一种航空发动机气流通道清洗设备及清洗方法

技术领域

本发明涉及一种清洗设备，尤其是一种航空发动机气流通道清洗设备及清洗方法。

背景技术

航空发动机在使用过程中，气流通道不可避免地会吸入沙尘、粉尘、工业污染、昆虫等外来物。随着使用时间增长，气流通道中叶片、涵道等关键部件上的沉积物越来越多，气动参数逐渐产生畸变，发动机便会出现性能衰减、排气温度升高等现象。目前，解决上述问题最有效的办法就是对气流通道进行清洗。航空发动机气流通道清洗技术是指在不改变发动机技术状态的前提下，对风扇叶片、压气机叶片、燃烧室、涡轮叶片等气流通道部位进行清洗，去除其表面的沉积物，从而达到恢复发动机出厂性能的目的。民用航空发动机使用管理要求规定发动机在使用规定时长后须进行气流通道清洗，确保发动机性能和使用寿命。

传统航空发动机清洗采用从发动机低压压气机前端供入清洗溶液的方式进行清洗，这种清洗方式对于中大涵道比发动机清洗效果不佳。首先，当清洗溶液流量固定时，涵道比越大的发动机，进入高压压气机、燃烧室的清洗溶液流量就越小，大量的清洗溶液经低压压气机、外涵道排出机外，清洗效果大打折扣。其次，发动机在使用过程中气流通道上会附着油污、盐分、积碳等杂质，这些杂质很难被清水溶解，因此清洗剂的种类、清洗压力和清洗温度等参数对清洗效果有很大的影响。另外，发动机轴承，附件等重要机件需从低压-高压压气机引出气体进行滑油封严，减少滑油消耗，而清洗过程中含有清洗溶液的气体进入发动机轴承等部件时，既会影响封严效果，还会污染滑油系统，降低滑油系统工作能力。

发明内容

为了解决现有航空发动机气流通道清洗效果不佳的问题，本发明提供一种航空发动机气流通道清洗设备及清洗方法，该设备及方法能够在不改变发动机技术状态的前提下，对长时间使用后的或性能已发生衰减的发动机进行在翼原位清洗，去除气流通道的沉积物，从而恢复发动机的性能，提高发动机使用的可靠性和经济性。

本发明的技术方案是：

一种航空发动机气流通道清洗设备，包括车体、电气柜组件和液压系统6；

所述车体用于承载电气柜组件和液压系统6；

所述液压系统包括立式多级离心泵15、全自动自吸电泵21和储液组件；储液组件与立式多级离心泵15和全自动自吸电泵21分别通过管路连接；

所述电气柜组件包括柜体、操作控制面板和操作控制系统3，操作控制面板和操作控制系统3位于柜体内，操作控制系统3与立式多级离心泵15和全自动自吸电泵21连接，用于控制液压系统6对发动机气流通道进行清洗。

进一步地，还包括供气系统，所述供气系统包括氮气瓶22、减压阀23、第二压力传感器24、气滤25和第三电磁阀26；氮气瓶22、气滤25和第三电磁阀16依次通过连接管连接，第二压力传感器24和第三电磁阀26与操作控制系统3连接，第三电磁阀26排气孔与发动机的滑油箱通风腔连接。

进一步地，所述储液组件包括储液箱27、液位计8、搅拌器9、温度传感器10、电加热器11、第一过滤器12、第一电磁阀13和第二电磁阀14；液位计8和温度传感器10安装在储液箱顶部内壁面上，第一过滤器12位于储液箱27底部内壁上；第一电磁阀13和第二电磁阀14安装在液压系统上的管路上，且均与操作控制系统3连接。

进一步地，所述储液箱27与立式多级离心泵15和全自动自吸电泵21之间分别通过多支管路连接，管路上设有第一电磁阀或第二电磁阀。

进一步地，所述储液箱27包括两个箱室，一个用于盛装混合清洗液，另一个用于盛装蒸馏水；两个箱室内均安装有液位计8、温度传感器10、和电加热器11；搅拌器9位于盛装混合清洗液的箱室中。

进一步地，所述立式多级离心泵15与发动机气流通道之间的通过管路连接，管路上依次设有溢流阀16、第一压力传感器17、第二过滤器18、调压阀19、第一压力传感器17、第一电磁阀13和单向阀20；溢流阀16和调压阀19以并联方式设置。

进一步地，还包括工具柜，所述工具柜包括柜体和卷盘组件；柜体分为上下两层，卷盘组件包括清洗液管卷盘、气管卷盘和电缆卷盘；所述工具柜用于放置喷管组件。

进一步地，所述低压喷管组件和高压喷管组件分别安装在连接软管(30)两端；低压喷管组件包括件低压软管(31)、低压喷管转接座(28)和低压喷管(32)，高压喷管组件包括高压软管(29)和高压喷管；连接软管两端包括多个接口，连接软管(30)一端分别与液压系统(6)的管路输出端和低压软管(31)输入端连接，低压软管(31)输出端通过低压喷管转接座(28)与低压喷管(32)连接；连接软管(30)另一端与高压软管(29)连接，高压软管(29)两端分别与高压喷管连接。

进一步地，所述操作控制系统包括PLC控制器、电源、压力-液位显示仪和温度显示控制仪，PLC控制器用于接收液压系统和供气系统采集的压力信号、温度信号和液位信号，并通过压力-液位显示仪和温度显示控制仪进行显示。

一种航空发动机气流通道清洗方法，包括以下步骤：

步骤1、将全自动自吸电泵(21)上的吸液管取出插入到蒸馏水桶或清洗剂桶中，通过操作控制系统(3)自动控制向液压系统(6)的储液组件中加注清洗液，并对清洗液进行加温和搅拌；

步骤2、将低压喷管组件安装在发动机低压压气机进气口端，将高压喷管组件安装在发动机高压压气机分隔机匣底部入口上；

步骤3、将供气系统输出口与发动机滑油箱连接，打开供气系统，根据发动机清洗要求调节氮气供气压力；

步骤4、将发动机上需要防护的部件或管路脱开，用堵头或堵帽进行封堵；

步骤5、启动操作控制系统，设置清洗参数；液压系统工作，向发动机气流通道提供清洗剂和蒸馏水进行清洗工作；供气系统(5)向发动机滑油箱通风腔供气。

发明效果

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用从低压压气机进气口和高压压气机分隔机匣口分别供入清洗溶液的方式，在不增加清洗溶液总流量的前提下，增加高压压气机、燃烧室的清洗溶液流量，提高对发动机涵道的清洗效果。

2、本发明中清洗溶液的温度、压力和清洗时间采用PLC程序进行控制，可根据所用清新剂的种类及实际需求，设定合适的清洗溶液温度、清洗压力和清洗时间，避免造成清洗溶液不必要的浪费。

3、本发明中供气系统采用PLC控制，根据实际需求向发动机滑油封严部位提供封严气体压力，防止带有清洗溶液的气体进入封严部位，防止清洗过程给发动机带来不必要的损害。

4、采用本发明航空发动机气流通道清洗设备能够对长时间使用后的或性能已发生衰减的发动机进行在翼原位清洗，去除气流通道表面的沉积物，提高压气机工作效率和做功能力，进而降低发动机燃油消耗率，减少飞机使用过程中的燃油成本；避免了因性能衰减引发的各类故障，避免二次修理成本的产生。

附图说明

图1为本发明中的整体结构示意图；

图2为图1打开状态下结构示意图；

图3为图1中电气柜示意图；

图4为图1中液压系统示意图；

图5为图1中供气系统示意图；

图6为图1中液压、气压原理图；

图7为图1中喷管组件安装位置示意。

附图标记说明，1-清洗车体；2-电气柜；3-操作控制系统；4-工具柜；5-供气系统；6-液压系统；7-空气滤；8-液位计；9-搅拌器；10-温度传感器；11-电加热器；12-第一过滤器；13-第一电磁阀；14-第二电磁阀；15-立式多级离心泵；16-溢流阀；17-第一压力传感器；18-第二过滤器；19-调压阀；20-单向阀；21-全自动自吸电泵；22-氮气瓶；23-减压阀；24-第二压力传感器；25-气滤；26-第三电磁阀；27-储液箱；28-低压喷管转接座；29-高压软管；30-连接软管；31-低压软管；32-低压喷管；33-第一高压喷管；34-第二高压喷管。

具体实施方式

参照图1-图7；本实施例提供一种航空发动机气流通道清洗设备，包括清洗车体1、电气柜2、操作控制系统3、工具柜4、供气系统5和液压系统6；所述电气柜2、工具柜4、供气系统5和液压系统6均安装在清洗车体1上，操作控制系统3位于电气柜2内；液压系统中全自动自吸电泵21与第一电磁阀13通过管路螺纹连接至储液箱27，空气滤7、液位计8、搅拌器9、温度传感器10、电加热器11和第一过滤器12均固定安装于储液箱上；立式多级离心泵15经第二电磁阀14从储液箱中抽取清洗液，通过溢流阀16、第一压力传感器17、第二过滤器18、调压阀19、第一压力传感器17、第一电磁阀13、单向阀20及喷管组件泵出清洗液对发动机气流通道进行清洗，其中溢流阀16、调压阀19中调压后多余液体通过第一电磁阀13返回储液箱；供气系统包含22至26号元器件，气体从氮气瓶22通过减压阀23、第二压力传感器24、气滤25、第三电磁阀26及气管卷盘往滑油箱充气；储液箱中的多余清洗液通过第一电磁阀13排出；液压系统中有2个液位计8、搅拌器9、2个温度传感器10、4个电加热器11、7个电磁阀13、2个电磁阀14、立式多级离心泵15、两个第一压力传感器17、全自动自吸电泵21均与操作控制系统3连接；供气系统中第二压力传感器24及第三电磁阀26与操作控制系统3连接。

所述清洗车体1包括清洗车架、箱体和牵引装置，箱体位于清洗车架上，设有前部箱门、侧面箱门和顶部箱门，便于安装电气柜2、工具柜4、供气系统5和液压系统6。清洗车体1主要用于安装承载液压系统6、供气系统5、操作控制系统3、电气柜2、工具柜4，实现短距离运输。

参照图3；所述电气柜2包括柜体、可旋转的操作控制面板和操作控制系统3；电气柜柜体分为上下两层，上层安装有可旋转的操作控制面板，可旋转的操作控制面板包括仪表、开关按钮和指示灯，用于控制系统工作，下层用于安装操作控制系统3。柜体设有外开启的柜门，通过气弹簧和铰链安装连接。

所述操作控制系统3包括电源模块、西门子可编程PLC控制器、压力-液位显示仪和温度显示控制仪；PLC控制器用于接收供气系统和液压系统中电磁阀开关量信号以及压力传感器、液位仪和温度传感器的模拟量信号，对供气系统和液压系统中电磁阀、压力传感器、温度传感器和液位仪进行集成控制，并在压力-液位显示仪和温度显示控制仪上显示收到的压力信号、液位信号和温度信号。在进行发动机清洗时，当液压系统中储液箱溶液的液位和温度、系统管路的压力达到清洗要求时，PLC控制器能够通过常规控制程序控制液压管路上的电磁阀依次打开；而当系统的液位、温度和压力等信号不满足发动机清洗要求时，PLC控制器将自动关闭管路上的电磁阀，并发出报警提示。

操作控制系统3能够保证气流通道清洗设备进行完成手动分步控制和高度集中的自动控制。当采用自动控制方式时，系统会自动控制整个清洗和供气过程，当手动控制方式时，清洗过程可由人工手动逐项启动或停止。

所述工具柜包括柜体、清洗喷管收纳箱；柜体分为上下两层设置，上层用来放置清洗发动机用的喷管、工艺堵盖、工艺接头和拆装工具，下层安装有清洗液管卷盘、气管卷盘、电缆卷盘三个专用卷盘，分别用于放置清洗液管、增压气体管和电缆。

参照图7；所述喷管组件包括低压喷管转接座28、高压软管29、连接软管30、低压软管31、低压喷管32、高压喷管，高压喷管包括第一高压喷管33和第二高压喷管34，还包括阀门、堵头、堵帽。连接软管30两端分别包括两个端口，液压系统6中清洗溶液管路输出端与连接软管30一端的一个端口连接，连接软管30一端的另一个端口与低压软管31一端连接，低压软管31另一端通过低压喷管转接座28与低压喷管32连接；连接软管30另一端与高压软管29一端连接，高压软管29两端分别与第一高压喷管33和第二高压喷管34输入端连接。低压喷管32通过低压喷管转接座28安装在发动机低压压气机进气口端，两路高压喷管分别安装在发动机高压压气机分隔机匣底部不同进入口处，清洗时，液压系统6的储液箱内的清洗溶液通过液压系统输送到清洗喷管上，再分别通过低压喷管32和高压喷管喷嘴喷射出，从低压压气机端口和高压压气机端口分别供入清洗溶液，实现对发动机涵道脏污进行有效清洗。

为防止气流通道内的附件以及从涵道内引气的附件在清洗过程中被清洗溶液污染，在清洗前需用堵头、堵帽对其进行防护。

参照图4；所述液压系统6包括空气滤7、液位计8、搅拌器9、温度传感器10、电加热器11、第一过滤器12、第一电磁阀13、电磁阀14、立式多级离心泵15、溢流阀16、第一压力传感器17、第二过滤器18、调压阀19、单向阀20、自动自吸电泵21和储液箱27。液压系统6用来对储液箱内清洗溶液加注、搅拌、加温，并在清洗过程中将清洗溶液加压抽出，保证清洗过程中清洗喷管内清洗溶液的压力和流量符合清洗要求。此外，为保证装置使用安全，系统还设有超温报警、液位报警和缺液报警功能。

储液箱27包括两个箱室，一个用于盛装混合溶液，另一个用于盛装蒸馏水，两个箱室盖板上均安装有液位计8和温度传感器10，盛装混合溶液的箱室盖板上装有空气滤7和搅拌器9，均通过安装座进行连接。两个电加热器11位于储液箱27前部，通过法兰与储液箱体27连接；第一过滤器12位于储液箱27底部；第一电磁阀13、电磁阀14、单向阀20、溢流阀16、第二过滤器18、调压阀19、第一压力传感器17等均安装在位于液压系统6中的管路上；

立式多级离心泵15、全自动自吸电泵21位于清洗车体1中的车架上，通过螺栓与车架连接；通过活动接头与管路连接；氮气瓶22位于清洗车体1中的车架上，通过支座固定。

所述立式多级离心泵15、第一电磁阀13、第二电磁阀14、第三电磁阀26和全自动自吸电泵21分别与操作控制系统3通过电缆连接，通过PLC程控器实现系统集成控制。

参照图6；所述供气系统5包括氮气瓶22、减压阀23、压力变送器24、气滤25和第三电磁阀26；氮气瓶22、气滤25和第三电磁阀16通过连接管连接，且与管路螺纹连接。供气系统用于向发动机的滑油箱通风腔内供给具有压力的氮气，防止滑油箱因剩余压力过大发生变形损坏。

一种航空发动机气流通道清洗方法，包括以下步骤：

步骤1、将全自动自吸电泵21上的吸液管取出插入到蒸馏水桶或清洗剂桶中，通过操作控制系统3自动控制向液压系统6中的储液箱内加注清洗液，并对清洗液进行加温和搅拌；

步骤2、将低压喷管转接座28、高压软管29、连接软管30、低压软管31、低压喷管32、第一高压喷管33、第二高压喷管34与工具柜3中的清洗液管卷盘进行连接，连接好后将上述管路固定在发动机清洗位置上；

步骤3、将氮气瓶22上阀门打开，通过供气系统上减压阀23调节氮气供气压力，使压力满足发动机清洗要求；

步骤4、,需将发动机上需防护的附件、管路脱开，用工具柜4中存放的堵头、堵帽进行封堵，并将发动机滑油箱的通气接头拆下，更换为供气系统中的气管卷盘接头；

步骤5、启动操作控制系统3，设置清洗参数；操作控制系统3自动控制液压系统6向发动机气流通道提供清洗剂和蒸馏水进行清洗工作，清洗过程中操作控制系统3还自动控制供气系统5向发动机滑油箱通风腔进行供气工作，防止滑油箱因剩余压力过大发生变形损坏。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，都涵盖在本发明的保护范围之内。