[发明专利]发动机清洗系统及方法

说明书

技术领域

本文所述的技术主要涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于清洗燃气涡轮发动机的系统和方法，以及用于确定燃气涡轮发动机的清洗间隔的方法。

背景技术

至少一种公知的燃气涡轮发动机组件包括安装在核心燃气涡轮发动机上游的风扇组件。在操作期间，从风扇组件排出的一部分空气流向下游引导至核心燃气涡轮发动机，在其中，空气流进一步受到压缩。压缩的空气流然后引导到燃烧器中，与燃料相混合，且经点燃而产生热燃烧气体。燃烧气体然后引导至涡轮，该涡轮从燃烧气体中获取能量以向压缩机提供动力，以及产生有用功来推进飞行中的飞行器。从风扇组件排出的另一部分空气流经由风扇流喷嘴离开发动机。

在操作中，特别是在飞行器靠近地面如起飞和着陆操作期间时，燃气涡轮发动机可摄入各种形式的外来物质，如灰尘、污垢、昆虫等。即使这些物质其尺寸足够小或十分易碎而在不造成破坏的情况下进入和穿过发动机，但这些物质可在发动机内的内表面上留下残余物。穿过发动机的燃烧副产物和各种构件的氧化也可在发动机内表面上产生或留下残余物。随着时间的推移，这些残余物可累积，且对发动机性能产生副作用。

已经研发出了各种系统和方法，以利用清洗溶液″清洗″或清洁这些燃气涡轮发动机的内表面，从而除去残余物以恢复性能。然而，这些系统很多都使用麻烦，包括使许多构件和/或大型挠性结构围住清洗的发动机。许多系统还不能在使用之后充分地捕获残余物和清洗溶液，导致溶液再使用的损失以及残余物和清洗溶液对外部环境表面的污染。

因此，仍然需要一种用于清洗燃气涡轮发动机的改进系统和方法，其改善对残余物和清洗溶液的捕获。

此外，许多燃气涡轮发动机操作人员依靠基于操作状态或操作持续时间的公布建议来确定何时需要清洗发动机。其它的一些则基于一定的操作节奏或频率来执行清洗操作。还有的一些则依靠发动机性能水平的一定变化。然而，确定何时需要清洗的这些方法可导致相对于最佳性能而言清洗操作过多地执行或执行不足。

因此，仍然需要一种改进的方法来确定对于最佳性能而言何时需要发动机清洗。

发明内容

一方面，描述了一种用于清洗燃气涡轮发动机的系统，该燃气涡轮发动机具有入口和排出装置(exhaust)，该排出装置具有内表面和外表面。该系统包括：用于捕获自发动机中形成的气态材料、液体材料和固体材料的容纳结构；用于分离气态材料、液体材料和固体材料的过滤系统；以及用于将容纳结构固定到所述排出装置上的保持环；其中，保持环的尺寸和形状中的至少一个是可调整的，以便密封地接合排出装置的内表面。

另一方面，描述了一种清洗燃气涡轮发动机的方法，该方法包括以下步骤：提供燃气涡轮发动机，该发动机具有入口和排出装置，该排出装置具有内表面和外表面；提供用于清洗燃气涡轮发动机的系统，该系统包括容纳结构；通过保持环将容纳结构可释放地固定到该内表面上；将清洗液体引入入口中；以及将清洗液体收集在容纳结构中。

另一方面，描述了一种确定何时清洗燃气涡轮发动机的方法，该方法包括以下步骤：测量燃气涡轮发动机的发动机性能数据，该燃气涡轮发动机为区域操作机群(fleet)和发动机群族操作机群的一部分；计算区域操作机群的平均性能数据；计算发动机群族操作机群的平均性能数据；将燃气涡轮发动机的发动机性能数据与区域操作机群的平均数据相比较；以及在比较步骤显示燃气涡轮发动机性能下降时指示需要清洗燃气涡轮发动机。

另一方面，描述了一种确定用以清洗燃气涡轮发动机的最佳清洗间隔的方法，该方法包括以下步骤：测量燃气涡轮发动机的发动机性能数据，该燃气涡轮发动机为区域操作机群和发动机群族操作机群的一部分；在燃气涡轮发动机整个寿命周期通过测得的数据和发动机制造商的开发和测试来计算燃气涡轮发动机的关键发动机性能特性；计算源于发动机制造商算法和对未清洗和清洗的发动机的模拟的关键性能特性的平均机群变化率；基于关键的发动机制造商开发出的燃气涡轮发动机性能特性计算平均清洗益处保持时间且基于机群数据和操作考虑因素计算其变化率；采集特定区域操作机群的平均区块(block)燃料燃烧数据；计算由发动机清洗影响的其它拥有成本量度，包括对维护成本和大修(或检修)间隔的影响；采集特定区域操作机群的燃料成本和发动机清洗成本数据；以及基于为独立的特殊航线定制的特定区域操作机群的经济成本利益分析来计算最佳清洗间隔。

附图说明

图1为示例性燃气涡轮发动机和发动机清洗系统的侧面正视图；

图2为图1中所示的燃气轮发动机和发动机清洗系统的平面顶视图；