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PW127J发动机高压涡轮转子叶片孔探工艺改进

日期:2016-04-08 13:55 作者:幸福航空有限责任公司维修工程部 李尧 点击:


摘要
 
        幸福航空的孔探人员在孔探检查PW-127J发动机高压涡轮转子叶片时发现:发动机维护手册(EMM)中规定的高压涡轮转子叶片孔探检查工艺存在不足,已不能满足航空公司对发动机检查越来越严格的要求。通过摸索和实践,孔探人员结合现有视频内窥镜设备性能提出了PW-127J发动机高压涡轮转子叶片孔探检查的工艺改进方案。
关键词:孔探   发动机   EMM   高压涡轮转子叶片  工艺

前言:
        幸福航空运营的新舟60(MA-60)飞机是西安飞机工业(集团)有限责任公司生产的双发涡轮螺旋桨发动机支线飞机。幸福航空是MA-60飞机国内主运营商之一,其机队目前由9架MA-60组成。MA-60飞机使用的是由加拿大普惠公司生产的PW-127J型涡轮螺旋桨发动机(图1),这种发动机尺寸较小,内部空间紧凑,孔探检查操作难度较大。

一 PW127J发动机简介
        PW127J发动机核心部分由压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和功率涡轮等部件组成。
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图1
 
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图2

       高压涡轮转子通过高压涡轮轴分别与高压压气机和发动机附件齿轮箱联接,为高压压气机和发动机附件齿轮箱提供动力,发动机附件齿轮箱主要驱动直流起动发电机、滑油泵组件、离心式滑油油气分离器和发动机燃油泵调节器。高压涡轮转子叶片的损伤情况对于达到额定功率是非常重要的。增加高压涡轮转子叶片尖部的间隙可能会极大地增加涡轮间温度和减小高压涡轮转子速度,高压涡轮转子叶片损伤严重时可能会导致发动机空中停车。
PW127J发动机EMM手册给出的孔探检查验收标准(图3):
1. 前缘/叶尖腐蚀和叶片尖部的开口裂纹是可接受的;
2. 后缘缺陷超过图上所标注的极限是不可接受的;
3.通过叶片平台的侵蚀是不可接受的。
        因此,高压涡轮叶片的损伤直接影响发动机性能和飞行安全,孔探检查必须保证覆盖叶片前缘、叶盆、后缘及平台等所有规定区域。

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图3
 

二 EMM手册中高压涡轮转子叶片孔探检查工艺
1、拆卸启动发电机后端盖(图4),安装3 / 8 英寸(9.5毫米)正方形套筒扳手延长工具。
注意:孔探检查高压涡轮转子叶片时需使用一个燃油喷嘴或点火嘴安装孔(作为孔探接近口),并且手动旋转高压转子。

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图4
 
        高压涡轮转子叶片与高压压气机为共轴,一个倾斜的齿轮轴将动力从固定在高压压气机叶轮上的伞齿轮输送给附件传动耦合齿轮轴上的伞齿轮,再通过一个直齿圆柱齿轮与启动发动机传动轴上的齿轮相啮合。在拆卸安装座对面的盖子后,可使用套筒扳手延长工具通过启动发电机传动轴的末端来转动高压涡轮转子(见图5)。

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图5

三 发现问题
        孔探人员按照EMM手册给出的孔探检查工艺,使用柔性视频内窥镜进行检查,选用直视远焦观察镜头。检查中发现,如果镜头不进入高压涡轮转子叶片之间的空隙则只能够观察到始于叶片前缘的2 / 3叶盆区域(图6),无法观察到叶盆的后缘。使用侧视近焦镜头则存在操作困难和图像亮度低、检查范围过小等问题。为观察叶盆的全部区域,我们采取了以下操作:当转动一片高压涡轮转子到达观察位置时停止转动,将内窥镜探头前伸进入转子叶片之间的间隙并配合探头导向操作观察叶片前缘和叶盆的全部表面。一片叶片检查结束后,后撤内窥镜探头至安全距离,继续手动旋转高压转子,重复以上步骤进行下一片高压涡轮转子叶片的检查。此方法能够达到检查目的,但实际工作中发现以下不足:
1、为观察高压涡轮叶片叶盆后缘,必须频繁进行较大角度甚至极限角度的探头导向操作。长期这样使用孔探仪有可能造成导向性能过快衰减或功能故障,缩短了设备使用寿命,增加了设备维修成本。

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图6

2、孔探工作时,由于启动发电机后端盖位置较为隐蔽(图7),无法安装电动转动工具,需要维修人员来手动转动高压涡轮叶片,存在以下安全风险:
1)手动操作导致叶片转动速度不稳定,速度过快容易发生叶片漏检现象。
2)孔探人员与转动叶片的人员沟通不畅,可能造成不安全事件。例如在叶片静止状态下近距观察时,高压涡轮转子突然发生人为的非指令性转动,将造成内窥镜探头被夹伤甚至切断。
3)频繁起动和停止转动高压涡轮转子,孔探人员和配合人员工作强度较大,孔探检查时间较长。
4)拆装启动发电机后端盖,易形成泄露点,造成安全隐患。拆装需大量使用消耗件,增加了航材成本,并且该盖端位置较为隐蔽,拆装工具不易接近,拆装费时费力。

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图7
 
四 改进方案
        针对所发现问题,我们在日常孔探工作中积极寻求对应方法和解决办法。我们发现在不转动高压涡轮转子叶片的情况下,通过以下检查方法完全可以按要求完成孔探检查工作:
1、使用柔性视频内窥镜,选用侧视远焦观察探头进行检查。
2、选择适合的孔探接近口并安装好刚性导管,使用柔性视频内窥镜通过导管进入到高压涡轮导向器与高压涡轮转子叶片之间的空隙位置。
3、使用穿绕检查方法,逆时针穿绕360°。视频内窥镜探头前行经过高压涡轮转子叶片时可详细检查叶片前缘,再适当少量调整内窥镜探头导向即可对叶片叶盆全部区域进行详细检查(图8、图9)。

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图8

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图9

使用侧视远焦观察镜头穿绕检查的优点:
1. 不必再人工手动转动高压转子,减少了工作量。同时有效消除了转子转动过快造成漏检的风险和探头被叶片意外夹伤的风险。
2. 因为不需要转动高压转子,也就无需再拆装启动发电机后端盖,减少了工作量并消除了发生泄漏的风险,节省了人力和维修耗材成本。
3. 避免了视频孔探探头大量的大角度导向操作,降低了孔探设备的使用强度,节省了孔探设备使用、维修成本。
4. 实践证明:使用原先的检查工艺进行一次检查约需50多分钟,而使用穿绕检查方法在完全保证检查质量的情况下,检查时间大约为20分钟,大幅度缩短了检查时间,明显提高工作效率并降低了孔探人员的工作强度。
使用侧视远焦观察镜头穿绕检查的操作注意事项:
1)孔探人员应能够熟练使用安装侧视远焦观察镜头的视频探头完成360°穿绕检查。
2)开始检查前安装好进气口及排气口堵头,防止发动机高压涡轮转子在有风环境下发生非指令性转动。
五 结论
        使用侧视远焦观察镜头对PW127J发动机的高压涡轮转子叶片进行360°穿绕检查,是孔探人员通过实践摸索出的行之有效的检查方法。通过近两年时间的实际应用的验证,该改进工艺完全能够满足发动机维护方案对高压涡轮转子叶片严格的检查要求,不但提高了孔探质量而且有效降低了漏检风险和孔探设备意外损伤的风险、缩短了孔探工作时间、降低了孔探人员工作强度。同时明显节约了孔探设备成本、航耗材成本和维修人力。

参考文献:
1. MH/T 3019 –2009《航空器无损检测  目视检测》
《PW127J  EMM手册》

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