压气机转子叶片的故障分析与维护

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WP8发动机压气机叶片故障分析及预防措施

WP8发动机压气机叶片故障分析及预防措施摘要:WP8发动机压气机叶片多发折断、裂纹、腐蚀掉块等故障,对部队的训练和任务的完成造成很大影响,为能较好的解决这些问题,有效地遏制目前这种被动局面,本文针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析,并就如何防范提几点建议及预防措施。

关键词:WP8发动机压气机叶片故障分析引言WP8发动机自装备海航某团以来,质量问题较多,多年来共发生了40余起压气机叶片折断、裂纹、腐蚀掉块等故障,造成多台发动机提前返厂,因叶片故障发动机空中停车飞行事故征候1起,严重危及飞行安全,影响了飞机的完好率和使用率。

发动机提前返厂造成了较大的经济损失和使用时间浪费。

针对此情况,虽采取了许多措施,如对发动机舱上口盖进行了密封防水处理,强化了对发动机的检查力度等。

但发动机压气机叶片故障率依然居高不下,2003年因叶片故障提前返厂6台,呈明显上升趋势。

为能从根本上解决此故障,有效地遏制目前这种被动局面,针对近几年来WP8发动机压气机叶片故障情况作以简要分析,并就如何防范提几点建议及预防措施。

1 故障特点根据有关资料统计分析,可以得出WP8发动机压气机叶片故障有如下特点:(1)随着使用时间的增长,呈逐年递增趋势。

(2)故障类型主要以第五级叶片腐蚀掉块为主。

表现在叶尖或距叶尖附近排气边掉块故障较多,叶片表面有腐蚀现象。

(3)故障部位主要集中在压气机放气带后第四、第五、第六级铝叶片上,其中以第五级叶片故障后掉块打伤同级或后面的叶片居多。

检查一级叶片无明显的吸入外来物打伤痕迹。

因损伤级叶片为铝叶片,在发动机尾喷口有明显挂铝现象。

(4)首翻期内的发动机故障数最多,且故障发生的时机大多在给定寿命的中后期,以使用到600h～800h故障发生率最高,接近发动机的首翻给定寿命。

(5)首翻期内的发动机使用年限太长,从生产出厂到故障发生最多的为20年,最少的为2年,平均11.6年。

2 原因分析根据发生故障的特点、规律及现象分析,引起发动机压气机叶片故障高的主要因素有以下方面。

毕业设计论文：涡轮叶片断裂故障的分析与预防措施[管理资料]

Civil Aviation University of China 毕业设计(论文)专业：发动机动力工程学号：XXXXXXXX学生姓名：XXX所属学院：中国民航大学指导教师：XXX二〇一一年十月中国民航大学本科生毕业设计(论文)涡轮叶片断裂故障的分析与预防措施THE ANALYZING AND PREVENTIVE MEASURE OF TURBINE BLADE CRACKFAULT专业：发动机动力工程学生姓名：XXX学号：XXXXXXX学院：中国民航大学指导教师：XXXX2011年 10月创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果，论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果，均加以特别标注并在此表示致谢。

与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

毕业论文作者签名：签字日期：年月日本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计（论文）的规定。

特授权中国民航大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘。

（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日涡轮叶片断裂故障的分析与预防措施XXX摘要：涡轮转子叶片是把高温燃气的能量转变为转子机械功的重要零件工作时，它不仅被经常变化着的高温燃气所包围并且还承受着高速旋转产生的巨大离心力气体和振动负荷等，此外还要经受高温燃气引起的腐蚀和侵蚀，因而涡轮转子叶片的工作条件是恶劣的,它是决定发动机寿命的主要零件之一,因此涡轮转子叶片的故障是不可忽视的。

涡轮叶片的断裂故障往往导致下面整个阶段的损失并且对涡轮机的可用性造成重大影响。

涡轮叶片断裂故障的研究分析对于涡轮机耐用性的有效管理是非常必要的。

涡轮叶片常见故障分析与修理技术

涡轮叶片常见故障分析与修理技术【摘要】本论文主要阐述了WP-5发动机涡轮叶片的常见故障及其修理技术，并适当介绍其它发动机修理技术。

涡轮叶片是航空发动机的主要部件，它的使用环境苛刻，数量多，几何形状复杂，材料化学成分和组织状态要求严格。

因此，制造工序多，工艺复杂；在使用过程中出现的故障直接影响到发动机的使用寿命和飞行安全。

是航空发动机检查和维修的工作重点。

关键词：涡轮叶片，常见故障，修理技术，使用寿命，飞行安全Abstract: This paper mainly expounds the common fault of WP-5 turbine blades and repair technology, and appropriate to introduce other engine repair technology. Turbine blades are the main component of aviation engine, its use in harsh environment, quantity, complex geometry, material chemical composition and microstructure of strict. Therefore, manufacturing process, complex process; fault appearing in the use process directly affect the service life of the engine and flight safety. The aircraft engine is the focus of the work of inspection and repair. Key words:Turbine blade, common failure, repair technology, the service life, flight safet y目录1 XXXX.................................................................................................................... 错误！未定义书签。

燃气转子位移优化系统（RDS）故障处理

燃气转子位移优化系统（RDS）故障处理摘要：结合安萨尔多AE94.3A燃气轮机组正常运行时，当燃机转子沿逆气流方向移动后，可以提高燃机效率和出力，此举会减小透平动叶与缸体之间的间隙而增大压气机动叶与缸体的间隙，两种结果的总体效果是提高了燃机效率和出力，大约在2～5MW。

关键词：燃气电厂；快速响应；RDS系统前言燃机具有启停快、调峰能力强、效率高等特点使其兼具电网调峰作用优势。

基于上述研究背景，本文针对机组现有设备与运行模式，深度分析燃机运行过程中故障原因、处理，提高燃机效率，为国内相似燃机事故处理提供经验。

1、设备概述RDS系统可以控制燃机轴向间隙。

通过液压间隙优化，透平叶片间隙会变小，压气机叶片的间隙则变大，进而增加燃机的效率和出力。

RDS系统由2*100%油泵、两个囊式蓄能器、RDS控制模块和附属仪表组成，工作介质是润滑油，油源从润滑油供油母管来，，通过RDS油泵（根据系统配置）加压到RDS 系统在160~180bar 压力之间运行，然后通过蓄压器、电磁阀、分配管路供至压气机轴承腔室中，回油到润滑油箱。

除了RDS启动阶段泵进行测试外，正常运行期间只有一台泵间歇运行配合蓄能器维持系统压力。

泵组通过设定主辅设备，当运行泵出现故障时自动切换。

2、设备运行方式（1）RDS保护定值内容KKS码报警定值保护定值备注RDS 系统造成燃机跳闸保护MBA10CG901-XH02MBA10CG901-XH51MBA53CP101/102/103/104/105/106转速大于4赫兹，RDS在正推或者副推位置，正推和副推压力都大于10Bar,延迟10s MBA10CG901-XH51转速大于4赫兹，非冲洗顺控的情况下，暖机时间未到或IGV开度小于4%，轴不在副推位置MBA53CP101/102/105正推三点全坏，或偏差大于20bar(2/3)MBA53CP103/104/106副推三点全坏，或偏差大于20bar(2/3)MBA10CG901XQ01轴位移两点全坏跳机（TSI或质量判断），暖机时间未到或IGV开度小于4%MBA53CP103/104/106副推侧压力大于230bar，延迟10s(2/3)RDS 系统造成燃机自动停机保护MBA53CP103MBA53CP104MBA53CP106副推压力＜150barRDS副推腔室压力低RDS由正推转向副推，18秒后启动副推压力监视，监视时间为10秒，在10秒内副推压力未达到150bar，触发停顺控（2）燃机在启动过程中，燃机负荷≥120MW后，RDS启动顺控流程（3）燃机在停机过程中，燃机负荷≤90MW后，RDS启动顺控流程3、设备故障原因分析（1）故障现象：燃机在停机过程中发现RDS副推起压全过程需时间30S，大于自动停机定值28S，起压时间较慢。

某型涡扇发动机压气机转子与静子轴向碰磨故障分析

某型涡扇发动机压气机转子与静子轴向碰磨故障分析[摘要]针对发动机外场使用后出现压气机转子与静子轴向碰磨的问题，对其进行了尺寸测量、质量复查和加工工艺复查，通过对影响压气机转静子轴向位置的因素进行分析，发现发动机压气机一级转静子碰磨的原因是压气机整流器轴向位置没有得到严格规定和控制，造成发动机转、静子局部轴向间隙消失，工作时产生碰磨。

[关键词]压气机整流器轴向位置、翘曲变形、叶片松动中图分类号：v263.6文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0000-00某型号涡扇发动机返厂检查。

分解时，发现压气机一级转子与静子有轴向碰磨故障。

发动机已工作了332h。

下文就其故障原因进行了分析。

1 产品介绍某型发动机为双涵道、双转子、混合排气式涡轮风扇发动机。

压气机部件是发动机的一个重要部件，其作用是在高压涡轮的带动下来最终压缩通过内涵的空气，主要供给燃烧室用于生成高压燃气和少量用于冷却高温部件、发动机防冰、飞机系统引气等。

压气机主要由转子部件和静子部件组成。

2 故障情况压气机一级整流器半环开口处整流叶片磨伤、内环磨穿，开口处端面翘曲变形。

手动检查压气机一级整流器叶片，均已明显松动。

压气机一级工作叶片排气边根部r转接处全部磨伤，压气机一级轮盘后轮缘整圈磨伤。

3 厂内普查在厂内，处于分解状态的排故机、返厂检查机、修理机、长试机、新机共25台发动机和1台进口发动机。

对这些发动机的压气机转子和静子外观进行了普查，共发现5台fws11发动机有压气机转子与静子轴向碰磨故障。

4 对比测量4.1 整流器内环轴向活动量将分解状态的132号、136号、330号（正常机）和k004（进口机）号共4台发动机的压气机工作环、整流器组装到压气机机匣上，消除e垫的间隙后，以整流器初始位置为0点，用5n的力压、拉整流器内环，测量整流器内环上、下移动量，即为整流器内环前、后的轴向活动量。

在测量中，发现整流器内环轴向活动量最大值位于整流器半环开口处，测量结果表明，故障机的压气机一级整流器内环轴向活动量最大，正常机最小，与进口机的相当。

航空发动机压气机叶片检修技术

航空发动机压气机叶片检修技术摘要：航空发动机在使用或经过长时间试验后，在分解检查过程中会发现部分压气机叶片存在损伤，而压气机叶片价格及其昂贵，更换新件将大大提高成本。

因此，本文介绍了降低航空发动机压气机叶片使用成本的检修技术，包含叶片的清洗、外观故障检查（以下简称故检），无损检测、叶型修理、叶型测量、叶根喷丸强化，叶片表面振动光饰等在内的先进修理技术。

【关键词】航空发动机压气机叶片修理技术航空发动机的压气机叶片工作条件非常恶劣，处于高温、高压、高转速、高离心力的状态。

特别是军用战斗机的发动机，因为作战机动，不断出现快速调整姿态等需求，导致为战斗机提供动力的航空发动机出现快速交变温差，工作条件的恶劣程度更是呈指数级增长。

因此，在航空发动机叶片的设计和制造上，都采用了性能优异但价格昂贵的钛合金和高温合金材料以及复杂的制造工艺。

在维修时，采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复，可延长使用寿命，减少更换叶片，提高经济收益。

为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性，压气机叶片先进的修理技术日益受到重视，并获得了广泛的应用。

1.修理前的处理与检测压气机叶片在实施修理工艺之前，需开展必要的预处理和检测，以清除其表面的附着杂质；对叶片损伤形式和损伤程度做出评估，从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。

1.1清洗压气机叶片使用过后，容易吸附空气中的杂质，从而在叶片表面黏附有沉积物，部分沉积物经过高温氧化腐蚀后产生热蚀层，这些沉积物影响了气流的运动，导致压气机的效率下降，同时沉积物也掩盖了叶片表面的损伤，不便于检测。

因此，叶片在进行检测和修理前，要清除沉积物。

1.2故检叶片修理前，需针对其外部的损伤类型，损伤程度等进行故检，以判断是否可以继续使用，及确定相应的修理方案。

故检是维修过程的重要工序，整个发动机的制造（维修）成本控制，很大部分来自故检工序，因此众多维修厂都对故检工作极为重视。

1.3无损检测无损检测是在不损害或不影响叶片使用性能,不伤害叶片内部组织的前提下，利用叶片内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，对叶片内部及表面的结构、状态及缺陷的类型、数量、形状、性质、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。

压气机叶轮叶片的失稳分析

压气机叶轮叶片的失稳分析近年来，压气机叶轮叶片的失稳问题引起了广泛的关注。

压气机作为燃气轮机的核心部件，其稳定运行对于燃气轮机的性能和寿命至关重要。

然而，在实际运行中，叶轮叶片的失稳现象常常会导致燃气轮机的性能下降、噪声和振动增大、甚至发生严重的事故。

因此，深入研究压气机叶轮叶片的失稳问题有着重要的意义。

首先，我们需要了解压气机叶轮叶片失稳的原因。

一种常见的原因是叶片本身的结构问题。

由于叶轮叶片是高速旋转的，其受到的离心力和气动力的作用很大，因此叶片的强度和刚度是关键因素。

如果叶片的强度不够或者刚度不均匀，就容易发生失稳。

此外，叶片的材料和工艺也会对失稳性能产生影响。

例如，叶片的塑性变形和疲劳破坏会导致叶片的形状产生变化，从而引发失稳现象。

另一个导致压气机叶轮叶片失稳的原因是流体动力学问题。

在压气机内部，气体流动会导致叶轮叶片的受力情况不均匀，从而引发叶片的振动。

特别是在大负荷运行和转子共振区域，由于气体的非线性和不稳定性，叶片的失稳现象更加明显。

此外，还存在着气体边界层的分离和抖动、各种流动涡流的相互作用等问题，这些也会对叶片的失稳性能产生重要影响。

针对压气机叶轮叶片的失稳问题，研究人员们提出了不同的分析方法和解决方案。

一种常用的方法是通过数值模拟来研究叶片的振动和失稳特性。

利用计算流体力学（CFD）方法，可以模拟叶轮叶片在不同工况下的气动受力情况，从而分析叶片的振动和失稳现象。

此外，还可以利用有限元分析方法研究叶片的结构应力和振动响应，进一步分析叶片的失稳性能。

通过这些分析方法，可以准确评估压气机叶轮叶片的稳定性，并根据分析结果提出相应的改进和优化措施。

除了数值模拟方法，实验方法也是研究压气机叶轮叶片失稳问题的重要手段。

实验可以直观地观察到叶片的振动和失稳现象，提供直接的实验数据，对于验证数值模拟结果和分析结果的准确性具有重要意义。

目前，研究人员们常常利用激光测振技术、压电传感器和加速度计等仪器设备来对叶片的振动进行测量。

压气机转子叶片的故障分析与维护

提高发动机操纵系统可靠性的维修【摘要】在现代技术进步与之密切相关的最迫切的问题当中，压气机叶片质量和维护问题占据着主导的地位，起着十分重要的作用。

论文以维护发动机压气机叶片为目的，以发动机压气机转子叶片的组成，安装技术，压气机叶片的故障分析和各种故障的维修方式，以及常用典型发动机压气机叶片的维护作为主要内容，全面的根据发动机压气机叶片的故障特点对发动机压气机叶片的修理进行论述。

关键词：压气机转子叶片喷丸强化维修Abstract:In the modern technological progress is closely related with the most pressing problem, compressor blade quality and maintenance problems to occupy a dominant position, plays a very important role.On the maintenance of the engine compressor blade for the purpose, with the engine compressor rotor blade is composed of compressor blade, installation technology, fault analysis and fault repair, as well as the typical engine compressor blade maintenance as the main content, comprehensive according to engine compressor blade fault characteristics of engine compressor blade repair are discussed.Key word：Aeroengine control system reliability maintenance目录1 压气机转子叶片简述........................................................................................... 错误!未定义书签。

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1.1压气机转子叶片的组成 ................................................................................ 错误!未定义书签。

1.2压气机转子叶片的安装要求 ................................... 错误!未定义书签。

2 压气机叶片的故障分析与维护 ........................................................................... 错误!未定义书签。

2.1发动机和螺旋桨附件操纵系统的调整 ........................................................ 错误!未定义书签。

2.2发动机罩鱼鳞片操纵系统的调整 ................................................................ 错误!未定义书签。

2.3发动机罩鱼鳞片操纵系统的调整 ................................................................ 错误!未定义书签。

3典型压气机转子叶片的故障分析与修理 ............................................................ 错误!未定义书签。

2.1发动机和螺旋桨附件操纵系统的调整 ........................................................ 错误!未定义书签。

2.2发动机罩鱼鳞片操纵系统的调整 ................................................................ 错误!未定义书签。

1.2.2判断转速调节器工作的稳定性 ............................... 错误!未定义书签。

1.3最大工作状态时的判断 ................................................................................ 错误!未定义书签。

结束语................................................................................................................ 错误!未定义书签。

谢辞 (25)参考文献 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。

§1 压气机叶片简述图1一1是轴流式压气机的静子叶片和转子叶片。

从图中可见图1—1 轴流式压气机的静子叶片与转子叶片转子叶片是发动机的重要部件之一。

它与轮盘通过榫槽相连接，主要为发动机流人的空气进行压缩作功，使空气的动能增加，提高空气的作功能力，进而提高发动机热力循环效率和有效推力。

所以它们都在高转速下工作，惯性负荷很大，应力复杂。

在这一方面，制造轮盘与叶片的材料，特别是叶片的材料，必须有较高的持久强度和抗拉强度、疲劳强度、断裂韧性、抗蠕变和抗腐蚀性能以及抗震性能；同时，又要求有尽可能轻的重量。

压气机的前几级特别是第一级转子叶片，虽然工作温度低，但为防止外来物的打击，提高零件的抗震性能，一般均采用不锈钢或钛合金。

这是由于钛合金的强度极限高，比重小，能大大地降低叶片的惯性负荷。

但是在常温下钛合金的机械性能不亚于高强度钢，但当工作温度超过900℃时，.钛合金的蠕变极限急剧下降，这时就不宜于用钛合金来制造叶片了。

此外，它对应力集中十分敏本感，导热性差(只有钢厂的20%)切削加工性较差，在高温下易吸收氮、氢、氧等而变脆。

给切削加工、焊接、热压力加工和热处理等带来一定的困难;另外耐磨性差，容易和磨擦面发生粘着现象；价格贵，成产成本高等，限制了铝合金的使用范围。

1.1压气机转子叶片的组成转子叶片主要叶身和榫头组成。

1.1.1 叶身压气机叶片的叶身是扭转的，如图1一1—1所示。

在叶尖叶型弯度小叶型安装倾斜度大叶片根部的叶型弯度大，叶型安装倾斜度小。

图1—1—2 扭转的压气机叶身图1—1—3 带减震凸台的风扇叶片叶片之所以要扭转是由于在叶身从叶尖到叶根的直径逐渐减小，旋转时，从叶尖到叶根处的切向速度也是逐渐减小，因此沿叶身由叶尖到叶根气流相对速度进口角逐渐变大，为了使各处气流的攻角和加功量满足要求，使气流沿叶片方向不产生分离，故要求叶片各处的弦线方向应改变，叶片就必须扭转才可以，从而造成叶片各处的安装角不同。

只有这样才能满足气动方面的要求。

在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振和颤振，叶身中部常带有一个减振凸台，如图1一1—3所示。

当所有叶片装好了之后，各叶片的凸台连成一个环状，彼此制约，增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶根部的弯曲和扭转应力。

减振凸台接合面处喷涂耐磨合金，当叶片发生振动时，接合面相互摩擦，可以起到阻尼减振的作用。

减振凸台的位置主要根据强度、振动因素考虑，同时也要考虑气动性能。

应尽量使减振凸台的尾迹气流不流入内涵压气机以保证核心压气机的效率，一般减振凸台位于距叶根50%~70%处。

由于减振凸台的存在，加上叶身与减振凸台的连接处要局部加厚，使流动通道面积减小大约2%，减少了空气流量，减振凸台还造成气流压力的损失，使压气机的效率下降，发动机的燃油消耗率增加，此外，减振凸台增加了叶身的重量，使叶片的离心负荷加大;叶片的制造工艺也变得更复杂了。

为了克服减振凸台所带来的缺点，有的发动机将风扇叶片的减振凸台取消而改变为带冠叶片，但带冠叶片虽然改善了叶片的气动性能，减少了叶尖的倒流损失，但叶片的离心负荷增加更多。

1.1.2 榫头榫头的作用是将工作叶片连接到轮盘上，因此，榫头应能保证按要求的位置，准确的将叶片安装在轮盘上，并将叶身所受的负荷传到轮盘上。

故榫头应有足够的强度，尽量避免应力集中，保证樵头不在叶身断裂前发生断裂。

由于叶片工作时容易损坏，所以榫头还应便于装拆。

目前轴流式压气机转子叶片的榫头分为三种型式，即: 销钉式、燕尾形、枞树形。

压气机工作叶片常用的榫头是燕尾形榫头。

1.1.3 叶片的槽向固定工作叶片靠轴向燕尾形樟头或极树形桦头装在轮盘榫槽内以后，还必须槽向固定，以防止叶片在气动力和离心力的槽向分力的作用下，沿槽向移动，或由于振动而松脱，从而保证压气机可靠工作，保持整个转子的平衡。

各种固定方法如图1一1—4图1一1—4各种形式的叶片槽向固定方法（a)棒头凸块和锁片固定；( b)挡销和锁片锁片固定；（d）锁片固定；（e）弹簧卡圈固定:1卡圈；2装在卡圈缺口处的固定销;；（f）锁丝固定1.2 转子叶片的制造要求转子叶片的制造工艺流程为:棒材准备一下料—制备锻坯一锻造一锻件清洗一热处理一校正一化学铣削或抛光一校正一打标机一最终检验。

转子叶片的锻造常采用精密锻造。

这种技术生产的不锈钢、铝合金、钛合金叶片具有相当高的精度。

一般叶身型面和榫头内缘不需要加工，只需用化学铣削余量。

也有部分工厂不采用化学铣削，而采用抛光和电解研磨方法。

与机械制造中普通的模锻件相比，转子叶片的制造工艺与检测技术要复杂和困难得多。

叶片材料的合金化程度很高，变形温度范围窄，对锻造、热处理工艺参数很敏感，过高或过低的锻造、热处理温度，都会给叶片的组织和性能带来明显的影响;另外叶片锻件的表面质量、内部组织、流线分布部等要求十分严格；这就需要有最佳的锻造工艺，如气氛保护、温度控制、模具润滑等。

§2 压气机转子叶片的故障分析与维护叶片是航空发动机中重要零件之一由于功能的关系，其所处的工作环境是十分严峻的，受有较高的离心负荷、气动负荷、高温和大气温差负荷以及振动的交变负荷等，使叶片容易产生故障。

压气机叶片还受发动机进气道外来物的冲击，受风沙、潮湿的侵蚀;涡轮叶片受燃气的腐蚀和高温热应力等。

这都使叶片故障大大增多所以对叶片的故障原因和维护进行了解十分必要的。