Диагностирование двигателя НК-16СТ в наземных стационарных установках

Размещено на http://www.allbest.ru/

АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Факультет

КФ

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

(Пояснительная записка)

Тема: «Диагностирование двигателя НК_16СТ в наземных стационарных установках»

Руководитель:

Тарасов Владислав Николаевич

Исполнитель:

Андреев Алексей Иванович

Санкт-Петербург

2005

Аннотация

Целью данной дипломной работы является анализ применяемых методов и средств диагностирования двигателя НК-16СТ. В ней рассматриваются ряд предложений по применению различных методов анализа состава масла двигателя, включая и новый метод, основанный на использовании сцинтилляционных измерений параметров частиц износа, а также перспективы использования этого метода для диагностики НК-16СТ в Уренгойском газопромысловом управлении.

Условные сокращения

АГТД - авиационный газотурбинный двигатель;

ГПА - газоперекачивающий агрегат;

ГГ - газогенератор;

СТ - свободная турбина;

ПО - передняя опора;

ЗО - задняя опора;

КНД - компрессор низкого давления;

КВД - компрессор высокого давления;

СК - стопорный клапан;

ДК - дренажный клапан;

ДГ-16 - дозатор газа;

ВОУ - входное очистительное устройство;

ВНА - входной направляющий аппарат;

ГТД - газотурбинный двигатель;

РНА - регулируемый направляющий аппарат;

АСУ - автоматизированная система управления;

САУ - система автоматического управления;

КПА - коробка приводов агрегатов;

КПМА - коробка приводов маслоагрегатов;

СО - стандартный образец;

ТО - техническое обслуживание.

Содержание

• Введение
• 1. Сущность проблемы диагностики ГПА и пути её решения
• 1.1 Значение технической диагностики ГПА
• 1.2 Задачи диагностирования ГГ и предъявляемые требования к диагностированию
• 2. Двигатель НК-16СТ в составе компрессорной станции (КС)
• 2.1 Назначение, краткое описание конструкции
• 2.2 Принцип работы двигателя в составе газокомпрессорной станции
• 2.3 Методы контроля двигателя НК-16СТ и сравнение с методами контроля НК-8-2У
• 2.4 Датчики контроля
• 2.4.1 Датчик ДЧВ-2500
• 2.4.2 Приёмник температуры П-77
• 2.4.3 Датчик температуры торможения П98
• 2.4.4 Термопара Т-93
• 2.4.5 Дифференциальный сигнализатор давления СКК
• 2.4.6 Теплостойкий сигнализатор давления МСТ-18С
• 2.4.7 Виброустойчивый теплостойкий сигнализатор давления типа МСТВ
• 2.4.8 Сигнализатор предельных оборотов СПО-2Р
• 2.4.9 Система защиты от помпажа
• 2.4.10 Логарифмический датчик давления ДОЛ-16
• 2.4.11 Регулятор температуры РТ-12-9А
• 2.4.12 Аппаратура контроля вибрации ИВ-Д-ПФ-2
• 2.4.13 Теплостойкий сигнализатор давления МСТ-14АСМ
• 2.4.14 Магнитная пробка с клапаном
• 2.4.15 Сигнализатор наличия стружки СНС-25Р
• 3. Техническое обслуживание двигателя НК-16СТ
• 3.1 Межрегламентный осмотр
• 3.2 Регламентные работы
• 4. Разработка методических подходов по оценке технического состояния ГТД с использованием спектрального, феррографического анализа проб масла
• 4.1 Атомно-эмиссионный метод определения концентрации металлов в смазочных авиационных маслах
• 4.2 Рентгенофлуоресцентный метод определения концентрации металлов в смазочных маслах
• 4.3 Рентгенофлуоресцентная аппаратура для проведения анализа
• 4.4 Феррографический метод оценки технического состояния авиадвигателей
• 5. Сцинтилляционный метод анализа проб масла
• 5.1 Принцип действия сцинтилляционного спектрометра
• 5.2 Диагностирование авиационных ГТД по результатам сцинтилляционных измерений параметров частиц износа
• 5.3 Оценка погрешности при сцинтилляционных измерениях концентрации и числа частиц металлов в смазочном масле
• Выводы и рекомендации
• Список используемой литературы
• Введение
• На протяжении последних десятилетий в наземных машинах и установках в качестве привода начали появляться конвертированные авиационные газотурбинные двигатели. Малые масса и габариты, низкая стоимость и быстрота создания при высоких значениях мощности, КПД и показателей надёжности, высокая эксплуатационная технологичность, транспортабельность, особенно в труднодоступных районах, мобильность и простота обслуживания и ремонта обусловили широкое внедрение конвертированных АГТД в экономику многих стран мира. Наибольшее применение эти двигатели в настоящее время находят в качестве привода газоперекачивающих агрегатов. Одним из таких двигателей является НК-16СТ.
• Надёжность работы этого двигателя во многом предопределяет выполнение обязательств Газпрома в поставках природного газа перед потребителем.
• Целью этой работы является анализ применяемых методов и средств диагностирования, выявления недостатков и предложения улучшения контроля надёжности и работоспособности двигателя НК-16СТ.

1. Сущность проблемы диагностики ГПА и пути её решения

1.1 Значение технической диагностики ГПА

Необходимость существенного расширения работ в области диагностирования газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и в первую очередь с газотурбинным приводом, составляющих преобладающий удельный вес в общей энерговооружённости газовой отрасли, создание и внедрение диагностических систем неразрывно связаны с решением таких ключевых проблем, как повышение качественного уровня агрегатов, сокращение сроков их освоения и затрат на эксплуатацию, направленных на экономию топливно-энергетических ресурсов, повышение эффективности и надёжности функционирования газотранспортной системы.

Внедрение методов и средств диагностирования и прогнозирования технического состояния на всех стадиях жизненного цикла двигателя позволит:

- перейти от традиционной системы планово-предупредительных ремонтов к ремонту по фактическому состоянию, что способствует увеличению ресурса парка ГПА до ремонтов, позволяет сократить затраты на ремонт, уменьшить потребность в запасных частях и ремонтном персонале, повысить качество ремонта;

- повысить стабильность значений выходных показателей эффективности двигателя (располагаемой мощности и КПД) в межремонтный период путём принятия современных мер по устранению выявленных неисправностей на работающих газогенераторах (ГГ);

- уменьшить вероятность внезапных отказов и тем самым повысить безопасность и исключить последствия материального характера;

- обеспечить эксплуатанта информацией о фактическом состоянии парка ГГ и о их характеристиках в процессе эксплуатации.

1.2 Задачи диагностирования ГГ и предъявляемые требования к диагностированию

Основная цель диагностирования и прогнозирования ГГ - это повышение эффективности их использования в системе транспорта газа.

В процессе эксплуатации изменение технического состояния происходит под воздействием эксплуатационных факторов и выражается в последовательной смене во времени исправных, неисправных, но работоспособных и, наконец, неработоспособных состояний. Влияние эксплуатационных факторов определяется условиями использования двигателя и, в частности, режимами работы, свойствами рабочих сред, воздействием окружающей атмосферы, а также своевременностью и качеством проведения технического обслуживания и ремонта, соблюдением обслуживающим персоналом правил технической эксплуатации. Влияние конструктивно-производственных и эксплуатационных факторов на выходные показатели двигателя носит случайный характер и проявляется в отклонениях начальных значений показателей однотипных двигателей от паспортных, а также в уровне и динамике изменения во времени фактических показателей при эксплуатации.

Требования к диагностированию двигателя определяются сферой его использования и назначением, необходимой глубиной и точностью диагноза.

В сфере эксплуатации накопленный опыт использования диагностирования в «Газпроме» позволил обозначить два взаимосвязанных направления его развития:

- непрерывное диагностирование двигателя комплексными автоматизированными системами диагностики (КАСД);

- централизованное диагностическое обслуживание силами оперативных бригад; это обслуживание требует использования специальной анализирующей аппаратуры и участия специалистов высокой квалификации.

Объективной предпосылкой для разработки и развития КАСД является планируемое внедрение в отрасли технических средств АСУ на базе микропроцессорной техники, обеспечивающих возможность автоматизированного сбора, накопления, передачи и обработки диагностической информации, т.е. необходимые условия для реализации автоматизированного диагностирования.

Всем выше перечисленным требованиям отвечает двигатель НК-16СТ, который широко используется на компрессорных газоперекачивающих станциях Уренгойгазпрома.

2. Двигатель НК-16СТ в составе компрессорной станции (КС

2.1 Назначение, краткое описание конструкции

Двигатель НК-16СТ (рис. 1) конструкции опытно-конструкторского бюро академика Генерального конструктора Кузнецова Николая Дмитриевича создан на базе авиационного двухконтурного двигателя НК-8-2У (рис. 2) семейства двигателей НК. Базовый двигатель применяется в качестве силовой установки самолёта ТУ_154Б.

Двигатель НК-16СТ (рис. 1) предназначен для работы в составе газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16/76 разработки Сумского машиностроительного научно-производственного объединения (СМНПО) им. Фрунзе по заказу Министерства газовой промышленности.

При конвертировании базового двигателя, т.е. применении его в новом качестве без существенных конструктивных изменений, была максимально сохранена материальная часть (более 65% узлов и деталей), которая проверена работой на самолётах и ещё имела достаточный запас по ресурсу для дальнейшей эксплуатации на земле.

Конструктивно двигатель состоит из 2-х модулей - газогенератора (собственно базового двигателя с доработками) и силовой турбины. Каждый модуль имеет свою раму для крепления, что позволяет при необходимости заменять двигатель целиком или отдельно ГГ и СТ.

Модуль СТ для данного двигателя разработан и изготовлен вновь. В ГГ внесены следующие основные конструктивные изменения, вызванные спецификой применения его в составе ГПА:

1) Заглушен вход во второй контур двигателя, а рабочие лопатки обеих вентиляторных ступеней обрезаны.

газоперекачивающий двигатель компрессорный газотурбинный масло



Рис. 1. Двигатель НК-16СТ и его кинематическая схема



Рис. 2. Двигатель НК-8-2 и его кинематическая схема

Вентиляторы ступени базовых двигателей (рис. 3) стали 1-ой и 2-ой ступенями компрессора НД двигателя НК-16СТ. Необходимость во 2-ом контуре отпала в связи с достаточностью использования для получения заданной мощности 16 МВт внутреннего 1-го контура (рис.4).

Рис. 3. Компрессор каскада низкого давления НК-8-2

Рис. 4. Компрессор каскада НК-16СТ

2) По вышесказанной причине вторая ступень турбины НД, вращающая компрессор НД, (рис. 2) аннулирована с заменой на диске рабочих лопаток на лабиринтные гребешки (рис. 1). Мощность, развиваемая 1-ой ступенью турбины НД, достаточна для вращения компрессора НД.

3) В камере сгорания вместо 144 керосиновых форсунок установлены 32 газовые форсунки. Доработаны под топливный газ оба запальника (рис. 5).

Рис. 5. Запальник

4) Для размещения привода масляных агрегатов СТ установлена новая, так называемая дополнительная коробка приводов (дополнительная КПА).

5) В системе регулирования и топливопитания из-за её новых функций введены такие агрегаты, как дозатор газа ДГ-16 (рис. 6), стопорный клапан СК, дренажный клапан ДК, изменена конструкция агрегатов механизации компрессора АУ и АК.



Рис. 6. Дозатор газа ДГ-16

6) В месте стыковки модулей ГГ и СТ установлены переходная проставка и подвижное телескопическое соединение с уплотнительными элементами для организации газодинамической связи между турбинами ГГ и СТ. Соединений рам крепления ГГ и СТ жёсткое по призонным болтам.

На двигателе предусмотрены системы запуска, контроля, защиты и сигнализации, обеспечивающие автоматический запуск, обнаружение неисправностей и отклонений параметров на работающем двигателе, а также система противообледенения, позволяющая работать двигателю в любых метеоусловиях.

На двигателе расположены смотровые лючки, которые позволяют оптическими приборами контролировать состояние газовоздушного тракта.

Надо учитывать, что двигатель работает на природном газе, что сопряжено с рядом мер по охране труда, поэтому во время его работы обслуживающему персоналу категорически запрещается заходить в блок двигателя.

Конструктивно двигатель включает в себя:

- переднюю опору;

- входной направляющий аппарат;

- среднюю опору;

- компрессор осевой десятиступенчатый, двухкаскадный, состоящий из компрессора низкого давления и компрессора высокого давления;

- блок камеры сгорания;

- турбину газогенератора - двухступенчатую;

- заднюю опору;

- оболочки;

- силовую проставку;

- свободную турбину - одноступенчатую осевую;

- опору СТ.

Передняя опора ротора компрессора НД вмонтирована во ВНА.

ВНА выполнен в виде кольца со вставленными в него двенадцатью радиально расположенными лопатками, к нижним полкам которых крепится опора ротора компрессора НД.

Средняя опора включает в себя:

- узел задней опоры ротора компрессора НД с шариковым подшипником и деталями уплотнения;

- узел собственно средней опоры с шариковым подшипником;

- узел регулируемого направляющего аппарата;

- корпус центрального привода;

- детали уплотнения.

Осевой десятиступенчатый, двухкаскадный компрессор включает в себя:

- узел четырёхступенчатого двухопорного ротора компрессора НД;

- узел статора компрессора НД, состоящий из лопаточных направляющих аппаратов и рабочих колец.

- узел шестиступенчатого двухопорного ротора компрессора ВД;

- узел статора компрессора ВД, состоящий из лопаточных направляющих аппаратов, рабочих колец и механизма клапанов перепуска воздуха с ресивером отбора воздуха.

Блок камеры сгорания включает в себя наружный корпус, камеру сгорания, внутренний корпус и два воспламенителя.

Компрессоры двигателя вращает двухкаскадная, двухступенчатая турбина газогенератора. Первая ступень турбины вращает ротор компрессора ВД, а вторая ступень - ротор компрессора НД. В узел турбины входит узел статора, состоящий из лопаточных сопловых аппаратов и колец.

Задняя опора с роликовым подшипником является опорой ротора турбины НД. Опорой ротора турбины служит роликовый подшипник, расположенный между валами турбины НД и ВД. Узел задней опоры является одновременно и опорой ротора турбины ВД.

Оболочки, устанавливаемые между корпусами средней и задней опор, являются силовым элементом и одновременно служат тепловым экраном. На наружных поверхностях оболочек располагаются агрегаты механизации компрессора, фланцы отбора воздуха и арматура электропроводки и трубопроводов.

Силовая проставка над задней опорой является задним силовым поясом крепления двигателя на раме. Через люк на силовой проставке проходит проушина крепления двигателя.

Одноступенчатая осевая свободная турбина конструктивно состоит из ротора (вал и рабочее колесо) и статора.

Статор представляет собой кольцевой лопаточный сопловый аппарат и рабочее кольцо со вставками.

Опора свободной турбины включает в себя передний роликовый и задний шариковый и роликовый подшипники. В опоре через одно из её рёбер проходит рессора для привода коробки приводов агрегатов.

На двигателе установлены агрегаты масляной и топливной систем, агрегаты системы регулирования, контроля работы и защиты, жгуты электропроводки с выходными соединениями, трубопроводы масляной и топливной систем, трубопроводы отбора воздуха из компрессора на нужды самого двигателя и ГПА.

2.2 Принцип работы двигателя в составе газокомпрессорной станции

Атмосферный воздух через входное очистительное устройство в камеру всасывания газоперекачивающего агрегата входит в двигатель. В компрессорах НД и ВД воздух сжимается и поступает в камеру сгорания. В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо (природный газ, очищенный нефтяной газ), поступающее через форсунки. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки турбин. В турбине газогенератора тепловая энергия газового потока превращается в механическую энергию вращения роторов турбин. Мощность первой ступени турбины расходуется на вращение ротора компрессора ВД, вторая ступень турбины вращает ротор компрессора НД. Мощность, полученная на валу СТ расходуется на привод нагнетателя газоперекачивающего агрегата ил нагнетателя газлифтной компрессорной станции.

Отработанный газ через выхлопное устройство выбрасывается в атмосферу.

2.3 Методы контроля двигателя НК-16СТ и сравнение с методами контроля НК-8-2У

Важная роль в проблеме надёжности двигателя принадлежит методам контроля технического состояния, которые дают возможность обнаруживать неисправности элементов на ранних стадиях их развития. Применение этих методов позволяет своевременно выполнять работы по предотвращению отказов двигателя и обеспечивает наиболее полное использование заложенных в его конструкцию ресурсных возможностей.

Основной задачей системы контроля технического состояния является регистрация параметров двигателя в процессе его работы, обработка материалов для решения диагностических задач, документирование и хранение выходной информации для последующей статистической обработки данных (база данных НК_16СТ хранится в компьютере и рассчитана на 1000 событий, каждое последующее вытесняет предыдущее).

Контроль является одной из необходимых функций любой системы управления. Цель контроля в системе управления надёжностью состоит из обнаружения происходящих в системе событий, заключающихся в отклонении выходных величин от заданных значений. В общем смысле, контроль - это процесс получения информации, сводящийся к обнаружению происходящих событий, регламентирующих, в соответствии с алгоритмом, управляющие воздействия на двигатель.

Контроль проводится в три этапа:

1) получение информации о фактическом состоянии двигателя;

2) обработка первичной информации, которая включает в себя сопоставление первичной информации с установленными требованиями, нормами, критериями;

3) представление результатов контроля.

Контроль бывает производственный и эксплуатационный. Мы в данной работе не рассматриваем производственный, а только эксплуатационный контроль.

При эксплуатационном контроле технического состояния в первую очередь возникает вопрос о том, к какому из двух компонентов: А₀ или А₁ - относится техническое состояние двигателя в данный момент времени. Таким образом, первой задачей эксплуатационного контроля является определение работоспособности функциональных систем ГТД с целью подтверждения их работоспособного состояния или обнаружения отказов (повреждений).

Если в результате решения этой задачи установлен отказ, то возникает задача диагностирования, т.е. поиска места отказа с заданной подробностью (детализацией) (рис. 7).

К современным системам диагностики предъявляются следующие основные требования:

1) достоверность и достаточность диагностики;

2) комплексность применения различных методов диагностики на всех этапах жизненного цикла ГТД;

3) высокая надёжность систем технического диагностирования;

4) оперативность и наглядность представления диагностической информации;

5) возможность использования полученной информации для прогнозирования технического состояния;

6) учёт при создании систем диагностирования человеческого фактора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7. Схема системы управления техническим состоянием ГТД

Так как двигатель НК-16СТ был разработан на основе двигателя НК_8_2У, у него есть средства контроля замеряемых параметров, которые относятся к средствам диагностирования.

Различают рабочее и тестовое диагностирование. Рабочее осуществляется встроенными средствами контроля, тестовое осуществляется после останова двигателя (осмотр лопаток, проба масла и т.д.)

В табл. 1 дано сравнение замеряемых параметров на рабочем двигателе НК-16СТ и замеряемых параметров НК-8-2У.

Таблица 1

Замеряемые параметры двигателей НК-16СТ, НК-8-2У

НК-16СТ	НК-8-2У
По роторам двигателя	- вибрация опор; - частота вращения роторов.	- уровень масла; - давление топлива; - температура газов за турбиной; - положение клапана перепуска; - положение замка реверса; - наличие стружки в масле; - температура масла; - засорение фильтра; - вибрация опор; - положение РНА; - положение створок реверса.
По газовоздушному тракту двигателя	- температура газов перед СТ; - устойчивость компрессора; - давление за компрессором.
По масляной системе	- температура масла в различных точках системы; - давление масла в магистралях; - давление в средней опоре; - появление стружки в масле.
По системам регулирования	- давление масла в системе.
По системе запуска	- частота вращения стартера; - положение заслонки стартера; - частота вращения ротора ВД на запуске.
По системам, обеспечивающим работу двигателя	- температура и уровень масла в баке двигателя; - давление и температура топливного и пускового газа; - температура воздуха на входе в двигатель и в отсеке двигателя; - разрежение на входе в двигатель; - загрязнённость фильтров маслосистемы; - напряжение питания постоянного тока.

Двигатель НК-16СТ устанавливается стационарно на газоперекачивающих установках, вследствие чего отпадает необходимость в борьбе против лишнего веса, как у НК-8-2У, также как и в механизме реверса, поэтому средства контроля здесь представлены более полно.

Система контроля двигателя НК-16СТ представляет собой комплекс датчиков и преобразующей аппаратуры.

Система контроля двигателя предназначена:

- для предоставления визуальной информации о параметрах двигателя и систем, обеспечивающих его работу;

- для выдачи технологических сигналов о работе двигателя;

- для выдачи предупредительных сигналов в случае отклонения контролируемых параметров за пределы допустимых величин;

- для выдачи управляющих сигналов аварийного останова в случае достижения опасных величин контролируемых параметров;

- для выдачи управляющих сигналов, используемых в АСУ двигателя для блокировки запуска двигателя в случае невыполнения предпусковых условий.

Системой контроля работы двигателя контролируются следующие параметры и техническое состояние:

1) По роторам двигателя:

- вибрация опор;

- частота вращения роторов.

2) По газовоздушному тракту двигателя:

- температура газов перед СТ;

- устойчивость компрессора;

- давление за компрессором.

3) По масляной системе двигателя:

- температура масла в различных точках системы;

- давление масла в магистралях;

- давление в средней опоре;

- появление стружки в масле.

4) По системам регулирования:

- давление масла в системе.

5) По системе запуска:

- частота вращения стартера;

- положение заслонки стартера;

- частота вращения ротора ВД на запуске.

6) По системам, обеспечивающим работу двигателя:

- температура и уровень масла в баке двигателя;

- давление и температура топливного и пускового газа;

- температура воздуха на входе в двигатель и в отсеке двигателя;

- разрежение на входе в двигатель;

- загрязнённость фильтров маслосистемы;

- напряжение питания постоянного тока.

По структурно-конструктивному выполнению отдельные каналы контроля можно разделить на следующие группы:

1) Группа каналов контроля, представляющих собой отдельные аппаратные системы, поставляемые с двигателем. Такие системы оснащены датчиками и преобразующей аппаратурой, выдающей в САУ ГПА предупредительные и аварийные сигналы. В этой группе датчики устанавливаются на двигателе, а блоки аппаратуры - в отсеке автоматики ГПА. К этой группе относятся:

- сигнализатор предельных оборотов СПО-2Р;

- сигнализатор помпажа ЭСП-12-1;

- регулятор температуры РТ-12-9А;

- блок автомата запуска БАЗ-16;

- аппаратура вибрации ИВ-Д-ПФ-2, дополнительно имеющая блок визуальных приборов, устанавливаемый в пультовой компрессорной станции.

2) Группа каналов, выполняющих функции контроля предельных значений параметров или положений исполнительных элементов. Данные сигнализаторы выдают релейные сигналы в САУ ГПА, которая разделяет эти сигналы на технологические, предупредительные или аварийные. В процессе запуска разделение некоторых сигналов выполняет также и БАЗ-16.

3) Группа каналов для измерения текущего значения параметров, в которых датчики могут относиться как к двигателю, так и к ГПА. Вывод на показывающий прибор, а также выработку соответствующих сигналов производит САУ ГПА.

2.4 Датчики контроля

2.4.1 Датчик ДЧВ-2500

Датчик ДЧВ-2500 (рис. 8) предназначен для преобразования частоты вращения роторов двигателя в частоту электрических сигналов, выдаваемых по двум электрически не связанных каналам.

Рис. 8. Датчик ДЧВ-2500

На двигатель устанавливается пять датчиков: два на коробке приводов ротора НД (рис. 9), один на коробке приводов ВД (рис. 8) и два на коробке приводов СТ (рис. 9).

Рис. 9. Установка ДЧВ-2500 на СТ и установка ДЧВ-2500 на НД

Основным узлом датчика является бескаркасная катушка из двух обмоток с постоянным магнитом внутри её. Катушка с магнитом размещается в корпусе, выполненном из немагнитной нержавеющей стали в виде тонкостенного стакана. Для крепления датчика на корпусе имеется буртик, который прижимается к посадочной поверхности фланцем соответствующей конфигурации и является принадлежностью двигателя. Корпус снабжён резьбовым штуцером, к которому подсоединяется соединитель кабельного плана двигателя.

Датчик ДЧВ-2500 работает во взаимодействии с индуктором (зубчатым колесом), приводимым от вала соответствующего ротора через шестерёнчатую передачу. при вращении индуктора каждый из его зубьев, проходя в непосредственной близи от торца датчика, изменяет магнитное поле, окружающее витки катушки датчика. Вследствие этого в катушке индуцируется ЭДС. Частота ЭДС пропорциональна частоте вращения соответствующего ротор двигателя.

Выходные сигналы датчиков частоты вращения выдаются в САУ ГПА для цепи контроля (от всех трёх роторов), для цепи регулирования (от ротора НД), для цепи защиты (от ротора СТ).

2.4.2 Приёмник температуры П-77

Приёмник температуры П-77 является чувствительным элементом системы, предназначенной для измерения температуры жидкостей и газов в пределах от минус 60°C до 260°C.

На двигателе устанавливается пять приёмников температуры П-77 (рис. 10).

Два приёмника температуры размещаются на коробке моторных агрегатов и используются для замера температуры масла на входе в двигатель; третий - на входном направляющем аппарате, в кармане на подводе масла к передней опоре, для контроля температуры масла на входе в переднюю опору; четвёртый - на суфлёре опоры турбины для замера температуры масла на выходе из двигателя; пятый - на суфлёре СТ для замера температуры масла на выходе из опоры СТ.

Приёмник по конструкции неразъёмный. В корпусе приёмника размещён теплочувствительный элемент - платиновая проволока диаметром 0,04 мм, намотанная на слюдяные пластины. Пластины обклеены с обеих сторон тонкими слюдяными прокладками и зажаты пружинящими пластинами. Для подключения приёмника к внешней цепи служит вилка под соединитель.

Изменение температуры вызывает изменение величины сопротивления чувствительного элемента приёмника, установленного в месте замера температуры. Изменение указанного сопротивления используется для контроля температуры.

Все приёмники температуры подключаются к системе САУ ГПА.

Установка на коробке моторных агрегатов Установка в кармане на ВНА

На суфлёре опоры турбины На суфлёре СТ

Рис. 10. Установка приёмника температуры П-77

2.4.3 Датчик температуры торможения П98

Датчик температуры торможения является чувствительным элементом системы, предназначенной для измерения температуры заторможенного потока воздуха. Датчик используется для измерения температуры воздуха на входе в двигатель. Датчик устанавливается на проставке с использованием стакана, защищающего датчик от обледенения (рис. 11).

Датчик представляет собой неразборную конструкцию, состоящую из термочувствительного элемента (бифилярно намотанной на изолированную трубку платиновой проволоки диаметром 0,04 мм, герметично закрытой наружной трубкой) камеры торможения, крепёжного фланца и соединителя. Концы платиновой проволоки подсоединены к контактам соединителя и образуют два независимых канала.

Принцип действия датчика основан на свойстве платиновой проволоки однозначно изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Поток воздуха, пройдя камеру торможения, воздействует на термочувствительный элемент. Изменение сопротивления его вызывает изменение протекающей в термочувствительном элементе силы тока, что используется для измерения температуры воздуха на входе в двигатель.

Датчик имеет два чувствительных элемента. Оба чувствительных элемента выдают информацию о температуре воздуха на входе в двигатель в САУ ГПА.

Рис. 11. Установка датчика П-98

2.4.4 Термопара Т-93

Термопара Т-93 (рис. 12) предназначена для измерения температуры выходящих газов из турбины газогенератора. Измеряемая термопарой температура соответствует температуре газа перед СТ.

Рис. 12. Термопара Т-93

Термопара имеет две пары термоэлектродов, материалом которых является хромель-алюминиевые сплавы. Термоэлектроды смонтированы в корпусе из жаростойкой стали и изолированы друг от друга и от корпуса (рис. 13). Сваренные попарно между собой хромель-алюминиевые термоэлектроды образуют горячие (рабочие) спаи.

Принцип действия термопары основан на изменении термоэдс при изменении температуры газов в зоне рабочих спаев. Поток газа, выходящий через корпус в пространство, окружающее горячие спаи, затормаживается, что даёт возможность измерять температуру заторможенного потока.

Термоэдс с одних спаев термопар выдаётся в систему измерения САУ ГПА и отображается на шкальном указателе. Термоэдс с других спаев выдаётся на вход регулятора температуры РТ-12-9А.



Рис. 13. Установка термопары Т-93

2.4.5 Дифференциальный сигнализатор давления СКК

Дифференциальный сигнализатор давления СКК предназначен для сигнализации о герметичности дозатора газа перед запуском двигателя. Он устанавливается на дозаторе газа (рис. 14).

Сигнализатор состоит из двух герметичных полостей разделённой мембраной и контактной группы. Первая полость через штуцер 1 сообщается с входом в камеру сгорания, вторая полость через штуцер 2 - с выходом дозатора. Для соединения с внешней электрической цепью сигнализатор имеет соединитель.

При наличии утечки газа через дозатор при неработающем двигателе на форсунках КС возникает перепад давления и, когда он достигает значения 0,02 кг/см², мембрана сигнализатора прогибается настолько, что замыкает контактную группу и в САУ ГПА подаётся электрический сигнал напряжением 27 В.



Рис. 14. Дифференциальный сигнализатор давления СКК

2.4.6 Теплостойкий сигнализатор давления МСТ-18С

Теплостойкий сигнализатор давления МСТ-18С (рис. 15) предназначен для размыкания электрических цепей при достижении в системе давления топливного газа или масла свыше 18 кгс/см².

На двигателе устанавливаются два сигнализатора МСТ-18С. Первый из них используется для контроля давления топливного газа, второй - для контроля давления масла в САР.

Сигнализатор имеет штуцер и вворачивается в специально предназначенное для него гнездо. Сигнализатор состоит из смонтированной в корпус мембраны и нормально замкнутых контактов. Корпус сигнализатора выполнен заодно со штуцером, с помощью которого сигнализатор подключается к источнику контролируемого давления и крепится на двигателе. К электрическому кабелю двигателя сигнализатор подключается посредством соединителя ШПЛМ_2.

Принцип работы основан на способности элемента - мембраны прогибаться на определённую величину в зависимости от воздействующего давления газа или жидкости.



Рис. 15. Сигнализатор давления МСТ-18С

При давлении топливного газа или масла в САР выше минимального уровня мембрана, прогибаясь, удерживает контакты в разомкнутом состоянии. При давлении топливного газа или масла в САР ниже минимально допустимого уровня прогиб мембраны уменьшается, и контакты замыкаются. В САУ ГПА выдаётся электрический сигнал напряжением 27 В.

2.4.7 Виброустойчивый теплостойкий сигнализатор давления типа МСТВ

Сигнализатор давления типа МСТВ (рис. 16) предназначен для замыкания электрической цепи при давлении жидкости или газа ниже заданного значения. Номинальное значение давления в кг/см², при котором происходит срабатывание сигнализатора, указывается в его обозначении.

Рис. 16. Сигнализатор давления МСТВ

На двигателе устанавливается два сигнализатора указанного типа МСТВ_2,3 и МСТВ_1,1. Первый из них используется для сигнализации о давлении масла ниже допустимого уровня на входе в двигатель, второй - на входе в опору СТ.

Принцип работы сигнализатора основан на способности чувствительного элемента мембраны прогибаться на определённую величину в зависимости от воздействия давления жидкости, подведённой к прибору.

При давлении масла выше минимально допустимого уровня мембрана, прогибаясь, удерживает контакты в разомкнутом состоянии. При давлении масла ниже минимально допустимого уровня прогиб мембраны уменьшается, и контакты замыкаются.

2.4.8 Сигнализатор предельных оборотов СПО-2Р

Сигнализатор предельных оборотов СПО-2Р (рис. 17) предназначен для формирования сигнала на автоматическое выключение двигателя при достижении валом СТ предельно допустимых оборотов (6000 об/мин).

Рис. 17. Сигнализатор предельных оборотов СПО-2Р

Датчик частоты вращения ДЧВ-2500, установленный на коробке приводов ротора СТ, вырабатывает электрический сигнал, частота которого пропорциональна частоте вращения ротора СТ. Этот сигнал поступает на вход сигнализатора, установленного в блоке автоматики ГПА.

В сигнализаторе осуществляется преобразование входного сигнала и сравнение его с допустимым значением, задаваемым с помощью резонансного контура. При предельной частоте входного сигнала (3900 ± 60 Гц) резонансный контур возбуждается и приводит к срабатыванию порогового устройства, формирующего электрический сигнал на АВД напряжением 27 В, воспринимаемый САУ ГПА.

Контроль исправности сигнализатора осуществляется на работающем двигателе на режиме прогрева встроенным контролем, управляемым от САУ ГПА.

2.4.9 Система защиты от помпажа

Система защиты от помпажа включает в себя электронный сигнализатор помпажа ЭСП12-1 (рис. 18) и логарифмический датчик давления ДОЛ-16 (рис. 19).

Электронный сигнализатор помпажа предназначен для формирования сигнала на автоматическое выключение двигателя при помпажном срыве компрессора.

Рис. 18. Электронный сигнализатор помпажа ЭСП12-1

Помпажный срыв в компрессоре характеризуется возникновением пульсаций давления за компрессором, которое с помощью датчика давления ДОЛ_16 преобразуется в колебания электрического сигнала. Этот сигнал поступает на вход сигнализатора, установленного в блоке автоматики ГПА.

В сигнализаторе осуществляется фильтрация входного сигнала в диапазоне частот 4…40 Гц, усиление и селекция его по амплитуде. В случае если амплитуда сигнала превышает заданное значение, формируется электрический сигнал на АВД напряжением 27 В, воспринимаемый САУ ГПА.

Контроль исправности сигнализатора осуществляется как на работающем, так и на выключенном двигателе встроенным контролем, управляемым от САУ ГПА.

2.4.10 Логарифмический датчик давления ДОЛ-16

Логарифмический датчик давления ДОЛ-16 (рис. 19) предназначен для измерения избыточного давления воздуха с выдачей сигнала переменного тока, пропорционального логарифму измеряемого давления. Датчик устанавливается на переднем фланце задней оболочки.

Работает по схеме дифференциального трансформатора. Воздух под давлением подаётся в штуцер приёмного узла, воздействует на мембрану, вызывая её перемещение. Перемещение мембраны через шток изменяет зазоры в магнитных цепях катушек, что приводит к изменению выходного напряжения. Выходной сигнал, снимаемый с контактов 3-4 соединителя, поступает на вход электронного сигнализатора помпажа ЭСП12-1. К контактам 1-2 соединителя подводится питание с сигнализатора помпажа ЭСП-12. Логарифмический закон изменения выходного сигнала достигается с помощью регулировочных винтов и кольцевого упора. Благодаря этому уменьшается влияние статической составляющей измеряемого давления на значение выходного сигнала, характеризующего помпажное явление.



Рис. 19. Логарифмический датчик давления ДОЛ-16 и его принципиальная схема

2.4.11 Регулятор температуры РТ-12-9А

Регулятор температуры РТ-12-9А предназначен для ограничения температуры газов за турбиной газогенератора, а также для выдачи электрической команды на останов двигателя при превышении предельной температуры газов. Регулятор устанавливается в отсеке автоматики ГПА.

Датчиками температуры для регулятора являются четыре термопары Т_93 (рис. 12) градуировки хромель-алюмель, соединённые по параллельной схеме в общий коллектор.

Регулятор состоит из двух каналов. Первый канал работает как ограничитель температуры, второй канал как сигнализатор опасной температуры. На основном режиме работы двигателя регулятор имеет настройку по первому каналу 620єС, по второму - 650єС. На запуске по команде с блока автоматического запуска БАЗ-16 настройка регулятора уменьшается и составляет по второму каналу 570єС. Термоэдс с термопар поступает на вход регулятора, сравнивается с эталонным источником опорного напряжения задатчиков первого и второго каналов. Разностный сигнал усиливается, преобразуется в управляющий сигнал и подаётся по первому каналу в цепь останова двигателя.

Контроль исправности регулятора осуществляется как на работающем, так и на остановленном двигателе встроенным контролем, управляемым от САУ ГПА.

2.4.12 Аппаратура контроля вибрации ИВ-Д-ПФ-2

Аппаратура контроля вибрации ИВ-Д-ПФ-2 (рис. 20) предназначена для непрерывного контроля вибросостояния двигателя, индикации виброскорости и частоты вращения роторов.

Рис. 20. Аппаратура контроля вибрации ИВ-Д-ПФ-2

Виброскорость измеряется в мм/сек, частота вращения - в Гц (высвечивается на индикаторе). В аппаратуре предусмотрены устройства для включения световой сигнализации «Вибрация выше нормы», «Вибрация опасная» и выдачи сигнала на автоматическое выключение двигателя в случае достижения предельно допустимого значения виброскорости, а также выдачи аналоговых сигналов, пропорциональных виброскорости, в САУ ГПА. Аппаратура имеет встроенную систему для контроля.

В комплект аппаратуры контроля вибрации входят электронные блоки БЭ_38_2, БЭ-39-2, три датчика вибрации МВ-04-1, а также кабель для соединения датчиков с электронным блоком БЭ-38-2, винты для крепления датчиков на двигателе.

Датчики вибрации устанавливаются на кронштейнах на ПО, задней опоре (ЗО) газогенератора и на СТ (рис. 21).

Электронный блок БЭ-38-2 устанавливается в блоке автоматики ГПА.

Электронный блок БЭ-39-2 устанавливается на стойке монтажного оборудования системы А-705-15-09.

Датчик вибрации вырабатывает электрические заряды, величина которых пропорциональна виброускорению. В блоке БЭ-38-2 эти заряды преобразуются в напряжение постоянного тока, пропорциональное величине контролируемой виброскорости. С выхода БЭ-38-2 напряжение постоянного тока через линию связи поступает в блок БЭ-39-2, где после соответствующего преобразования подаётся общее для всех каналов цифровое табло. Все три канала индикации виброскорости ПО, ЗО, СТ устроены одинаково. Переключение каналов осуществляется соответствующими переключателями, расположенными на передней панели блока БЭ-39-2.

Сигнал датчика частоты вращения, пропорциональный частоте вращения ротора, поступает на вход блока БЭ-38-2, где он формируется, делится, в результате чего на выходе этого блока получается последовательность импульсов, частота следования которых соответствует частоте вращения ротора.

Установка на передней опоре Установка на задней опоре



Установка на опоре СТ

Рис. 21. Установка датчиков вибрации МВ-04-1

В аппаратуре предусмотрены системы встроенного контроля:

- система контроля канала измерения виброскорости;

- система контроля индикаторной части канала частоты вращения;

- система контроля индикаторной части канала виброскорости.

Включение системы контроля канала измерения виброскорости производится нажатием кнопки, расположенной на панели САУ ГПА. При этом от входов всех трёх каналов отключаются сигналы датчиков вибраций и подаётся сигнал генератора блока БЭ-38-2. При исправной аппаратуре показния индикатора виброскорости находятся в пределах 75-95 мм/сек и табло «Вибрация выше нормы», «Вибрация опасная» включены.

Включение контроля индикаторной части канала виброскорости производится нажатием кнопки «Контроль». При исправной индикации части аппаратуры показания индикатора должно соответствовать значению 95…99 мм/сек.

Включение системы контроля индикаторной части канала частоты вращения производится нажатием кнопки «Контроль» (на панели блока БЭ_39_2) проверяемого канала НД, ВД, СТ. При этом показания цифрового табло при времени измерения 1 сек. составляет 512 ± 1 Гц.

В блоке БЭ-38-2 имеются пороговые устройства, настроенные на уровни срабатывания, соответствующие виброскорости 40 мм/сек и 60 мм/сек. При срабатывании пороговых устройств на передних панелях блоков БЭ-39-2, БЭ_38_2 включается световая сигнализация «Вибрация выше нормы», «Вибрация опасная». Кроме того, формируются сигналы в виде замыкания контактов для включения сигнализации на панели САУ ГПА, а также для автоматического выключения двигателя при достижении виброскорости 60 мм/сек.

В блоке БЭ-39-2 предусмотрено формирование трёх аналоговых сигналов 0…5 В, пропорциональных виброскорости на ПО, ЗО, СТ, для выдачи в САУ ГПА.

2.4.13 Теплостойкий сигнализатор давления МСТ-14АСМ

Теплостойкий сигнализатор давления МСТ-14АСМ входит в состав гидромеханической системы защиты от раскрутки СТ и предназначен для выдачи электронного сигнала в САУ ГПА о причине выключения двигателя при срабатывании системы.

Сигнализатор состоит из смонтированных в корпус мембраны и нормально разомкнутых контактов.

При срабатывании гидромеханической системы защиты от раскрутки СТ давление топливного газа на входе в сигнализатор становится выше 14 кгс/см², прогиб мембраны увеличивается и контакты замыкаются. В САУ ГПА выдаётся электрический сигнал напряжением 27 В.

Всё выше перечисленное относится к средствам контроля за работой НК_16СТ, что в немалой степени способствует выявлению и предупреждению повреждений и отказов в работе газогенератора.

2.4.14 Магнитная пробка с клапаном

Магнитная пробка с клапаном (рис. 22) предназначена для улавливания ферромагнитной стружки в случае разрушения деталей узлов трения опор компрессора, турбины, свободной турбины, коробки приводов и определения места разрушения.

Магнитные пробки устанавливаются в магистралях слива масла из передней опоры, из суфлёра опоры турбины, в поддоне КПМА в специальных угольниках, тройниках и переходниках.

Конструктивно магнитная пробка с клапаном состоит из двух основных узлов: собственно магнитной пробки и клапана, служащего для удержания масла при демонтаже магнитной пробки. В корпус магнитной пробки вклеен постоянный магнит.

Рис. 22. Магнитная пробка с клапаном

2.4.15 Сигнализатор наличия стружки СНС-25Р

Сигнализатор наличия стружки СНС-25Р (рис. 23) предназначен для выдачи сигнала на табло при наличии в масле двигателя стружки.

Состоит из корпуса и пакета.

Представляет собой набор изолированных друг от друга пластин, является чувствительным элементом сигнализатора. Включается в электроцепь постоянного тока последовательно посредством соединителя.

Работа: появившаяся в масле металлическая стружка заполняет зазоры между пластинами датчика, и электроцепь СНС замыкается. Включается сигнальное табло «Стружка в масле».

Рис. 23. Сигнализатор наличия стружки СНС-25Р

3. Техническое обслуживание двигателя НК-16СТ

Техническое обслуживание двигателя при эксплуатации включает в себя:

- межрегламентный осмотр (проводится после первого опробования двигателя и каждой аварийной остановки ГПА);

- регламентные работы (проводятся после каждых 1000 ± 100 час. наработки двигателя);

- замену узлов и агрегатов (проводится при необходимости);

- регулирование агрегатов (проводится при необходимости).

3.1 Межрегламентный осмотр

Межрегламентный осмотр включает в себя:

А. Осмотр входного очистительного устройства (ВОУ), всасывающей камеры, входного коллектора двигателя на отсутствие посторонних предметов.

Б. Осмотр кока двигателя на отсутствие вмятин.

В. Осмотр лопаток ВНА, рабочих лопаток I ступени КНД.

Г. Осмотр топливных, масляных, воздушных трубопроводов на отсутствие течи и замасливания, на целость контровок и элементов крепления, на отсутствие вмятин, забоин и других механических повреждений.

Д. Осмотр электрожгутов электропроводки двигателя на целость контровки соединителей, элементов крепления, на отсутствие повреждений жгутов и кабелей. Проверки отсутствия качки соединителей.

Е. Осмотр агрегатов маслосистемы, системы топливопитания и регулирования на отсутствие течи, механических повреждений, целости контровок и узлов крепления.

Ж. Осмотр стыков корпусов двигателя на отсутствие ослабления затяжек болтов, гаек, нарушения контровки.

З. Проверки наличия радиального зазора между наружным кольцом опоры СТ и выхлопной улиткой. Зазор должен быть не менее 9 мм.

И. Проверки узлов крепления двигателя к подмоторной раме, узлов крепления подмоторной рамы к раме турбоблока, наличие и правильность контровок.

К. Взятие из коробки приводов моторных агрегатов двигателя и маслобака проб масла на частичный анализ. Результаты записываются в суточную ведомость.

Л. Осмотр основного маслофильтра двигателя, маслофильтра СТ и маслофильтра системы автоматического регулирования.

М. Осмотр магнитных пробок в маслосистеме двигателя.

Н. Проверка уровня масла в маслобаке, при необходимости дозаправить.

О. Проверки надёжности крепления в специальных кронштейне и держателе на двигателе ответных импульсных замерных трубок и жгутов электропроводки ГПА.

П. Осмотр узла задней подвески ГГ и осевой фиксации двигателя к раме на отсутствие дефектов, ослабления затяжки болтов, ослабления контровок, а также дефектов заклёпочных соединений.

Р. Устранение замечаний, выявленных при осмотре.

3.2 Регламентные работы

Регламентные работы включают:

1. В случае необходимости произвести промывку газовоздушного тракта двигателя по методике завода-изготовителя. Решение о промывке принимается совместно представителями эксплуатации и завода-изготовителя по результатам оценки изменения параметров двигателя в процессе его работы в период между регламентными работами.

2. Осмотра газовоздушного тракта двигателя.

3. Осмотра и промывки сигнализатора наличия стружки в масле.

4. Взятие пробы масла на полный анализ.

5. Осмотра и промывки фильтра стопорного клапана и фильтра электропневмоклапана стопорного клапана.

6. Промывки внутренних полостей датчиков ДОЛ-16, ССК, датчика МСТ_18С замера давления топливного газа на входе в двигатель, сигнализатора МСТ_14АСМ.

7. Проверки срабатывания датчика ССК.

8. Осмотра фильтроэлементов стартера.

9. Выполнения внешнего осмотра датчиков контроля двигателя ДЧВ_2500А, ПП-77, П-98, ССК, МСТ-18С, МСТ-14АСМ, МСТВ, ДОЛ-16, МВ_04_1, обратив особое внимание на: отсутствие внешних повреждений, герметичность мест стыковки датчиков с системами и агрегатами, целость узлов крепления и наличие контровок, отсутствие качки соединений и наличие контровок соединителей.

10. Выполнить проверку работы датчиков контроля двигателя. Проверку выполнять по документации ГПА.

11. Осмотра и промывки фильтра в магистралях ГПА, подводящих масло к двигателю от масляного бака и от маслоохладителя. Работы выполняются по документации ГПА.

12. Выполнение промывки маслобаков системы маслообеспечения двигателя и замену масла в системе маслообеспечения двигателя.

13. При первом запуске после окончания регламентных работ проверяют срабатывание гидромеханической защиты СТ от раскрутки (ограничителя оборотов СТ и сигнализации системы).

14. Осмотра и промывки форсунки и угольника на коробке приводов СТ, начиная с наработки 5000 ч. через каждые 2000 часов, руководствуясь техкартой.

15. Устранения всех замечаний, выявленных в ходе регламентных работ.

Для сравнения, на двигателе НК-8-2 ТО включает в себя оперативные виды ТО (предполётное и послеполётное ТО) и периодическое техническое обслуживание. Оперативное, в основном, включает в себя:

- осмотр узлов крепления;

- подтекания топлива, масла;

- проверку состояния входных каналов;

- плавности перемещения РУД;

- напряжение бортовой сети;

- уровень масла в маслобаке двигателя.

Периодическое ТО выполняется через каждые 250 ± 25 ч. работы двигателя и включает в себя:

- выполнение работ, предусмотренных послеполётным осмотром;

- осмотр узлов крепления двигателя на самолёте;

- осмотр и промывку топливного фильтра насос-регулятора НР-8-2;

- осмотр и промывку воздушного фильтра автомата запуска;

- проверку люфтов в системе управления двигателем;

- проверку соответствия показания указателя положения рычага управления двигателем показаниям лимба насос-регулятора НР-8-2. При необходимости регулируют;

- осмотр и промывку на ультразвуковой установке топливного фильтра низкого давления;

- после осмотра топливных фильтров заполняют топливную систему;

- проверку внешним осмотром, нет ли видимых повреждений и вмятин на сигнализаторе обледенения ДО-206-1, надёжность крепления, очистку входных отверстий приёмной и эталонной трубки чистой салфеткой, проверку давления срабатывания и исправность цепей нагревателей;

- осмотра и промывки фильтра-сигнализатора 82.652.000;

- выполняют ложный запуск для проверки герметичности соединений;

- осмотр двигателя и затем его опробование.

4. Разработка методических подходов по оценке технического состояния ГТД с использованием спектрального, феррографического анализа проб масла

Все выше перечисленные средства достаточно полно отображают контроль работы двигателя. Но проблема всё-таки существует, и она стоит остро - это оценка технического состояния опор роторов и приводов агрегатов, омываемых смазочным маслом.