УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЕГРАДАЦИИ МАТЕРИАЛА И ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
DEVICE FOR MONITORING IN OPERATION OF DEGRADATION OF MATERIAL AND PROTECTIVE COATINGS OF TURBINE BLADES OF GAS TURBINE ENGINES

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам, снабженным газотурбинными двигателями, а более конкретно к средствам контроля деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей.
Известны методы для оценки деградации материала турбинных лопаток газотурбинных двигателей [В.И. Никитин. Коррозионная долговечность защитных покрытий лопаток газовых турбин // Теплоэнергетика. 2010. №1. С. 25-30]. В данных методах для оценки деградации материала турбинных лопаток газотурбинных двигателей на испытуемые образцы наносят искусственную коррозионноопасную среду в различных количествах и на различное время и контролируют потерю массы образцов или глубину коррозионного повреждения.
Недостатком известных методов является значительное отличие искусственно создаваемых условий для испытуемых образцов от реальных условий эксплуатации в проточной части газотурбинного двигателя, что позволяет получить лишь приближенные данные о деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей при эксплуатации.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего постоянный контроль деградации материалов турбинных лопаток в атмосфере проточной части газотурбинного двигателя.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для контроля в эксплуатации деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей включает корпус, вворачиваемый в корпус газотурбинного двигателя, и испытываемый образец из материала турбинных лопаток с защитным покрытием или без него, установленный в корпусе устройства. Устройство дополнительно содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления.
Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена схема предлагаемого устройства.
Устройство расположено в корпусе турбины 1 газотурбинного двигателя и содержит: корпус 2, теплоизолятор 3, крышку 5 со стяжным стержнем 13 и термопарами 7, электронагреватель 6.
Испытываемый образец 4 установлен в корпусе устройства и зафиксирован между крышкой 5 и теплоизолятором 2 посредством стяжного стержня 13, стягивающего элементы устройства с помощью гайки 9 через шайбу 8.
На поверхности крышки 5, прижимающей испытываемый образец 4, расположены термопары 7, соединенные с усилителем сигнала термопар 11, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления 12, и системой контроля температуры газа и турбинных лопаток 15.
Вокруг стяжного стержня 13 размещен электронагреватель 6, соединенный с регулятором силы тока 10, который соединен с сетью электропитания и устройством контроля и управления 12, управляющим работой регулятора 10 в соответствии с получаемой информацией о температуре турбинных лопаток от системы контроля 15 и температуре крышки 5 испытываемого образца 4 в устройстве.
Предлагаемое устройство устанавливают в корпусе 1 газотурбинного двигателя в целях безопасности за последней турбиной, с помощью термопар 7 на стационарном режиме работы двигателя определяется температура крышки 5 и образца 4, данные о температуре передаются через усилитель сигнала термопар 11 в устройство контроля и управления 12. Также в устройство контроля и управления 12 поступают данные о температуре лопаток газотурбинного двигателя от системы контроля 15. Температура лопаток определяется на основании измеряемой штатной системой контроля температуры газа и результатами термометрирования или расчета взаимосвязи измеряемой температуры газа и лопаток. Устройство контроля и управления 12 сравнивает температуру лопаток с температурой испытываемого образца 4 и крышки 5 и, на основании сравнения температур, устанавливает режим работы электронагревателя 6, который обеспечивает равенство температур испытываемого образца 4 и лопаток газотурбинного двигателя.
Контроль в эксплуатации деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей осуществляют путем контроля состояния деградации материала испытываемого образца, для чего извлекают предложенное устройство из корпуса газотурбинного двигателя 1 и снимают испытываемый образец 4.
Первичный технический результат при использовании изобретения заключается в возможности постоянного контроля деградации материала турбинных лопаток и их защитных покрытий в реальных условиях их эксплуатации в двигателе без нарушения его целостности через любой промежуток времени.