KR102138672B1 - 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 베이크 클리닝 방법 - Google Patents

가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 베이크 클리닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 시스템에 있어서, 인젝터를 일정온도에서 베이킹 처리하는 전기히터가 구비된 전기로와; 전기로 내부에 설치되며 다수개의 인젝터를 일정간격으로 이격시켜 설치하고 압축공기 공급부로부터 일정압력의 압축공기를 공급받아 인젝터로 배출하는 세척치구와; 전기로의 가열온도를 제어하는 콘트롤부를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템에 관한 발명이다.

Description

가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 베이크 클리닝 방법{Fuel injector bake cleaning system and bake cleaning method for gas turbine engine}
본 발명은 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 가스터빈 엔진에 구비되어 연료를 분사하는 인젝터에 부착되는 그을음(Soot) 형태의 카본 화합물을 포함하는 오염물질을 베이크(bake) 처리하여 완전연소를 통해 재(Ashes)를 형성하고, 인젝터에 일정압력의 압축공기를 공급하여 재 형태의 오염물질을 제거하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 베이크 클리닝 방법에 관한 발명이다.
일반적으로 가스터빈 엔진은 압축기와 연소기 및 터빈을 포함하여 형성되는데, 상기 연소기에 장착되는 연료 분사용 인젝터의 분사 노즐이 오염물질에 의해 막히면 연소 불안정이 발생하여 가스터빈 엔진에 큰 손상이 발생되기 때문에 인젝터로부터 오염물질을 제거하여 연료 분사계통을 청결하게 유지하여야 한다.
인젝터에 스케일 또는 그을음을 포함하는 오염물질을 제거하는 일반적인 클리닝 방법에는 고압수를 사용한 압력수 클리닝, 고압 에어를 사용한 압축공기 클리닝, 고온 솔벤트를 사용한 화학약품 클리닝, 초음파를 이용하는 초음파 클리닝 등의 클리닝 방법들이 널리 알려져 있다.
항공기의 가스터빈엔진에 사용되는 항공유는 연료의 운용 특성상 저온에서 유동성을 좋게 하기위한 각종 첨가제를 첨가하고 있고, 이러한 첨가제와 연료자체의 탄소 성분이 불완전 연소되어 스케일이나 그을음(Soot)이 생성되어 인젝터의 미세한 노즐을 막아 최적 조건의 연료분사가 이루어지지 않는 경우가 있다.
보다 구체적으로 가스터빈 엔진이 장착되는 항공기 중에서 한국형 기동헬기인 수리온 헬리콥터와 그 파생 헬리콥터에 장착되는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터는 도 1에 도시한 바와 같이, 연료를 분사하는 분사관로와 노즐에 스케일이나 그을음과 같은 카본 화합물이 점착되는데, 이는 상술한 일반적인 클리닝 방법에 의해 완전 제거가 불가능하여 클리닝을 통해 재사용할 수 없기 때문에 일정기간(약 1000시간) 사용한 다음 신품으로 교체하고 있어서, 유지관리 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다.
그리고 상기 고압의 에어를 사용한 인젝터 클리닝 시스템에 관한 종래기술을 살펴보면, 한국 공개특허 제10-2018-0126696호 디젤엔진 인젝터의 클리닝 시스템이 공개되어 있는데, 이는 엔진이 정지한 상태에서 연료 인젝터의 노즐을 클리닝하는 기술로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 연료를 설정된 압력으로 펌핑하는 고압 펌프(120), 펌핑되는 연료를 분사하는 인젝터(130), 펌핑되는 연료압에 의해서 에어를 가압하는 에어 배력 장치(210), 에어 배력 장치에서 공급되는 에어를 인젝터의 연료 분사노즐(310) 측으로 분사하는 에어 분사 노즐(320)을 형성하여 인젝터의 연료 분사 노즐에 고압의 에어를 분사하여 연료 분사 노즐에 부착된 오염물질을 제거하여 클리닝하는 기술이다.
그러나 상기 종래기술은 고압펌프와 에어 배력장치를 추가로 형성하고, 에어 분사 노즐에 고압의 에어를 공급하여 노즐에 부착된 오염물질을 제거하는 것으로서, 가스터빈 엔진과는 인젝터 및 연소실 환경이 상이하여 그대로 적용할 수 없을 뿐만 아니라, 고압 에어를 분사할 경우 항공용 가스터빈 엔진 인젝터를 형성하는 선회기(Swirler), 오리피스, 벤츄리와 같은 정밀 가공된 부위가 손상될 수 있는 문제가 있다.
고압 세척액에 초음파를 사용하는 인젝터 클리닝 시스템에 관한 종래기술을 좀 더 살펴보면, 한국 등록특허 제10-1549149호 인젝터 성능 테스트 겸용 클리닝 시스템이 공지되어 있는데, 발명의 요지는 인젝터에 세척액을 분사하면서 초음파를 발생시켜 세척하는 것으로서, 세척액탱크, 세척액펌프 및 초음파발생부재를 주요 구성요소로 하고 있다.
상기 세척액과 초음파를 사용하는 종래기술은 세척액을 인젝터에 분사하며 초음파를 발생시키는 것이어서, 고압 에어 분사방식의 종래기술에서 살펴본 바와 같이 세척을 위한 고압의 유체는 항공유를 사용하는 가스터빈 엔진의 인젝터에서 연료를 액적(Droplet)과 미립화 시키는 특성을 가지는 노즐 메커니즘에 손상을 줄 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제들 중에서 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 문제를 해소하기 위한 것으로, 가스터빈 엔진에 장착된 연료 인젝터를 취거하여 클리닝하는 클리닝 장치를 설치하고, 인젝터를 베이킹(Baking) 처리하여 스케일이나 그을음 형태로 고착된 점착물을 포함하는 오염물질을 탄화시켜 재 형태로 만들고, 인젝터에 일정압력의 압축공기를 가하여 재 형태의 오염물질을 탈락 비산시켜 제거하며, 클리닝이 완료된 인젝터의 연료 분사 상태를 검사하여 재사용 적합여부를 판단하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 베이크 클리닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 시스템에 있어서, 인젝터를 일정온도에서 베이킹 처리하는 전기히터(9a)가 구비된 전기로(9)와; 전기로 내부에 설치되며 다수개의 인젝터(1)를 일정간격으로 이격시켜 설치하고 압축공기 공급부(10)로부터 압축공기를 공급받아 인젝터로 배출하는 세척치구(11)와; 전기로(9)의 가열온도를 제어하는 콘트롤부(12)를 포함하여 형성하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템을 제공하도록 한다.
상기 전기로(9) 내로 공급된 압축공기는 전기로의 열을 전달받아 일정온도로 가열시켜 가열된 압축공기가 세척치구(11)에 공급되도록, 전기로(9)의 내측에 압축공기 공급관을 절곡한 열교환 코일부(11c)를 형성하도록 한다.
상기 세척치구(11)는 다수개의 인젝터 장착구(13)를 일정간격으로 설치하고, 상기 세척치구의 상부면 중앙에 에어호스 연결구(14)를 설치하며, 에어호스 연결구를 통해 압축공기를 공급받아 인젝터 장착구(13)로 배출하는 육면체 구조의 매니폴드블록(15)을 포함하여 형성하도록 한다.
상기 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 시스템에서 클리닝된 인젝터를 검사하기 위한 유량점검장치(20)는 입력측 압력게이지(21)와 하류측 압력게이지(22)를 직경 0.53~0.55mm의 오리피스(23)로 연결하고, 입력측 압력게이지(21) 측에 에어필터(24)와 레귤레이팅 밸브(25)가 장착된 에어공급 라인을 연결하며, 하류측 압력게이지(22) 측에 검사대상 인젝터(1)를 연결하여 형성하도록 한다.
그리고 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 방법은 세척치구(11)에 클리닝 대상 인젝터(1)를 조립하여 전기로(9) 내에 셋팅하고, 전기로(9)를 일정온도로 가열 구동시켜 인젝터를 일정시간 베이킹하여 인젝터에 점착된 오염물질을 재 형태로 탄화시키며, 일정압력의 압축공기를 일정시간 공급하여 인젝터에 부착된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 불어내어 클리닝하고, 클리닝이 완료된 인젝터는 입력측 압력게이지(21)와 하류측 압력게이지(22)를 구비하는 유량점검장치(20)에 연결하고 유량점검장치를 통해 확인된 모델인젝터의 공칭값과 비교하여 적합여부를 판단하는 유량점검과정을 포함하는 방법을 제공하도록 한다.
보다 구체적으로 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법은, 인젝터의 연료필터를 고정하는 고정링(8)을 분리하고 연료필터(7)를 제거하는 준비단계(S1)와; 연료필터(7)를 드라이 클리닝 솔벤트로 청소하고 여과된 압축공기로 건조시키는 연료필터 클리닝 단계(S2)와; 인젝터(1) 바디를 드라이 클리닝 솔벤트로 청소하고 여과된 압축공기로 건조시키는 인젝터 바디 클리닝 단계(S3)와; 인젝터(1)를 세척치구(11)에 조립하고 압축공기 연결관을 에어호스 연결구(14)에 연결한 세척장비를 전기로(9)에 셋팅하는 세척장비 셋팅단계(S4)와; 세척치구(11)에 압축공기를 공급하되 1psi를 초과하지 않도록 압력을 조절하여 공급하면서 콘트롤부(12)를 작동시켜 전기로(9)를 482~510℃, 2시간 가열 구동시켜 인젝터(1)를 베이킹하는 인젝터 베이킹 단계(S5)와; 베이킹 시간이 경과되면 압축공기의 압력을 70psi로 상승시켜 2~3분 동안 공급하여 인젝터에 부착된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 불어내는 인젝터의 오염물질 제거단계(S6)를 포함하여 진행되도록 한다.
그리고 상기 모델인젝터의 유량점검과정은 신품 또는 양호한 인젝터 5~6개를 유량점검장치(20)를 통해 압력을 측정하되, 압축공기를 공급하여 입력측 압력게이지(21)가 66psi일 때, 하류측 압력게이지(22)가 지시하는 압력값 평균치의 ±5%에 해당하는 공칭값을 클리닝이 완료된 인젝터의 합격 판정을 위한 기준값으로 설정하는 과정으로 이루어지도록 한다.
본 발명은 가스터빈 엔진의 인젝터에 스케일이나 그을음 형태로 점착된 오염물질을 전기로에서 베이킹 처리하여 재 형태로 변화시키고, 인젝터에 압축공기를 불어서 재 형태의 오염물질을 탈락 비산시켜 제거하며, 클리닝이 완료된 인젝터 각각의 연료 분사 상태를 정밀하게 검사하여 가스터빈 엔진에 적합한 클리닝 처리된 인젝터를 제공함으로써, 베이크 클리닝을 통해 인젝터 재사용을 가능하게 하여 가스터빈 엔진의 유지관리 비용을 대폭 절감하는 효과가 발생된다.
도 1은 가스터빈 엔진 연료 인젝터에 오염물질이 점착된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 종래기술의 디젤엔진 인젝터의 클리닝 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 항공용 가스터빈 엔진 인젝터의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스터빈 엔진 연료 인젝터의 베이크 클리닝 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기로 내에 설치되는 세척치구 외형을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 가스터빈 엔진 연료 인젝터의 베이크 클리닝 방법의 베이크 클리닝 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 가스터빈 엔진 연료 인젝터의 베이크 클리닝된 인젝터 유량점검 기술을 도시한 도면이다.
본 발명은 다음에서 설명하는 실시예에 의해 명확해질 것이나, 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 일 실시예에 불과한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니고, 실시예와 균등한 기술을 모두 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명은 항공유를 사용하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템 및 베이크 클리닝 방법에 관한 것으로, 먼저 인젝터 베이크 클리닝 시스템의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
한국형 기동헬기인 수리온 헬리콥터와 그 파생 헬리콥터를 포함하는 항공유를 사용하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터(1) 구성은 도 3에 도시한 바와 같이, 일측단부에 공급받는 연료를 분사하는 에어 슈라우드(2)와 연결된 인젝터톱(3)과; 에어 슈라우드(2)가 결합되어 인젝터톱(3)에 연료를 공급하는 일정길이의 원형관으로 이루어지는 튜브(4)와; 튜브의 타측 단부에 장착되어 가스터빈 엔진의 몸체부에 인젝터를 장착하는 플랜지(5)와; 플랜지로부터 돌출되며 가스터빈 엔진의 몸체부와 나사 결합되는 피팅부(6)와; 피팅부에 내삽되어 연료를 여과하는 연료필터(7)와; 피팅부 내측 단부에 결합되어 피팅부로부터 연료필터의 이탈을 방지하는 고정링(8)을 포함하여 형성된다.
상술한 구성을 가지는 연료 인젝터(1)의 베이크 클리닝 시스템은 가스터빈 엔진으로부터 연료 인젝터를 취거하여 베이크 클리닝하는 장치를 설치하고 베이킹 처리하여 인젝터에 생성된 그을음이나 스케일 형태로 점착된 카본 화합물을 포함하는 오염물질을 완전 연소시켜 재 형태로 형성한다. 그리고 인젝터에 일정압력의 압축공기를 공급하여 베이킹 처리에 따라 형성된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 탈락 비산시켜 제거하는 시스템이다.
보다 구체적으로 가스터빈 엔진으로부터 취거한 인젝터(1)를 베이킹 클리닝하는 시스템은 도 4에 도시한 바와 같이, 인젝터를 일정온도에서 베이킹 처리하는 전기히터(9a)가 구비된 전기로(9)와; 전기로 내부에 설치되며 다수개의 인젝터(1)를 일정간격으로 이격시켜 설치하고 압축공기 공급부(10)로부터 일정압력의 압축공기를 공급받아 인젝터로 배출하는 세척치구(11)와; 전기로(9)의 가열온도를 제어하는 콘트롤부(12)를 포함하여 형성한다.
상기 전기로(9)는 480~510℃ 범위로 동작되는 용량으로 형성하되, 상기 전기로(9)의 장방향 양벽측에 380V 10kW 용량을 가지는 전기히터(9a)를 배치하고, 전기로의 좌측 공간에 온도센서(9b)를 설치한다.
상기 전기로의 온도를 제어하는 콘트롤부(12)는 PLC 제어부(12a)와 SCR유닛(12b)을 포함하여 형성하고, 상기 PLC 제어부와 전기로 내부에 설치된 온도센서(9b)를 연결하고 전기히터(9a)를 SCR유닛과 연결하여, 상기 온도센서(9b)로부터 검출되는 온도신호에 따라 PLC 제어를 통해 SCR유닛을 제어하여 전기히터(9a)에 전력공급을 제어함으로써 전기로 내의 온도를 제어한다.
상기 세척치구(11)에 일정압력의 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부(10)는 압축공기가 전기로(9)에 유입되기 이전의 압축공기 공급관로 상에 필터(11a)와 콘트롤밸브(11b)를 설치하고, 필터를 통해 이물질이 여과된 압축공기를 공급하며, 콘트롤밸브(11b)를 통해 압축공기 공급량과 압력을 조절하여 공급하되, 조정압력은 인젝터 사용 설계압력으로 조정하는 것이 바람직하다.
그리고 전기로 내로 공급된 압축공기는 전기로의 열을 전달받아 일정온도로 가열시켜 가열된 압축공기가 세척치구(11)에 공급될 수 있도록, 전기로(9)의 내측에 압축공기 공급관을 일정형태로 절곡한 열교환 코일부(11c)를 형성하되, 상기 열교환 코일부(11c)는 압축공기 공급관 내경을 5~7cm로 형성할 경우, 열교환 코일부(11c)의 압축공기 공급관 길이는 30cm~37cm로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 세척치구(11)는 도 5에 도시한 바와 같이, 다수개의 인젝터 장착구(13)를 일정간격으로 설치하고, 상기 세척치구의 상부면 중앙에 에어호스 연결구(14)를 설치하며, 에어호스 연결구를 통해 압축공기를 공급받아 인젝터 장착구(13)로 배출하는 내부를 공간으로 형성한 육면체 구조의 매니폴드블록(15)을 포함하여 형성한다.
상기 다수개의 인젝터 장착구(13)는 도 5에 도시한 바와 같이, 매니폴드블록(15)의 상면에 2열로 일정간격 이격시켜 용접 설치하되, 일정각도 구부러지고 일정길이를 가지는 인젝터 연결관(16)과; 인젝터 연결관의 상단에 결합되어 인젝터(1)를 연결 고정하는 인젝터 결합너트(17)와; 인젝터 연결관의 하단에 연결되어 콘트롤(15)의 상단과 용접 결합되는 톱플레이트(18)를 포함하여 형성한다.
상기 2열로 설치되는 다수개의 인젝터 장착구(13)는 인젝터 결합너트(17)가 서로 반대측을 향하도록 설치하여, 인젝터 장착구에 인젝터 결합시 간섭이 발생되지 않도록 한다.
상기 매니폴드블록(15)은 두께 5~7mm의 강판재를 길이 60~62cm, 폭 6~7cm, 높이 10~12cm의 하부가 개방되고 내부가 공간인 각형관 형태를 용접구조로 형성하고, 하부 개방부를 일정두께의 받침판(19)과 용접 결합하여 육면체 구조의 밀폐된 각형관으로 형성한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 인젝터 베이크 클리닝 시스템에 의한 클리닝 작업과정을 설명하면, 전기로(9) 내부에 설치된 세척치구(11)의 인젝터 장착구(13) 각각에 인젝터(1)를 결합하고, 전기로(9)를 482~510℃ 온도범위에서 조정하고 일정시간 구동시켜 인젝터를 베이킹 처리하여 인젝터에 부착된 스케일과 그을음을 포함하는 오염물질을 재 형태로 연소시킨다.
그리고 콤프레셔 등의 압축공기 공급원으로부터 압축공기를 필터(11a)를 통해 이물질을 여과하고, 여과된 압축공기를 콘트롤밸브(11b)를 통해 인젝터(1)를 사용하는 설계압력에 해당하는 정도의 압력으로 조정하여 전기로 내부로 공급한다.
상기 전기로(9) 내에 유입된 압축공기는 열교환 코일부(11c)를 통해 일정온도로 가열하고, 가열된 압축공기가 세척치구(11)에 설치된 에어호스 연결구(14)를 통해 매니폴드블록(15)의 내부로 유입되도록 하며, 동시에 다수개의 인젝터 장착구(13) 각각을 통해 인젝터(1)의 유로를 통해 배출되면서 베이킹 처리된 재 형태의 탄화물을 제거함으로써 인젝터 베이크 클리닝 작업이 이루어지도록 한다.
이어서 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법을 설명한다. 인젝터 베이크 클리닝 방법은 상기 세척치구(11)에 클리닝 대상 인젝터(1)를 조립하여 전기로(9)에 셋팅하고, 전기로(9)를 일정온도로 가열 구동시켜 인젝터(1)를 일정시간 베이킹하여 인젝터에 점착된 오염물질을 재 형태로 탄화시킨 다음, 일정압력의 압축공기를 일정시간 공급하여 인젝터에 부착된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 불어내어 제거하는 과정을 포함하여 진행되도록 한다.
보다 구체적인 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법을 설명하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 가스터빈 엔진으로부터 분리된 인젝터(1)는 도 3 도시한 바와 같이, 고정링(8)을 분리하고 연료필터(7)를 제거하는 준비단계(S1)와; 연료필터(7)를 드라이 클리닝 솔벤트로 청소하고 여과된 압축공기로 건조시키는 연료필터 클리닝 단계(S2)와; 인젝터(1) 바디를 드라이 클리닝 솔벤트로 청소하고 여과된 압축공기로 건조시키는 인젝터 바디 클리닝 단계(S3)와; 인젝터(1)를 세척치구(11)에 조립하고 압축공기 연결관을 에어호스 연결구(14)에 연결한 세척장비를 전기로(9)에 셋팅하는 세척장비 셋팅단계(S4)를 포함하여 진행하도록 한다. 상기 연료필터와 인젝터의 노즐 청소시에 분사하는 압축공기는 압력 30psi를 초과하지 않도록 한다.
이어서 세척치구(11)에 압축공기를 공급하되 1psi를 초과하지 않도록 압력을 조절하여 공급하면서 콘트롤부(12)를 작동시켜 전기로(9)를 482~510℃, 2시간 가열 구동시켜 인젝터(1)를 베이킹하는 인젝터 베이킹 단계(S5)와; 베이킹 시간이 경과되면 압축공기의 압력을 70psi로 상승시켜 2~3분 동안 공급하여 인젝터에 부착된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 불어내는 인젝터의 오염물질 제거단계(S6)와; 오염물질 제거후 압축공기 관로상에 설치된 콘트롤밸브(11b)를 차단하고, 전기로(9)로부터 세척치구(11)를 인출한 다음 인젝터를 실온으로 냉각하는 세척치구 인출단계(S7)와; 세척치구(11)에 결합된 인젝터(1)를 분리하고 신선한 공기를 인젝터의 양방향으로 불어내는 인젝터 분리단계(S8)와; 청소 또는 교체한 연료필터(7)를 클리닝된 인젝터(1)에 삽입하고 고정링(8)을 조립하여 고정하는 인젝터 조립단계(S9)를 포함하여 이루어지도록 한다.
그리고 성능이 검증된 모델 인젝터를 유량점검장치(20)를 통해 인젝터 사용 조건으로 연료분사량을 검증하는 모델인젝터 유량 확인단계(S10)와; 클리닝된 인젝터를 유량점검장치를 통해 인젝터 운용 조건으로 연료분사량을 검사하는 인젝터 유량 점검단계(S11)와; 모델인젝터 유량 확인단계에서 확인된 연료분사량과 인젝터 유량 점검단계에서 확인된 연료분사량을 비교하여 적합여부를 판단하는 적합성 판단단계(S12)를 포함하여 이루어지도록 한다.
상기 적합성 판단단계(12)에서 부적합한 것으로 판단된 인젝터는 재 클리닝을 실시하고 인젝터 유량 점검단계(S11)와 적합성 판단단계(S12)를 진행하며, 이 과정에서도 부적합한 인젝터는 폐기하는 절차로 진행한다.
상술한 인젝터 베이크 클리닝 방법 중에서 모델인젝터 유량 확인단계(S10)는 적합성 판단단계(S12)의 적합판단 기준을 정하는 단계로서 준비단계(S1) 이전 또는 별개의 단계로 실시할 수 있다.
상기 모델인젝터 유량 확인단계(S10)에 의한 유량점검과정을 보다 구체적으로 설명하면, 정확한 판단기준인 공칭값을 정하기 위해 인젝터에 보정액이나 JP-5, JP-8 또는 JET A의 항공유를 사용하여 연료펌프와 유량계를 통해 실제 가스터빈 엔진의 인젝터 사용조건으로 연료 분사량을 측정하여 기준유량의 범위에 있는지 확인한다.
즉, 신품 또는 유량이 양호한 모델인젝터를 5~6개를 준비하고, 준비된 인젝터를 상술한 유량점검장치(20)에 연결하여 에어공급라인의 입구측 압력을 레귤레이팅 밸브(25)를 통해 조정하여 입력측 압력게이지(21)가 66psi가 되도록 설정하고, 하류측 압력게이지(22)가 지시하는 압력값을 기록한다. 이렇게 기록된 압력값의 평균 ±5%를 합격 판정을 위한 공칭값으로 정한다. 상기 5~6개의 모델인젝터를 이용한 공칭값 측정에 대한 실시예는 다음과 같다.
Figure 112020014576447-pat00001
위 5개 모델인젝터의 하류측 압력게이지 측정값을 통해 산출된 공칭값을 인젝터 유량 점검단계(S11)에서 측정한 인젝터의 판정단계(S12)의 기준값으로 정하고, 클리닝이 완료된 유량 검사대상 인젝터를 유량점검장치(20)에 연결하고 하류측 압력게이지 압력값을 측정하여 하류측 압력게이지의 측정압력이 상기 기준값 범위에 들어가는지 여부를 판단하여 적합 또는 부적합을 판단하는 것이다.
즉, 베이크 클리닝한 검사대상 인젝터를 유량점검장치(20)에 연결하고, 입력측 압력게이지(21)의 압력을 66psi로 일정하게 유지하면서 압축공기를 공급하여, 하류측 압력게이지(22)의 압력이 공칭값인 32.7 ~ 36.2psi 범위로 표시되면 인젝터 연료분사 관로가 막히지 않고 연료분사가 적합하게 이루어지는 것이어서 합격으로 판단한다.
그러나 하류측 압력게이지의 압력이 36.2psi를 초과하여 표시되면 인젝터의 연료분사 관로가 막힌 것으로 판단하여 불합격 처리하고, 32.7psi 미만을 표시하면 연료분사 관로가 확장되는 등 관로 이상이 발생된 것으로 연료가 과다하게 분사되는 것이어서 불합격 처리한다.
상술한 인젝터 유량 점검 방법을 실시하는 유량점검장치(20)는 도 7에 도시한 바와 같이, 입력측 압력게이지(21)와 하류측 압력게이지(22)를 직경 0.53~0.55mm의 오리피스(23)로 연결하고, 입력측 압력게이지(21) 측에 에어필터(24)와 레귤레이팅 밸브(25)가 장착된 에어공급 라인을 연결하며, 하류측 압력게이지(22) 측에 인젝터(1)를 설치하여 형성한다.
상기 유량점검장치(20)를 입력측 압력게이지(21)와 하류측 압력게이지(22)를 직경 0.53~0.55mm의 오리피스로 연결하는 이유는 입력되는 압축공기의 압력을 입력측 압력게이지를 통해 확인하면서 일정하게 조절하고 유지(66psi)하며, 하류측 압력게이지(22)의 압력보다 고압을 유지함으로써, 후단에 연결되는 검사대상 인젝터(1)에 압축공기를 정확한 압력으로 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상술한 인젝터 베이크 클리닝 시스템과 베이크 클리닝 방법에 의해 인젝터에 부착된 스케일이나 그을음을 포함하는 오염물질을 탄화시켜 재 형태의 탄화물을 형성하고, 압축공기에 의해 재 형태의 탄화물을 탈락 비산시켜 제거함으로써, 클리닝이 이루어진 가스터빈 엔진의 인젝터는 99%가 막힘 또는 분사불량이 발생되지 않고 연료 분사가 원활하게 이루어지는 효과가 발생되는 사실이 확인된다.
1 : 인젝터 2 : 에어 슈라우드
3 : 인젝터톱 4 : 튜브
5 : 플랜지 6 : 피팅부
7 : 연료필터 8 : 고정링
9 : 전기로 9a : 전기히터
9b : 온도센서 10 : 압축공기 공급부
11 : 세척치구 11a : 필터
11b : 콘트롤밸브 11c : 열교환 코일부
12 : 콘트롤부 12a : PLC 제어부
12b : SCR유닛 13 : 인젝터 장착구
14 : 에어호스 연결구 15 : 콘트롤
16 : 인젝터 연결관 17 : 인젝터 결합너트
18 : 톱플레이트 19 : 받침판
20 : 유량점검 장치 21 : 입력측 압력게이지
22 : 하류측 압력게이지 23 : 오리피스
24 : 에어필터 25 : 레귤레이팅 밸브

Claims (7)

  1. 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 시스템에 있어서,
    인젝터를 일정온도에서 베이킹 처리하는 전기히터(9a)가 구비된 전기로(9)와; 전기로 내부에 설치되며 다수개의 인젝터(1)를 일정간격으로 이격시켜 설치하고 압축공기 공급부(10)로부터 일정압력의 압축공기를 공급받아 인젝터로 배출하는 세척치구(11)와; 전기로의 가열온도를 제어하는 콘트롤부(12)를 포함하여 형성하되,
    상기 세척치구는 다수개의 인젝터 장착구(13)를 일정간격으로 설치하고, 상기 세척치구의 상부면 중앙에 에어호스 연결구(14)를 설치하며,
    에어호스 연결구를 통해 압축공기를 공급받아 인젝터 장착구로 배출하는 육면체 구조의 매니폴드블록(15)을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기로(9) 내로 공급된 압축공기는 전기로의 열을 전달받아 일정온도로 가열시켜 가열된 압축공기가 세척치구(11)에 공급되도록, 전기로의 내측에 압축공기 공급관을 절곡한 열교환 코일부(11c)를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 클리닝 시스템에서 클리닝된 인젝터를 검사하기 위한 유량점검장치(20)는 입력측 압력게이지(21)와 하류측 압력게이지(22)를 직경 0.53~0.55mm의 오리피스(23)로 연결하고, 입력측 압력게이지(21) 측에 에어필터(24)와 레귤레이팅 밸브(25)가 장착된 에어공급 라인을 연결하며, 하류측 압력게이지(22) 측에 검사대상 인젝터(1)를 연결하여 형성하는 것을 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 시스템.
  5. 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법은,
    세척치구(11)에 클리닝 대상 인젝터(1)를 조립하여 전기로(9) 내에 셋팅하고, 전기로(9)를 일정온도로 가열 구동시켜 인젝터를 일정시간 베이킹하여 인젝터에 점착된 오염물질을 재 형태로 탄화시키며, 일정압력의 압축공기를 일정시간 공급하여 인젝터에 부착된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 불어내어 클리닝하고, 클리닝이 완료된 인젝터는 입력측 압력게이지(21)와 하류측 압력게이지(22)를 구비하는 유량점검장치(20)에 연결하고 유량점검장치를 통해 확인된 모델인젝터의 공칭값과 비교하여 적합여부를 판단하는 유량점검과정을 포함하고,
    상기 모델인젝터의 유량점검과정은 신품 또는 양호한 인젝터 5~6개를 유량점검장치(20)를 통해 압력을 측정하되, 압축공기를 공급하여 입력측 압력게이지(21)가 66psi일 때, 하류측 압력게이지(22)가 지시하는 압력값 평균치의
    Figure 112020063684676-pat00009
    5%에 해당하는 공칭값을 클리닝이 완료된 인젝터의 합격 판정을 위한 기준값으로 설정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법.
  6. 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법은,
    가스터빈 엔진으로부터 분리된 인젝터(1)의 고정링(8)을 분리하고 연료필터(7)를 제거하는 준비단계(S1)와;
    연료필터(7)를 드라이 클리닝 솔벤트로 청소하고 여과된 압축공기로 건조시키는 연료필터 클리닝 단계(S2)와;
    인젝터(1) 바디를 드라이 클리닝 솔벤트로 청소하고 여과된 압축공기로 건조시키는 인젝터 바디 클리닝 단계(S3)와; 인젝터(1)를 세척치구(11)에 조립하고 압축공기 연결관을 에어호스 연결구(14)에 연결한 세척장비를 전기로(9)에 셋팅하는 세척장비 셋팅단계(S4)와;
    세척치구(11)에 압축공기를 공급하되 1psi를 초과하지 않도록 압력을 조절하여 공급하면서 콘트롤부(12)를 작동시켜 전기로(9)를 482~510℃, 2시간 가열 구동시켜 인젝터(1)를 베이킹하는 인젝터 베이킹 단계(S5)와;
    베이킹 시간이 경과되면 압축공기의 압력을 70psi로 상승시켜 2~3분 동안 공급하여 인젝터에 부착된 재 형태의 탄화물을 포함하는 오염물질을 불어내는 인젝터의 오염물질 제거단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진의 연료 인젝터 베이크 클리닝 방법.
  7. 삭제
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