Rolls Royce entfernt Verunreinigungen aus den Schaufeln von Gasturbinentriebwerken und erzielt Kosteneinsparungen von 90 %

DIE SITUATION

Gasturbinentriebwerke werden zum Antrieb von Flugzeugen, Wasserfahrzeugen und Generatoren verwendet. Typischerweise umfassen sie einen Motorkern, der einen Kompressor, eine Brennkammer und eine Turbine aufweist. Der Kompressor befördert die Druckluft zu der Brennkammer. In der Brennkammer wird Brennstoff mit der Hochdruckluft vermischt und gezündet. Die Energie der Reaktion in der Brennkammer wird in die Turbine geleitet, wo die Energie extrahiert wird, um den Kompressor und das Gebläse anzutreiben. Schmutz und Ruß aus der atmosphärischen Luft und des verbrannten Brennstoffs sammeln sich während des Betriebs in den Triebwerken an. Dadurch kann die Leistung dieser Triebwerke aufgrund von aerodynamischen und Reibungsverlusten reduziert werden.

Der Kompressor spielt eine Schlüsselrolle für die optimale Leistung eines Strahltriebwerks. Jede Beeinträchtigung der Effizienz hat erhebliche  Auswirkungen auf die Betriebskosten und Wartungsintervalle. Abhängig von der Betriebsumgebung sind Staub, Salze und Abgasablagerungen die Hauptursachen für verminderte Leistung, was zu höherem Kraftstoffverbrauch und erhöhtem Turbinenverschleiß führt. Daher reduziert die richtige Reinigung des Kompressors signifikant die Betriebskosten und gewährleistet die Spitzenleistung des Strahltriebwerks.

 

DIE AUFGABENSTELLUNG

Rolls Royce, Hersteller von Gasturbinentriebwerken, verwendete einen manuellen Reinigungsprozess, um die Ablagerungen von Titan-Kompressorschaufeln zu entfernen. Die Arbeiter mussten die Klingen mit einer Kombination aus Wasser und anderen Reinigungschemikalien  abschaben und schrubben. Diese Methode war zeitaufwendig, arbeitsintensiv und hatte das Potential, die Klingen zu beschädigen. Es war auch gefährlich für das Personal, dass die Reinigung durchgeführte. Verdichterschaufeln haben sehr scharfe Ecken und die Mitarbeiter waren in Gefahr, verletzt zu werden. Infolgedessen begann Rolls Royce alternative Reinigungsmethoden zu erforschen.

 

DIE COLD JET LÖSUNG

US Rolls Royce testete die Cold Jet Trockeneisreinigung und stellte fest, dass der Einfluss des Prozesses auf die Materialmikrostruktur minimal war. Nach den erfolgreichen Tests wurde die Trockeneisreinigung für die Reinigung der Verdichterschaufeln freigegeben.

Das Trockeneisreinigungssystem von Cold Jet verwendet nicht-abrasive Medien in Form von recycelten CO2-Pellets, die Oberflächen und Ausrüstung nicht beschädigen. Die Kombination aus kinetischer Energie und thermischen Effekten der Trockeneisreinigung unterbricht die Verbindung zwischen Schmutz und Oberfläche und hebt Schadstoffe ab. Wenn die drei mal sechs Millimeter großen Pellets die Schaufeln der Kompressorstufen im Motor treffen, löst die durch den Aufprall freigesetzte kinetische Energie die Verunreinigung. Im Gegensatz zum Strahlen mit anderen Medien hinterlässt die Trockeneisreinigung keinen Sekundärabfall. Die Trockeneispartikel sublimieren beim Aufprall – d.h. sie wechseln vom festen in den gasförmigen Zustand und hinterlassen keine Rückstände im Motor. Die Trockeneisreinigung ist sicher und ungiftig, verursacht keine nachgeschaltete Kontamination und reduziert oder eliminiert die Gefährdung der Mitarbeiter durch gefährliche chemische Reinigungsmittel.

Ein Genehmigungsschreiben für die Verwendung von Cold Jet Trockeneisreinigung wurde von Rolls Royce für die Reinigung von Titan-Kompressor-Trommelanordnungen von Flugzeugturbinen erteilt.

Das Unternehmen war mit den Ergebnissen der Trockeneisreinigung zufrieden und beschloss, das Verfahren in die Instandhaltung der Turbinentriebwerke zu integrieren. Rolls Royce installierte ein automatisiertes System (Robotermanipulator) mit einer Cold Jet SDI-5 und einem schalldichten Gehäuse, um Lärmbelästigung während des Reinigungsprozesses zu vermeiden.

 

DIE ERGEBNISSE

Durch den Einsatz des automatischen Reinigungsprozesses von Cold Jet verbesserten sich die Kosteneinsparungen bei der Reinigung der Rotorblätter des Kompressors um 90% und die Zykluszeit der Module/Komponenten verbesserte sich um 84 %.

Rolls-Royce hat die Verwendung von Chemikalien im Reinigungsprozess eliminiert und die Exposition der Mitarbeiter gegenüber schädlichen Chemikalien verringert. Durch die Trockeneisreinigung wurde auch der Reinigungsprozess für die Mitarbeiter sicherer. Sie können in einem sicheren Abstand stehen und die Klingen reinigen, ohne direkt mit ihnen in Kontakt zu kommen.

Das Unternehmen verwendet auch Trockeneisstrahlen, um den Verdichterrotor zwischen den Schaufeln, den Leitschaufeln des Verdichters, den Statoren und den Gehäusen zu reinigen.