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【机务频道】CFM56-5B 发动机水洗管理

1引言 

民用航空发动机水洗是使用专用设备和工具对发动机内涵道进行清洁的一种维护工作。其作用是增加发动机 EGT 裕度,减少燃油消耗,降低涡轮前温度,减少发动机热部件损耗,延长发动机在翼时间。


正因为发动机水洗会带来如此多的好处,所以,这项维护工作越来越受到航空公司的重视。因此,如何才能让水洗工作更经济、更有效呢?成为各航空公司都在思考的问题。本文将从发动机水洗原 理 、 质量管理 、 人员和设备的管理 、 水洗周期的管理四个方面详细阐述 CFM56-5B 发动机水洗的管理要点。


2水洗原理

EGT裕度,即起飞发动机排气温度裕度,是指发动机EGT红线值与发动机在平功率温度下以全推力起飞时的排气温度之差,同时,要求起飞应处于海平面压力下,且起飞过程中飞机正常引气,发动机整流罩防冰和大翼防冰关闭。EGT红线值是发动机厂商提供的排气温度限制值。EGT裕度是反映发动机性能的重要参数。


随着发动机的使用时间增长,发动机的EGT裕度会不断下降。造成EGT裕度下降的原因主要有两个:泄漏损失和表面光洁度。


2.1 空气泄漏

空气泄漏是发动机效率降低、性能衰退的主要原因。空气泄漏既发生在转子叶片尖部同机匣之间,又发生在静子叶片同转子之间,泄漏量的增加主要是由于转子和静子刮磨引起。


转子和静子刮磨会造成两者之间的间隙增大,使空气泄漏量增加,从而造成EGT 裕度下降。这种下降对使用中的发动机来说是不可避免的。只有在发动机大修时,通过部件更换、封严再造才能恢复,在航线上无法实现。


2.2表面光洁度

发动机静子和转子叶片的表面光洁度对EGT裕度、会产生影响。从图1可以知道,在叶片表面由光滑变得粗糙的过程中,从某一值开始,发动机的性能衰退量会随之增加,EGT裕度会开始下降,表面变得越粗糙,性能衰退量越大,EGT裕度下降得越多。


灰尘、污垢沉积在叶片表面,会使叶片表面变粗糙,但这种影响将会在灰尘、污垢清除后消失。当然,除了灰尘、污垢沉积外,磨损和外来物打伤也会使叶片表面变粗糙,但这不是本文关心的,就不做讨论了。


2.3 原理

发动机水洗就是利用发动机冷转时产生的吸引力,加速注入到发动机内涵道的水或清洁剂混合液,并使其对发动机叶片表面进行冲刷和洗涤,以清除掉叶片表面附着的灰尘和污垢,从而恢复叶片的光洁度,提高发动机 EGT 裕度。


3质量管理

3.1 用水品质管理

由于不合适的水会损坏或腐蚀发动机部件,因此,维护手册均对发动机水洗用水有严格的要求,对于 CFM56-5B 发动机,AMM 手册中规定水的品质应满足:


1、总固体含量不超过百万分之一百;


2、钠钾总含量不超过百万分之二十五;


3、 PH 值在 6.8-8.0 之间。


航空公司可以采用定期抽样检查的方法,对水质进行检测,以保证用水符合手册要求。


3.2 水洗流程的控制

目前,CFM56-5B 发动机有两种水洗方式:


第一种是:纯水洗;


第二种是:加清洁剂的水洗。


这两种水洗的流程在手册中都有详细的描述,这里就不再叙述,下面主要结合图 2 介绍一下,在水洗流程中需要特别注意和严格控制的关键点:

1、清洁剂与水的比例应在 1:4 至 1:3 之间,清洁剂比例过高会损坏发动机;比例过低又达不到效果,因此在配制清洁剂混合液时,要严格控制配制比例;


2、每次发动机冷转的时间都是 2 分钟,但喷水或清洁剂混合液的时间却少于 2 分钟,清洁剂是在冷转开始后 30 秒钟开始喷、水是 10 秒钟后,这样可以达到最好的冲刷效果;


3、两次冷转要间隔 5 分钟,起到浸润的作用,可以增加水洗效果;


4、要先停水后停转,虽然在图 2 中标注的是同一点,但在实际中还是有先后的;


5、最后一次喷水时间缩短 1 分钟,以吹干发动机,为接下来的试车做准备;


6、要注意起动机使用限制,即两个 2 分钟冷转间至少休息 20 秒,4 个连续的 2 分钟冷转之后至少休息 15 分钟,以免损坏起动机。


3.3 水洗质量的判断

如果观察到以下现象发生,那么表明发动机水洗工作操作正确,效果明显:


1、喷水时,发动机尾喷处应 有水雾喷出,并有水流出;停车后,从尾喷口进行观察,低压涡轮出口可以看到水沉积,尾喷管中湿润;


2、尾喷流出的水的成色发生变化,由浊变清;


3、水洗结束后,风扇叶片表面不应太干净;


注:太干净了表明水没有进入内涵道,而是打在转动的风扇叶片上了,因此风扇叶片被洗得很干净。


4、在发动机投入运营之后, 使用发动机监控软件对发动机性能参数进行分析,发动机 EGT 裕度应有明显升高。


4人员和工具的管理

4.1 人员的管理

发动机水洗工作是一项技术性很强的工作,人员的操作水平直接影响到水洗的效果,因此要对从事发动机水洗工作人员进行定期培训,同时人员要尽可能固定。培训最好采用理论结合实践的方式,并侧重实践。


理论上着重介绍水洗的程序,并让工作人员知道程序为什么这样设计,以便学员理解、记忆,更好地指导实践;实践应重点讲述工具的使用,水洗按注水位置分有两种方式:风扇前注水和风扇后注水。由于两者的注水位置不同,因此使用工具也不同:


1、前注水,使用的是喷枪,从风扇叶片前面注水,由于风扇叶片是转动的,而且与发动机轴线有一定的夹角,因此只有选择合适的喷射角度和位置,才能使水流穿过风扇叶片进入发动机内涵道。


对 CFM56-5B 发动机,最合适的入射位置是从前往后看 1 点钟位置风扇叶片根部,入射角度为 30-45°(如图 3 所示)。学员要学会使用喷枪,能够使水流以最合适的位置和角度,水平喷入内涵道。


2、后注水,使用的是弯管,可以直接固定在内涵道入口的机匣上,学员需要掌握的是弯管的安装方法,确保弯管固定牢靠、不与发动机转子叶片相碰。

4.2 工具的管理

除了喷枪、弯管外,水洗车是水洗中极其重要的工具,起到储存、调温、调压、调流量的作用。为达到理想的水洗效果,同时,又不损坏发动机,手册中对水流有相应的建议和要求,对CFM56-5B发动机,要求水温在66-93℃之间、流量在19-23升/分范围内、水压小于100psi。因此对水洗车应进行定期保养,保证水箱清洁、调节功能正常。


5其它注意的事项

5.1 手册中只是建议:

使用温水进行发动机水洗,并未做强制要求,但为了获得更好的效果,应尽可能使用温水;


5.2 手册中规定:

在外界气温低于-10℃时,不能进行发动机水洗,以免因环境问题引起的滑油粘度过大,增加发动机的负载,从而损坏发动机;同时,气温过低引起水结冰,可能打坏发动机,因此,航空公司应考虑这一因素,合理调配水洗计划,避免在寒冷的冬天洗发动机; 


5.3水洗后,要注意做好试车及客舱异味检查,以免影响下一个航班;


5.4曾发生过水洗之后EGT裕度不升反降的事件,后经孔探发现污垢积于叶片后缘(如图4),通过再次水洗,EGT裕度才得以恢复。 


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