по всей площади входа в компрессор. Расход раствора указывается изготовителем двигателя. Для промывки проточной части двигателя, как правило, достаточно трёх циклов ХП или ЛЗ. Необходимость дополнительных циклов определяется по внешнему виду вытекающего из выхлопного устройства раствора. При появлении жидкости без видимых загрязнений промывку можно прекратить. При необходимости удаления старых, затвердевших загрязнений надо сделать выдержку 2…8 часов и повторить 2…3 цикла промывки.

2) Промывка двигателя на ходу

Выполняется большим в сравнении с промывкой неработающего двигателя, количеством раствора. Степень очистки двигателя контролируется по параметрам работы двигателя – температуре газа перед турбиной и расходу топлива. Данный вид промывки, как правило, используется при необходимости поддержания параметров двигателя в период между промывками на ХП или ЛЗ.

Промывка на режиме земного малого газа ЗМГ эффективнее при применении твердого очистителя за счет более сильного ударного воздействия частиц о загрязненные детали.

Промывка в режиме холодной прокрутки следует применять при использовании очистителей, действие которых основано на химической реакции поверхностно-активных веществ с отложениями загрязнений. В этом случае необходимо по возможности большее время взаимодействия моющего раствора с промываемыми деталями.

Практика показала эффективность промывки, первоначальные уровни параметров (в состоянии поставки) практически восстанавливаются полностью. Проточную часть двигателя НК-12СТ необходимо промывать через каждые 500..1000 часов во время технического обслуживания. В связи с тем, что после наработки агрегата ~500 часов наступает максимальное загрязнение проточной части двигателя (далее стабилизируется), снижается мощность на 2,5…3 МВт, КПД на 1,5…1,8 процента

Учитывая все вышеперечисленные факторы, зададимся целью обеспечить промывку ГВТ не останавливая двигатель, что позволит поддерживать мощность и эффективный КПД согласно ТУ на протяжении межремонтного периода работы; усовершенствовать технологический процесс промывки, так как промывка на режиме позволяет сократить дополнительные работы по демонтажу двигателя; время работ; количество рабочих.

В качестве дополнительных моющих средств возможно использование следующих жидкостей:

1) "М-1" и "М-2" – моющие растворы на основе керосина для промывки проточной части газотурбинных двигателей. В состав раствора "М-1" входят:

- синтанол ДТ-1, концентрация 9 кг на 600 л воды;

- керосин ТС-1, концентрация 57,2 кг на 600 л воды;

- натрий кремнекислый, концентрация 9кг на 600 л воды;

-тринатрийфосфат, концентрация 3кг на 600 л воды;

- Трилон-Б, концентрация 1,8 кг на 600 л воды;

- вода питьевая до 40 л.

Растор на основе керосина "М-1" применяется при температуре воздуха выше 5°С, раствор "М-2" используется в зимнее время (температура воздуха ниже -5°С);

2) для промывки проточной части двигателя на режиме применяются растворы на основе керосина "М-1Р" и "М-2Р";

3) раствор " Прогресс" с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте рассмотрены вопросы особенности конструкции и эксплуатации двигателя НК-16СТ,эксплуатационной надежности, эксплуатационной технологичности двигателя НК-16СТ технологического процесса технического обслуживания двигателя и разработки технологического оборудования для очистки ПЧ двигателя. Также рассмотрены вопросы патентных исследований, охраны труда и окружающей среды, технико-экономической эффективности разработанной установки, анализ загрязнений ПЧ и способов его очистки.

Произведен качественный анализ надежности. Анализ показал, что большинство отказов силовой установки приходится на турбину компрессора двигателя, большинство их обнаруживается при проведении различных форм ТО.

Был проведен количественный анализ надежности лопатки рабочего колеса ТК. В результате расчета было определено, что изделие обеспечивает необходимую безотказность в процессе эксплуатации и не требует принятие дополнительных мер по поддержанию надежности..

Был проведен качественный анализ эксплуатационной технологичности. Выявлено, что контролепригодность двигателя соответствует НТД, так как удовлетворяется большая часть требований требований.

Был проведен количественный анализ ЭТ для операции по промывке ПЧ двигателя. Предложены мероприятия для совершенствования ЭТ

Структуру процесса ТО можно считать совершенной, т.к. вероятность завершения работ в установленный срок (P=0,989) больше заданного значения ().

Во втором разделе разработана установка для очистки ПЧ двигателя. Было составлено техническое описание установки, инструкции по эксплуатации и инструкция по технике безопасности, выполнен чертеж общего вида и разработано технология очистки двигателя.

Был проведен анализ опасных и вредных производственных факторов. Определено, что процесс очистки воздействует на окружающую среду в допустимых пределах.

В результате патентных исследований выяснено, тема очистки ПЧ двигателя на режиме является актуальной и представляет практический интерес.

В результате оценки технико - экономической эффективности спроектированной установки выяснено, что она окупается в течение 1,52 года.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Книги

1. Макаровский, И.М. Техническое обслуживание и ремонт авиационной техники [Текст]: Метод. указания по дипломному проектированию/И.М. Макаровский. – Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2004. – 60 с.

2. Кочуров, В. А. Примеры расчета характеристик надежности авиационной техники [Текст]: Метод. указания/В.А. Кочуров, Г. А. Новиков. – Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2002. – 48 с.

3. Панин Е.А. Расчет рабочих лопаток ГТД на статическую и динамическую прочность машин [Текст]: Панин Е.А. – Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2006. – 42 с.

4.Игонин Н.Н., Новиков Г.А., Старостин И.Г. Исследование причин появления неисправностей авиационной техники. Куйбышев.: КуАИ 1984 – 30с

5.Углов, Б.А. Анализ эксплуатационной технологичности и ремонтопригодности летательных аппаратов [Текст]: Метод. указания/Б.А. Углов. – Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 1993. – 42 с.

6. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя [Текст]: В 3т. Т. 3/В.И. Анурьев. – М.: Машиностроение, 2001. – 864 с.

7. Воробьев, М.Ю. Технико-экономическое обоснования инженерных задач: метод. указания к выполнению дипломных проектов [Текст]/М.Ю. Воробьев, И.С. Барманов, Т.И. Солунина. – Самара: СГАУ, 2008 – 28 с.

8. Кочуров, В.А. Расчет безотказности изделий авиационной техники: Методические указания:[Текст]/В.А. Кочуров. – Самара: СГАУ,2004. –30с.

9.Макаровский, И. М. Технологические процессы технического обслуживания авиационной техники: Методические указания к индивидуальным занятиям [Текст]: /И. М. Макаровский. – Самара: СГАУ, 2003. – 32 с.

10. Исследование образования эксплуатационных отложений в лопатках газовых турбин авиационных двигателей/ В.В Артемьев, И.В. Шевченко, В.С. Хронин “Авиационная промышленность”, 2004 №3 с 14-18

11. К оценке технического состояния газотурбинного двигателя, работающего в условиях загрязненной проточной части Б.Р. Абдуллин, В.П. Алаторцев, А.А. Волик/ Вестник УГАТУ-Машиностроение УГАТУ. Уфа, 2007 №1 с. 22-

12. Руководство по технической эксплуатации двигателя НК-12СТ.

13. СТО СГАУ 02068410 – 004 – 2007 Общие требования к учебным текстовым документам, СГАУ Самара, 2007 – 34с.

14. Техническое описание двигателя НК-12СТ.

15. Альтшуль, А.Д. Примеры расчетов по гидравлике [Текст]: учебное пособие для вузов / А.Д. Альтшуль – М.:Стройиздат, 1977. – 256с.

Раздел: Наука и техника
Количество знаков с пробелами: 189760
Количество таблиц: 23
Количество изображений: 29

Скачать

... кВт (2200 л.с.) разработки этой же фирмы. С конца 1940-х гг. ГТД начинают применяться для привода морских судовых движителей, а с конца 1950-х гг. - в составе газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на магистральных газопроводах для привода нагнетателей природного газа. Таким образом, постоянно расширяя область и масштабы своего применения, ГТД развиваются в направлении повышения единичной мощности, ...

Скачать

... имитируемых эксплуатационных условиях и должны обеспечивать проведение всех видов и категорий контрольных и ресурсных испытаний, предусматриваемых общими техническими условиями (ОТУ) для серийного производства, а также после их ремонта. Испытательные стенды авиационных опытных ГТД, их систем и сборочных единиц (в составе ГТД) предназначены для проведения испытаний, исследований и доводки опытных ...

Скачать

... В СФЕРЕ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА. Экономия от снижения себестоимости проектирования определяется по формуле: Э’ = (C1 - C2) * А2, где C1 - себестоимость проектирования элемента конструкции или разработки одного технологического процесса при существующем способе проектирования, руб.; С2 - себестоимость проектирования элемента конструкции или разработки одного технологического процесса при ...

Главная Новости Рефераты Статьи Вузы

О проекте Соглашение

Наверх

Войти на сайт

Навигация

Похожие материалы

0 комментариев

Разделы

Инфо

Следите за новостями