CN113458071B - 适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，包括：分别拆除燃料喷嘴三个流道进气口处的卡环、节流孔板和滤网；将燃料喷嘴整体放入真空加热炉内进行真空清洗；之后将燃料喷嘴放在第一个清洗槽中进行超声波清洗；之后将燃料喷嘴放在第二个清洗槽中进行超声波旋转清洗；之后将燃料喷嘴放在第三个清洗槽中进行超声波冷漂洗；之后将燃料喷嘴放在第四个清洗槽中进行超声波热漂洗；之后将喷嘴放在第五个清洗槽中进行压缩空气切水；之后将喷嘴放入第六个清洗槽中进行抽真空，完成循环热风干燥。本发明在不损伤燃料喷嘴的前提下使清洗效果达到规定值，及时有效地保证燃机运行性能，节约维修成本和时间，提高航改型燃机发电机组的发电经济效益。

Description

适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法及系统
技术领域
本发明涉及航改型燃机技术领域，具体地，涉及一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法及系统。
背景技术
航改型燃机是由航空发动机改型而来，相比航空发动机，其能适应液体和气体等多种燃料，因此，燃料喷嘴结构更加复杂，采用干式低排放(以下简称为DLE)的燃料喷嘴主要由旋流器、整流护罩、支撑体、隔热板、卡环、节流孔板和滤网组成。航改型燃机工作时，该DLE燃料喷嘴易发生堵塞，原因如下：1.燃料流道细小且蜿蜒；2.燃料或压缩空气中含有杂质；3.随负荷变化的燃料模式所导致的回火，堵塞后会改变燃料供应量与压缩空气的混合比例，导致燃烧不充分，燃烧室温度场分布不均匀，进而影响到燃机的振动等级、出力和排放指标。燃机运行时可监测燃机本体自带的用于指示燃烧室温度场分散度的T48传感器组，若8个T48传感器分散度超过规定值则表明燃料喷嘴堵塞严重，需要停机进行深度清洗。目前，航改型燃机DLE燃料喷嘴的清洗完全依托于全球范围内美国通用电气所授权的两家公司，投入成本高，周期长，受限制较大。
经过检索，专利文献CN103639156A公开了一种航空发动机喷嘴积碳去除方法，步骤包括：用专用刀具对积碳进行机械刮除；用液压试验器对喷嘴积碳进行冲击清洗；对经过冲击清洗的喷嘴进行超声波清洗；对经过超声波清洗的喷嘴用每升含8—10gNaOH、18—20gNa3PO4和27—30gNa5P3O10的水溶液进行化学清洗；对经过化学清洗的喷嘴再次进行超声波清洗。该现有技术的不足之处在于所采用的喷嘴积碳去除方法并不能达到深度清洗的目的，因为喷嘴结构较DLE燃料喷嘴简单很多，所采用的机械刮除和高压油冲洗并不利于DLE燃料喷嘴的清洗，反而会因刮除喷嘴流道内部的涂层结构和40Mpa超过了DLE燃料喷嘴的许用耐压强度而损坏喷嘴。
专利文献CN106944952A公开了一种燃气轮机燃料喷嘴检修工艺，包括如下步骤：入厂流量测试、部件拆解、超声波碱洗脱脂、无损检测、尺寸检查、部件清洗、备件更换、组装检测、整体检查包装发货。该现有技术介绍整个检修工艺，只是简单描述清洗内容并且只提到了碱洗脱脂和表面清洗，而DLE燃料喷嘴的堵塞物包含了无机物、有机物、积碳和油脂等，故其所描述的清洗方法并不适用于DLE燃料喷嘴的清洗。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法及系统，在不损伤燃料喷嘴的前提下使清洗效果达到规定值，及时有效地保证燃机运行性能，节约维修成本和时间，提高航改型燃机发电机组的发电经济效益。
根据本发明提供的一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，包括如下步骤：
步骤S1：分别拆除燃料喷嘴三个流道进气口处的卡环、节流孔板和滤网；
步骤S2：将燃料喷嘴整体放入真空加热炉内进行真空清洗；
步骤S3：将真空清洗之后的燃料喷嘴放在第一个清洗槽中进行超声波清洗；
步骤S4：将超声波清洗之后的燃料喷嘴放在第二个清洗槽中进行超声波旋转清洗；
步骤S5：将超声波旋转清洗之后的燃料喷嘴放在第三个清洗槽中进行超声波冷漂洗；
步骤S6：将超声波冷清洗之后的燃料喷嘴放在第四个清洗槽中进行超声波热漂洗；
步骤S7：将超声波热漂洗之后的燃料喷嘴放在第五个清洗槽中进行压缩空气切水；
步骤S8：将完成压缩空气切水的燃料喷嘴放入第六个清洗槽中进行抽真空，完成循环热风干燥。
优选地，步骤S2将燃料喷嘴放入真空加热炉内，加热至1000℃并保持1小时。
优选地，步骤S3在第一个清洗槽中，将蒸馏水和碱性清洗剂按2～5％的比例配置清洗溶液并预先加热至40°～80℃，再将燃料喷嘴放入加热好的清洗溶液中浸泡半小时，当使燃料喷嘴的燃料出口对准超声波发生的方向时开启超声清洗，超声波频率设定为28Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
优选地，步骤S4在第二个清洗槽中，将蒸馏水和同种碱性清洗剂按2～5％的比例配置清洗溶液并预先加热至40°～80℃，再将燃料喷嘴放入加热好的清洗溶液中浸泡10分钟，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为28Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
优选地，步骤S5包括预先在第三个清洗槽中加入常温的纯蒸馏水，将从第二个清洗槽中取出的较热的喷嘴立刻放入其中，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为40Khz，持续15分钟后取出喷嘴.
优选地，步骤S6包括预先在第四个清洗槽中加入纯蒸馏水并加热至约80℃，将从第三个清洗槽中取出的较冷的喷嘴立刻放入其中，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为40Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
优选地，步骤S7将取出的喷嘴放入第五个清洗槽中，当使喷嘴的燃料出口对准压缩空气风切装置时，开启压缩空气吹扫，压力为0.4Mpa～0.6Mpa，持续5分钟后取出喷嘴。
优选地，步骤S8将取出的喷嘴放入第六个清洗槽中后抽真空，开启热风机向槽内通约100℃热风，持续5分钟，将喷嘴表面及流道内部的水分彻底干燥。
优选地，步骤S4至步骤S6采用喷嘴旋转清洗和超声波清洗相结合，为燃料喷嘴内部流道提供额外的流动力。
根据本发明提供的一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗系统，使用上述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法进行燃料喷嘴的清洗。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采用真空清洗、物理化学清洗、超声波旋转清洗、超声波冷热漂洗、压缩空气风切和循环热风干燥相结合对燃料喷嘴进行清洗，在不损伤燃料喷嘴的前提下，可深度清洗喷嘴，最大限度地去除喷嘴内部的积碳、油脂、有机物和无机盐。
2、本发明经实际使用验证，燃料喷嘴采用本发明的清洗方法和系统清洗后各流道的通透率均完全达到标准，打破了国外的技术垄断，实现清洗服务国产化，大幅地节省维修成本和所需时间，具有明显的经济效益。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法的步骤流程图；
图2为本发明中的航改型燃机燃料喷嘴的结构示意图。
图中：
支撑体1；旋流器2；整流护罩3；隔热板4；卡环、节流孔板和滤网组件5；喷嘴燃料进口A；喷嘴燃料出口B。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，包括如下步骤：
步骤S1：分别拆除燃料喷嘴三个流道进气口处的卡环、节流孔板和滤网；
步骤S2：将燃料喷嘴整体放入真空加热炉内进行真空清洗；将燃料喷嘴放入真空加热炉内，加热至1000℃并保持1小时。目的是尽可能的燃烧掉流道内部的有机物，并且识别燃料喷嘴内部与外部的各钎焊缝的潜在漏点，同时，还可以燃烧掉喷嘴内部的大部分杂质，利于后续的清洗。
步骤S3：将真空清洗之后的燃料喷嘴放在第一个清洗槽中进行超声波清洗；在第一个清洗槽中，将蒸馏水和碱性清洗剂按2～5％的比例配置清洗溶液并预先加热至40°～80℃，再将燃料喷嘴放入加热好的清洗溶液中浸泡半小时，当使燃料喷嘴的燃料出口对准超声波发生的方向时开启超声清洗，超声波频率设定为28Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
步骤S4：将超声波清洗之后的燃料喷嘴放在第二个清洗槽中进行超声波旋转清洗；在第二个清洗槽中，将蒸馏水和同种碱性清洗剂按2～5％的比例配置清洗溶液并预先加热至40°～80℃，再将燃料喷嘴放入加热好的清洗溶液中浸泡10分钟，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为28Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
步骤S5：将超声波旋转清洗之后的燃料喷嘴放在第三个清洗槽中进行超声波冷漂洗。预先在第三个清洗槽中加入常温的纯蒸馏水，将从第二个清洗槽中取出的较热的喷嘴立刻放入其中，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为40Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
步骤S6：将超声波冷清洗之后的燃料喷嘴放在第四个清洗槽中进行超声波热漂洗；预先在第四个清洗槽中加入纯蒸馏水并加热至约80℃，将从第三个清洗槽中取出的较冷的喷嘴立刻放入其中，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为40Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
步骤S7：将超声波热漂洗之后的燃料喷嘴放在第五个清洗槽中进行压缩空气切水；将取出的喷嘴放入第五个清洗槽中，当使喷嘴的燃料出口对准压缩空气风切装置时，开启压缩空气吹扫，压力为0.4Mpa～0.6Mpa，持续5分钟后取出喷嘴。其采用压缩空气反吹，将喷嘴内部残留的杂质从燃料出口小孔往燃料进口大孔吹出，可达到更好的清洗效果
步骤S8：将完成压缩空气切水的燃料喷嘴放入第六个清洗槽中进行抽真空，完成循环热风干燥。将取出的喷嘴放入第六个清洗槽中后抽真空，开启热风机向槽内通约100℃热风，持续5分钟，将喷嘴表面及流道内部的水分彻底干燥。其采用抽真空，利于将热风引入喷嘴的蜿蜒细小流道内，达到彻底干燥的目的。
进一步来说，在步骤S3至步骤S6中均加入蒸馏水，减少普通纯净水中携带的无机盐和其它杂质对喷嘴清洗效果的不利影响。
进一步来说，在步骤S3至步骤S6中依次采用28Khz和40Khz的超声波频率组合，可达到更好的清洗效果。
进一步来说，步骤S4至步骤S6采用喷嘴旋转清洗和超声波清洗相结合，为燃料喷嘴内部流道提供额外的流动力。
进一步来说，步骤S3和步骤S4采用预先浸泡，充分发挥碱性清洗剂对喷嘴杂质的物理溶解和化学清洗效应，可达到更好的清洗效果。
进一步来说，步骤S5和步骤S6采用冷热漂洗相结合，利于热胀冷缩原理加速内部杂质与喷嘴的分离，可达到更好的清洗效果。
根据本发明提供的一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗系统，使用上述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法进行燃料喷嘴的清洗。
如图2所示，燃料喷嘴包括1个支撑体1、2个旋流器2、2个整流护罩3，若干隔热板4以及3个卡环、节流孔板和滤网组件5。其中滤网和节流孔板通过卡环限定在燃料喷嘴的燃料进口处，环形隔热板4预先固定在旋流器2的环形槽内，最后通过真空钎焊将旋流器2及整流护罩3和支撑体1焊接起来。图中A为喷嘴燃料进口，分别以靠近支撑体1方向分为外环、中环和内环三个入口，箭头方向代表燃料的流动方向。在旋流器2背面设有许多小孔，在整流护罩3内设有许多小通孔，直径最小至0.5mm以下，工作时，燃料的流动路径为卡环、节流孔板和滤网组件5→隔热板4→旋流器2出或者整流护罩3出。可见，燃料流道是蜿蜒的且逐渐变小的，因此极易发生堵塞，需要采用本发明的清洗方法进行深度清洗，以维持航改型燃机的性能。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：分别拆除燃料喷嘴三个流道进气口处的卡环、节流孔板和滤网；
步骤S2：将燃料喷嘴整体放入真空加热炉内进行真空清洗；
步骤S3：将真空清洗之后的燃料喷嘴放在第一个清洗槽中浸泡进行超声波清洗；
步骤S4：将超声波清洗之后的燃料喷嘴放在第二个清洗槽中浸泡进行超声波旋转清洗；
步骤S5：将超声波旋转清洗之后的燃料喷嘴放在第三个清洗槽中进行超声波冷漂洗；
步骤S6：将超声波冷清洗之后的燃料喷嘴放在第四个清洗槽中进行超声波热漂洗；
步骤S7：将超声波热漂洗之后的燃料喷嘴放在第五个清洗槽中进行压缩空气切水、吹扫；
步骤S8：将完成压缩空气切水的燃料喷嘴放入第六个清洗槽中进行抽真空，完成循环热风干燥；
所述步骤S2将燃料喷嘴放入真空加热炉内，加热至1000°C并保持1小时；
燃料喷嘴包括：支撑体、旋流器、整流护罩、隔热板、卡环、节流孔板和滤网组件；其中滤网和节流孔板通过卡环限定在燃料喷嘴的燃料进口处，环形隔热板预先固定在旋流器的环形槽内，最后通过真空钎焊将旋流器及整流护罩和支撑体焊接起来；喷嘴燃料进口，分别以靠近支撑体方向分为外环、中环和内环三个入口；
所述燃料喷嘴为干式低排放DLE燃料喷嘴。
2.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S3在第一个清洗槽中，将蒸馏水和碱性清洗剂按2~5%的比例配置清洗溶液并预先加热至40°~80°C，再将燃料喷嘴放入加热好的清洗溶液中浸泡半小时，当使燃料喷嘴的燃料出口对准超声波发生的方向时开启超声清洗，超声波频率设定为28Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
3.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S4在第二个清洗槽中，将蒸馏水和同种碱性清洗剂按2~5%的比例配置清洗溶液并预先加热至40°~80°C，再将燃料喷嘴放入加热好的清洗溶液中浸泡10分钟，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为28Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
4.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S5包括预先在第三个清洗槽中加入常温的纯蒸馏水，将从第二个清洗槽中取出的较热的喷嘴立刻放入其中，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为40Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
5.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S6包括预先在第四个清洗槽中加入纯蒸馏水并加热至约80°C，将从第三个清洗槽中取出的较冷的喷嘴立刻放入其中，在开启超声清洗的同时360°旋转喷嘴，超声波频率设定为40Khz，持续15分钟后取出喷嘴。
6.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S7将取出的喷嘴放入第五个清洗槽中，当使喷嘴的燃料出口对准压缩空气风切装置时，开启压缩空气吹扫，压力为0.4Mpa~0.6Mpa，持续5分钟后取出喷嘴。
7.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S8将取出的喷嘴放入第六个清洗槽中后抽真空，开启热风机向槽内通约100°C热风，持续5分钟，将喷嘴表面及流道内部的水分彻底干燥。
8.根据权利要求1所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法，其特征在于，所述步骤S4至步骤S6采用喷嘴旋转清洗和超声波清洗相结合，为燃料喷嘴内部流道提供额外的流动力。
9.一种适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗系统，其特征在于，使用权利要求1-8中任一项所述的适用于航改型燃机燃料喷嘴的清洗方法进行燃料喷嘴的清洗。
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