1.8 Особливості роботи авіаційних ГТД в умовах запилення повітря

На відміну від експлуатації ГТД на повітряних судах, коли дви­гуни короткочасно працюють у наземних умовах, при використанні в наземних установках у двигун може надходити запилене повітря. При роботі двигуна в умовах значного запилення атмосфери пил має еро­зійний вплив на лопатки компресора, може утворювати твердий осад на деталях гарячої частини двигуна.

Характер впливу запиленого повітря на роботу двигуна зале­жить від фізико-хімічної природи пилу, що надходить до газоповітря­ного тракту двигуна, його дисперсності і концентрації в повітрі.

При надходженні до газоповітряного тракту двигуна лесового пилу, навіть при ступені очищення повітря від пилу 97-98 %, пил у розм'якшеному виді може відкладатися на лопатках компресора, змі­нюючи їх геометрію, шорсткість, що приводить до зменшення ККД і, відповідно, зниження ступеня підвищення тиску і потужності компре­сора [2]. Максимальна кількість відкладень утворюється на вхідномунаправляючому апараті і перших ступенях компресора. У компресорі газотурбінної установки Якутської електростанції, що працювала при запиленні повітря 2,2 мг/м3 на протязі 4000 год. встановлені наступні значення відкладень (г):

Вхідний направляючий апарат КНТ 2,4

Робочі лопатки I ступені КНТ 1,2

Вхідний направляючий апарат КВТ 1

Робочі лопатки I ступені КВТ 0,1

При такому рівні відкладень у повітряному тракті компресора ККД компресора знижується на 3-5 %, ступінь підвищення тиску на 5­7 %, а потужність на 17 %. Запилення повітря впливає на роботу ГТД не тільки через пилові відкладення на деталях двигуна, але і через аб­разивний знос робочих лопаток компресора.

Відкладення пилу на деталях двигуна і їх абразивний знос при впливі твердих частинок пилу може привести як до параметричних відмов, так і до передчасних руйнувань деталей двигуна.

У результаті впливу твердих частинок піску і ґрунту, що зна­ходяться в запиленому повітрі, відбувається інтенсивний абразивний знос лопаток компресора. Характер і ступінь абразивного зносу робо­чих лопаток компресора залежать від сумарної кількості пилу, що пройшла через газоповітряний тракт двигуна, при цьому знос лопаток за висотою нерівномірний. Найбільший знос характерний для перифе­рійної частини робочих лопаток середніх і останніх ступеней компре­сора. В направляючих лопатках компресора найбільший знос має міс­це в перетині лопатки, що найближчий до замкової частини. При екс­плуатації на літаку після 4000 год. абразивний знос лопаток компре­сора двигунів АИ-24 і АИ-20 не перевищував 0,3 мм, при роботі цих двигунів на землі в період пилових бур за цей же час знос лопаток до­сягав 1,2-1,8 мм.

Крім направляючих і робочих лопаток компресора абразивно­му зносу піддаються робочі кільця компресорів, соплові і робочі лопа­тки турбіни. Через ерозійний вплив пилу може дуже істотно змінюва­тися опір робочих лопаток циклічному навантаженню. Точкові еро­зійні ушкодження можуть в 1,25-1,75 разів знизити границю витрива­лості лопаток. Для боротьби з запиленням повітря, необхідно застосовувати спеціальні повітряочисні пристрої (сепаратори).