RU2365891C1

RU2365891C1 - Method of diagnosis and maintenance of gas turbine engines

Info

Publication number: RU2365891C1
Application number: RU2008105769/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Алексеевич Белоусов (RU); Виктор Алексеевич Белоусов; Николай Борисович Демкин (RU); Николай Борисович Демкин; Юрий Павлович Ротмистров (RU); Юрий Павлович Ротмистров
Original assignee: Открытое акционерное общество Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз"
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-08-27

Abstract

FIELD: motors and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to field of reactive technology, particularly to field of diagnosis, maintenance, acceptance and delivery of gas turbine engines for aircrafts and energy plants, operating on liquid and gaseous fuels. Method of diagnosis and maintenance of gas turbine engines consists in registration of current value of motor condition criteria, in its comparison with specified reference values, removal of discovered defects and implementation of control checks. Registration of current value of motor condition criteria is implemented by visual examination with following disassembling of motor, sending off of purchased aggregates and components by designers and manufacturers, implementation of nondestructive inspection method and preproduction testing, there are compared recorded values of motor criteria, for instance with motor condition criteria bearing state testings, and it is formed with maintenance of requirements of repair technology lists of aggregates, units and motors, which are subject to repair, replacement and allowance of valid for assemblage, motor is assembled, installed on testbed, there are implemented bench acceptance test with adjustment of parametres and controlling of all its systems and checking against specification of assemblage quality and main parametres of motor against specified values, there are selected from the number, passing acceptance tests motor from batch, there are implemented on it bench durability tests, after what it is again visually examined, disassembles, there are sent purchased aggregates and componentry to designers and manufacturers, there are implemented nondestructive inspection methods, geometry measurement of components of motor and preproduction testings, there are compared registered values of motor criteria with specified values, and there are formed by results of comparison conclusion about motors allowance to following operation with initial assigned or changed resource and after it is implemented receiving and sending of the rest motors of this batch into operation.

EFFECT: such method will provide expansion of functional capabilities of checking of aggregates functionality.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области реактивной техники, в частности к области диагностирования, ремонта, приемки и поставки газотурбинных двигателей для воздушных судов и энергетических установок, работающих на жидком и газообразном топливах.The invention relates to the field of jet engineering, in particular to the field of diagnosis, repair, acceptance and delivery of gas turbine engines for aircraft and power plants operating on liquid and gaseous fuels.

Известен способ диагностирования и ремонта газотурбинных двигательных установок, заключающийся в регистрации текущих значений критериев состояния двигателя, сравнении их с заданными эталонными значениями, устранении выявленных дефектов и проведении контрольных проверок (см. патент РФ №2173451, G01M 15/00, 10.09.2001 г.).There is a method of diagnosing and repairing gas turbine propulsion systems, which consists in registering the current values of the criteria for the condition of the engine, comparing them with the given reference values, eliminating the identified defects and conducting control checks (see RF patent No. 2173451, G01M 15/00, 09/10/2001, )

Недостатком известного способа является ограниченное количество регистрируемых и оцениваемых параметров, так как в основном производится или частичная проверка визуальным осмотром двигателя или проверка работоспособности его систем (топливной, масляной, электрических цепей, контрольно-записывающей и регистрирующей аппаратуры и т.п.), что характерно для проведения обычных плановых регламентных работ. Однако после возвращения двигателя из эксплуатации или после длительного его хранения необходима полная информация о техническом состоянии агрегатов, модулей, узлов и деталей, выявление объема ремонта и замены вышедших из строя деталей с проведением разборки двигателя и специальных видов контроля и специальных видов испытаний. Известный способ из-за недостатка информации позволяет только частично оценить техническое состояние двигателя, а, следовательно, и не может гарантировать надежную работу при возврате двигателя в эксплуатацию в течение назначенного или вновь установленного ресурса.The disadvantage of this method is the limited number of recorded and evaluated parameters, since basically either a partial check is made by visual inspection of the engine or a check of the operability of its systems (fuel, oil, electrical circuits, control-recording and recording equipment, etc.), which is typical for routine scheduled maintenance. However, after the engine returns from operation or after long-term storage, complete information is needed on the technical condition of the units, modules, units and parts, identification of the repair volume and replacement of failed parts with the engine disassembling and special types of control and special types of tests. The known method due to lack of information allows only partially assess the technical condition of the engine, and, therefore, cannot guarantee reliable operation when the engine is returned to operation during the assigned or newly installed resource.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей проверки работоспособности агрегатов, составных узлов и деталей двигателя, проверки предельных износов и зазоров, выявления замены материальной части ремонтных двигателей, которая не подлежит ремонту и восстановлению, проверки ремонтной технологии и порядка установления и увеличения ресурса двигателей, их агрегатов и комплектующих изделий.The objective of the invention is to expand the functionality of checking the performance of units, components and engine parts, checking the maximum wear and tear, identifying replacement material of repair engines that cannot be repaired and rebuilding, checking repair technology and the procedure for establishing and increasing the life of engines, their units and component parts.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе диагностирования и ремонта газотурбинных двигателей, заключающемся в регистрации текущих значений критериев состояния двигателя, сравнении их с заданными эталонными значениями, устранении выявленных дефектов и проведении контрольных проверок, регистрацию текущих значений критериев состояния двигателя осуществляют визуальным осмотром с последующей разборкой двигателя, отправкой покупных агрегатов и комплектующих изделий разработчикам и предприятиям-изготовителям, проведением неразрушающих методов контроля, обмеров геометрических размеров составных частей двигателя и лабораторных испытаний, затем сравнивают зарегистрированные значения критериев двигателя, например, с критериями состояния двигателя, выдержавшего государственные испытания, и формируют с соблюдением требований ремонтной технологии перечни агрегатов, узлов и деталей, подлежащих ремонту, замене и допуску годных для сборки, собирают двигатель, устанавливают на испытательный стенд, проводят стендовые приемосдаточные испытания с отладкой параметров и регулировкой всех его систем и проверкой на соответствие техническим условиям качества сборки и основных параметров двигателя заданным значениям, выбирают из числа прошедших приемосдаточные испытания двигатель от партии, проводят на нем стендовые ресурсные испытания, после чего его вновь визуально осматривают, разбирают, отправляют покупные агрегаты и комплектующие изделия разработчикам и предприятиям-изготовителям, проводят неразрушающие методы контроля, обмеры геометрических размеров составных частей двигателя и лабораторные испытания, сравнивают зарегистрированные значения критериев двигателя с заданными значениями, формируют по результатам сравнения заключение о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации с начальным назначенным или измененным ресурсом и после этого осуществляют приемку и отправку остальных двигателей этой партии в эксплуатацию.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of diagnosing and repairing gas turbine engines, which consists in registering the current values of the criteria for the state of the engine, comparing them with the specified reference values, eliminating the identified defects and conducting control checks, recording the current values of the criteria for the condition of the engine is carried out by visual inspection, followed by disassembling the engine, sending purchased units and components to developers and manufacturers, etc. introducing non-destructive testing methods, measuring the geometric dimensions of engine components and laboratory tests, then compare the registered values of the engine criteria, for example, with the criteria of the state of an engine that has passed state tests, and form lists of units, assemblies and parts to be repaired in compliance with the requirements of repair technology, replacing and admitting fit for assembly, assemble the engine, install it on a test bench, conduct bench acceptance tests with excellent parameters and adjusting all its systems and checking for compliance with the technical conditions of the build quality and the main engine parameters with the specified values, select the engine from the party from the number of acceptance tests that have been carried out, conduct bench tests on it, after which it is again visually inspected, disassembled, sent purchased units and components to developers and manufacturers, carry out non-destructive testing methods, measurements of the geometric dimensions of the components of the engine I and laboratory tests, comparing the recorded values of the engine with the specified criteria values formed by comparing the conclusion of admission to the further operation of engines with an initial assign or change a resource and then carry out the acceptance and sending the rest of the party motors in operation.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная блок-схема реализации предложенного способа.The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic block diagram of the implementation of the proposed method.

Способ диагностирования и ремонта газотурбинных двигателей включает в себя следующие этапы:A method for diagnosing and repairing gas turbine engines includes the following steps:

1 - доставка двигателя из эксплуатации;1 - delivery of the engine from operation;

2 - осмотр двигателя;2 - inspection of the engine;

3 - разборка двигателя;3 - engine disassembly;

4 - отправка разобранной материальной части двигателя;4 - sending the disassembled material of the engine;

5 - отправка демонтированных с двигателя агрегатов и комплектующих на заводы изготовители;5 - sending dismantled from the engine units and components to manufacturers;

6 - отправка узлов и деталей двигателя на прохождение неразрушающих методов контроля;6 - sending units and engine parts for the passage of non-destructive testing methods;

7 - проведение лабораторных испытаний;7 - laboratory tests;

8 - проведение сравнения зарегистрированных критериев двигателя с эталонными значениями;8 is a comparison of recorded engine criteria with reference values;

9 - формирование перечня агрегатов, узлов и деталей, подлежащих ремонту, замене и допуску годных для сборки;9 - formation of a list of units, assemblies and parts to be repaired, replaced and approved for assembly;

10 - сборка двигателей;10 - assembly of engines;

11 - проведение стендовых испытания с отладкой параметров и регулировкой всех его систем и проверкой на соответствие техническим условиям качества сборки и основных параметров двигателя заданным значениям;11 - conducting bench tests with debugging parameters and adjusting all its systems and checking for compliance with the technical conditions of the build quality and basic engine parameters with the specified values;

12 - проведение на отобранном из партии двигателе стендовых ресурсных испытаний;12 - carrying out bench life tests on the engine selected from the batch;

13 - формирование по результатам сравнения заключения о допуске двигателей к дальнейшей эксплуатации с начальным назначенным или измененным ресурсом;13 - formation of the results of comparison of the conclusion on the admission of engines for further operation with the initial assigned or changed resource;

14 - осуществление приемки и отправки двигателей этой партии в эксплуатацию;14 - the acceptance and dispatch of the engines of this batch in operation;

15 - эксплуатация двигателей.15 - operation of engines.

Способ диагностирования и ремонта газотурбинных двигателей осуществляется следующим образом.A method for diagnosing and repairing gas turbine engines is as follows.

После выработки предусмотренного ресурса двигатель или всю партию серии доставляют из эксплуатации на серийный или ремонтный заводы (этап 1). Эксплуатация двигателя включает в себя эксплуатацию с назначенным гарантийным ресурсом, установленным нормативно-технической документацией после прохождения двигателем цикла доводочных и экспериментальных работ. Ресурс двигателя, например, до первого капитального ремонта обусловлен суммарной наработкой на всех эксплуатационных режимах, при достижении которой применение двигателя по назначению должно быть прекращено. Назначенный ресурс двигателя достигается поэтапным увеличением от начального значения, устанавливаемого к моменту начала серийной эксплуатации, до величины полного назначенного ресурса, указанной, например, в техническом задании на двигатель или с учетом экономической целесообразности.After the required resource has been developed, the engine or the entire batch of the series is taken out of operation at the serial or repair plants (stage 1). The operation of the engine includes operation with an assigned warranty resource, established by the regulatory and technical documentation after the engine undergoes a cycle of finishing and experimental work. The engine resource, for example, before the first overhaul is due to the total operating time at all operating modes, when it is reached, the use of the engine for its intended purpose should be stopped. The assigned engine resource is achieved by a phased increase from the initial value established at the time of the start of serial operation to the value of the full assigned resource indicated, for example, in the technical specifications for the engine or taking into account economic feasibility.

На заводах после доставки двигателя производится визуальный входной осмотр (этап 2) с составлением ведомости осмотра, в которой отмечаются все повреждения, полученные двигателем при эксплуатации, транспортировке и при длительном хранении (забоины на лопатках компрессора, состояние топливных, масляных, воздушных трубопроводов, состояние электрокоммуникаций, замерных коммуникаций системы технической диагностики, повреждения агрегатов, следы коррозии и т.п.). В этой же ведомости осмотра указываются и мероприятия по устранению выявленных дефектов. После этого производится полная разборка (этап 3) двигателя (всей партии или серии) для определения технического состояния его узлов, деталей, агрегатов и комплектующих. В процессе разборки осуществляется регистрация всех выявленных визуальным осмотром дефектов с указанием мер по их устранению или с указанием дополнительных исследований для установления истинных причин появления дефектов. Далее производится отправка (этап 4) разобранной материальной части двигателя. Все демонтированные с двигателя агрегаты и покупные комплектующие отправляются (этап 5) разработчикам и предприятиям-изготовителям для разборки, проведения специальных методов контроля, специальных лабораторных испытаний, сборки, проведения испытаний по отладке всех систем и ресурсных испытаний (одного или несколько агрегатов) с подтверждением ресурса, который должен соответствовать, как правило, ресурсам двигателя или превышать их в число раз, кратное ресурсам двигателя. Параллельно с отправкой покупных агрегатов и комплектующих изделий разработчикам и предприятиям-изготовителям производится отправка узлов и деталей двигателя (этап 6) на прохождение неразрушающих методов контроля (цветная дефектоскопия, рентген, обмеры геометрических размеров составных частей и отдельных основных деталей двигателя (роторов компрессоров и турбин, валов, жаровых труб основных и форсажных камер сгорания, корпусов и т.п.) с регистрацией всех выявленных дефектов и рекомендаций по их устранению. Некоторые узлы и детали двигателя подвергаются лабораторным испытаниям (этап 7) на специальных стендах завода (проливка топливных коллекторов камеры сгорания, замеры полей температур с целью определения и отладки заданной величины окружной и радиальной неравномерности температур газа на выходе из камеры сгорания, проведения специальных лабораторных испытаний непокупных агрегатов, проверка в лабораторных условиях электрооборудования, проверка, работающих под давлением, трубопроводов масляной, топливной и гидравлической систем и т.п.). В процессе всех исследований производят сравнение (этап 8) зарегистрированных критериев двигателя с эталонными значениями, например с критериями двигателя, зарегистрированными при проведении государственных стендовых испытаний. По завершению всех исследований узлов и деталей двигателя после разборки и дефектации узлов и деталей двигателя, получения положительного заключения разработчиков и предприятий-изготовителей на агрегаты и покупные комплектующие изделия об отсутствии дефектов, связанных с отработкой ресурса и влияющих на безопасность работы, формируют (этап 9) перечень с соблюдением требований ремонтной технологии агрегатов, узлов и деталей, подлежащих ремонту, замене и допуску годных для сборки. Из допущенных и новых (отремонтированных) узлов и деталей двигателя, агрегатов и комплектующих изделий двигатель (партию или серию) собирают (этап 10) для проведения стендовых испытаний (этап 11) с отладкой параметров и регулировкой всех его систем и проверкой на соответствие техническим условиям качества сборки и основных параметров двигателя заданным значениям в соответствии с нормативно-технической документацией на двигатель. Из всех собранных партии или серии двигателей произвольным образом выбирают любой двигатель и направляют его на проведение стендовых ресурсных испытаний (этап 12), в то время как остальные двигатели партии или серии после прохождения испытаний по отладке и проверке в эксплуатацию не отправляются до специального разрешения. После удовлетворительного прохождения ресурсных испытаний (этап 12) двигатель вновь проходит все этапы осмотра, разборки, проверок, контроля и сравнения зарегистрированных текущих значений критериев состояния двигателя с заданными значениями согласно этапам 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 технологического цикла ремонтной технологии. По результатам ресурсных испытаний и проведенных после них исследований с получением положительного заключения разработчиков и предприятий-изготовителей на агрегаты и покупные комплектующие изделия об отсутствии дефектов, связанных с отработкой ресурса и влияющих на безопасность, формируют заключение (этап 13) о допуске двигателей партии или серии к дальнейшей эксплуатации с начальным назначенным или измененным ресурсом и после этого осуществляют приемку (этап 14) и отправку остальных двигателей этой партии в эксплуатацию (этап 15).After delivery of the engine at the plants, a visual inspection is carried out (stage 2) with an inspection sheet compiling all the damages suffered by the engine during operation, transportation and long-term storage (nicks on compressor blades, condition of fuel, oil, air pipelines, state of electrical communications , measuring communications of the system of technical diagnostics, damage to units, traces of corrosion, etc.). In the same inspection sheet, measures to eliminate identified defects are also indicated. After that, a complete disassembly (stage 3) of the engine (the entire batch or series) is performed to determine the technical condition of its components, parts, assemblies and components. In the process of disassembling, all defects identified by visual inspection are recorded, indicating measures to eliminate them or indicating additional studies to establish the true causes of the defects. Next, the sending (step 4) of the disassembled material of the engine. All assemblies and purchased components dismantled from the engine are sent (step 5) to developers and manufacturers for disassembling, conducting special control methods, special laboratory tests, assembling, debugging tests for all systems and life tests (one or more units) with a resource confirmation , which should correspond, as a rule, to engine resources or exceed them in a number of times a multiple of engine resources. Along with sending purchased units and components to developers and manufacturers, engine components and components are sent (step 6) to non-destructive testing methods (color inspection, X-ray, measurements of the geometric dimensions of the components and individual main engine parts (compressor rotors and turbines, shafts, flame tubes of the main and afterburner combustion chambers, housings, etc.) with registration of all detected defects and recommendations for their elimination. The cells are subjected to laboratory tests (stage 7) at special test benches of the plant (spillage of the fuel collectors of the combustion chamber, measurements of temperature fields in order to determine and debug a given value of the circumferential and radial unevenness of gas temperatures at the outlet of the combustion chamber, conduct special laboratory tests of non-purchased units, check laboratory conditions of electrical equipment, testing, working under pressure, pipelines of oil, fuel and hydraulic systems, etc.). In the process of all studies, a comparison is made (step 8) of the registered engine criteria with reference values, for example, with the engine criteria recorded during state bench tests. Upon completion of all studies of engine components and components after disassembling and faulting of engine components and components, receiving a positive conclusion from developers and manufacturers on units and purchased component parts about the absence of defects associated with working out the resource and affecting work safety, form (step 9) a list in compliance with the requirements of the repair technology of units, assemblies and parts to be repaired, replaced and approved for assembly. From approved and new (repaired) engine components and assemblies, assemblies and components, the engine (batch or series) is assembled (step 10) for bench testing (step 11) with debugging parameters and adjusting all its systems and checking for compliance with quality specifications assembly and basic engine parameters to the specified values in accordance with the regulatory and technical documentation for the engine. Of all the assembled batches or series of engines, any engine is randomly selected and sent for bench-based life tests (step 12), while the remaining engines of the lot or series after passing tests for debugging and testing are not sent to special permission. After satisfactory passing the life tests (step 12), the engine again goes through all the stages of inspection, disassembly, testing, monitoring and comparison of the registered current values of the engine condition criteria with the set values according to stages 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 of the repair cycle technologies. Based on the results of life tests and the studies conducted after them, with the positive conclusion of the developers and manufacturers on the units and purchased components about the absence of defects associated with the working out of the resource and affecting safety, form a conclusion (step 13) on the admission of batch or series engines to further operation with the initial assigned or changed resource and then carry out acceptance (step 14) and send the remaining engines of this batch to operation (step 15).

Таким образом, проведение переборки и ремонта двигателя, его агрегатов и комплектующих изделий по предложенному способу с регистрацией в акте каждой ремонтной операции, проведением необходимых измерений деталей, узлов и параметров двигателя, сравнения зарегистрированных текущих значений критериев состояния двигателя как до, так и после испытания на установленный ресурс оставшихся на продолжение эксплуатации деталей, узлов и агрегатов и замененных деталей, узлов и агрегатов двигателя, позволяет с высокой надежностью оценить техническое состояние ремонтного двигателя, оценить эффективность применения ремонтной технологии и с учетом экономической целесообразности поэтапно увеличить ресурс двигателя до величины полного назначенного ресурса, оговоренного в нормативно-технической документации на партию или на всю серию двигателей и, в целом, гарантировать надежную работу при возврате двигателя в эксплуатацию в течение назначенного или вновь установленного ресурса.Thus, the overhaul and repair of the engine, its units and components according to the proposed method with registration in the act of each repair operation, the necessary measurements of parts, components and engine parameters, comparing the recorded current values of the engine condition criteria both before and after the test on the established resource of parts, assemblies and assemblies remaining for continued operation, and replaced parts, assemblies and assemblies of the engine, makes it possible to evaluate technically with high reliability the condition of the repair engine, evaluate the effectiveness of the use of repair technology and, taking into account the economic feasibility, gradually increase the engine resource to the value of the full assigned resource specified in the regulatory and technical documentation for a batch or for the entire series of engines and, in general, guarantee reliable operation when the engine is returned to operation during the assigned or newly installed resource.

Claims

A method for diagnosing and repairing gas turbine engines, which consists in registering the current values of the criteria for the state of the engine, comparing them with the specified reference values, eliminating the identified defects and conducting control checks, characterized in that the registration of the current values of the criteria for the state of the engine is carried out by visual inspection with subsequent disassembly of the engine, sending purchased units and components to developers and manufacturers, carrying out non-destructive methods to of testing and laboratory tests, compare the registered values of the engine criteria, for example, with the criteria of the state of an engine that has passed the state tests, and compile lists of units, components and parts to be repaired, replaced and approved for assembly in accordance with the requirements of repair technology, assemble the engine, install on the test bench, conduct acceptance tests with debugging parameters and adjusting all its systems and checking for compliance with the technical conditions of quality collection and the main engine parameters to the set values, choose the engine from the party from the number of acceptance tests that have been carried out, perform bench tests on it, after which it is again visually inspected, disassembled, the purchased units and components are sent to developers and manufacturers, non-destructive testing methods are carried out , measurements of the geometric dimensions of engine components and laboratory tests, compare the recorded values of the engine criteria with the given values and form the result of the comparison, the conclusion on the admission of engines for further operation with the initial assigned or changed resource, and then the remaining engines of this batch are accepted and sent into operation.