Λύσεις — Ενότητα 3.3: Επιθεώρηση, Συντήρηση, Διερεύνηση Βλαβών Αεριοστροβίλων (σελ. 362) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 3.3: Επιθεώρηση, Συντήρηση, Διερεύνηση Βλαβών Αεριοστροβίλων

Λύσεις στις 7 ερωτήσεις της ενότητας 3.3: συνήθη ευρήματα και τρόποι αποκατάστασης φθορών στο ψυχρό τμήμα (πτερύγια/δίσκοι συμπιεστή), ευρήματα θαλάμου καύσης, σκοπός θερμοπροστατευτικών επιστρώσεων, λόγοι και μέθοδοι επιθεώρησης δίσκων, μέθοδοι μη καταστροφικού ελέγχου, και σκοπός/τρόπος ζυγοστάθμισης συμπιεστή-στροβίλου.

Συνήθη ευρήματα επιθεώρησης συμπιεστή

Ερώτηση: Αναφέρατε τα πιο συνηθισμένα ευρήματα που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια της επιθεώρησης του συμπιεστή ενός αεριοστρόβιλου κινητήρα.

Απάντηση:

• §3.3.1. «Οι πρώτες βαθμίδες του συμπιεστή είναι ιδιαίτερα ευπαθείς σε ζημιές, οι οποίες μπορούν να προκληθούν από την αναρρόφηση αντικειμένων (FOD) αλλά και άμμου, ή άλλων μικρών σωματιδίων (erosion). Τα συνήθη ευρήματα είναι ρωγμές και διαφόρων ειδών αμυχές (nicks, dents, κλπ.)» (Σχήμα 3.7: DENT, CORROSION/PITTING, CRACKS, GALLING, SCORE, SCRATCHES, BURN, BURR, GOUGE).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κατά την επιθεώρηση του συμπιεστή τα πιο συνηθισμένα ευρήματα, ιδίως στις πρώτες βαθμίδες που είναι ευπαθέστερες λόγω αναρρόφησης ξένων αντικειμένων (FOD) και άμμου/σωματιδίων (erosion), είναι: ρωγμές (cracks), αμυχές τύπου nicks και dents, διάβρωση/βελονισμός (corrosion/pitting), γρέζωμα (galling), χαράξεις (score, scratches), κάψιμο (burn), αποκρούσεις (burr) και εντομές (gouge). Στους δίσκους του συμπιεστή, ιδιαίτερα στις περιοχές τοποθέτησης πτερυγίων (dovetail slots), συχνό εύρημα είναι η φθορά τριβής (fretting wear) από την επαφή πτερυγίου-δίσκου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ευρήματα συμπιεστή: ρωγμές, nicks/dents, corrosion/pitting, galling, score/scratches, burn, burr, gouge· στους δίσκους: fretting wear στις dovetail slots

Αποκατάσταση φθορών σε πτερύγια συμπιεστή

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους αποκαθίστανται οι φθορές που εντοπίζονται στα πτερύγια του συμπιεστή;

Απάντηση:

• §3.3.1. «Οι ζημιές μπορούν να επισκευασθούν με αφαίρεση υλικού και εν συνεχεία κατεργασία της περιοχής, έτσι ώστε να αποκτήσει λεία μορφή. Η διαδικασία της αφαίρεσης υλικού (blending)... Η επισκευή ολοκληρώνεται με την επιθεώρηση της κατεργασμένης περιοχής, με κάποια μέθοδο μη καταστροφικού ελέγχου (συνήθως MPI ή FPI)... Σε περίπτωση... η αρχικώς διαπιστωθείσα φθορά υπερβαίνει τα προβλεπόμενα από τον κατασκευαστή όρια, το πτερύγιο απορρίπτεται.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι φθορές (ρωγμές, αμυχές) στα πτερύγια του συμπιεστή, εφόσον βρίσκονται εντός των αποδεκτών ορίων του κατασκευαστή, αποκαθίστανται συνήθως με τη διαδικασία της αφαίρεσης υλικού (blending): γίνεται κατεργασία της περιοχής σε εφαρμοστήριο, με ειδικές «πέτρες» για την αφαίρεση υλικού και ψιλό γυαλόχαρτο για το φινίρισμα της επιφάνειας, ώστε αυτή να αποκτήσει λεία μορφή· δεν χρησιμοποιούνται γενικά ηλεκτροκίνητα εργαλεία, που θα μπορούσαν να αυξήσουν τη συγκέντρωση τάσεων ή να προκαλέσουν φθορές σε γειτονικές περιοχές. Η επισκευή ολοκληρώνεται με επιθεώρηση της κατεργασμένης περιοχής με μέθοδο μη καταστροφικού ελέγχου (συνήθως MPI ή FPI), για να εξασφαλισθεί η απουσία ρωγμών. Αν η φθορά υπερβαίνει τα όρια που ορίζει ο κατασκευαστής, το πτερύγιο απορρίπτεται. Φθορές στους δίσκους (fretting wear στις dovetail slots) αποκαθίστανται συνήθως με «βομβαρδισμό» της περιοχής με σφαιρίδια (shot-peening).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Blending (αφαίρεση υλικού + κατεργασία) και έλεγχος NDT (MPI/FPI)· απόρριψη αν η φθορά υπερβαίνει τα όρια· δίσκοι: shot-peening

Ευρήματα θαλάμου καύσης — Σωστό ή Λάθος

Ερώτηση: Τα συνήθη ευρήματα κατά την επιθεώρηση των θαλάμων καύσης περιλαμβάνουν ρωγμές, καψίματα, ενδείξεις υπερθέρμανσης, στρεβλώσεις και μηχανική διάβρωση. ΣΩΣΤΟ Q ΛΑΘΟΣ Q

Απάντηση:

• §3.3.2.1. «Τα συνήθη ευρήματα κατά την επιθεώρηση των θαλάμων καύσης... περιλαμβάνουν ρωγμές, «καψίματα» (burns), ενδείξεις υπερθέρμανσης (hot spots), στρεβλώσεις (warpage) και μηχανική διάβρωση (erosion)».

Σύνοψη: Η πρόταση είναι ΣΩΣΤΗ. Το βιβλίο αναφέρει ρητά ότι τα συνήθη ευρήματα κατά την επιθεώρηση των θαλάμων καύσης περιλαμβάνουν ρωγμές, καψίματα (burns), ενδείξεις υπερθέρμανσης (hot spots), στρεβλώσεις (warpage) και μηχανική διάβρωση (erosion).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• ΣΩΣΤΟ — ρωγμές, καψίματα, ενδείξεις υπερθέρμανσης, στρεβλώσεις, μηχανική διάβρωση

Σκοπός θερμοπροστατευτικών επιστρώσεων

Ερώτηση: Οι θερμοπροστατευτικές επιστρώσεις στα πτερύγια του συμπιεστή χρησιμοποιούνται για: Α) την αποφυγή υπερθέρμανσης των πτερυγίων. Β) την αποτελεσματικότερη ψύξη τους. Γ) τη μείωση του βάρους των πτερυγίων και άρα των φυγοκεντρικών φορτίων που δέχονται αφού αφαιρείται ποσότητα μετάλλου για την τοποθέτηση της επίστρωσης. Δ) Όλα τα παραπάνω είναι σωστά.

Απάντηση:

• §3.3.2.2. «Τα πτερύγια των σταθερών βαθμίδων λειτουργούν κάτω από πολύ υψηλές θερμοκρασίες ιδιαιτέρως βέβαια η πρώτη βαθμίδα, η οποία βρίσκεται αμέσως μετά τον θάλαμο καύσης. Για την προφύλαξη των βαθμίδων, χρησιμοποιούνται θερμοπροστατευτικές επιστρώσεις (Thermal Barrier Coatings).»

Σύνοψη: Σωστή απάντηση: Α) την αποφυγή υπερθέρμανσης των πτερυγίων. Σύμφωνα με τη θεωρία, οι θερμοπροστατευτικές επιστρώσεις (Thermal Barrier Coatings) χρησιμοποιούνται για την προφύλαξη των πτερυγίων (κυρίως της πρώτης βαθμίδας στροβίλου, αμέσως μετά τον θάλαμο καύσης) από τις πολύ υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας, δηλαδή από την υπερθέρμανση. Δεν πρόκειται για μέθοδο ψύξης (Β), ούτε προσθέτουν λειτουργία μείωσης βάρους αφαιρώντας μέταλλο (Γ, αντίθετα η επίστρωση προσθέτει υλικό στην επιφάνεια), άρα η Δ δεν ισχύει.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωστό: Α) αποφυγή υπερθέρμανσης — TBC προφυλάσσουν κυρίως την πρώτη βαθμίδα στροβίλου από τις υψηλές θερμοκρασίες

Επιθεώρηση δίσκων αεριοστρόβιλων κινητήρων

Ερώτηση: Ποιοι είναι οι λόγοι που επιθεωρούνται διεξοδικά οι δίσκοι των αεριοστρόβιλων κινητήρων; Ποιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την επιθεώρησή τους;

Απάντηση:

• §3.3.2.2. «Η επιθεώρηση των δίσκων των στροβίλων είναι ιδιαίτερα απαιτητική, εξαιτίας των μεγάλων τάσεων που αυτοί υφίστανται λόγω της περιστροφής τους. Ένδειξη ρωγμής αποτελεί αιτία απόρριψης του δίσκου... ειδικά στην περίπτωση στρατιωτικών στροβιλοκινητήρων έχουν αναπτυχθεί... ειδικές αυτοματοποιημένες επιθεωρήσεις με δινορεύματα, για την ανίχνευση ρωγμών πολύ μικρού μεγέθους.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι δίσκοι των αεριοστρόβιλων κινητήρων (συμπιεστή και στροβίλου) επιθεωρούνται ιδιαίτερα διεξοδικά, επειδή υφίστανται μεγάλες τάσεις λόγω της υψηλής ταχύτητας περιστροφής τους· οποιαδήποτε ένδειξη ρωγμής αποτελεί αιτία άμεσης απόρριψης του δίσκου, αφού η αστοχία ενός περιστρεφόμενου δίσκου μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες για ολόκληρο τον κινητήρα. Για την επιθεώρησή τους χρησιμοποιούνται οι γενικές μέθοδοι μη καταστροφικού ελέγχου (οπτικός έλεγχος, υγρά διείσδυσης, μαγνητικά σωματίδια, ακτινογραφία, υπέρηχοι), ενώ ιδίως σε στρατιωτικούς στροβιλοκινητήρες έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια ειδικές αυτοματοποιημένες επιθεωρήσεις με δινορεύματα, για την ανίχνευση ρωγμών πολύ μικρού μεγέθους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Λόγος: μεγάλες τάσεις από περιστροφή, ρωγμή=απόρριψη· μέθοδοι: γενικές NDT + αυτοματοποιημένες επιθεωρήσεις δινορευμάτων (ιδίως στρατιωτικοί κινητήρες)

Μέθοδοι μη καταστροφικού ελέγχου αεριοστροβίλων

Ερώτηση: Αναφέρατε τις μεθόδους μη καταστροφικού ελέγχου που γνωρίζετε.

Απάντηση:

• §3.3.4. «Οι διαδικασίες μη καταστροφικού ελέγχου που χρησιμοποιούνται στους αεριοστρόβιλους, περιλαμβάνουν: οπτικό έλεγχο, επιθεώρηση με φωσφορίζοντα ή έγχρωμα υγρά, έλεγχο με μαγνητικά σωματίδια, ακτινογραφία, επιθεώρηση με δινορεύματα, υπερήχους.»

Σύνοψη: Οι μέθοδοι μη καταστροφικού ελέγχου που χρησιμοποιούνται στους αεριοστρόβιλους κινητήρες είναι έξι: οπτικός έλεγχος, επιθεώρηση με φωσφορίζοντα ή έγχρωμα υγρά (υγρά διείσδυσης), έλεγχος με μαγνητικά σωματίδια, ακτινογραφία, επιθεώρηση με δινορεύματα και υπέρηχοι. Ιδιαίτερη ανάπτυξη έχει σημειώσει η επιθεώρηση με δινορεύματα, η οποία είναι ανεξάρτητη από τον χειριστή και έχει επιτρέψει σημαντική αύξηση των διαστημάτων μεταξύ γενικών επισκευών, κυρίως σε στρατιωτικούς κινητήρες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 6 μέθοδοι: οπτικός έλεγχος, φωσφορίζοντα/έγχρωμα υγρά, μαγνητικά σωματίδια, ακτινογραφία, δινορεύματα, υπέρηχοι

Σκοπός και τρόπος ζυγοστάθμισης στροφείων

Ερώτηση: Σε τι αποσκοπεί η ζυγοστάθμιση των στροφείων ενός στροβιλοκινητήρα και με ποιον τρόπο πραγματοποιείται;

Απάντηση:

• §3.3.5. «Η ζυγοστάθμιση των στροφείων ενός στροβιλοκινητήρα έχει ως στόχο να εξαλείψει τις αιτίες που μπορούν να προκαλέσουν κραδασμούς στις υψηλές ταχύτητες περιστροφής τους... περιλαμβάνει τόσο τη στατική, όσο και τη δυναμική ζυγοστάθμιση: Η στατική ζυγοστάθμιση (ή ζυγοστάθμιση σε ένα επίπεδο) ελέγχει την αζυγοσταθμία στο επίπεδο περιστροφής... Η δυναμική ζυγοστάθμιση απαλείφει... την αζυγοσταθμία κατά μήκος του άξονα περιστροφής.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ζυγοστάθμιση των στροφείων ενός στροβιλοκινητήρα αποσκοπεί στην εξάλειψη των αιτίων που μπορούν να προκαλέσουν κραδασμούς στις πολύ υψηλές ταχύτητες περιστροφής τους, ώστε ο κινητήρας να λειτουργεί χωρίς αυξημένους κραδασμούς που θα επηρέαζαν και τα υπόλοιπα στροφεία, με πιθανές καταστροφικές συνέπειες. Η διαδικασία, λεπτή και χρονοβόρα, περιλαμβάνει δύο στάδια: τη στατική ζυγοστάθμιση (σε ένα επίπεδο), που ελέγχει την αζυγοσταθμία στο επίπεδο περιστροφής και εφαρμόζεται συνήθως σε κάθε περιστρεφόμενη βαθμίδα (δίσκος και πτερύγια), προηγούμενη της δυναμικής· και τη δυναμική ζυγοστάθμιση, που περιορίζει την αζυγοσταθμία κατά μήκος ολόκληρου του άξονα περιστροφής στα επιτρεπτά όρια. Η τελική φάση περιλαμβάνει προσθήκη ή αφαίρεση βάρους στα σημεία και επίπεδα διόρθωσης που υποδεικνύουν οι μηχανές ζυγοστάθμισης, αφού πρώτα έχει μειωθεί στο ελάχιστο η αζυγοσταθμία μέσω κατάλληλης τοποθέτησης των πτερυγίων ανάλογα με το βάρος τους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σκοπός: εξάλειψη κραδασμών σε υψηλές ταχύτητες· τρόπος: στατική (ανά βαθμίδα) + δυναμική (κατά μήκος άξονα) → προσθήκη/αφαίρεση βάρους στα επίπεδα διόρθωσης