II. Случаи отказа турбокомпрессора STC
В последние годы крупное судно находилось в длительной навигации. Дизельный двигатель корабля наработал около 11,000 часов в условиях высокой интенсивности.
Главный двигатель представляет собой четырехтактный дизельный двигатель серии PA6 с 16 цилиндрами, расположенными V-образно под углом 60 градусов, диаметром цилиндра 280 мм и ходом поршня 290 мм. Максимальное давление взрыва одного цилиндра меньше или равно 14,5 МПа, а максимальная температура выхлопа одного цилиндра меньше или равна 580 градусам. Максимальная непрерывная скорость составляет 1000 об/мин, а номинальная мощность — 5184 кВт. Он оснащен турбокомпрессором STC.
Из-за продолжительной интенсивной эксплуатации турбонагнетатель выхлопных газов дизельного двигателя PA6 на этом судне часто выходил из строя, что приводило к различным проблемам, таким как повреждение форсунки, повреждение лопаток, утечка сальника и износ подшипников.
Обращают на себя внимание два особенно типичных случая:
1. В турбокомпрессоре B-ряда одного дизельного двигателя возник внезапный ненормальный шум. В ходе расследования выяснилось, что компенсатор выхлопной системы состарился и отвалился, в результате чего осколки попали в торцевую часть турбины и повредили сопловое кольцо.
2. Однажды ранним утром, плывя на экономичной скорости (частота дизельного двигателя: 660 об/мин, передаточное число винтов регулируемого шага: 90%), дежурный механик услышал ненормальный "жужжащий" звук из турбокомпрессора А-ряда самолета. определенного дизельного двигателя во время планового осмотра. Визуальный осмотр выявил легкую тряску турбокомпрессора, которая усиливалась. Инженерный расчет немедленно принял экстренные меры, снизив скорость энергосистемы и отключив двигательную установку. Во время этого процесса из турбонагнетателя исходил легкий запах горелого. После остановки и проворачивания двигателя вручную была обнаружена утечка смазочного масла из нижнего смотрового окна турбокомпрессора А-ряда. Последующая разборка и проверка показали, что сальниковое кольцо неисправно, а подшипник скольжения изношен, что привело к внезапному падению давления смазочного масла. В следующем разделе основное внимание будет уделено анализу причин и диагностике этого случая неисправности.
III. Анализ причин неисправности турбокомпрессора STC
1. Необычные шумы турбокомпрессора.
(1) Высокий, пронзительный визг.
Это вызвано уменьшением площади соплового кольца, уменьшением проходного сечения диффузора и увеличением частоты вращения турбокомпрессора (превышение частоты вращения).
(2) «Жужжащий» пульсирующий звук, сопровождающийся значительными колебаниями давления наддува и нестабильной работой дизеля.
Это вызвано засорами системы впуска, в том числе загрязнением воздухоохладителя, впускного канала, интеркулера, загрязнением компрессора, уменьшением зазора клапанов и неправильным выбором фаз газораспределения.
(3) Звуки «Ссссс» и «Пппп».
В основном это происходит из-за подсоса воздуха в местах фланцевых соединений между турбокомпрессором и трубопроводом. Со стороны выхлопной турбины слышен высокоскоростной пульсирующий звук «Ппппп», а со стороны впускного компрессора слышен непрерывный высокоскоростной звук воздушного потока «Ссссс». Другая возможная причина – разрыв сильфона.
(4) Механический скрежет металла, сопровождающийся ненормальной вибрацией турбонагнетателя.
Это вызвано изменением зазора между подшипником и валом (увеличением или уменьшением), уменьшением зазора между рабочим колесом и улиткой, деформацией рабочего колеса, эксцентриковым износом шейки ротора, сильным износом плавающей втулки или упорного диска, или нарушение динамического баланса ротора.
(5) Ненормальная вибрация и шум, вызванные сильными отложениями углерода в турбине или попаданием посторонних предметов в нагнетатель, что приводит к повреждению лопаток и сопел.
2. Ненормальная вибрация турбокомпрессора.
Поскольку турбокомпрессор является высокоскоростным вращающимся механическим устройством, основными причинами аномальной вибрации турбокомпрессора являются повреждение вращающихся частей, потеря динамического баланса ротора и сильный помпаж. Причина всплеска уже проанализирована.
(1) Поломка лезвия.
В основном это вызвано попаданием в крыльчатку посторонних предметов или осколков сломанных поршневых колец или клапанов, перегрузкой турбокомпрессора или резонансом лопаток из-за сильной частоты возбуждения внешнего воздушного потока или импульсами выхлопных газов, что приводит к повреждению турбокомпрессора.
(2) Выгорание подшипника.
К основным причинам относятся недостаточная подача смазочного масла, чрезмерная нагрузка на подшипники, механические повреждения, вызванные примесями, смешанными с парой трения, динамический дисбаланс ротора, изгибная деформация вала и т. д. Эти факторы вызывают осевое перемещение ротора, приводящее к сильной вибрации ротора. турбокомпрессор.
(3) Потеря динамического баланса ротора.
Длительное использование неизбежно приводит к износу лопастей, износу подшипников, деформации вала и т. д., что естественным образом приводит к потере динамического баланса ротора.
3. Утечка масла турбокомпрессора.
Утечка масла из турбокомпрессора в основном происходит из-за чрезмерного вакуума в компрессоре, вызывающего всасывание масла (например, при засорении воздушного фильтра или компрессора), закупорки возвратных маслопроводов, чрезмерной подачи масла в систему и выхода из строя сальника ( например, чрезмерный износ сальника или недостаточная эластичность сальника). Сильная утечка масла может привести к нарушению нормальной работы турбокомпрессора [5].
IV. Диагностика и устранение неисправностей турбокомпрессора STC
1. Процесс диагностики и устранения неисправностей
При возникновении неисправности в процессе работы турбокомпрессора следует принять экстренные меры, провести анализ неисправности и незамедлительно устранить неисправность. После устранения неисправности необходимо провести необходимую проверку, прежде чем его можно будет снова ввести в эксплуатацию.
Необходимо соблюдать следующие шаги:
(1) При необходимости остановите автомобиль (в случае серьезных неисправностей, например, необычного шума);
(2) Записывать и наблюдать явления неисправности в режиме реального времени;
(3) Точно найдите неисправную деталь;
(4) Определить причину неисправности;
(5) Подтвердите явление неисправности;
(6) Принять меры по устранению неисправности;
(7) Убедитесь, что неисправность устранена.
2. Методы устранения неполадок
На основании анализа причин, приведенного в разделе III, в сочетании с ненормальным гудением турбокомпрессора, явным помпажом, сильной тряской, запахом гари во время замедления и утечкой смазочного масла, обнаруженным при открытии смотрового отверстия после остановки.
Из вышеизложенного суждения возможными причинами неисправности могут быть выход из строя сальника, увеличение зазора между подшипником и валом, дисбаланс ротора, вызывающий осевое перемещение и трение, приводящее к сильной вибрации турбокомпрессора. .
При устранении конкретных неисправностей турбокомпрессора в первую очередь следует провести предварительный анализ по внешнему виду, явлениям неисправности, расходу смазочного масла, качеству масла после смазки и параметрам работы дизеля. Затем следует разобрать турбокомпрессор и осмотреть все узлы.
Конкретные шаги заключаются в следующем:
(1) Проверьте, нет ли утечек масла со стороны турбины и не повреждены ли лопатки.
С помощью промышленного эндоскопа осмотрите сальник и состояние лопаток турбины через смотровое отверстие, чтобы определить, хорошая ли эластичность кольца сальника и не изношено ли оно. На торце турбины можно обнаружить явные следы утечек масла, а на лопатках и корпусе турбины имеются явные царапины и следы износа. Можно определить, что сальник вышел из строя.
(2) Проверьте, нет ли посторонних предметов со стороны турбины.
После разборки и осмотра впускного коллектора и улитки, а также проверки турбины и соплового кольца было установлено, что кроме царапин на крыльчатке, турбина и сопловое кольцо не имеют повреждений, посторонних предметов нет.
(3) Проверьте, не слишком ли велик посадочный зазор.
Метод измерения показан на диаграмме измерения зазора на рисунке 3. Стандарты проверки: осевой зазор A: 0.10 - 0.32 мм, радиальный зазор B: 0.{ {5}}.93 мм. После замера было установлено, что зазор между подшипником и валом увеличился, при этом радиальный зазор В достиг 0,97 мм, превысив стандартный диапазон на 0,04 мм. Радиальное перемещение вала указывает на то, что рабочее колесо и улитка соприкасаются и царапают.
(4) Разберите и осмотрите турбокомпрессор.
В ходе комплексной и тщательной разборки и проверки турбокомпрессора технические специалисты провели тщательные и детальные проверки и испытания его внутренних прецизионных компонентов.
После тщательной разборки и исследования было обнаружено наличие очевидных признаков износа узла плавающей втулки и компонентов упорной пластины внутри турбокомпрессора, которые необходимо заменить.
(5) План ремонта.
После тщательного осмотра и диагностики было установлено, что комплект промежуточного узла нуждается в замене. Это наиболее прямой и эффективный способ устранения текущей неисправности.
После завершения замены будет проведена комплексная переустановка и тестовый запуск, чтобы убедиться в правильности установки всех компонентов и стабильной работе системы.
После тестового запуска производительность оказалась хорошей, и неисправность была успешно устранена.
V. Превентивные контрмеры и меры
1. Строго обслуживайте и обслуживайте турбокомпрессор в соответствии с правилами.
Исходя из практического опыта монтажа последних лет, следует отметить следующие моменты:
Во-первых, фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки турбокомпрессора следует регулярно заменять (каждые 100 часов), чтобы обеспечить беспрепятственный поток масла и чистоту смазочного масла.
Во-вторых, сальник со стороны турбины и рабочее состояние лопаток турбины следует регулярно проверять с помощью промышленного эндоскопа.
В-третьих, гофрированную трубу на входе газа в турбину следует регулярно разбирать для проверки наличия металлического мусора на входе в турбину, а также царапин и повреждений на сопловом кольце. Вручную поверните турбину, чтобы проверить наличие посторонних звуков или трения.
2. Хорошо поработайте над эксплуатацией и управлением турбокомпрессором.
Во-первых, контролируйте рабочее состояние турбокомпрессора в режиме реального времени, обращая особое внимание на изменения скорости турбокомпрессора, давления наддува, давления смазочного масла, температуры на входе в турбину, температуры охлаждения и температуры смазочного масла, особенно давления смазочного масла на входе в турбокомпрессор. А (Б).
С точки зрения конструкции оборудования сигнал тревоги сработает только в том случае, если давление смазочного масла меньше или равно {{0}},03 МПа. Однако при фактическом использовании было обнаружено, что, пока давление смазочного масла меньше или равно 0,07 МПа и имеет тенденцию к снижению, машину следует немедленно остановить; в противном случае недостаточная подача масла может привести к перегоранию подшипников турбокомпрессора или даже к поломке всего турбокомпрессора.
Во-вторых, когда турбокомпрессор работает, усилите визуальный осмотр его внешнего вида, оцените, стабильна ли работа, и внимательно прислушайтесь к звуку его работы. Если лопатки сломаны или турбина серьезно обуглилась, возникнут ненормальные звуки.
При обнаружении необычных звуков вибрации или запаха гари из турбокомпрессора следует немедленно заглушить двигатель и снять турбокомпрессор. С помощью промышленного эндоскопа проверьте через смотровое отверстие, в порядке ли сальник, лопатки турбины и т.п.
При обнаружении течи масла из сальника или повреждения лопаток турбины главный двигатель необходимо вывести из эксплуатации для проведения манипуляций, а затем отремонтировать и проверить в зависимости от причины. Если основные компоненты, такие как подшипники и роторы, повреждены, их необходимо отправить оригинальному производителю для ремонта в соответствии с правилами и пройти испытания на динамическую балансировку. Категорически запрещается переустанавливать турбокомпрессор без проведения динамической балансировки.
3. Укрепить управление эксплуатацией дизельных двигателей.
Плохое сгорание, чрезмерно высокая температура выхлопных газов, неисправности впрыска топлива, недостаточное охлаждение, быстрое изменение нагрузки и неправильная эксплуатация дизельных двигателей — все это может повлиять на качество выбросов выхлопных газов, включая температуру выхлопных газов, давление и расход.
Эти параметры имеют решающее значение для качества работы турбонагнетателя выхлопных газов.
Например, когда нагрузка на дизельный двигатель увеличивается, температура выхлопных газов и скорость потока также повышаются, что приводит к увеличению частоты вращения турбины и повышению давления на впуске; частые ускорения и замедления или резкая смена нагрузки могут привести к нестабильной работе турбокомпрессора с колебаниями его скорости; проблемы в топливной системе, системах впуска и выпуска или системе охлаждения могут ухудшить рабочую среду со стороны турбины турбокомпрессора, что приведет к чрезмерно высоким температурам на впуске со стороны турбины и сокращению срока службы турбокомпрессора.
Поэтому необходимо улучшить управление эксплуатацией и обслуживанием судовых дизельных двигателей, чтобы поддерживать их хорошее рабочее состояние и качество сгорания, обеспечивать их надежную работу, лучше соответствовать эксплуатационным требованиям турбокомпрессора, а также разумно эксплуатировать главный двигатель.