степени закоксования топливных форсунок ГТД

221
Сообщения
УДК 629.735.036.017.1
Ю.Н. ЧОХА
Национальный авиационный университет, Киев, Украина
УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
СТЕПЕНИ ЗАКОКСОВАНИЯ ТОПЛИВНЫХ ФОРСУНОК ГТД
Обосновывается методика определения степени неисправности рабочих топливных форсунок газотурбинных двигателей в условиях эксплуатации.
газотурбинный двигатель, топливная форсунка, закоксование, обобщенный диагностический
параметр
Характерными эксплуатационными неисправностями камер сгорания газотурбинных двигателей
топливных форсунок в условиях регулярной эксплуатации ГТД практически не существует.
(ГТД) являются трещины, местные оплавления и
Известно, что при закоксовании форсунок в слу-
прогары жаровых труб и корпусов. Их появление в
чае сохранения постоянства часового расхода топ-
большой степени связано с неравномерностью рас-
лива (Gт.час.= const) перед ними повышается давле-
пыла топлива и возникновения местного перегрева
ние из-за уменьшения площади распыла и дроссели-
из-за закоксования рабочих топливных форсунок. В
рования топлива в канале форсунки. Зависимость
настоящее время при проведении работ по техниче-
(Gт.час) через топливные форсунки от эксплуатаци-
скому обслуживанию камер сгорания ГТД оценку
онных факторов имеет вид [2]:
закоксования форсунок проводят следующими спо-
GТ .час   ф Fф  2Т Рф.Т ,
(1)
собами [1]:
 у одних типов двигателей проверяется величина зазора между внутренней стенкой корпуса
форсунки и корпуса распылителя, которая изменя-
где ф – коэффициент расхода топлива, который характеризует пропускную способность комплекта рабочих форсунок; Fф – суммарная площадь распыли-
ется при наращивании нагара. При этом значение
телей форсунок; Т – плотность сорта топлива; Рф.Т
минимального зазора нормируется документацией;
– давление топлива перед форсунками на соответст-
 для других типов двигателей производится
оценка равномерности теплового поля после задан-
вующем режиме работы ГТД, контролируемое по
манометру в кабине экипажа ВС.
ной наработки. В этом случае определяется средняя
Закоксование (засорение) форсунок приводит к
температура исходящих газов по всем термопарам, с
изменению величины ф Fф. Если определить отно-
последующим поочередным отключением одной из
сительную величину этого изменения, то получим
них. Разность средних температур дает степень рав-
соотношение для обобщенного диагностического
номерности теплового поля, которая должна быть в
параметра степени закоксования рабочих топливных
допустимых пределах.
форсунок ГТД
 ф  ( ф  Fф ) ТЕК . /( ф  Fф ) исх. ,
Эти способы отличаются высокой трудоемкостью проведения работ и используются в соответствии с регламентом ТО типа ГТД на самых тяжелых
формах технического обслуживания. Методов оперативного диагностирования степени закоксования
(2)
или
ф 
(GТ .час.пр )Тек.
(GТ .час.пр ) исх.

(Т  Рф.Т ) Тек.
(Т  Рф.Т . ) исх.
(3)
Таким образом, предлагаемая универсальная ме-
 Ю.Н. Чоха
АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ, 2005, № 8 (24)
222
Сообщения
тодика диагностирования степени неисправности
ЭВМ построена тестовая кривая (рис. 1) зависимо-
рабочих топливных форсунок ГТД состоит в прове-
сти коэффициента исправности форсунок Kф от сте-
дении регистрационного контроля текущих значе-
пени их закоксования ф для типового ТРДД АИ-25.
ний давления топлива перед форсунками (Т  Рф.Т)
Таблица 1
по штатному прибору и расчете (или регистрации по
расходомеру) приведенной величины часового расхода топлива двигателя (GТ.час.пр.)Тек. на соответствующем режиме его работы (крейсерском, номинальном, взлетном). Затем эти величины сравниваются с заранее известными исходными (стендовыми, формулярными) значениями этих же параметров
[(Т  РТ)исх,(GТ.час.пр.)исх.] по расчетному соотноше-
Результаты экспериментальных исследований
Параметры
Коэффициент исправности
топливных форсунок Кф
1,0 0,92 0,83 0,75 0,67 0,58
487 490 496 500 504 508
0,5
511
40,0
46,0
0,71
0,66
GТ.час.пр,
кг/ч
РТ ,
18,5 21,5 24,5 29,5 34,0
кг/см2
1,0 0,93 0,88 0,81 0,76
ф
нию (3). При этом определяется значение обобщенного диагностического параметра ф, который характеризует относительную часть или степень закоксования (засорения) форсунок. Это позволяет
диагностировать состояние рабочих
топливных
форсунок и параметры камеры сгорания как узла
ГТД в условиях регулярной эксплуатации.
Даная методика апробирована экспериментально
на натурном газодинамическом стенде ТРДД АИ-25.
При этом неисправности топливных форсунок моделировались путем последовательного отключения
Рис. 1. Зависимость коэффициента исправности
форсунок Kф от степени их закоксованности ф
одной, двух и т.д. форсунок от рабочего контура то-
Она может быть использована для определения
пливопитания с опробованием двигателя при смоде-
технического состояния топливных форсунок и
лированной неисправности. В ходе эксперимента
принятия решения о возможности дальнейшей безо-
измерялись значения давления топлива перед рабо-
пасной эксплуатации ГТД. Представленная методи-
чими форсунками (РТ) и приведенного часового
ка является универсальной и применима для реали-
расхода топлива (GТ.час.пр) при различных значениях
зации на любом типе ГТД.
коэффициента исправности комплекта форсунок
( К ф = К фиспр. / К ф ) и рассчитывались значения па-
Литература
раметра ф по соотношению (3) на установившихся
1. Технічне обслуговування планера і функціона-
режимах работы двигателя от режима малого газа до
льних систем ПС та АД / С.О. Дмитрієв, О.С. Тугарі-
номинального.
В табл. 1 приведены результаты
нов, Ю.М. Чоха та ін. – К.: НАУ, 2004. – С. 165 – 167.
экспериментальных исследований для крейсерского
2. Кулик Н.С. Параметрические методы оценки
(0,85 ном.) режима работы двигателя, которые пока-
технического состояния авиационных ГТД в экс-
зывают существенное увеличение РТ при отключе-
плуатации. – К.: КИИГА, 1993. – 139 с.
нии одной и более форсунок из установленного на
двигателе комплекта, а также некоторое увеличение
GТ.час.пр. по сравнению с исходным. По данным экспериментальных исследований и моделирования на
Поступило в редакцию 13.05.2005
Рецензент: д-р техн. наук, проф. С.О. Дмитриев,
Аэрокосмический институт Национального авиационного университета, Киев.