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废气涡轮增压器常见故障的分析

时间:2016/10/24 15:04:01 点击:

  内容提示: 在近代柴油机的增压系统中,废气涡轮增压器是应用最广泛的一种,特别是船舶柴油机,绝大多数都采用这种增压器。...

在近代柴油机的增压系统中,废气涡轮增压器是应用最广泛的一种,特别是船舶柴油机,绝大多数都采用这种增压器。


      废气涡轮增压器是一种利用柴油机废气能量带动涡轮增压器,使进入气缸的空气压力增大来提高功率的机器。装有废气涡轮增压器的柴油机可以提高它的经济性,降低单位马力的重量和节约材料。


        废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的.由于工作温度高、温差大、转速高,在运行过程中很容易发生故障,轻者使运转恶化,重者造成零件的损坏,甚至会导致整台增压器的报废。因此,在管理使用中,对于增压器的大、小故障或征兆都应认真地对待,并且要经常检查,发现问题要及时妥善地处理。


现将废气涡轮增压器的常见故障分析如下:   


一、增压压力不足


    柴油机在额定工况下运转时,若发现增压压力下降超过了标定进气压力的l0%以上,应立即进行必要的检查和处理。
    增压压力的下降,会使气缸充气量减少,从而导致燃油燃烧恶化。大大影响柴油机功率的发挥。   
若在增压压力下降的同时,增压器转速亦下降,其原因在于废气涡轮方面或机械方面;若增压压力下降的同时,增压器转速无显著变化,那么,原因应在压气机方面。

具体分析如下: 

 
1.增压器的空气滤器阻塞,使吸气损失增大,造成增压压力不足。
    通常情况下,空气滤器在使用1500"--3000小时后,应彻底清洗一次。


2.压气机部分的内部空气通道油垢过多,当气流在较多油垢的通道内经过时,会使气流阻力增加,造成增压压力降低。


    平时管理中,要注意定期对增压器部分进行冲洗。对内支承式的中、小型涡轮增压器,可以拆下压气机壳进行气道冲洗;对于外支承式涡轮增压器,因拆卸清洗比较困难,可以不必拆卸,直接用水力冲洗,即在压气机进口通道处喷水冲洗。
    冲洗时,由于压气机的高速旋转,使水在压气机流道内受到搅拌,在这些水的冲击下将油垢清除。喷水应在柴油机额定负荷的80%~100%范围内进行;每次喷水的时间要短(4~5秒为宜);每次喷水量可根据增压器的大小而定,一般每次喷水量为0.2~2.5升,连喷几次,待增压压力恢复正常后即可停喷。喷入压气机通道内的水进入柴油机气缸后立即雾化随之排出,对柴油机的工作没有影响。


    3.外支承式的增压器,当压力机背面的气封装置损坏时,将使大量空气从背面漏向中间壳,与涡轮排出的废气一道排向大气,也会造成增压压力的下降。


    4.由于燃油燃烧不良,使转子部分产生积碳,或者由于增压器轴承损坏等原因使增压器旋转阻力增大,也会造成增压压力的下降。


    遇到这种情况时,除了要清除增压器转子部分的积碳或更换轴承外,对于柴油机燃烧不良的原因一定要查明并及时处理。应该注意的是,当柴油机低负荷运转时,使增压压力下降,而增压器轴封处都是从增压器出口端引来空气密封的,这就使这种气密作用减弱,带有碳渣的燃气便容易进入轴封处。


    5.由于增压器至进气阀之间的管路或接头漏气使增压压力下降。


    6.由于涡轮处排气背压过高和排气不通畅,使转子转速降低也会导致增压压力的下降。    涡轮处排气背压过高的原因主要是:排气管变形或阻塞。


    7.由于长期处于高温状态,喷嘴环叶片变形,使喷嘴面积增大,因而转子的转速势必降低,导致增压压力的下降。


    8.由于活塞、活塞环、气缸套及气阀等零件的严重磨损,增压空气进入后便会大量漏泄,因而导致增压压力的下降。这是柴油机本身故障所致,不必对增压器进行修理。


    9.带有中冷器(又称空冷器)的增压柴油机,当中冷器内部气道沾污后,空气流动阻力必然要增大,使增压压力下降。

    通过中冷器前后的测压装置,可以随时检查其压差值。一般当中冷器前后的压差超过2.67×104Pa(200mmHg)时,就要对中冷器进行清洗。


    10.由于增压器转动件与固定件相碰摩擦机械损失增大,使转子转速下降,导致增压压力下降。


   11.涡轮外缘与涡轮外罩间隙过大,也会使增压压力下降。

  
二、增压器涡轮进口温度过高


    若发现增压器涡轮进口温度超过规定值时,应立即降低负荷或停车,以免过热烧坏涡轮机零件。


涡轮进口温度过高的原因如下: 

 
1.涡轮机的排气背压过高,出口管道有阻塞之物,使气流不能畅通。   
2.由于涡轮机喷嘴叶片变成弓形,使通道截面积变小,而引起进口的温度过高。
3.柴油机因某种原因使排气温度过高。 

 
三、增压器的冷却水温度过高


运转中,如果增压器的冷却水出口温度过高会使零件过热,使磨损加剧。   
冷却水温度过高的原因大致如下:


    1.进入增压器的冷却水温度过高。这时,需要采取有效措施降低进水温度。
    2.柴油机的排气温度过高,使增压器涡轮机的温度也过高而导致冷却水温度过高。这时,只需排除柴油机排气温度过高这一故障后即可重新起动。
    3.增压器冷却水腔堵塞,使冷却水量减少。这时,需要停车将增压器冷却水腔堵塞之物清除。


    运转中,若发现增压器冷却水温度过高时,应降低负荷或减速运行一段时间。在此期间要密切注意滑油温度是否正常,一旦滑油温度也升高时,则应立即停车检查,在降低负荷或减速运转期间来分析判断水温过高的原因。原因大致确定后,即可停车处理。


   四、增压器轴承滑油温度过高


    如果增压器轴承滑油温度过高,可能是由以下原因造成的:
    1.增压器的冷却水管道堵塞,使冷却水流量减少水温升高,造成轴承部分冷却不良而导致油温升高。
    2.增压器涡轮端的气封或油封损坏,使高温燃气进入滑油腔,引起滑油温度增高。这时,只要将损坏的气封或油封拆下换新即可。
    3.轴承损坏,磨损加剧引起油温过高。这时,只要更新轴承即可。
    在运转中,若发现增压器轴承滑油温度过高时,应立即停车检查,查明原因后要及时处理。否则不得重新开车。


五、废气倒流


  运转中,如果在柴油机进气管处发出敲鼓_样的钝声(若提高柴油机的转速,则声音更加剧烈),这是由于柴油机排出的废气倒回气缸,又从进气阀处窜入进气管道所造成的。
    废气倒流不仅使排气温度上升,还会使进气管内的温度上升,使气缸的充气效率降低,导致功率的下降。
    废气倒流的主要原因是:增压器涡轮机喷管堵塞或喷管通道太狭窄,因而增大了废气排出的阻力,使此处积聚的压力增高甚至超过了进气压力。当进、排气阀重叠开庭时,废气便经排气管倒流回进气管道,并且发出象敲鼓一样的“咚咚”声音。继而引起喘振。
遇到这种情况,只需拆卸涡轮机部分进行检查,排出涡轮机喷管的堵塞物即可。 

 
六、异响与振动


    运转中,增压器有时发生强烈振动并且伴随着不正常响声,这通常是由于以下原因造成的:
    1.增压器中的旋转零件(如压气机叶轮、涡轮机叶轮等)损坏或变形,引起异响和不平衡振动。
    2.增压器的轴承损坏,轴承间隙过大或轴承固定件松动,将会引起转子的强烈振动。这需要检查各轴承、气封和油封的固定情况及配合间隙的大小。必要时,要更换这些零件。
    3.增压器转子上附有不均匀的积碳,使转子的动平衡受到破坏,引起强烈振动。这时只需仔细地将积碳清除干净即可。
    4.增压器涡轮机叶轮、压气机叶轮,由于弯曲、变形或折断而与固定件相碰、摩擦产生不正确的响声。这时,要严格检查涡轮机叶轮和压气机叶轮,如有损坏则应修理或换件。
    5.增压器涡轮进气口吸入活塞环碎块等异物发出强烈的响声。遇到这种情况时,不但要拆开增压器,清除异物,检查涡轮机叶轮是否损坏,还要检查柴油机,找到异物的来源及时予以处理。


   七、涡轮端气窗冒烟气和轴承油变质


    运转中,增压器涡轮机端轴封平衡室的气窗向外冒烟气和轴承油变质,这是由下列原因造成的:
    增压器涡轮端的气封磨损过重甚至损坏,失去了密封作用或因来自压气机的密封空气通道堵塞。导致密封作用变坏,使柴油机的排气漏入平衡室,经气窗冒出。遇到这种现象,要停车将损坏的气封换新或清通密封空气通道。因此,在运转中,要经常检查气窗有否烟气冒出,从而判断气封的密封情况,及时发现问题及早处理。
还要注意保持气窗的滤网清洁,使其与大气畅通,防止因滤网堵塞使气封漏出的烟气不能及时排出而侵入滑油室内,使滑油温度升高、很快变黑(变质),润滑作用恶化,导致轴承损坏。   
还应特别注意的是,运行中的增压器轴承的油位不断地上升并伴有乳化现象,其原因主要是增压器的冷却水漏入滑油室内所致。遇到这种情况,要立即停车,仔细检查漏水部位,及时予以处理。

作者:不详 录入:shipmgcom 来源:网络

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