精密清洗 | 航空发动机制造与大修的核心工序,助您提高利润并减少油耗!

发布时间: 2021年09月09日 浏览次数:102

图源:空中客车公司

 

对飞机发动机进行全生命周期的精密清洗

除了增加 EGT 利润率和减少燃油流量外

客户还可以从增加的平均在翼时间中受益

——Henkel

 

发动机故障,污染物是元凶之一

 

进入21世纪以来,飞机出事的新闻屡见不鲜,人们在深痛缅怀的同时,也开始注意飞机飞行安全问题。除却天气、撞鸟、被劫持、遭遇导弹等不可控因素外,机械故障也是导致飞机失事的主要因素,罪魁祸首就是发动机故障。

曾经澳洲航空一架载有459人的A380飞机在印度尼西亚巴淡岛上空遭遇了毫无征兆的发动机故障。有赖于飞行员的技术过硬,这架飞机最终安全着陆,索性是有惊无险。(那些历史性的空难,我们在此就不提了)

飞机作为人们出行的常用工具之一,越来越接近人们生活。我们都知道发动机是飞机的心脏,如果他出了问题,那么飞机基本上就凉凉了。在制造过程中的设计和质量是极为严苛的,对于维护、修理和大修 (MRO) 是需要彻底的,而发动机的精密清洗是核心程序。

汽车在长途驾驶后,挡风玻璃上会积聚昆虫和污垢。当飞机飞行时——尤其是起飞时,喷气发动机内部也会发生同样的事情。航空发动机的涡轮和压气机每一级上都有很多叶片,在运行过程中,叶片表面会积聚灰尘、沙子、空气中的污染物颗粒或烟灰、盐雾、昆虫和鸟类的残躯等,导致气动外形被改变、发动机效率降低(油耗增加)的同时,也会造成叶片腐蚀、加速老化,给发动机带来故障隐患。

  • 发动机燃烧燃料在更高温度下运行,这可能导致发动机过早维护。每节省一公斤燃料,就可以减少 3.15 公斤的二氧化碳排放。定期清洗减少高达 1.5% 的燃料消耗
  • 燃气轮机用户遇到的性能降低的最常见原因之一是结垢。结垢通常占运行性能损失的 70% 以上。某些污染物,例如污垢、灰尘、油、花粉和盐,往往会粘附在翼型表面,导致翼型进气角和翼型形状发生变化,并增加表面粗糙度导致翼型喉部孔径变窄

未能有效清洁航空发动机零部件表面油污和碎屑可能是灾难性的,并可能导致生命损失!

图源:普惠

 

让飞机“心脏”更纯洁

 

在航空零部件制造中,除了明显的安全问题之外,精密清洗的零件还可能通过延长预期寿命来进一步帮助降低成本。飞机和火箭的航空航天部件需要定期和严格的清洁,以确保元件在运行过程中不会出现故障 。通过定期进行机翼发动机清洗,可以改善因积垢导致的压缩机性能下降问题。航天航空发动机的清洗,重点任务是:

  • 脱脂
  • 清洁粘合剂、油漆和碳去除
  • 打扫、除垢
  • 清除碎屑

图源:Lufthansa-technik

航空发动机的清洗方式是多样化的。发动机维护服务商一般会用喷洒去离子水、加热水和雾化/喷雾、浸没、 超声波以及其他更加符合环保要求的设备(如干冰)为工业设计脱脂和清理航空组件,用于飞机制造、整修、保养和维修过程中,以在一定程度上恢复叶片原有的气动外形,提高发动机效率。清洗产品线包括便携式手动设备、转盘式清洗系统、带式清洗机和传送带清洗机、浸入式和超声波清洗装置、重型脱脂机、蜂窝部件清洗装置以及具有机器人集成的自动化系统。

发动机需要清洗的部件如下:

  • 引擎舱
  • 风扇
  • 压缩机
  • 叶片
  • 涡轮
  • 喷嘴
  • 通风管道
  • 变速箱等

 

发动机零件制程中的

超声波精密清洗

 

在航空发动机制造过程中,通常超声波与其他清洗方式与清洗溶剂组合,为航空公司定制化清洗,可以显著提高飞机发动机部件相关的维护修理和大修 (MRO) 操作的彻底性和吞吐量。

图源:Elmaultrasonic

通常,超声波清洗与水基、半水基和溶剂型的清洁剂结合使用。超声波清洗涉及数十亿个微小气泡对被清洁表面的内爆,由于气泡非常小,它们能够穿透机械清洁方法无法到达的区域:复杂零件以及微观层面,实现去污和其他类型的工业清洗方法无法达到的隐秘空腔清洁。使用超声波清洗的另一个优点是避免人员接触可能用于手动清洁过程的化学溶液中的有害物质,这是非常重要的。

航空航天认可的部分溶剂及其清除能力如下:

  • 异丙醇 (IPA) - 用于去除油漆表面准备过程中的灰尘、碎屑、轻油和指纹。可重复使用的罐可减少浪费、溶剂使用和 VOC 排放,同时保持一致的饱和度。
  • 丙酮- 用于去除复合材料和油漆表面准备中的灰尘、碎屑、油、油脂、粘合剂、湿环氧树脂和油漆过喷。非常快速的蒸发,强大的清洁剂,并且不含 VOC。
  • 甲基乙基酮 (MEK) - 用于在复合材料、金属粘合和边缘密封应用的表面准备和清理过程中去除灰尘、碎屑和未固化的树脂。有效去除 PR-1422、1435 和类似的储罐密封剂。
  • 甲基丙基酮 (MPK) - 用于去除复合材料表面准备中的灰尘、碎屑、未固化的环氧树脂以及印刷清理中的油墨。

正丙基溴 (nPB)的代替方案 PWR-4 航空脱脂剂 图源:TECHSPRAY

用途、温和、不含磷酸盐和腐蚀性的碱性清洗液  图源:Crest Ultrasonics Corp

航空发动机零部件在机加工、铸造、包装、拆解、储存、装配等过程中,不可避免会产生、遗留、引入颗粒污染物在零部件内部。超声波清洗可适用于形状复杂如带有盲孔、深孔、狭缝、弯孔等的工件,尤其适用于精度高、光洁度高、清洗质量要求高的航空零件的精密清洗。也非常适合去除大量污染物和需要多阶段过程的清洗任务。

涡轮叶片和喷嘴导向叶片 (NGV) 等部件的中间和最终清洁需要超声波清洗。这可以去除污染物,例如工艺残留物、抛光剂、颗粒、蜡和油脂。各种清洗液的组合选项可确保一次又一次的最佳性能。不同的储罐尺寸使这些装置适用于生产或维护环境。 

图源:Turbex

对没有油路或不含可能滞留残渣内腔的零部件,如齿轮、衬套、轴、轴承滚子、内外环等,可以选择超声波清洗作为最终清洗工序。对喷嘴、管路类零部件可使用超声波与其它清洗方式相结合以清理内孔金属屑、毛刺等污染物。对壳体、机匣、安装座类铸造零部件可使用超声波清洗进行单独清洗或联合清洗。

采用超声波清洗时,清洁溶液均匀地分布,以避免出现过于强烈和缺乏气蚀作用的区域。对使用水基清洗液清洗的,应进行彻底干燥,不得有水溶液残留。使用碳氢类溶剂型清洗液清洗的零部件表面允许少量残留,但不应流淌。

除了发动机组件,超声波还可以对飞机的其他部位和零件进行精密清洗:

• 轴承

• 摇篮

• 电子产品

• 引擎

• 液压

• 喷油器

• 大修零件

• 气动

• 舷窗

• 维修零件

• 转子叶片

• 测试件

• 挡风玻璃

UCMSmartLine-清洗任务的模块化解决方案 图源:Ucm-ag.com

 

发动机维护与大修中的

化学清洗线

 

为了安全运行,需要对飞机发动机进行有效的维护和定期大修。为了确保发动机处于最佳工作状态,需要对发动机零件进行专业彻底的清洁,以便进行有效的无损检测(NDT)检查和相应的发动机大修或零件更换。 清洗发动机有很多好处:

  • 提高压缩机效率、提高涡轮内部温度裕度、降低燃料消耗、增加热部件的使用寿命并减少腐蚀。
  • 这些好处还提高了发动机的性能和生命周期,延长了大修之间的时间。

图源:Cfmaeroengines

发动机长期工作数月后,长期高频次的飞机除冰、雾霾天气中的微颗粒、除冰液等液体微物或多或少都会进入发动机涵道并在叶片上附着,这些附着物会微小地改变叶片应有的形状,从而降低气动的效率。

  • 发动机工作时,因发动机燃烧不充分在旋流槽、中心孔、喷嘴内腔壁上及油滤上会形成结焦积碳
  • 机匣作为整个发动机的基座,是航空发动机的重要零件之一。在发动机大修的过程中,机匣表面涂层都是需要先进行清除,然后重新附着
  • 压气机由风扇和压缩机组成,其主要污垢是金属氧化物、油污、积炭和各种涂料
  • 燃烧室和涡轮,主要结构材料是镍合金和钴基合金,形成的污垢有空气和发动机燃烧时产生的热锈蚀物和金属氧化物

图源:lufthansa-technik

航空发动机维护、修理和大修操作通常使用化学清洗线 (CCL),这是清洁涡轮喷气发动机或辅助动力装置部件上的水垢和其他典型污垢:外表面清洗可去除腐蚀性积聚,内部零件清洗手工无法去除的更顽固的沉积物。
化学清洗线的碱性配方是适用于去除油、油脂、燃烧残留物、烟灰和其他有机污染物的候选物,清洗方式可选择喷雾、高压水射、超声波与政府许可的化学溶剂组合。

图源:Sassofia

由于大量空气被引入发动机压缩机,大量污染物也被引入发动机,如空气中的灰尘、油、烟灰和其他异物的细颗粒。压缩机的离心力将这些污染物向外抛出,使其在外壳、叶片和压缩机叶片上形成一层涂层。将适当的清洗固定装置连接到发动机后,按如下清洗规程:

  • 采用离子水或去矿物质水,在压缩机转动的同时将化学溶剂注入发动机
  • 洗涤之后是淡水漂洗,漂洗确保所有被清洗去除的污染物都被冲出发动机
  • 随后是发动机运转,来自发动机运转的气流有助于进一步清除脱落的污染物并使发动机干燥。

化学溶剂的范围从飞机发动机外部和内部清洁化合物到用于喷气发动机清洁的腐蚀性化学品。用于喷洒在飞机外部以进行清洁或油漆准备,而其他产品则用于加热或环境浸没系统中,用于单个组件的清洁和脱脂。正确清洁所有航空设备和喷气发动机对于安全且运行良好的飞机至关重要。

 

更多清洗方式的选择

与注意事项

 

干冰清洗能够快速彻底地清洁所有类型的发动机,无论其大小或高度如何,并且无需将设备固定在发动机上,而且由于使用干冰颗粒,它们会完全转变为气态而不会留下残留物,因此在发动机清洗后不需要进行启动。发动机清洗清洁过程缩短,这将缩短飞机的地面维修维护时间。干冰清洗系统还提供了非常好的环境效益,例如节水和减少排放。

图源:汉莎

飞机燃油喷嘴组件碳沉积物特别难以去除。 机械方法,例如在溶剂中浸泡、刷洗或使用钢丝绒,不仅耗时耗人力,还有损坏燃料喷嘴表面的风险。 依赖于超声波清洗系统,可有效清除微小内部燃料喷嘴孔口的沉积污染物以将喷气发动机燃料喷嘴组件恢复到新的状态。

根据不同的清洗目的、不同的沉积物,选择不同类型特点的清洗剂。对于一些顽固不化的污渍一般是使用专用的清洁剂进行清洁,如果水和化学溶剂无法清洁的情况下,只能进行研磨清洁。

可生物降解、无毒和不易燃的清洗溶剂是备受客户欢迎的,完成脱漆、脱脂、脱气、除积碳任务,降低化学品对环境的压力。另外,废水废液回收,需按照当地法规进行处理。

图源:henkel