DE102008019892A1

DE102008019892A1 - Verfahren zum Reinigen eines Flugtriebwerks

Info

Publication number: DE102008019892A1
Application number: DE200810019892
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Olfe; Frank Dr.-Ing. Seidel; Lutz Winkler
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2009129788A2; WO2009129788A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Flugtriebwerks, wobei ein Reinigungsmittel und/oder ein Reinigungswerkzeug in eine hintere Verdichterstufe, eine Brennkammer und/oder eine Turbine einer Gasturbine direkt zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Gasturbine.
STAND DER TECHNIK
Fluggasturbinen verlieren im Betrieb kontinuierlich an Leistung bzw. Wirkungsgrad. Hintergrund ist u. a. die betriebsbedingte Verschmutzung der aerodynamischen Profile, durch die sich deren aerodynamische Eigenschaften verschlechtern. Das hat einen steigenden Kraftstoffverbrauch zur Folge. Außerdem erhöht sich der Verschleiß im Triebwerk, so dass die mögliche On-Wing-Zeit, d. h. die Zeit, während der sich das Flugtriebwerk am Flügel befindet, verringert wird.
An stationär betriebenen Gasturbinen sind vergleichbare Effekte zu beobachten.
Derzeit sind verschiedene Instandhaltungsmaßnahmen von Flugtriebwerken bekannt, die auch Reinigungsprozeduren des Triebwerks umfassen. Zur Entfernung von Ablagerungen werden dazu im Leerlaufbetrieb oder im abgeschalteten Zustand unter Zuhilfenahme von mechanischen Antrieben des Flugtriebwerks wasserbasierte Reinigungsmedien in den Triebwerks-Einlass eingedüst. Als die bekanntesten Reinigungsprozeduren sind in diesem Zusammenhang insbesondere Water-Wash, Mist-Cleaning und Coke-Cleaning bekannt. Durch diese Verfahren wird wenigstens ein Teil der Ablagerungen der aerodynamischen Profile abgewaschen, wodurch die Triebwerksleistung bzw. der Wirkungsgrad des Triebwerks teilweise wiederhergestellt wird.
Die vorstehenden Reinigungsprozeduren bewirken jedoch, bedingt durch die Zuführung der Reinigungsmedien in den Triebwerks-Einlass, lediglich in den vorderen Stufen des Triebwerks, d. h. im Bereich des Fan und im Bereich der vorderen Verdichterstufen, einen zufriedenstellenden Reinigungseffekt. Zwar steigt der Wirkungsgrad nachweislich an, jedoch bleiben Leistungsverluste durch fest haftende Verunreinigungen und Beläge im Bereich der hinteren Verdichterstufen, in der Brennkammer und der Turbine bestehen. Diese Verunreinigungen lassen sich derzeit nicht bzw. nur mit großem Aufwand entfernen.
Da diese Verunreinigungen ebenfalls erhebliche Wirkungsgradverluste sowie eine erhöhte Belastung des Triebwerks bewirken, ist es die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Reinigungsverfahren eines Flugtriebwerks bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß erfolgt das Reinigen eines Flugtriebwerks durch direktes Zuführen eines Reinigungsmittels in eine hintere Verdichterstufe, eine Brennkammer und/oder eine Turbine des Flugtriebwerks.
Vorzugsweise wird das Reinigungsmittel durch wenigstens eine Wartungsöffnung des Flugtriebwerks zugeführt.
Auch ist es vorteilhaft, das Reinigungsmittel durch wenigstens eine Öffnung für Kraftstoffeinspritzdüsen des Flugtriebwerks in die Brennkammer zuzuführen.
Vorzugweise werden als Reinigungsmittel Trockeneis und/oder ein wasserbasiertes Medium und/oder ein Abrasivstoff und/oder ein Gas und/oder eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, das ggf. mit Zusätzen verse hen ist, oder eine Öl-basierte Flüssigkeit oder eine Alkohol-basierte Flüssigkeit, verwendet. Das Reinigungsmittel kann beispielsweise so sein, dass es mechanisch auf ein bzw. das betreffende Bauteil des Flugtriebwerks einwirkt. Beispielsweise kann das Reinigungsmittel als Strahl (z. B. Wasserstrahl bzw. Partikelstrahl, insbesondere Abrasivstoffstrahl, bzw. Trockeneisstrahl bzw. Flüssigkeitsstrahl), aufgebracht werden, so dass das Bauteil zum Reinigen gestrahlt wird. Kombinationen der vorgenannten Reinigungsmittel, wie z. B. Flüssigkeit mit Abrasiv-Partikel, sind besonders bevorzugt. Als Reinigungswerkzeug wird vorzugsweise ein Laserstrahl und/oder eine Bürste eingesetzt.
Durch das vorstehende Reinigen des Triebwerks kann der Wirkungsgrad des Triebwerks rekonditioniert werden. Durch diese Rekonditionierung wird eine erhebliche Kraftstoffeinsparung erzielt, wodurch die Umwelt geschont wird. Ferner entstehen durch das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren geringere Wartungskosten. Auch kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die On-Wing-Zeit verlängert werden.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte ergeben sich aus den angehängten Ansprüchen und der detaillierten Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Um hintere Verdichterstufen, eine Brennkammer oder eine Turbine des Flugtriebwerks zu reinigen, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung vom Wartungspersonal wenigstens ein Reinigungsinjektor bzw. eine Reinigungsmitteleinspritzeinrichtung in wenigstens eine Wartungsöffnung eines Flugtriebwerks eingeführt. Auch kann der Reinigungsinjektor in eine Öffnung für Kraftstoffeinspritzdüsen des Flugtriebwerks eingeführt werden.
Denkbar ist auch die Verwendung mehrerer Reinigungsinjektoren. Diese können in verschiedene Wartungsöffnungen oder Öffnungen für Kraftstoffeinspritzdüsen eingeführt werden. Ein kombinierter Einsatz mehre rer Reinigungsinjektoren in den Wartungsöffnungen und den Öffnungen für Kraftstoffeinspritzdüsen ist jedoch auch möglich. Die Wartungsöffnungen können beispielsweise Boroskopöffnungen in dem Flugtriebwerk sein.
Aus den eingesetzten Reinigungsinjektoren wird das Reinigungsmittel auf die aerodynamisch relevanten Oberflächen der zu reinigenden Bereiche abgegeben. Diese Oberflächen sind beispielsweise die Oberflächen der Schaufeln und die Flächen des Gas-Path-Bereichs.
Um das Reinigungsmittel gezielt auf bestimmte Stellen abgeben zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Reinigungsinjektoren beweglich ausgeführt sind. In diesem Zusammenhang kann ein beweglicher Reinigungsinjektor beispielsweise ein Reinigungsinjektor sein, der nicht in den Wartungsöffnungen befestigt wird, sondern vom Wartungspersonal manuell eingeführt und auf die relevanten zu reinigenden Stellen gerichtet wird. Ein beweglicher Reinigungsinjektor kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass der Injektor an den Wartungsöffnungen und/oder den Öffnungen für Kraftstoffeinspritzdüsen befestigt wird, so dass die entsprechenden Öffnungen dicht verschlossen sind. In diesem Fall wäre dann ein beweglicher Reinigungskopf denkbar, der von außerhalb gesteuert werden kann und gelenkig bzw. endoskopartig beweglich ist. Auch wäre die Verwendung eines rotierenden Reinigungskopfes möglich, der einen hohen Verteilungsgrad des Reinigungsmittels gewährleistet.
Je nach Anzahl der verwendeten Reinigungsinjektoren können unterschiedliche Reinigungsvorgänge zum Einsatz kommen. Der gleichzeitige Einsatz einer Vielzahl von Reinigungsinjektoren in einer Vielzahl von Wartungsöffnungen und Öffnungen für Kraftstoffeinspritzdüsen ermöglicht es, gleichzeitig und schnellstmöglich einen durchgängigen Reinigungseffekt zu erzielen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Wartungspersonal eine gezielte Reinigung einzelner Bereiche durch einen einzelnen Reinigungsinjektor vornimmt, indem der Reinigungsinjektor nacheinander in bestimmte Wartungsöffnungen und Öffnungen für Kraft stoffeinspritzdüsen eingeführt wird und dann eine bereichsweise Reinigung durchgeführt wird.
Allgemein kommen als Reinigungsmittel beispielsweise Trockeneis-Strahl, Laserstrahlen, ein wasserbasiertes Medium oder ein Abrasivstoff-Strahl in Frage. Demgemäß ist es also auch möglich, die bereits bekannten Techniken Water-Wash, Mist-Cleaning oder Coke-Cleaning direkt in den oben genannten zu reinigenden Bereichen des Flugtriebwerks anzuwenden. Als Abrasivstoffe können beispielsweise kunststoffbasierte Medien oder keramische Medien eingesetzt werden. Im Falle von kunststoffbasierten Medien werden eventuell verbleibende Rückstände anschließend verbrannt. Bei der Verwendung von Trockeneis ist eine rückstandsfreie Reinigung möglich. Auch ist der Einsatz anderer Mittel denkbar, so lange mit diesen eine ausreichende Reinigungswirkung erzielt werden kann.
Besonders wirkungsvoll ist die vorstehend beschriebene Reinigung in Verbindung mit der bereits bekannten Reinigung des Flugtriebwerks, bei der das Reinigungsmittel durch den Triebwerks-Einlass eingeführt wird. Durch ein derartiges Reinigen wird eine durchgängige Reinigung aller Bereiche des Flugtriebwerks ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann in dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche abgewandelt werden.

Claims

Verfahren zum Reinigen eines Flugtriebwerks, gekennzeichnet durch den Schritt: direktes Zuführen eines Reinigungsmittels und/oder eines Reinigungswerkzeuges in eine hintere Verdichterstufe, eine Brennkammer und/oder eine Turbine einer Gasturbine.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reinigungsmittel durch wenigstens eine Wartungsöffnung des Flugtriebwerks zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reinigungsmittel in die Brennkammer durch wenigstens eine Öffnung für Kraftstoffeinspritzdüsen des Flugtriebwerks zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Reinigungsmittel Trockeneis-Strahl, ein Laserstrahl, ein wasserbasiertes Medium oder ein Abrasivstoff-Strahl verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ausführung on-wing oder im nicht zerlegten Zustand des Triebwerks erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ausführung im teilzerlegten Zustand des Triebwerks erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anwendung auf einer Fluggasturbine erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anwendung auf einer stationär betriebenen Gasturbine erfolg.