Электрогидравлическая очистка деталей в среде с управляемой проводимостью при ремонте газотурбинных двигателей

• Автор: Кесель, Борис Александрович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса. Цель работы и задачи исследований
1.1. Виды эксплуатационных загрязнений деталей и элементов газовоздушного тракта ГТД и методы их очистки при ремонте
1.2. Физические основы процесса электрогидравлической (ЭГ) очистки
1.3. Влияние процесса электрогидравлической обработки на физико-механические свойства материала обрабатываемых деталей
1.4. Математические модели ЭГ - процесса
1.5. Управление электрогидровзрывным процессом преобразования энергии
1.6. Цель работы и задачи исследований
Глава 2. Разработка математической модели процесса ЭГ -очистки деталей в среде с управляемой проводимостью при ремонте ГТД
2.1. Учет влияния низковольтной электропроводимости воды на параметры ЭГ - установок
2.2. Выбор прочностных критериев для ЭГ - очистки деталей при ремонте
2.3. Расчетная оценка параметров и режимов ЭГ - очистки деталей по разработанной математической модели
2.3.1. Расчетный выбор параметров процесса электрогидравлической очистки
2.3.2. Механизм процесса ЭГ - очистки и расчетная оценка механических напряжений
Выводы
Гпава 3. Методики экспериментальных исследований технологического процесса ЭГ - очистки деталей в среде с управляемой проводимостью при ремонте ГТД
3.1. Структурная схема экспериментальных исследований
3.2. Методика проведения работ на натурных лопатках соплового аппарата первой ступени турбины
3.3. Методики экспериментальных исследований и применяемое оборудование при проведении работ на образцах
3.4. Методика управления электропроводностью рабочей среды в разрядной камере посредством одномембранного электродиализатора
3.5. Запись процесса ЭГ - обработки на стальную ленту
Выводы
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований технологического процесса ЭГ-очистки
4.1. Управление электропроводностью среды в одномембранном электродиализаторе
4.2. Исследование процесса ЭГ - очистки в среде с управляемой проводимостью на образцах
4.3. Исследование процесса ЭГ - очистки в среде с управляемой проводимостью на натурных лопатках
4.4. Методика выбора технологических режимов процесса ЭГ -очистки деталей при ремонте. Модернизация технологического участка ЭГ-очистки
4.5. Модернизация технологического участка ЭГ-очистки. Особенности технологического процесса
Выводы
Общие выводы и результаты работы
Литература
В процессе производства, эксплуатации и ремонта газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения значительную долю трудоемкости составляют операции очистки деталей от технологических и эксплуатационных загрязнений. Многообразие средств и способов очистки деталей указывает на тот факт, что нет универсальных технологий, позволяющих удалять загрязнения широкого класса. Каждая из применяемых технологий очистки направлена на удаление вполне определенного класса загрязнений.
Проблемы, связанные с процессами очистки деталей при ремонте газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, носят еще более сложный характер. Сложность вопросов, связанных с очисткой деталей при ремонте, обусловлена тем, что механические свойства материала деталей после наработки в эксплуатации снижаются, а наружная поверхность, контактирующая с воздушными и газовыми потоками, имеет определенный уровень повре-жденности за счет процессов износа, эрозии, газовой коррозии и т.д.
Значительную долю процессов очистки деталей газотурбинных двигателей при ремонте составляют технологии, содержащие большой объем ручного труда.
Указанные процессы диктуют необходимость их автоматизации, которая возможна только на основе базовых научных знаний и необходимого объема специальных исследований.
Одним из перспективных технологических процессов очистки деталей газотурбинных двигателей от эксплуатационных загрязнений является процесс электрогидровзрывной очистки (ЭГ - очистки). В основе процесса ЭГ - очистки лежит эффект электрогидровзрыва. Данный процесс достаточно широко применяется при очистке деталей на стадии изготовления, например, очистка заготовок, полученных литьем, от стержневой массы и т.п., но его применение для очистки деталей при ремонте весьма ограничено.
Причиной узкого применения процессов ЭГ - очистки является:
- отсутствие данных по влиянию указанного процесса на материал обрабатываемых деталей в плане изменения его механических свойств и возможности выработки ресурсных показателей в процессе дальнейшей эксплуатации;
- узкие возможности управления технологическими характеристиками процесса ЭГ - очистки;
- отсутствие результатов, позволяющих считать процесс ЭГ - очистки деталей при ремонте технологически стабильным;
- отсутствие методических и научных рекомендаций, обеспечивающих указанную технологическую стабильность процесса ЭГ - очистки деталей при ремонте.
В связи с изложенным, научно-практические исследования возможности применения процесса ЭГ - очистки деталей ГТД для ремонта и обеспечения технологической стабильности данного процесса являются актуальными.

Расчетные данные значения низковольтной проводимости анв рабочей среды и степень ее обработки в электродиализаторе по водному показателю pH.
Табл. 2
П/н Степень обработки в электродиализаторе по pH, ед &нв> Ом'1 м'1 Характеристика рабочей среды
1 7,0* 5,7 • 10'6 Химически чистая вода Бидистиллят
2 7, 7,4■ 10'6 Дистиллят
3 8,0 1,66■ 10'5 Дистиллят
4 9,0 6,46■ 10'5 Дистиллят
5 10,0 2,04- 105 Дистиллят
6 11,0 1,57 ■ Ю'4 Дистиллят
7 _* 1,0■ 10'2 Водопроводная вода
8 _* 1,0■ 10'1 Морская вода
Примечания к табл 2.1:
* к п/н 1 Расчетное значение для бидистиллята без электродиализной обработки воды.
* к п/н 7 и 8 Водородный показатель водопроводной воды обеспечивается сетевой химической водоподготовкой без электролиза. Для морской воды значения pH зависят от солевой концентрации, в связи с чем в п.п. 7, 8 значения онв взяты из источника [54]
Для уравнений 3 и 4, системы (2.12) исходные данные выбраны из следующих значений:
- диаметр электрода d3 = 0,008 м (для действующих установок d, = 0,008 м - 0,012 м по данным [49]);
- длина неизолированной части электрода 1э=0,008 м;
- плотность материала электрода рэ = 7,88-103 кг/м3;
- температура плавления электрода Тпл=1530 °С;
- удельная теплота испарения материала электрода уи = 6300
Дж/кг;

- удельная теплота плавления материала электрода уШ| = 270 ■ 10 Дж/кг;
- теплоемкость материала электрода С| = 0,45- 103 Дж/кг град. Материал электродов (стержней) обычно выполняют из стали СтЗ или
12Х18Н10Т. Для изоляции рабочей среды электрода применяют такие материалы как полиэтилен, вакуумную резину, полиуретан или стеклопластики. Данные по применяемым материалам указаны, согласно [70].
Указанные исходные данные были подставлены в систему (2.12), которая была преобразована с учетом подстановки постоянных в системе СИ к следующему виду [75],[76]: