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廢氣渦輪增壓器常見故障的分析

時間:2016/10/24 15:04:01 點擊:

  內容提示: 在近代柴油機的增壓系統中,廢氣渦輪增壓器是應用最廣泛的一種,特別是船舶柴油機,絕大多數都采用這種增壓器。...

在近代柴油機的增壓系統中,廢氣渦輪增壓器是應用最廣泛的一種,特別是船舶柴油機,絕大多數都采用這種增壓器。


      廢氣渦輪增壓器是一種利用柴油機廢氣能量帶動渦輪增壓器,使進入氣缸的空氣壓力增大來提高功率的機器。裝有廢氣渦輪增壓器的柴油機可以提高它的經濟性,降低單位馬力的重量和節約材料。


        廢氣渦輪增壓器是由許多精密零件組成的.由于工作溫度高、溫差大、轉速高,在運行過程中很容易發生故障,輕者使運轉惡化,重者造成零件的損壞,甚至會導致整臺增壓器的報廢。因此,在管理使用中,對于增壓器的大、小故障或征兆都應認真地對待,并且要經常檢查,發現問題要及時妥善地處理。


現將廢氣渦輪增壓器的常見故障分析如下:   


一、增壓壓力不足


    柴油機在額定工況下運轉時,若發現增壓壓力下降超過了標定進氣壓力的l0%以上,應立即進行必要的檢查和處理。
    增壓壓力的下降,會使氣缸充氣量減少,從而導致燃油燃燒惡化。大大影響柴油機功率的發揮。   
若在增壓壓力下降的同時,增壓器轉速亦下降,其原因在于廢氣渦輪方面或機械方面;若增壓壓力下降的同時,增壓器轉速無顯著變化,那么,原因應在壓氣機方面。

具體分析如下: 

 
1.增壓器的空氣濾器阻塞,使吸氣損失增大,造成增壓壓力不足。
    通常情況下,空氣濾器在使用1500"--3000小時后,應徹底清洗一次。


2.壓氣機部分的內部空氣通道油垢過多,當氣流在較多油垢的通道內經過時,會使氣流阻力增加,造成增壓壓力降低。


    平時管理中,要注意定期對增壓器部分進行沖洗。對內支承式的中、小型渦輪增壓器,可以拆下壓氣機殼進行氣道沖洗;對于外支承式渦輪增壓器,因拆卸清洗比較困難,可以不必拆卸,直接用水力沖洗,即在壓氣機進口通道處噴水沖洗。
    沖洗時,由于壓氣機的高速旋轉,使水在壓氣機流道內受到攪拌,在這些水的沖擊下將油垢清除。噴水應在柴油機額定負荷的80%~100%范圍內進行;每次噴水的時間要短(4~5秒為宜);每次噴水量可根據增壓器的大小而定,一般每次噴水量為0.2~2.5升,連噴幾次,待增壓壓力恢復正常后即可停噴。噴入壓氣機通道內的水進入柴油機氣缸后立即霧化隨之排出,對柴油機的工作沒有影響。


    3.外支承式的增壓器,當壓力機背面的氣封裝置損壞時,將使大量空氣從背面漏向中間殼,與渦輪排出的廢氣一道排向大氣,也會造成增壓壓力的下降。


    4.由于燃油燃燒不良,使轉子部分產生積碳,或者由于增壓器軸承損壞等原因使增壓器旋轉阻力增大,也會造成增壓壓力的下降。


    遇到這種情況時,除了要清除增壓器轉子部分的積碳或更換軸承外,對于柴油機燃燒不良的原因一定要查明并及時處理。應該注意的是,當柴油機低負荷運轉時,使增壓壓力下降,而增壓器軸封處都是從增壓器出口端引來空氣密封的,這就使這種氣密作用減弱,帶有碳渣的燃氣便容易進入軸封處。


    5.由于增壓器至進氣閥之間的管路或接頭漏氣使增壓壓力下降。


    6.由于渦輪處排氣背壓過高和排氣不通暢,使轉子轉速降低也會導致增壓壓力的下降。    渦輪處排氣背壓過高的原因主要是:排氣管變形或阻塞。


    7.由于長期處于高溫狀態,噴嘴環葉片變形,使噴嘴面積增大,因而轉子的轉速勢必降低,導致增壓壓力的下降。


    8.由于活塞、活塞環、氣缸套及氣閥等零件的嚴重磨損,增壓空氣進入后便會大量漏泄,因而導致增壓壓力的下降。這是柴油機本身故障所致,不必對增壓器進行修理。


    9.帶有中冷器(又稱空冷器)的增壓柴油機,當中冷器內部氣道沾污后,空氣流動阻力必然要增大,使增壓壓力下降。

    通過中冷器前后的測壓裝置,可以隨時檢查其壓差值。一般當中冷器前后的壓差超過2.67×104Pa(200mmHg)時,就要對中冷器進行清洗。


    10.由于增壓器轉動件與固定件相碰摩擦機械損失增大,使轉子轉速下降,導致增壓壓力下降。


   11.渦輪外緣與渦輪外罩間隙過大,也會使增壓壓力下降。

  
二、增壓器渦輪進口溫度過高


    若發現增壓器渦輪進口溫度超過規定值時,應立即降低負荷或停車,以免過熱燒壞渦輪機零件。


渦輪進口溫度過高的原因如下: 

 
1.渦輪機的排氣背壓過高,出口管道有阻塞之物,使氣流不能暢通。   
2.由于渦輪機噴嘴葉片變成弓形,使通道截面積變小,而引起進口的溫度過高。
3.柴油機因某種原因使排氣溫度過高。 

 
三、增壓器的冷卻水溫度過高


運轉中,如果增壓器的冷卻水出口溫度過高會使零件過熱,使磨損加劇。   
冷卻水溫度過高的原因大致如下:


    1.進入增壓器的冷卻水溫度過高。這時,需要采取有效措施降低進水溫度。
    2.柴油機的排氣溫度過高,使增壓器渦輪機的溫度也過高而導致冷卻水溫度過高。這時,只需排除柴油機排氣溫度過高這一故障后即可重新起動。
    3.增壓器冷卻水腔堵塞,使冷卻水量減少。這時,需要停車將增壓器冷卻水腔堵塞之物清除。


    運轉中,若發現增壓器冷卻水溫度過高時,應降低負荷或減速運行一段時間。在此期間要密切注意滑油溫度是否正常,一旦滑油溫度也升高時,則應立即停車檢查,在降低負荷或減速運轉期間來分析判斷水溫過高的原因。原因大致確定后,即可停車處理。


   四、增壓器軸承滑油溫度過高


    如果增壓器軸承滑油溫度過高,可能是由以下原因造成的:
    1.增壓器的冷卻水管道堵塞,使冷卻水流量減少水溫升高,造成軸承部分冷卻不良而導致油溫升高。
    2.增壓器渦輪端的氣封或油封損壞,使高溫燃氣進入滑油腔,引起滑油溫度增高。這時,只要將損壞的氣封或油封拆下換新即可。
    3.軸承損壞,磨損加劇引起油溫過高。這時,只要更新軸承即可。
    在運轉中,若發現增壓器軸承滑油溫度過高時,應立即停車檢查,查明原因后要及時處理。否則不得重新開車。


五、廢氣倒流


  運轉中,如果在柴油機進氣管處發出敲鼓_樣的鈍聲(若提高柴油機的轉速,則聲音更加劇烈),這是由于柴油機排出的廢氣倒回氣缸,又從進氣閥處竄入進氣管道所造成的。
    廢氣倒流不僅使排氣溫度上升,還會使進氣管內的溫度上升,使氣缸的充氣效率降低,導致功率的下降。
    廢氣倒流的主要原因是:增壓器渦輪機噴管堵塞或噴管通道太狹窄,因而增大了廢氣排出的阻力,使此處積聚的壓力增高甚至超過了進氣壓力。當進、排氣閥重疊開庭時,廢氣便經排氣管倒流回進氣管道,并且發出象敲鼓一樣的“咚咚”聲音。繼而引起喘振。
遇到這種情況,只需拆卸渦輪機部分進行檢查,排出渦輪機噴管的堵塞物即可。 

 
六、異響與振動


    運轉中,增壓器有時發生強烈振動并且伴隨著不正常響聲,這通常是由于以下原因造成的:
    1.增壓器中的旋轉零件(如壓氣機葉輪、渦輪機葉輪等)損壞或變形,引起異響和不平衡振動。
    2.增壓器的軸承損壞,軸承間隙過大或軸承固定件松動,將會引起轉子的強烈振動。這需要檢查各軸承、氣封和油封的固定情況及配合間隙的大小。必要時,要更換這些零件。
    3.增壓器轉子上附有不均勻的積碳,使轉子的動平衡受到破壞,引起強烈振動。這時只需仔細地將積碳清除干凈即可。
    4.增壓器渦輪機葉輪、壓氣機葉輪,由于彎曲、變形或折斷而與固定件相碰、摩擦產生不正確的響聲。這時,要嚴格檢查渦輪機葉輪和壓氣機葉輪,如有損壞則應修理或換件。
    5.增壓器渦輪進氣口吸入活塞環碎塊等異物發出強烈的響聲。遇到這種情況時,不但要拆開增壓器,清除異物,檢查渦輪機葉輪是否損壞,還要檢查柴油機,找到異物的來源及時予以處理。


   七、渦輪端氣窗冒煙氣和軸承油變質


    運轉中,增壓器渦輪機端軸封平衡室的氣窗向外冒煙氣和軸承油變質,這是由下列原因造成的:
    增壓器渦輪端的氣封磨損過重甚至損壞,失去了密封作用或因來自壓氣機的密封空氣通道堵塞。導致密封作用變壞,使柴油機的排氣漏入平衡室,經氣窗冒出。遇到這種現象,要停車將損壞的氣封換新或清通密封空氣通道。因此,在運轉中,要經常檢查氣窗有否煙氣冒出,從而判斷氣封的密封情況,及時發現問題及早處理。
還要注意保持氣窗的濾網清潔,使其與大氣暢通,防止因濾網堵塞使氣封漏出的煙氣不能及時排出而侵入滑油室內,使滑油溫度升高、很快變黑(變質),潤滑作用惡化,導致軸承損壞。   
還應特別注意的是,運行中的增壓器軸承的油位不斷地上升并伴有乳化現象,其原因主要是增壓器的冷卻水漏入滑油室內所致。遇到這種情況,要立即停車,仔細檢查漏水部位,及時予以處理。

作者:不詳 錄入:shipmgcom 來源:網絡

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