新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)增壓器的結(jié)構(gòu)與壞了的故障現(xiàn)象

 

摘要：隨著現(xiàn)代用戶發(fā)電需求逐漸向大功率、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，勢必要求柴油機(jī)具有較大的功率以提供足夠的動(dòng)力需求。而增壓則是提高柴油機(jī)功率的最主要途徑，柴油機(jī)功率增加隨增壓壓力的增加而成比例的增加。渦輪增壓器工作的優(yōu)劣與否直接影響著柴油機(jī)性能及其可靠性，而若出現(xiàn)增壓器故障將直接影響著柴油機(jī)主機(jī)的整體性能。因此，康明斯公司在本文中對出現(xiàn)增壓器易發(fā)故障的原因進(jìn)行分析了解，以便能在故障發(fā)生時(shí)迅速做出正確處理，避免不必要的損失。

 

一、增壓器的原理和結(jié)構(gòu)

 

            柴油機(jī)排出的廢氣經(jīng)過渦輪殼進(jìn)入噴嘴，將廢氣的熱能及靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，并以一定的方向流經(jīng)渦輪葉片，推動(dòng)其高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)同軸上的壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生虹吸作用，新鮮空氣經(jīng)過空氣濾清器后被吸入壓氣機(jī)，經(jīng)過擴(kuò)壓器使氣流的速度和密度增加，壓力提高，然后進(jìn)入柴油機(jī)進(jìn)氣管，以實(shí)現(xiàn)氣缸充氣增加，進(jìn)而可以噴入更多的燃油，達(dá)到提高柴油機(jī)功率的目的。工作原理和壓力控制示意圖分別如圖1、圖2所示。

 

圖1  柴油機(jī)渦輪增壓器原理圖

圖2  柴油機(jī)增壓器壓力控制示意圖

 

      渦輪增壓器主要由壓氣機(jī)和渦輪兩部分組成，其結(jié)構(gòu)外觀如圖3、圖4所示。

1、壓氣機(jī)部分

      主要包括單級離心式壓氣機(jī)葉輪、擴(kuò)壓器和壓氣機(jī)殼等。

2、渦輪部分

      主要包括渦輪殼、單級徑流式渦輪機(jī)葉輪等。渦輪軸與渦輪采用摩擦焊焊接成一體。

（1）壓氣機(jī)葉輪以間隙配合裝在渦輪軸上，并用螺母緊固。

（2）渦輪及渦輪軸總成與壓氣機(jī)葉輪組合后，必須經(jīng)過精確的動(dòng)平衡試驗(yàn)，以保證高速旋轉(zhuǎn)下能正常工作。

（3）增壓器的轉(zhuǎn)子支撐采用內(nèi)支撐形式，全浮動(dòng)式浮動(dòng)軸承位于兩葉輪之間的中間體內(nèi)，轉(zhuǎn)子的軸向推力靠直推環(huán)端面來承受。

（4）渦輪端和壓氣機(jī)端均設(shè)有密封環(huán)裝置，壓氣機(jī)端還有擋油環(huán)，以防止機(jī)油泄漏。

      壓氣機(jī)殼、渦輪殼、中間體是主要固定件，渦輪殼和中間體、壓氣機(jī)殼與中間體均采用螺栓、壓板連接；壓氣機(jī)殼可以繞軸線任意角度進(jìn)行安裝。

3、增壓器軸承

      增壓器軸承的結(jié)構(gòu)是車用渦輪增壓器可靠性的關(guān)鍵之一。現(xiàn)代車用渦輪增壓器都采用浮動(dòng)軸承。浮動(dòng)軸承實(shí)際上是套在軸上的圓環(huán)。圓環(huán)與軸以及圓環(huán)與軸承座之間都有間隙，形成雙層油膜。圓環(huán)浮在軸與軸承座之間。一般內(nèi)層間隙為0.05mm左右，外層間隙大約為0.1mm。軸承壁厚約3~4.5mm，用錫鉛青銅合金制造，軸承表面鍍一層厚度約為0.005~0.008mm的鉛錫合金或金屬銦。在增壓器工作時(shí)，軸承在軸與軸承座中間轉(zhuǎn)動(dòng)。

4、增壓器的潤滑

      采用壓力潤滑，潤滑油來自柴油機(jī)的主油道，然后經(jīng)回油管回流柴油機(jī)油底殼。

 

圖3  渦輪增壓器正視圖

圖4  渦輪增壓器上下二等角軸測圖

 

二、常見的故障及處理方法

 

1、機(jī)油消耗量大，但排氣煙色正常，動(dòng)力不降低

（1）原因

      這種情況一般是由于機(jī)油滲漏造成的。

（2）處理方法

① 首先應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系外部油管（包括增壓器進(jìn)、回油管）是否漏油；

② 檢查增壓器廢氣排出口是否有機(jī)油。如有機(jī)油，可判定渦輪一端密封環(huán)損壞，應(yīng)更換此密封環(huán)。

2、機(jī)油消耗量大，排氣冒藍(lán)煙，但動(dòng)力不下降

（1）原因：

      由于增壓器壓器端漏油，機(jī)油通過發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)入燃燒室被燒掉所造成的，有以下幾種可能：

① 增壓器回油管不暢通，機(jī)油在轉(zhuǎn)子總成的中間支承處積留過多，沿轉(zhuǎn)子軸流入壓氣葉輪。

② 靠近壓氣葉輪一端的密封環(huán)或甩油環(huán)損壞后，機(jī)油由此進(jìn)入葉輪室，然后隨室內(nèi)增壓后的空氣一同經(jīng)進(jìn)所管進(jìn)入燃燒室，如圖5所示。

（2）處理方法：

① 打開壓氣機(jī)的出氣口或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣直管（橡膠軟管），看管口、管壁是否粘附機(jī)油。如有，請檢查增壓器回油管是否暢通。如不暢通則是由于中間支承處積油過多引起，應(yīng)將回油管疏通后裝復(fù)。

② 如暢通，則是由于葉輪一端密封環(huán)或甩油環(huán)損壞所造成，應(yīng)解體增壓器進(jìn)行修復(fù)。

3、機(jī)油消耗量大，排氣冒藍(lán)煙或黑煙，且動(dòng)力下降

（1）原因：

① 活塞與汽缸之間的間隙磨損過大，機(jī)油竄入燃燒室而被燒掉。

② 空氣在被增壓器吸入的過程中，空氣流遇較大阻力（如空濾芯堵塞，進(jìn)氣膠管被吸變形或壓扁等），壓氣機(jī)進(jìn)氣口處的壓力較低，造成機(jī)油滲漏進(jìn)入壓氣機(jī)內(nèi)，隨壓縮空氣一起進(jìn)入燃燒室內(nèi)燒掉，如圖6所示。

（2）處理方法：

① 檢查進(jìn)氣直軟管壁內(nèi)有無機(jī)油、是否被壓扁，使氣流受阻或空濾芯有堵塞現(xiàn)象。

② 如管口和管壁有機(jī)油，應(yīng)清洗或更換空氣濾芯。

4、排氣冒黑煙，功率下降，且增壓器有異響

（1）原因：

① 如有金屬摩擦聲，是增壓器轉(zhuǎn)子軸承或止推軸承磨損過多，葉輪與增壓器殼摩擦而產(chǎn)生。

② 如不是金屬摩擦聲，而是氣流聲，則是由于增壓器轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)聲音，或是進(jìn)、排氣接口處由于連接不好產(chǎn)生的漏氣現(xiàn)象。

（2）處理方法：

① 前者應(yīng)視磨損情況更換損壞的備件進(jìn)行修復(fù)。

② 后者應(yīng)認(rèn)真區(qū)分，有針對性的解決。 

5、 增壓器軸承損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，機(jī)油消耗高，冒黑煙

（1）原因：

① 增壓器軸頸和止推軸承的潤滑油供應(yīng)不足；

② 使轉(zhuǎn)子軸頸和軸承間保持浮動(dòng)的潤滑油不足；

③ 增壓器已高速運(yùn)轉(zhuǎn)，而潤滑油未及時(shí)供給。

④ 柴機(jī)油過熱，從活塞與缸壁間竄過的燃?xì)膺^多；

⑤ 冷卻水漏入機(jī)油中；

⑥ 機(jī)油選用不當(dāng)，以及沒有按規(guī)定定期更換機(jī)油。

（2）處理方法：

① 檢查潤滑油壓力是否正常，機(jī)油量是否符合要求。

② 按規(guī)定要求，定期更換潤滑油，并保證潤滑油清潔。

③ 嚴(yán)格按規(guī)定要求，使用潤滑油，不得混用。

④ 應(yīng)避免發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫情況下工作，保持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度。

 

圖5  增壓器燒機(jī)油

圖6  增壓器機(jī)油消耗大

 

三、增壓器故障的預(yù)防措施

 

1、減少測量誤差

      避免因測量不準(zhǔn)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(shù)值在極限邊緣。對關(guān)鍵尺寸進(jìn)一步細(xì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dǎo)致密封墊滲油積炭、固死這一情況，采用擴(kuò)眼鑲套，從根本上解決由于體扣壞而造成的密封墊不嚴(yán)導(dǎo)致增壓器固死現(xiàn)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(yīng)使用耐油石棉橡膠墊，O型密封圈應(yīng)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)槽均無損傷變形及磨損，油封槽室的長度、寬度及其配合間隙要符合原設(shè)計(jì)要求。

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

（4）加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備的使用、維護(hù)和保養(yǎng)。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡機(jī)作為增壓器檢修作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)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(qiáng)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡機(jī)的維護(hù)。

（5）加強(qiáng)關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)子檢修工藝的落實(shí)。轉(zhuǎn)子主軸的跳動(dòng)量嚴(yán)格控制在0.02mm以內(nèi)。提高轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)的精度要求（工藝要求轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡為1.5gcm）,而我們所做的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡要求必須保證在1.0gcm以下。

4、防止柴油機(jī)或增壓器其它部件工作狀態(tài)不良的措施

（1）嚴(yán)格執(zhí)行柴油機(jī)檢修工藝，提高噴嘴、氣門等有關(guān)部件質(zhì)量。

（2）注意檢查增壓器油壓變化情況，每次大修需清洗增壓器。

（3）測量渦輪氣封圈與渦輪輪盤的徑向配合間隙，間隙值為0.44mm~0.60mm（設(shè)計(jì)值）。

 

四、增壓器的使用注意事項(xiàng)

 

      增壓器的使用壽命取決于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、配合精度以及制造質(zhì)量。但是，如果使用不當(dāng)也會(huì)大大降低其使用壽命。除了要嚴(yán)格按照檢修規(guī)程認(rèn)真做好中、小、輔修的規(guī)定檢查外，還需要把握好兩大環(huán)節(jié)。

1、安裝環(huán)節(jié)

      安裝時(shí)一定要調(diào)整好與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相配合的各部位，絕不允許產(chǎn)生安裝應(yīng)力，尤其支架鎖緊后，必要時(shí)修整連接孔。

2、定期的日常維護(hù)與保養(yǎng)

      一定要經(jīng)常檢查潤滑油質(zhì)量，定期更換濾芯，及時(shí)清理殼腔、流道內(nèi)積碳及異物，避免柴油機(jī)驟起驟降，及時(shí)鎖緊松動(dòng)部位等。在日常維護(hù)和保養(yǎng)環(huán)節(jié)上，需要注意以下三點(diǎn)：

（1）滑動(dòng)軸承的使用壽命與潤滑油質(zhì)量以及濾清效果有很大關(guān)系，一定要經(jīng)常對柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)進(jìn)行檢查，機(jī)油濾清器必須裝用濾清度不大于20μm的濾芯，對不小于20μm的雜質(zhì)分離率應(yīng)達(dá)到99%以上。

（2）潤滑油更換間隔雖然在柴油機(jī)規(guī)范中有規(guī)定，但應(yīng)注意的是，增壓器前面的濾清器要保持干凈，濾芯要定期清洗。

（3）增壓器的冷卻水只允許使用經(jīng)軟化的淡水，冷卻水的進(jìn)口溫度要低于50℃,出口溫度不得超過95℃。

 

總結(jié)：

      綜上所述，增壓器作為一個(gè)關(guān)鍵的配件，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其工作條件惡劣，并且涉及到運(yùn)用保養(yǎng)柴油機(jī)狀況等諸多方面，因此，首先要提高柴油發(fā)電機(jī)檢修人員的質(zhì)量意識(shí)和業(yè)務(wù)素質(zhì)，充分運(yùn)用現(xiàn)有的增壓器檢測設(shè)備保證質(zhì)量合格的增壓器供給，同時(shí)也要加強(qiáng)對操作人員的教育培訓(xùn)，在柴油發(fā)電機(jī)組操作和維護(hù)保養(yǎng)方面提出更高要求，為增壓器盡可能創(chuàng)造良好的工作條件，進(jìn)一步提高增壓器的運(yùn)用質(zhì)量。

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