Неисправности турбокомпрессора основные причины и способы устранения на судах

Обновлено: 27.03.2024

Работа турбокомпрессора чаще всего нарушается вследствие образования трещин и коробления привалочных плоскостей в газоприемном, выхлопном корпусе и корпусе компрессора. Одной из главных причин нарушения работоспособности является отложение нагара на поверхности деталей газового тракта: на колесах турбины, сопловом аппарате и его кожухе, газоприемном корпусе. Слой нагара ухудшает теплоотдачу и вызывает перегрев и коробление деталей турбины, а также заметно уменьшает проходные сечения соплового аппарата и турбинного колеса.

В сопловом аппарате чаще всего наблюдается коробление ободов и лопаток, приводящее к возникновению трещин, изменению проходных сечений, вследствие чего уменьшается частота вращения ротора, снижается подача компрессора. У ротора чаще всего повреждаются лопатки турбинного колеса, слабнет в посадке колесо компрессора и изгибается вал. Повреждения лопаток – односторонний износ, изгиб или искривление – происходят вследствие попадания в газовый тракт посторонних предметов (отколовшихся частей поршневых колец, кусочков нагара и т. п.) из-за касания лопаток неподвижных частей при прогибе вала ротора. В подшипниковых узлах износу подвержены шейки вала ротора и втулки, пята с подпятником. Редко, но наблюдаются случаи ослабления втулок в посадке. У лабиринтных уплотнений износу подвержены уплотнительные кольца и поверхности деталей, контактирующих с кольцами.

Основные неисправности турбокомпрессора и способы их устранения представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Неисправности, требующие ремонта или замены деталей турбокомпрессора

Корпус компрессора: газовый, выхлопной

- Кольцевые трещины более 1/5 длины окружности; трещины в газовой полости с внутренней стороны, трещины выходящие на стенки отверстий

- Другие трещины, раковины

- Износ, риски и задиры глубиной более допускаемого размера

- Срыв, повреждение резьбы в корпусе, ослабление в посадке ввертыша

- Износ или повреждение более двух ниток резьбы

- Забоины и задиры на поверхностях корпуса

Для газоприемного корпуса

- износ посадочных и сопрягаемых поверхностей более допускаемых размеров, задиры

Корпус компрессора подлежит замене

Заварка трещин и зачистка сварных швов до основного металла.

Разделка трещин под V-образный шов. Вырубка раковин.

Заварка трещин газовым способом или арго-дуговой сваркой неплавящимся электродом.

Зачистка сварных швов до основного металла.

Масляную полость улитки, воздухоподводящие каналы (сверление в ребре) проверить наливом керосина. Течь и потение не допускается. Допускается опрессовка водой под давлением 0,5 МПа в течение 5 мин

Наплавка и механическая обработка посадочных поверхностей до чертежного размера.

Наплавка газовым способом или арго-дуговой сваркой, наплавка неплавящимся электродом.

Расточка и торцовка посадочный поверхностей до чертежного размера.

Перерезка резьбы в корпусе с М12 на М14 и установка нового ввертыша увеличенного наружного диаметра с соответствующей резьбой.

Перерезать резьбу на больший размер и установить сопрягаемые детали увеличенного диаметра с соответствующей резьбой. Разрешается ставить ступенчатые шпильки

Забоины и задиры зачистить

Наплавка и механическая обработка посадочных поверхностей до чертежного размера.

Наплавка газовым способом или арго-дуговой сваркой

Продолжение таблицы 1

Ослабление в посадке втулки и крышки, износ поверхностей по внутреннему диаметру

Хромирование посадочных и рабочих поверхностей втулок и крышки с последующей механической обработкой до чертежного размера

Диффузор и вставка диффцзора

- Местные натиры на поверхности фасонной вставки

- Наличие глубоких рисок и значительных задиров

Заварить электродуговой сваркой угольными электродами с присадкой алюминия или сваркой в среде аргона.

- Трещины в алюминиевом корпусе

Заварить электродуговой сваркой угольными электродами с присадкой алюминия

- Наличие трещин в любом месте

- Отдельные риски на цапфах вала ротора

- Более глубокие риски 0,1

- Износ резьбы на концах вала ротора

- Износ ручьев уплотнительных колец

- Наличие у уплотнительных колец трещин, местных износов на торцевых поверхностях, равномерном износе по толщине до размера менее 2,76 мм, несоответствие зазора в замке кольца номинальному

- Изменение наружного диаметра лабиринта на валу ротора

- Уменьшение радиального зазора между цапфой и подшипником

Загладить надфилем и заполировать шлифовальной шкуркой

Шлифовка на станке

Перерезать под следующую градацию резьбы

Изношенный ручей расточить для постановки в него двух уплотнительных колец

Уплотнительные кольца заменить

Обработать на станке для обеспечения номинального зазора между лабиринтом и втулкой корпуса

Продолжение таблицы 1

- Наличие задиров, забоин или других повреждений цапф вала ротора глубиной более 0,2 мм

Восстановление производить путем постановки втулок

- Наличие трещин, рисок на рабочих поверхностях, увеличение зазора между втулкой и шейкой вала более 0,1 мм

- Наличие у импеллера трещин, излома гребешков, ослабление его посадки на пяте

- Наличие трещин любого размера и расположения, забоин, надрывов на входных кромках лопаток, смятии, глубоких забоинах на шлицах, износе шлицев по толщине.

- Нарушение посадки колеса компрессора.

- Наличие смятия, выступов лабиринтов на колесе, круговых рисок глубиной более 0,5 мм или уменьшении зазора свыше 0,5 мм

Нанесение пленки клея Ф-40 на шейку вала, с последующим хромированием, осталиванием, цинкованием шейки вала

Изношенные места лабиринтов колеса зачистить и восстановить металлизацией

- При наличии на роторе трещин в лопатках или диске колеса турбины

- Забоины на входных кромках лопаток глубиной дл 0,1 мм независимо от числа поврежденных лопаток и забоины глубиной до2 мм при повреждении до 25 % числа лопаток

- При наличии забоин на лопатках глубиной более 2 мм при повреждения свыше 25 % числа лопаток

Запилить и заполировать с обеспечением плавного скругления кромок.

- Трещины длиной до 5 мм не более, чем на трех лопатках

- Трещины большей длины или на большем числе лопаток

- Деформация лопаток, отклонение от прямолинейности не более 0,3 мм

Допускается выпилить, обеспечивая плавное скругление.

Сопловой аппарат заменить

Отрихтовать деформированные лопатки

Продолжение таблицы 1

Кожух соплового аппарата

- Трещины любого расположения, выработки, натиры, глубокие риски на внутренней поверхности от лопаток колеса турбины

- Мелкие риски и царапины на внутренней поверхности кожуха

Кожух заменить вместе с сопловым аппаратом

Подшипник опорно-упорный и опорный

- Трещины в корпусе подшипников

- Ослабление посадки их в корпусе, увеличение зазора между шейкой вала и втулкой более 0,28 мм

Втулки подшипников заменить

- Обрыв сетки фильтрующего элемента а) разрушение сеток не сквозное б) разрушение сквозное

- При наличии на пружине фильтра обломанных витков, трещин, неперпендикулярности опорных поверхностей пружины относительно ее оси более 0,3 мм, потере пружиной упругости

Нарушение воздухоснабжения способно повлиять на работу дизеля следующим образом: происходит уменьшение заряда и расхода воздуха и, как следствие, недоиспользование мощности или ухудшение экономично­сти; повышение теплонапряженности деталей цилиндропоршневой группы и выпускных клапанов; снижение ресурса деталей; падение давления воз­духа и возможность заброса газов из цилиндра в подпоршневые простран­ства и воздушный ресивер; загрязнение продувочно-выпускных трактов; закоксовывание окон в стенках цилиндра, а иногда и аварии деталей ци­линдропоршневой группы.

В системе наддува обычно контролируют следующие показатели: давление и общую температуру наддувочного воздуха в ресивере, потерю давления в подводящем трубопроводе компрессора, потерю давления в воздухоохладителе, температуру выпускных газов перед турбиной и за турбиной, температуру воды на входе в воздухоохладитель и на выходе из него, температуру воздуха за воздухоохладителем, частоту вращения тур­бокомпрессоров .

Многолетний опыт эксплуатации судовых дизелей с турбонаддувом свидетельствует о том, что в процессе их работы происходит неизбежное постепенное ухудшение технического состояния ТК и его характеристик. Основной причиной изменения характеристик ТК является занос (загряз­нение) проточных частей турбины и компрессора, приводящий к сниже­нию их КПД и изменению пропускной способности, в результате чего уменьшается расход воздуха на дизель, повышаются температура выпуск­ных газов и удельный расход топлива.

Таким образом, в процессе эксплуатации степень согласованности ха­рактеристик дизеля и ТК, достигнутая при расчете, проектировании и до­водке, частично или полностью нарушается.

Отложения на лопатках турбины условно можно разделить на три ос­новных типа: зольные сухие пеплообразные отложения толщиной 0,1 - 0,3 мм, обладающие относительно высокой шероховатостью (первый тип); сажистые мазеобразные отложения, достигающие толщины 3 мм (второй тип); твердые пористые отложения, образующиеся вследствие выгорания отложений второго типа или при работе дизелей на высоковязких тяжелых сортах топлива (третий тип). Химический анализ отложений в турбине, определение их адгезии свидетельствуют о том, что наиболее легко уда­ляемыми являются отложения первого типа: они практически полностью смываются при движении моющей жидкости (воды) по поверхности лопа­ток. Отложения второго типа толщиной до 1 мм также достаточно хорошо удаляются водой, однако для этого необходимо ударное воздействие ка­пель. Таким образом, частота промывки турбины должна быть такой, что­бы на лопатках турбины не успевали образовываться значительные отло­жения. Это выполняется при периодической промывке через 80—200 ч ра­боты, в зависимости от характера нагрузки дизеля, сорта применяемого топлива и т. д.

К технической эксплуатации дизелей с газотурбинным наддувом предъявляются дополнительные требования, обусловленные особенностя­ми их конструкции и условиями работы. Эти требования предусматривают проверку плотности впускных и выпускных коллекторов, тщательное на­блюдение за работой и состоянием турбокомпрессора, проверку его темпе­ратурного режима, умение обнаруживать неисправности в системе наддува и своевременно устранять их. Воздухозаборное устройство дизеля следует поддерживать в таком состоянии, чтобы оно обеспечивало очистку возду­ха, всасываемого турбокомпрессором, а турбокомпрессор должен быть разгружен от массы присоединяемых к нему трубопроводов во избежание возможной деформации его корпуса и нарушения установленных в нем монтажных зазоров (особенно в подшипниках ротора газотурбинного над­дува.

Турбокомпрессоры судовых дизелей работают с большой частотой вращения роторов (10 000-40 000 об/мин). Этим обусловлены весьма высо­кие требования к динамической уравновешенности ротора, техническому состоянию его деталей и подшипников, в которых он вращается. Несвое­временное устранение неисправностей, влияющих на динамическую не­уравновешенность ротора (ее увеличение), нередко приводит к авариям с выходом турбокомпрессора из строя. По названной причине периодиче­ские ремонты турбокомпрессоров в весьма большой степени зависят от своевременного и тщательного выполнения технического обслуживания в процессе эксплуатации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корнилов Э.В. Системы газотурбинного наддува судовых дизелей /

Э.В. Корнилов, П.В. Бойко. - Одесса: Негоциант, 2006. - 224 с.

2. Половинка Э.М. Наддув судовых дизелей: Учебное пособие / Э.М. По­ловинка. - Одесса: ОНМА, 2006. - 80 с.

3. Гречко Н.Ф. Судовые турбинные установки: справочное пособие / Н.Ф. Гречко. - Одесса: Феникс, 2005. - 318 с.

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

АЗОВСКИЙ МОРСКОЙ ИНСТИТУТ Одесской национальной морской академии

Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок

РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА СУДОВОГО ТУРБОКОМПРЕССОРА

по дисциплине «Судовые турбинные установки их эксплуатация»

Выполнил: студент группы 3ЭСЭУ2

Проверил: канд. техн. наук, доцент

Помпаж судовых турбокомпрессоров………7

Эксплуатация судовых турбокомпрессоров..9

Список использованной литературы……….26

В данной работе было изучено строение судовых турбокомпрессоров, их принцип работы а также особенности эксплуатации. Были произведены расчеты компрессора и турбины. Детально изучена схема осевого турбокомпрессора, иго строение и принцип работы, изображены Эскизы проточной части компрессора и проточной части судовой турбины. Эта работа помогает курсанту детально ознакомиться с судовыми турбокомпрессорами.

Помпаж турбины – это неисправность в работе турбонаддува, которое характеризуется появлением пульсационного давления оказывающим ударную нагрузку на лопатки крыльчатки.

Данную проблему легко распознать без помощи специалистов. Уменьшается мощность надува, а во время работы двигателя раздаются характерные громкие хлопки. Они появляются из-за сопротивления сжатого воздуха, уменьшающего подачу воздуха в корпус компрессора. Когда его уровень достигает критического значения с лопаток срывается воздух и нарушается работа лопаточного диффузора.

Причины возникновения помпажа турбины: Повреждение сопла (вакуум) турбины. Образование кокса на крыльчатки турбины. Не полное открытие заслонок трубопровода. Повреждение колеса компрессора или неисправность интеркулера из-за которого уменьшается подача воздуха и в результате растет температура нагнетаемого воздуха. Сопротивление сжатого воздуха превышающее силу его сжатия. Данная причина появления помпажа турбины присуща всем турбинам без исключения и момент ее появления зависит лишь от мощности агрегата. Не совпадения в ритме работы двух и более турбин. Данное свойство помпажа приводит к перегреву и появлению сильной вибрации из-за чего увеличивается износ и риск более серьезной поломки, в том числе критического повреждения турбины или двигателя.

Помпаж может появиться на любом турбокомпрессоре не в зависимости от марки и модели турбокомпрессора. На его появление влияет большое количество внешних факторов описанных выше и для чтобы избежать его или хотя бы снизить риск его возникновения нужно уделять внимание состоянию клапанов, воздухозаборника (вакуум), фильтров, трубопровода.

Моторные масла. Маркировка. Основные свойства. Браковочные показатели и их оценка в судовых условиях.

Моторное масло играет в двигателе сразу несколько ролей: уменьшает износ, силу трения в парах деталей двигателя, предохраняет их от коррозии, омывает, собирает продукты сгорания топлива, делает более плотным зазор между поршнем, поршневыми кольцами и цилиндром…

Производят масло не абы как, а по известной заранее рецептуре. Чтобы получить все необходимые свойства – смешивают основу (базовое масло) и точно рассчитанный пакет присадок.

Противоизносные свойства моторного масла

Противоизносные качества моторного масла - это умение минимизировать механический износ деталей двигателя, а также ЦПГ и колец. Особо опасен тут механический износ для трущихся между собой элементов. Допустим, скорость невелика, но нагрузки зашкаливают - что будет тогда? Масло не сможет эффективно выполнять свою функцию, разделять детали, облегчая ход. Детали контактируют друг с другом (это называется граничным режимом смазки). В эти моменты микроповерхности касаются друг друга и разрушаются. Так формируются выступы и задиры. Этого допускать никак нельзя и для предотвращения разрушения поверхностей в масло заливают противоизносные присадки. Они образуют на металлической поверхности тонкую пленку, обеспечивающую скольжение.

А что делают щелочные присадки? Ответ: нейтрализуют кислоты. Они предотвращают коррозионный износ ЦПГ из-за воздействия кислот, окисления масла и сгорания топлива.

Моющие и диспергирующие свойства моторного масла

Моющие свойства масла - это, как видно из названия, свойство масла очищать внутренние элементы двигателя от лака, нагара и пр. Такие свойства обеспечиваются вводом моющих присадок, в составе которых есть поверхностно-активные вещества (ПАВ), смывающие отложения от деталей в масло. Диспергирующие свойства оставляют нерастворимые в масле вещества (нагар, продукты сгорания топлива) в активном состоянии, не позволяя им выпасть в осадок. Похоже на чудо? нет, все проще - специальные присадки-дисперсанты, облепляют загрязнения, образуя оболочку. А уж эта оболочка, поверьте, точно не позволит загрязнениям прилипнуть к стенкам двигателя.

Антиокислительные свойства моторного масла

Отвечают за рабочий срок моторного масла. Дело в том, что когда масло начинает окисляться - его качества ухудшаются и оно стареет. Можно ли отсрочить этот процесс? Да, можно, с использованием антиокислительных присадок. Они защищают масляную основу от действия кислорода, и процесс окисления замедляется. Но, масло работает в двигателе в сложных условиях, так что полностью избавиться от окисления нельзя. Потому что после ввода антиокислительных присадок вязкость масла увеличивается, также растет коррозионная активность, склонность к отложениям и пр.

Антикоррозионные свойства моторного масла

Само название раскрывает суть. Имеется в виду способность масла сопротивляться коррозии, особенно на элементах двигателя, изготовленных из цветных металлов. Антикоррозионные присадки формируют прочные защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту с моторным маслом, которое при нагревании оказывается сильной агрессивной средой для цветмета.


Поможет определить вам причину неисправности и способ её устранения.

А

Двигатель глохнет при разгоне

Б

Недостаток мощности двигателя

В

Г

Чрезмерный расход масла

Д

Е

Шум в турбокомпрессоре

Ж

Повторяющийся звук в ТКР

З

Утечка масла через уплотнение компрессора

И

Утечка масла через уплотнение турбины

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

З

И

Причина

Способ устранения

Х

Х

Х

Х

Х

Элемент воздушного фильра забит

Замените фильтрующий элемент

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Помехи во впускном канале компрессора

Удалите помехи или замените поврежденные детали

Х

Х

Х

Помехи в выпускном канале компрессора

Удалите помехи или замените поврежденные детали

Х

Х

Х

Помехи во впускном коллекторе двигателя

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помехи во впускном коллекторе двигателя

Х

Утечка воздуха в канале, соединяющем воздушный фильтр и впускной канал компрессора

Либо замените прокладки, либо подтяните соединение

Х

Х

Х

Х

Х

Утечка воздуха в канале, соединяющем выпускной канал компрессора и впускной коллектор двигателя

Либо замените прокладки, либо подтяните соединение

Х

Х

Х

Х

Х

Утечка воздуха в соединении впускного коллектора и двигателя

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя либо замените прокладки, либо подтяните соединение

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Помеха в выпускном коллекторе

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помеху

Х

Х

Х

Помеха в выпускной системе

Либо удалите помеху, либо замените неисправные элементы

Х

Х

Х

Х

Утечка газов в соединения выпускного коллектора и двигателя

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя либо замените прокладки, либо подтяните соединение

Х

Х

Х

Х

Утечка газов из входного канала турбины в соединении с выпускным коллектором

Либо замените прокладку, либо подтяните соединение

Х

Утечка газов в системе после выпусного канала турбины

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя исправьте утечку газов

Х

Х

Х

Х

Помехи в сливной гидролинии ТКР

Либо удалите помехи, либо замените патрубок сливной гидролинии

Х

Х

Х

Х

Помехи в системе вентиляции картера двигателя

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помехи из системы вентиляции

Х

Х

Х

Х

Картридж ТКР либо закоксован, либо в нем произошло отложение осадка

Замените масло, масляный фильтр и отремонтируйте или замените ТКР

Х

Х

Топливная система либо вышла из строя, либо плохо отрегулирована

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя отрегулируйте топливную систему и замените поврежденные детали

Х

Х

Некорректкная работа распредвала

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя замените изношенные детели

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Изношены либо поршневые кольца, либо цилиндры(прорыв газов)

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Внутренние неполадки в двигателе(клапаны, поршни)

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Грязь пригорела к колесу компрессора или к лопастям диффузора

Очистите колесо, найдите и удалите источник грязного воздуха, замените масло и масляный фильтр


Железнодорожный транспорт играет важную роль в развитии экономики страны. Главная задача транспорта состоит в полном и своевременном удовлетворении потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышении экономической эффективности его работы.

Локомотивное хозяйство является одной из ведущих отраслей железнодорожного транспорта и по капиталовложениям, и по потребляемым энергетическим, материальным и трудовым ресурсам, и по выполняемой работе. Прогресс железных дорог неразрывно связан с состоянием локомотивной тяги, совершенствованием эксплуатации и технического обслуживания и ремонта тепловозов. Система технического обслуживания и ремонта тепловозов поддерживает их в исправном состоянии и обеспечивает устойчивую эксплуатацию.

Как показывает опыт передовых локомотивных депо стран СНГ, правильная организация и совершенная технология ремонта тепловозов позволяют содержать их в исправном состоянии при минимальных трудовых и материальных затратах. Важное значение при этом имеет наличие современной ремонтной базы и ее оснащение.

Процесс ремонта включает процессы очистки, дефектации, восстановительной и прочностной технологии; процесс сборки, узловую и общую сборку, испытание, окраску и т. д.

Организация технологического процесса призвана постоянно обеспечивать рациональное взаимодействие всех звеньев технологического процесса для получения наибольшего эффекта при наименьших затратах.

В данном курсовом проекте рассмотрены условия работы, неисправности, а также разработана технология ее ремонта. Было применено специальное технологическое оборудование и определена эффективность его применения в процессе ремонта.

1 УСЛОВИЯ РАБОТЫ ТУРБОКОМПРЕССОРА ТЕПЛОВОЗА 2ТЭ10У(М)

Турбокомпрессоры – это неотъемлемые агрегаты современного дизеля. Все типы тепловозный дизелей, находящихся в серийном производстве, оборудуются газотурбинным наддувом. Турбокомпрессоры должны обеспечивать необходимые параметры дизеля, те есть давление наддува, расход воздуха, коэффициент избытка воздуха, при которых достигается минимальное значение удельного расхода топлива и умеренная тепловая напряженность во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Вследствие вращения и неравномерного нагрева в деталях ротора возникают напряжения, которые во многих случаях приближаются к пределу текучести материала. Наиболее напряженными деталями являются рабочие лопатки турбины, определяющие во многих случаях надежность и срок службы турбокомпрессоров. Они испытывают напряжение от растяжения и изгиба, вызываемых действием центробежных сил, а также сил, возникающих в следствии изменения направления движения газа в межлопаточных каналах, переменные напряжения от вибрации, находятся под воздействием высокой температуры. Поэтому диски турбины и рабочие лопатки из жаропрочных стали и сплавов. Чтобы обоснованно выбрать материал деталей ротора, путем расчета или эксперимента определяют их рабочие температуры.

Общий перепад температур по перу лопаток турбины составляет 37 0 С. Температуры в зоне штифтового соединения диска турбины со ступицей вала составляют 220 0 С, а радиальный перепад температур по диску 130-140 0 С. Температуры корпуса турбины в посадочных местах выпускного диффузора достигают 190-198 0 С, а в зоне воздушной улитки определяется температурой надувочного воздуха.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: