ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УСТРАНЕНИЮ ДЕФЕКТА «ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВ ЗА КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ» ВЕРТОЛЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
СОДЕРЖАНИЕ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Объект исследования 8
1.1 Двигатель ТВ3-117 общие характеристики 8
1.2 Капитальный ремонта двигателя ТВ3-117 12
1.3 Дефекты, возникающие при испытании двигателя ТВ3-117 20
1.4 Выводы. Задачи исследования 34
2 Диагностика газотурбинных двигателей по термогазодинамическим
параметрам 36
2.1 Параметрическая диагностика 36
2.2 Математические модели 40
2.3 Классификация математических моделей 43
2.4 Совместная работа узлов турбовального двигателя 51
2.5 Определение взаимосвязи первичных и вторичных параметров
турбовального двигателя со свободной турбиной 60
3 Стендовые испытания двигателей ТВ3-117ВМ 62
3.1 Цели и задачи исследования. Объект исследования 62
3.2 Характеристики измерительных устройств 62
3.3 Анализ характеристик двигателей, прошедших испытание с
первого раза, на основании данных совмещенных приёмо-сдаточных испытаний 63
3.4 Анализ характеристик двигателей, не прошедших испытание с
первого раза, на основании данных совмещенных приёмо-сдаточных испытаний 72
3.5 Взаимное влияние параметров работы двигателя ТВ3 -117ВМ ..
3.6 Методика исследования и восстановления двигателя ТВ3-
117ВМ 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А 97
В процессе эксплуатации у авиационных двигателей как самолетных, так и вертолетных вырабатывается межремонтный ресурс, который у каждого типа изделий свой. В случае его выработки, двигатели отправляются на авиаремонтные предприятия для проведения капитального ремонта. В процессе капитального ремонта двигатели проходят полную разборку, промывку деталей и узлов от загрязнения, после чего проводится их комплексная дефектация, по результатам которой детали и узлы отправляют по требуемому циклу ремонта.
Пройдя все циклы ремонта, детали и узлы комплектуются и отправляются на сборку, в ходе которой производится процесс сборки двигателя. Окончательным этапом капитального ремонта является испытание собранного двигателя на испытательном стенде авиаремонтного предприятия. В процессе испытания проверяются параметры работы двигателя на соответствия требованиям руководства по капитальному ремонту (РКР) изделий.
При успешном прохождении двигатели сдаются заказчику, консервируются и упаковываются в транспортировочные тары. После чего транспортируются в адрес заказчика. Однако, возникают случаи, когда у двигателя, в процессе его испытания, возникают дефекты, т.е. проявляются несоответствия каких-либо параметров работы требованиям РКР. В таком случае эти двигателя снимаются с испытательного стенда и отправляются в цех сборки, для выполнения исследования причины возникновения дефекта с последующим восстановлением. Конечным этапом также является испытание этого двигателя.
Стоит отметить, что наиболее сложными дефектами являются неявные дефекты, связанные с термогазодинамическими параметрами работы двигателя, например, не соответствующая требованиям РКР температура газов за камерой сгорания. В таком случае производится тщательный анализ дела ремонта двигателя, по результатам которого принимается решение об выполнении необходимых мероприятий. В некоторых случаях двигатель не всегда удается восстановить с первого раза. Из-за чего в цехе сборки увеличивается объём работы, который сказывается на выполнение месячного плана, а также увеличивается срок ремонта, за несоблюдение которого на авиаремонтное предприятие накладываются штрафные санкции, прописанные в договорах на предоставление услуги по капитальному ремонту изделия.
Таким образом наиболее важным фактором в процессе исследования и восстановления двигателей, не прошедших испытание по причине возникновения дефекта, является точное определение причины возникновения дефекта и разработка мероприятий, направленных на его устранение. Мероприятия должны быть максимально эффективными, как можно менее трудоёмкими и трудозатратными, а также экономически обоснованными.
В данной работе была поставлена задача по обоснованию мероприятий и разработке методики, направленных на устранение дефекта «Повышенная температура газов за камерой сгорания» вертолетного двигателя на основе анализа термогазодинамических параметров. В ходе работы были рассмотрены существующие методы диагностики двигателя по термогазодинамическим параметрам, рассмотрен вопрос по совместной работе узлов газотурбинного двигателя со свободной турбиной. Составлена математическая модель вертолетного газотурбинного двигателя ТВ3-117ВМ, на основе которой найдены частные коэффициенты взаимного влияния и составлены матрицы взаимного влияния параметров. Конечным итогом является разработка методики по устранению обозначенного дефекта.
В выпускной квалификационной работе рассмотрены основные этапы капитального ремонта газотурбинного двигателя ТВ3-117ВМ, основной упор сделан на окончательный этап ремонта, т.е. на испытание двигателя. Испытание проводится с целью подтверждения соответствия всех параметров работы требованиям руководства по капитальному ремонту изделия. В процессе испытания двигателя в некоторых случаях возникают дефекты, из-за чего двигатели досрочно снимаются с испытаний. В таких случаях возникает необходимость проведения исследования и восстановления данного изделия, с целью устранения выявленного несоответствия.
На примере вертолетного двигателя ТВ3-117ВМ, согласно статистике отремонтированных за год изделий, около 17% снимаются с испытаний. Из наиболее часто встречающих дефектов выделяется дефект «Повышенная температура газов за камерой сгорания». Поэтому в данной работе он был более тщательно рассмотрен.
На практике, мероприятия, направленные на устранение повышенной температуры, разрабатываются на основании тщательного анализа дела ремонта данного двигателя. Однако данный метод не всегда дает положительные результаты, так одни и те же мероприятия по-разному влияют на работу двигателя. Имеются случаи, когда двигатели проходят испытания с третьего или четвертого раза.
В результате проведенного исследования выполнено следующее:
- проанализированы методы диагностики авиационных двигателей по термогазодинамическим параметрам. В результате чего было принято решение проводить исследование по методу трендов отклонений и методом линейных диагностических матриц;
- проанализирована совместная работа узлов газотурбинного двигателя со свободной турбиной. Разработана математическая модель газотурбинного двигателя со свободной турбиной на основе системы уравнений, описывающей процессы, протекающие в основных элементах двигателя. Полученную систему уравнений преобразовали методом малых отклонений;
- на основании разработанной математической модели определены частные коэффициенты взаимного влияния параметров работы двигателя, составлены матрицы взаимного влияния параметров;
- разработана методика по обоснованию мероприятий по устранению дефекта «Повышенная температура газов за камерой сгорания» вертолетного двигателя на основе анализа термогазодинамических параметров.
