Неисправности турбокомпрессора основные причины и способы устранения на судах

Обновлено: 29.05.2023

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.

Двигатель глохнет при разгоне

Недостаток мощности двигателя

Чрезмерный расход масла

Шум в турбокомпрессоре

Повторяющийся звук в ТКР

Утечка масла через уплотнение компрессора

Утечка масла через уплотнение турбины

Причина

Способ устранения

Элемент воздушного фильра забит

Замените фильтрующий элемент

Помехи во впускном канале компрессора

Удалите помехи или замените поврежденные детали

Помехи в выпускном канале компрессора

Удалите помехи или замените поврежденные детали

Помехи во впускном коллекторе двигателя

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

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

Либо замените прокладки, либо подтяните соединение

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

Либо замените прокладки, либо подтяните соединение

Утечка воздуха в соединении впускного коллектора и двигателя

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

Помеха в выпускном коллекторе

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя удалите помеху

Помеха в выпускной системе

Либо удалите помеху, либо замените неисправные элементы

Утечка газов в соединения выпускного коллектора и двигателя

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

Утечка газов из входного канала турбины в соединении с выпускным коллектором

Либо замените прокладку, либо подтяните соединение

Утечка газов в системе после выпусного канала турбины

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя исправьте утечку газов

Помехи в сливной гидролинии ТКР

Либо удалите помехи, либо замените патрубок сливной гидролинии

Помехи в системе вентиляции картера двигателя

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

Картридж ТКР либо закоксован, либо в нем произошло отложение осадка

Замените масло, масляный фильтр и отремонтируйте или замените ТКР

Топливная система либо вышла из строя, либо плохо отрегулирована

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

Некорректкная работа распредвала

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации двигателя замените изношенные детели

Изношены либо поршневые кольца, либо цилиндры(прорыв газов)

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель

Внутренние неполадки в двигателе(клапаны, поршни)

В соответсвии с инструкцией по эксплуатации отремонтируйте двигатель

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

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: