Лекция №12Лекция №12

Неисправности камеры сгорания Неисправности камеры сгорания и турбиныи турбины

Основные неисправности КС в Основные неисправности КС в эксплуатацииэксплуатации

Характерными неисправностями КС в эксплуатации Характерными неисправностями КС в эксплуатации являются:являются:

1) 1) Срыв пламени и прекращение горенияСрыв пламени и прекращение горения топливовоздушной смеси;топливовоздушной смеси;

2) 2) Повышение неравномерности температурного поля;Повышение неравномерности температурного поля; 3) 3) ПоявлениеПоявление вибрационного горениявибрационного горения;; 4) 4) Снижение полноты сгорания топливаСнижение полноты сгорания топлива;; 5) 5) Деформации, трещины и прогары жаровых труб и Деформации, трещины и прогары жаровых труб и

корпуса КСкорпуса КС.. 6) 6) Образование нагараОбразование нагара на элементах КСна элементах КС 7) 7) Закоксование топливных форсунокЗакоксование топливных форсунок 8) 8) Обгорание и растрескивание отражателей Обгорание и растрескивание отражателей

фронтового устройствафронтового устройства..

Причинами прогара жаровой трубы и корпуса КС являются: Причинами прогара жаровой трубы и корпуса КС являются: 1 Помпаж компрессора, приводящий к тому, что в отдельные зоны 1 Помпаж компрессора, приводящий к тому, что в отдельные зоны

КС поступает недостаточное количество воздуха. При этом на КС поступает недостаточное количество воздуха. При этом на деталях жаровой трубы отлагается толстый слой сажи и кокса, деталях жаровой трубы отлагается толстый слой сажи и кокса, называемый называемый нагаромнагаром, из-за неполного сгорания топлива. , из-за неполного сгорания топлива. Образование нагара приводит к местным перегревам жаровой Образование нагара приводит к местным перегревам жаровой трубы и корпуса КС.трубы и корпуса КС.

2 Превышение установленного времени работы на форсированных 2 Превышение установленного времени работы на форсированных режимах или работы ГТД на режиме с повышенной температурой. режимах или работы ГТД на режиме с повышенной температурой.

3 Засорения, закоксования или обгорания форсунок, а также 3 Засорения, закоксования или обгорания форсунок, а также неудовлетворительного распыла топлива, вследствие чего факел неудовлетворительного распыла топлива, вследствие чего факел пламени направлен непараллельно оси КС и может достигать секций пламени направлен непараллельно оси КС и может достигать секций жаровой трубы. жаровой трубы.

Деформация жаровой трубы и корпуса КС и как следствие прогар Деформация жаровой трубы и корпуса КС и как следствие прогар или появление трещинили появление трещин происходят из-за:происходят из-за:

- запуск двигателя в условиях низких температур (обычно ниже 250К) - запуск двигателя в условиях низких температур (обычно ниже 250К) без предварительного подогрева от аэродромных источников;без предварительного подогрева от аэродромных источников;

- резких термических нагрузок, возникающих при выводе - резких термических нагрузок, возникающих при выводе непрогретого двигателя на повышенный режим или при останове непрогретого двигателя на повышенный режим или при останове двигателя без предварительного охлаждения на режиме малого газа;двигателя без предварительного охлаждения на режиме малого газа;

- превышения установленного времени работы на форсированных - превышения установленного времени работы на форсированных режимах или работы ГТД на режиме с повышенной температурой.режимах или работы ГТД на режиме с повышенной температурой.

Основные неисправности Основные неисправности турбины в эксплуатациитурбины в эксплуатации

Характерными неисправностями Характерными неисправностями турбины в эксплуатации являются турбины в эксплуатации являются следующие. следующие.

1 Вытяжка рабочих лопаток турбины. 1 Вытяжка рабочих лопаток турбины. 2 Обгорание сопловых и рабочих 2 Обгорание сопловых и рабочих

лопаток турбины. лопаток турбины. 3 Обрыв или разрушение рабочих 3 Обрыв или разрушение рабочих

лопаток турбины.лопаток турбины. 4 Разрушение турбинных дисков.4 Разрушение турбинных дисков.

Обгорание сопловых и Обгорание сопловых и рабочих лопаток турбинырабочих лопаток турбины

Обгорание сопловых и РЛ турбины происходит Обгорание сопловых и РЛ турбины происходит из-за нарушения процесса сгорания топлива в КС, из-за нарушения процесса сгорания топлива в КС, значительного увеличения и НТП. Причины значительного увеличения и НТП. Причины повышения НТП: помпажные явления в повышения НТП: помпажные явления в компрессоре, засорение или закоксование части компрессоре, засорение или закоксование части ТФ, деформация жаровых труб и т.п. ТФ, деформация жаровых труб и т.п.

Обгорание лопаток приводит к изменению Обгорание лопаток приводит к изменению сопротивления проточной части турбины потоку сопротивления проточной части турбины потоку газа, уменьшению её и, как следствие, росту , что газа, уменьшению её и, как следствие, росту , что может привести к разрушению лопаток. может привести к разрушению лопаток. Обгоранию лопаток способствует газовая Обгоранию лопаток способствует газовая коррозия при эксплуатации ГТД на коррозия при эксплуатации ГТД на некондиционных сортах топлива.некондиционных сортах топлива.

Обрыв или разрушение рабочих лопаток турбиныОбрыв или разрушение рабочих лопаток турбины Обрыв или разрушение РЛ является одной из самых опасных неисправностей Обрыв или разрушение РЛ является одной из самых опасных неисправностей

ГТД. Причины разрушения РЛ определяются условиями эксплуатации ГТД. ГТД. Причины разрушения РЛ определяются условиями эксплуатации ГТД. Основные причины обрыва или разрушения РЛ в эксплуатации. Основные причины обрыва или разрушения РЛ в эксплуатации.

1 Повышение выше допустимого значения при запуске или вывод 1 Повышение выше допустимого значения при запуске или вывод непрогретого ГТД на повышенный режим. При этом профиль РЛ нагревается непрогретого ГТД на повышенный режим. При этом профиль РЛ нагревается неравномерно. Возникающие в этом случае термические напряжения могут неравномерно. Возникающие в этом случае термические напряжения могут вызывать образование микротрещин, которые значительно снижают запас вызывать образование микротрещин, которые значительно снижают запас прочности материала РЛ. прочности материала РЛ.

2 Останов ГТД без предварительного охлаждения на режиме МГ, который 2 Останов ГТД без предварительного охлаждения на режиме МГ, который особенно опасен в условиях низких . Скорость охлаждения РЛ по времени особенно опасен в условиях низких . Скорость охлаждения РЛ по времени значительна. За первые 10 с после выключения ГТД лопаток уменьшается с значительна. За первые 10 с после выключения ГТД лопаток уменьшается с до , т.е. на . При низкой перепад достигает ещё большего значения, и до , т.е. на . При низкой перепад достигает ещё большего значения, и вследствие возникающих при этом термических напряжений возникают вследствие возникающих при этом термических напряжений возникают микротрещины. микротрещины.

3 Попадание на РЛ посторонних предметов или элементов разрушившихся 3 Попадание на РЛ посторонних предметов или элементов разрушившихся деталей проточной части ГТД.деталей проточной части ГТД.

4 Повышенная вибрация ГТД или СУ приводит к усталостному разрушению РЛ. 4 Повышенная вибрация ГТД или СУ приводит к усталостному разрушению РЛ. Вибрация ГТД может возникать вследствие частичного разрушения лопаток Вибрация ГТД может возникать вследствие частичного разрушения лопаток компрессора, помпажа компрессора, обгорания или частичного разрушения компрессора, помпажа компрессора, обгорания или частичного разрушения лопаток турбины. Усталостное разрушение РЛ (рис.4.1б, в) может лопаток турбины. Усталостное разрушение РЛ (рис.4.1б, в) может происходить у ножки 1-1 или профильной части 2-2 и 3-3. Положение наиболее происходить у ножки 1-1 или профильной части 2-2 и 3-3. Положение наиболее опасного сечения зависит от величины напряжений, предела усталостной опасного сечения зависит от величины напряжений, предела усталостной прочности, на величину которых влияет неравномерность по высоте РЛ, а прочности, на величину которых влияет неравномерность по высоте РЛ, а также местоположение забоин и термических трещин. Иногда происходит также местоположение забоин и термических трещин. Иногда происходит разрушение РЛ по замковой части. Для современных ГТД разрушение РЛ из-за разрушение РЛ по замковой части. Для современных ГТД разрушение РЛ из-за повышенных вибраций имеет малую вероятность. повышенных вибраций имеет малую вероятность.

5 Вытяжка рабочих лопаток. 5 Вытяжка рабочих лопаток. Обрыв РЛ вследствие их вытяжки происходит с образованием шейки (рис.4.1 Обрыв РЛ вследствие их вытяжки происходит с образованием шейки (рис.4.1

а) и носит длительный характер. а) и носит длительный характер. 6 Коррозионные повреждения материала лопаток.6 Коррозионные повреждения материала лопаток.

Трещины и разрушение дисковТрещины и разрушение дисков Особенно опасны разрушения турбинных дисков, т.к. они Особенно опасны разрушения турбинных дисков, т.к. они

значительно массивнее компрессорных. значительно массивнее компрессорных. Одним из распространённых дефектов дисков турбин является Одним из распространённых дефектов дисков турбин является

растрескивание поверхности на дне пазов ёлочных замков. растрескивание поверхности на дне пазов ёлочных замков. Причиной образования трещин чаще всего является термическая Причиной образования трещин чаще всего является термическая усталость, возникающая в материале при повторных термических усталость, возникающая в материале при повторных термических нагружениях в моменты запуска и останова ГТД. нагружениях в моменты запуска и останова ГТД.

Опасные разрушения дисков могут являться следствием перегрева Опасные разрушения дисков могут являться следствием перегрева и статической перегрузки (например, вследствие заброса ротора). и статической перегрузки (например, вследствие заброса ротора). Диски из некоторых материалов в результате длительной работы Диски из некоторых материалов в результате длительной работы при высоких теряют пластичность (“при высоких теряют пластичность (“охрупчиваютсяохрупчиваются”), что может ”), что может приводить к их приводить к их хрупкому разрушениюхрупкому разрушению даже при небольшом даже при небольшом повышении статической напряжённости. повышении статической напряжённости.

Трещины и разрушение дисков турбины относятся к наиболее Трещины и разрушение дисков турбины относятся к наиболее опасным видам отказов, т.к. при обрыве части диска разрушения во опасным видам отказов, т.к. при обрыве части диска разрушения во многих случаях не локализуются в пределах корпуса ГТД. Часто в многих случаях не локализуются в пределах корпуса ГТД. Часто в процессе развития трещины в диске происходит возрастание уровня процессе развития трещины в диске происходит возрастание уровня общих (с роторной частотой), что может служить диагностическим общих (с роторной частотой), что может служить диагностическим признаком этого отказа и при своевременном выключении ГТД признаком этого отказа и при своевременном выключении ГТД позволяет предотвратить разрушение диска. При обнаружении позволяет предотвратить разрушение диска. При обнаружении трещины в диске ГТД должен, как правило, сниматься с трещины в диске ГТД должен, как правило, сниматься с эксплуатацииэксплуатации

Дефекты БКСДефекты БКС

Выпадение колецВыпадение колец

Прогар кромок диффузоров, плиты и Прогар кромок диффузоров, плиты и кольцакольца

Разрушение внутреннего кожухаРазрушение внутреннего кожуха

Разрушение наружного кожухаРазрушение наружного кожуха

Разрушение наружного корпусаРазрушение наружного корпуса

Трещины на наружном конусеТрещины на наружном конусе

Разрушение задней опорыРазрушение задней опоры

Вопросы к Лекции №12:Вопросы к Лекции №12:

1.Какие эксплуатационные факторы приводят к 1.Какие эксплуатационные факторы приводят к неисправностям камеры сгорания?неисправностям камеры сгорания?

2.Какие основные неисправности камер 2.Какие основные неисправности камер сгорания?сгорания?

3.Какие эксплуатационные факторы приводят к 3.Какие эксплуатационные факторы приводят к неисправностям турбины?неисправностям турбины?

4.Какие основные неисправности турбины?4.Какие основные неисправности турбины? 5.Какие признаки разрушения дисков турбины5.Какие признаки разрушения дисков турбины??