故障檢修與技術(shù)維護(hù)

康明斯柴油機(jī)渦輪增壓器常見故障及排除

 

摘要：由于廢氣渦輪增壓器轉(zhuǎn)速極高，康明斯柴油發(fā)電機(jī)組出廠時(shí)，所有運(yùn)動(dòng)部件都是經(jīng)動(dòng)平衡檢驗(yàn)合格后裝配總成，再經(jīng)動(dòng)平衡檢驗(yàn)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)而出廠的，零件精密度很高。因此，無特殊情況下，不得隨意分解增壓器，只有在柴油發(fā)電機(jī)組增壓器出現(xiàn)故障情況下，方可由專業(yè)人員或康明斯發(fā)電機(jī)維修廠進(jìn)行拆裝工作。

 

一、增壓器的結(jié)構(gòu)原理

 

      增壓器主要由裝在同一軸上的渦輪和壓氣機(jī)葉輪及軸承組成，兩端由壓氣機(jī)殼、渦輪殼及密封裝置和潤(rùn)滑系統(tǒng)組成。壓氣機(jī)葉輪的葉片為前傾后彎式，以提高壓氣機(jī)效率。渦輪殼為無葉噴咀雙腔渦流式。渦輪和軸焊接在一起，軸承系統(tǒng)采用全浮式滑動(dòng)軸承，是具有良好儲(chǔ)油性能的粉末冶金止推軸承，兩端均采用活塞環(huán)式密封環(huán)。壓氣機(jī)出氣口和渦輪殼的進(jìn)氣口的方向可任意調(diào)整，以滿足不同機(jī)型的需要。而且，渦輪增壓器在發(fā)電機(jī)額定工況下轉(zhuǎn)速將超過10萬轉(zhuǎn)/分。

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，不能瞬時(shí)提高轉(zhuǎn)速，而應(yīng)逐漸加載，以提高充氣效率，防止損壞渦輪、渦輪軸和增加油耗。應(yīng)按規(guī)定清洗和更換機(jī)油濾清器及機(jī)油，經(jīng)常檢查增壓器進(jìn)、排氣系統(tǒng)的密封狀況，以防密封環(huán)和甩油環(huán)損壞而使增壓器漏油，造成系統(tǒng)故障。廢氣渦輪增壓器各磨擦靠發(fā)電機(jī)機(jī)油進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。當(dāng)更新或修復(fù)增壓器后，應(yīng)取部分（約50毫升）與發(fā)電機(jī)使用要求同級(jí)別的機(jī)油，對(duì)增壓器進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑。方法為：從增壓器上端的機(jī)油口慢慢倒入，并轉(zhuǎn)動(dòng)增壓器的轉(zhuǎn)子，機(jī)油就能進(jìn)入各個(gè)潤(rùn)滑部位。

      柴油發(fā)電機(jī)冷機(jī)起動(dòng)后，應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘。因?yàn)樵鰤浩魉玫臋C(jī)油是經(jīng)機(jī)油泵吸取、加壓、過濾后，通過油管，另一部分被送至發(fā)電機(jī)機(jī)件，另一部分被送到增壓器，所以發(fā)電機(jī)起動(dòng)后機(jī)油被輸送到增壓器之前，如高速運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器會(huì)因缺油。而潤(rùn)滑不良，則會(huì)造成早期磨損而損壞。發(fā)電機(jī)工作時(shí)，有一部分機(jī)油是供給渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承潤(rùn)滑和冷卻增壓器用的。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)停機(jī)后，機(jī)油泵停止輸送機(jī)油，機(jī)油壓力迅速下降，增壓器渦輪部分的高溫傳給中間軸承殼內(nèi)的潤(rùn)滑油，熱量不能被迅速帶走，因此，發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)立即停機(jī)會(huì)引起渦輪增壓器過熱，易損壞軸承、軸封和軸。所以發(fā)電機(jī)在大負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，停機(jī)之前，要怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3~5分鐘。

圖1 增壓器工作原理示意圖

 

二、增壓器常見故障及排除

 

1、進(jìn)氣量不足

（1）主要原因：

空氣濾清器堵塞；

壓氣機(jī)進(jìn)氣口塵垢積聚造成進(jìn)氣阻力增大，空氣流量減少，所圖2所示；

進(jìn)氣管或接頭卡箍未擰緊造成進(jìn)氣泄漏，如圖3所示。

 

圖2 增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣口堵塞

圖3 柴油機(jī)進(jìn)氣管破裂或接口處松動(dòng)漏氣

 

（2）排除方法：

檢查排氣管、消聲器，檢查各連接管道，清洗或更換濾芯，清除積碳，更換增壓壓力調(diào)節(jié)閥門。

2、增壓器溫度過高

（1）主要原因：

供油時(shí)間遲，供油量過大，噴油器滴油和排氣門漏氣等都將造成柴油發(fā)電機(jī)機(jī)溫過高，增壓器溫度也隨之上升；

渦輪端油封磨損失效，機(jī)油竄入渦輪室內(nèi)燃燒，渦輪一端的溫度將大幅度升高。

正常溫度：渦輪端應(yīng)在500℃左右，壓氣機(jī)端溫度不應(yīng)燙手，若超出該溫度范圍則易燒壞增壓器。

（2）排除方法：

先檢查發(fā)電機(jī)溫度是否正常，再檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。

3、轉(zhuǎn)速下降或冒黑煙

（1）主要原因：

空氣濾清器堵塞；

壓氣機(jī)吸氣通道和內(nèi)腔因油垢過多而阻塞；

氣缸內(nèi)積碳與廢氣中的煙塵積聚在渦輪軸套內(nèi)，使轉(zhuǎn)子軸阻力增大；

排氣管阻塞或變形，導(dǎo)致排氣不暢；

渦輪密封環(huán)磨損失效，引起廢氣泄漏，對(duì)渦輪葉輪的驅(qū)動(dòng)力減小；

渦輪葉輪經(jīng)廢氣長(zhǎng)期沖刷而變形。

（2）排除方法：

清洗空氣濾清器及通氣管道；

清洗或更換轉(zhuǎn)子軸承和止推軸承。

4、轉(zhuǎn)子軸咬死

（1）主要原因：

當(dāng)轉(zhuǎn)子軸上的軸套咬死，增壓器停止工作，將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)功率急劇下降。造成轉(zhuǎn)子軸咬死的原因主要是機(jī)油過臟或變質(zhì)，使轉(zhuǎn)子軸潤(rùn)滑不良而造成轉(zhuǎn)子軸與軸套燒結(jié)而咬死。

（2）排除方法：清洗機(jī)油濾清器及潤(rùn)滑系統(tǒng)，更換機(jī)油和軸承。

5、異常振動(dòng)和噪聲

（1）主要原因：

增壓器支架剛度不夠或連接螺釘松動(dòng)；

轉(zhuǎn)子有損傷；

葉輪外緣與殼體發(fā)生摩擦，如圖4所示；

葉輪破裂或有異物進(jìn)入，如圖5所示；

增壓器連接處局部漏氣。

（2）排除方法：

檢查各連接管道，緊固有關(guān)部件，清潔或更換轉(zhuǎn)子總成。

 

圖4 增壓器壓氣機(jī)葉片外緣摩擦示意圖

增壓器渦輪葉片裂紋示意圖

 

 

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