技術(shù)維修與康明斯知識

渦輪增壓器常見(jiàn)故障原因大全及預防措施

 

導讀：柴油發(fā)電機組的增壓器是進(jìn)、排氣系統中的一個(gè)重要元件，因此，渦輪增壓器已成為柴油機實(shí)現節能減排必不可少的部件。很多進(jìn)、排氣系統故障與增壓器有關(guān)，因此如何使用好增壓器，減小增壓器故障的發(fā)生，應該引起足夠的重視。為了保證增壓器的使用壽命，在設計上要保證對增壓器浮動(dòng)軸承的潤滑和冷卻?？得魉构驹诒疚闹袑Σ裼桶l(fā)電機的增壓器使用和故障維修方法做出了簡(jiǎn)易說(shuō)明，同時(shí)對渦輪增壓器常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析并提出了具體的解決措施，希望可促使用戶(hù)在日常維護中起到更加正確的使用目的。

一、增壓器使用注意事項

      由于增壓器的額定工作轉速在130000轉/分鐘以上，且處于排氣歧管出口處，溫度極高（800℃以上），進(jìn)、排氣壓力也較大。高溫、高壓、高轉速的工作條件，對增壓器的潤滑、冷卻及密封要求比較高。

（1）柴油發(fā)電機起動(dòng)后應怠速運轉3～5分鐘，不要立即加負荷，以保證增壓器的良好潤滑。這是因為增壓器位于柴油發(fā)電機頂部，如果柴油發(fā)電機起動(dòng)后增壓器立即開(kāi)始高速運轉，則會(huì )導致在機油未能供給增壓器的情況下，增壓器高速運轉，造成增壓器缺油損壞，甚至燒壞整個(gè)增壓器。

（2）怠速運轉時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)，一般不超過(guò)10分鐘，怠速運轉時(shí)間過(guò)長(cháng)，壓氣機側始終處于低壓狀態(tài)，容易造成壓氣機端漏油。

（6）不要在柴油發(fā)電機高速運轉時(shí)熄火，應怠速運轉3～5分鐘，以使增壓器轉速和排氣系統的溫度降下來(lái)，防止發(fā)生潤滑不良、軸承燒損等故障。經(jīng)常性的不正確使用會(huì )使增壓器損壞。

（7）新?lián)Q增壓器的柴油發(fā)電機，使用前應在增壓器的進(jìn)油口處加注左右機油，以防因潤滑不良而降低壽命或損壞增壓器。

（8）定期檢查各連接部位是否有松動(dòng)、漏氣、漏油現象，回油管是否通暢，發(fā)現異常及時(shí)處理。

 

圖1 增壓器軸向間隙檢

圖2 增壓器徑向間隙檢

 

二、易發(fā)故障與解決方法

1、渦輪增壓器兩端漏油

      增壓器兩端或某一端漏油，是使用中最常見(jiàn)的故障之一。從理論上講，以正常壓力進(jìn)入中間體的機油，在通過(guò)軸承工作面后，油壓已變?yōu)榱?，只是靠重力自然向下流回柴油發(fā)電機的油底殼。而且在正常工作狀態(tài)下增壓器兩端葉輪的輪背處都有一定的氣體壓力，因此機油是不會(huì )從低壓力區向高壓力區流動(dòng)的。密封環(huán)的主要作用是封住壓氣機和渦輪殼內的氣體向中間體油腔泄漏，只有在特殊情況下，才起密封機油的作用。雖然如此，如果使用不當，在下列情況下仍可造成增壓器的兩端漏油。

（1）柴油發(fā)電機長(cháng)期愈速運轉

      柴油發(fā)電機長(cháng)時(shí)間怠速運轉，增壓器渦輪及葉輪的輪背處會(huì )產(chǎn)生一定的負壓，而導致中間體內的機油向外泄漏，這一點(diǎn)是專(zhuān)家多次在試驗臺上進(jìn)行的專(zhuān)項試驗得出的結果，因此應避免柴油發(fā)電機長(cháng)時(shí)間急速運轉。

（2）回油不暢

     增壓器潤滑系統走向如圖3所示，在使用中如因機油的回油管路發(fā)生變形或阻塞，致使機油回油不暢，中間體內機油壓力過(guò)高，壓縮機油沿著(zhù)轉子軸向兩端流動(dòng)擠出密封環(huán)造成漏油。因此要經(jīng)常檢查回油管路是否暢通，保證機油能夠正常地流回油底殼。

（3）柴油發(fā)電機曲軸箱壓力過(guò)高

      曲軸箱廢氣壓力超過(guò)規定值，會(huì )使增壓器回油管路內壓力升高，回油不暢而造成密封環(huán)漏油。應經(jīng)常檢查曲軸箱的通風(fēng)狀態(tài)，以及下排氣管路是否暢通。斯太爾柴油發(fā)電機應額外注意油氣分離器是否正常工作，以防止曲軸箱內的混合氣體順排氣管抽入壓氣機及氣缸內，造成柴油發(fā)電機燒機油現象。

（4）空氣濾清器阻塞

      柴油發(fā)電機長(cháng)期使用后，空氣濾清器濾芯會(huì )因積塵過(guò)多而造成阻塞，從而導致壓氣機進(jìn)氣負壓太高，葉輪的輪背處會(huì )出現因負壓太高造成的密封環(huán)漏油，因此要定期檢查保養空氣濾清器，使濾芯不阻塞，不擊穿，保持正常的供氣狀態(tài)。

（5）密封環(huán)磨損或失效

      長(cháng)期不更換機油，使機油中的雜質(zhì)太多起研磨料的作用，致使密封環(huán)加劇磨損、變薄，逐步失去封氣、封油作用而導致漏油，如圖4所示。所謂雜質(zhì)是指機油中有大于0.02mm的外來(lái)顆粒，這些雜質(zhì)顆?？呻S機油流入軸承與軸的油膜中及密封環(huán)處，嚴重研磨旋轉零件，加重零件的磨損失效。

圖3 增壓器潤滑系統原理圖

圖4 增壓器密封環(huán)失效導致漏油

 

2、浮動(dòng)軸承的磨損

      浮動(dòng)軸承磨損是造成增壓器漏油最常見(jiàn)的故障之一，它在增壓器中所處位置如圖5所示，結構如圖6所示。發(fā)生此類(lèi)故障后，軸承與軸之間間隙過(guò)大，油膜失穩，承載能力下降，轉子軸系振動(dòng)加劇，破壞了動(dòng)平衡。過(guò)大的旋轉半徑使兩端密封破壞，嚴重時(shí)可能使整臺增壓器毀壞。出現這種故障主要有以下原因∶

（1）未按說(shuō)明書(shū)使用增壓機油

      柴油發(fā)電機增壓后其熱負荷和機械負荷大幅度增加，工作狀態(tài)的溫度非常高，從而使機油的溫度升高，粘度下降，承載能力下降。而增壓器的轉速高于柴油發(fā)電機的轉速近20倍，因此增壓器軸承處的溫度遠遠高于柴油發(fā)電機曲軸處的溫度。這就要求機油具有較高的粘度，能承受高速轉子的負荷和較高的溫度，還要具有較好的分散性、抗氧化性和耐磨性，而普通機油是很難達到這一使用要求的。增壓機油是在普通機油的基礎上，加入了多種添加劑復合而成的一種多級油。具有優(yōu)良的分散性、抗氧化性、抗腐蝕及耐磨性能，因此必須按說(shuō)明書(shū)的指示正確使用增壓機油。

（2）機油清潔度太差

      如前所述，機油中含有太多的雜質(zhì)會(huì )加速軸承和軸的磨損，在維修中經(jīng)常發(fā)現柴油發(fā)電機油底殼中機油變黑、變稀，甚至成黑泥狀，這樣的機油如繼續使用毫無(wú)疑問(wèn)會(huì )使軸承在短時(shí)間內因磨損報廢。

（3）缺油干磨

      增壓器的機油是來(lái)自柴油發(fā)電機機油泵的，若機油泵工作不正常，造成供油不足或油壓過(guò)低，以及進(jìn)油管路變形、阻塞，出現裂紋等現象導致機油供應量不足，均能使增壓器軸承和軸因潤滑不良而損壞。在維修中經(jīng)常發(fā)現有的軸承及軸有明顯的干摩擦痕跡，嚴重時(shí)會(huì )見(jiàn)到燒成藍色的現象。所以應經(jīng)常檢查進(jìn)油管路，出現問(wèn)題及時(shí)排除。增壓器機油進(jìn)口壓力應大于0.2MPa才能保證機油的供油量及軸承等旋轉件的正常潤滑。此外在檢查增壓器轉子時(shí)，若軸向間隙過(guò)大，則表明止推軸承磨損過(guò)大。若徑向間隙過(guò)大，則說(shuō)明浮動(dòng)軸承磨損過(guò)大。

 

圖5  增壓器浮動(dòng)軸承的位置圖

圖6  增壓器浮動(dòng)軸承結構圖

 

3、渦輪或壓氣機葉輪損壞

（1）排氣管中進(jìn)入金屬物

      增壓器在正常高速運轉中，若柴油發(fā)電機排氣管排出螺母、螺釘之類(lèi)的金屬物，必然造成渦輪葉片的損壞，嚴重時(shí)還能將渦輪殼擊壞。同樣壓氣機葉輪片碰到這種情況也會(huì )損壞。如果葉輪片損壞了，那么轉子的動(dòng)平衡立即被破壞，增壓器轉子軸系振動(dòng)加劇，增壓器材不能繼續使用了，需立即送到維修部門(mén)或更換新的增壓器。在使用中如聽(tīng)到異響應立即停車(chē)檢查，以防止掉下的壓氣機葉片碎塊進(jìn)入柴油發(fā)電機的氣缸中，造成嚴重事故。

（2）未按要求使用空氣濾清器

      在沙漠地區或作業(yè)環(huán)境惡劣的地區使用增壓柴油發(fā)電機，細沙塵經(jīng)空氣濾清器或管路中的縫隙進(jìn)入增壓器，能導致增壓器葉輪進(jìn)氣口處的葉片均勻磨損，使增壓器的增壓效果降低，嚴重時(shí)能破壞轉子的平衡，因此應經(jīng)常對空濾器進(jìn)行檢查和保養，及時(shí)更換濾芯，以減少此類(lèi)故障的發(fā)生。

（3）未及時(shí)清除油泥

      增壓器長(cháng)期使用后，空氣中的粉塵會(huì )與油霧結成油泥，逐漸聚集在增壓器殼進(jìn)口的通道上，使葉輪與殼體無(wú)間隙，或葉片與增壓器殼接觸而產(chǎn)生摩擦，引起增壓器轉子軸系的振動(dòng)，加劇軸系的磨損。故應經(jīng)常檢查及時(shí)清除油泥。

（4）排氣溫度過(guò)高

      由于增壓器柴油發(fā)電機燃油系統發(fā)生故障，如供油延遲，供油量過(guò)大，噴油嘴滴油或排氣門(mén)漏氣等現象，都能導致排氣溫度過(guò)高，進(jìn)而使渦輪進(jìn)口處的葉片燒損變形。排氣溫度過(guò)高還能使渦輪端密封處機油碳化，以及渦輪端軸承處局部過(guò)熱（檢查壓氣端軸承正常而渦輪端軸承處燒成藍色或變黑）造成密封和軸承過(guò)早失效。

（5）螺母脫落

      運轉中螺母脫落，壓氣機葉輪從軸上滑出，打碎，使增壓器損壞報廢。這種故障一是螺母的扭緊力矩不夠，二是螺母安裝時(shí)沒(méi)上螺紋膠所致。壓氣機葉輪與轉子軸是采用間隙配合，螺母按一定的扭矩將其固定在一起，其扭矩有嚴格的規定，扭矩過(guò)大會(huì )使軸彎曲，導致轉子軸平衡精度降低，增壓器振動(dòng)過(guò)大，扭矩過(guò)小或不上螺紋膠，則會(huì )使螺母在工作中松動(dòng)甚至使葉輪滑脫損壞。

4、增壓器工作噪聲過(guò)大

（1）故障現象及原因

      增壓器在轉動(dòng)中噪聲過(guò)大，有金屬的撞擊或摩擦聲，嚴重時(shí)伴隨強烈振動(dòng)，主要原因如下：

① 柴油機到增壓器間排氣管路不密封。

② 葉輪變形、葉輪與殼體亂碰、工作中氣體的運動(dòng)變化使增壓器強烈振動(dòng)并產(chǎn)生高頻噪聲。

③ 浮動(dòng)軸承潤滑不良。

④ 轉子軸嚴重磨損、浮動(dòng)軸承間隙過(guò)大、渦輪葉片損壞、軸承損壞、渦輪轉子積炭，使轉子總成動(dòng)平衡遭到破壞。

（2）故障排除

① 檢查空氣濾清器是否阻塞、壓氣機進(jìn)氣口管道，和機殼以及柴油機排氣系統中是否有異物、柴油機進(jìn)排氣管到是否松動(dòng)，根據情況進(jìn)行清理或緊固。

② 若噪聲是周期性異響可能是油泥灰塵沉積所致，應清理葉輪、渦輪殼中過(guò)厚的積炭。

③ 若異響明顯表現出金屬摩擦聲，應檢查增壓器潤滑是否良好、軸承是否松動(dòng)，葉片是否變形、葉輪與殼體是否相摩擦、徑向和軸向間隙是否超限，必要時(shí)分解檢查，更換損壞的機件。

④ 若增壓器針振動(dòng)強烈，則是由于轉子軸總成不平衡或浮動(dòng)軸承損壞所致，應分解增壓器，檢查器內部機件是否存有異物或被損傷，并視情況更換損壞的零件。

 

三、增壓器故障的預防措施

 

      柴油發(fā)電機配置的渦輪增壓器結構一般如圖7所示，工作原理如圖8所示。

1、減少測量誤差

      避免因測量不準而造成迷宮式油封中的間隙值及螺旋式油封中的間隙值偏大。

2、提高檢修質(zhì)量

      組裝時(shí)，選配軸承和油封，保證配合的間隙值適中，切忌數值在極限邊緣。對關(guān)鍵尺寸進(jìn)一步細化，軸向間隙控制在中下限0.23 mm-0.25mm（工藝要求0.23 mm-0.28 mm）。油封間隙控制在適中位置0.20mm-0.22mm（工藝要求0.18 mm-0.24 mm）,前后間隙在保證增壓壓力的情況下控制在上限，避免轉子掃膛情況發(fā)生。

      保證或提高油封零件的質(zhì)量，對氣封圈、油封蓋、油封檢修時(shí)一律更新。轉子主軸磨耗超限一律更換新軸。針對軸承座處的安裝體扣壞，導致密封墊滲油積炭、固死這一情況，采用擴眼鑲套，從根本上解決由于體扣壞而造成的密封墊不嚴導致增壓器固死現象再次發(fā)生。

3、保證或提高各式油封零件的質(zhì)量

（1）密封墊及密封圈拆檢后，一定要更新，密封墊應使用耐油石棉橡膠墊，O型密封圈應使用氟橡膠或硅橡膠。

（2）第二清洗后的迷宮式或螺旋式氣封和油封的各個(gè)環(huán)槽均無(wú)損傷變形及磨損，油封槽室的長(cháng)度、寬度及其配合間隙要符合原設計要求。

（3）減少人為因素，認真落實(shí)三檢制，做好自控、互控、它控，加強檢修人員質(zhì)量意識和業(yè)務(wù)能力的教育。

（4）加強關(guān)鍵設備的使用、維護和保養。轉子動(dòng)平衡機作為增壓器檢修作業(yè)的關(guān)鍵設備之一，其性能好壞將直接影響到增壓器的整體質(zhì)量，需加強轉子動(dòng)平衡機的維護。

（5）加強關(guān)鍵部件轉子檢修工藝的落實(shí)。轉子主軸的跳動(dòng)量嚴格控制在0.02mm以?xún)?。提高轉子動(dòng)平衡試驗的精度要求（工藝要求轉子動(dòng)平衡為1.5g,cm）,而我們所做的轉子動(dòng)平衡要求必須保證在1.0gcm以下。

4、防止其它部件工作狀態(tài)不良的措施

（1）嚴格執行柴油機檢修工藝，提高噴嘴、氣門(mén)等有關(guān)部件質(zhì)量。

（2）注意檢查增壓器油壓變化情況，每次修程需清洗增壓器濾芯，對于一次性濾芯每10萬(wàn)km應更換。

（3）測量渦輪氣封圈與渦輪輪盤(pán)的徑向配合間隙，間隙值為0.44mm~0.60mm（設計值）。

 

圖7  渦輪增壓器結構示意圖

圖8  增壓器工作原理圖

 

 總結：

      柴油機渦輪增壓器是一種利用柴油機排氣中的剩余能量來(lái)工作的空氣泵，一些人員對柴油機廢氣渦輪增壓器不是很了解，在使用上還存在著(zhù)許多問(wèn)題，造成了渦輪增壓器的早期損壞，影響了其性能的發(fā)揮，文中對柴油機廢氣渦輪增壓器的常見(jiàn)故障和正確使用作一簡(jiǎn)要介紹。渦輪增壓器如果出現故障會(huì )引起柴油機動(dòng)力下降，油耗增加、冒黑煙、漏油工作不穩定以及產(chǎn)生異響等，應及時(shí)予以診斷排除。

----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://www.aticodonostia.com