Amb l’avanç de la informatització, els vaixells es transformen des del suport tradicional del servei de transport a les operacions mòbils conjuntes. Això fa noves exigències sobre el rendiment tècnic dels membres de la tripulació i dels equips, especialment els requisits més elevats sobre les operacions de manteniment i substitució de les peces del motor dièsel a causa de la creixent maniobrabilitat dels vaixells.
En el principi de reparació d’emergències, és difícil combinar professionals amb els membres de la tripulació en realitat. Per tant, és necessari conrear els membres de la tripulació als professionals i aportar importància al manteniment i reparació dels motors dièsel, per tal de millorar l’eficiència i la qualitat de la reparació i millorar l’eficiència de treball dels equips d’energia del vaixell.
El turboalimentació del gas d’escapament s’utilitza habitualment en motors dièsel marins. En els darrers anys, la probabilitat de problemes i malfuncions dels turbocompresors en motors dièsel marins ha augmentat significativament.
Per tant, és necessari analitzar i estudiar l’ús del turbocompresor, determinar les falles principals que es poden produir en el turbocompresor, combinar el mecanisme de falles, explorar mètodes efectius per reduir la taxa de fallada, ampliar la seva vida útil, millorar la seva fiabilitat i assegurar el rendiment de navegació del vaixell.
I. Estructura i mecanisme de treball del turbocompressor
El turbocompresor de gas d’escapament del motor dièsel està compost principalment per una turbina, un compressor i un coixinet intermedi.
En primer lloc, el port d’entrada de la turbina està connectat al tub d’escapament i el port d’escapament s’uneix al tub d’escapament.
El port d’entrada del turbocompressor està connectat a la canonada del filtre d’aire, el port d’escapament està connectat al col·lector d’entrada i la turbina i l’impulsor s’instal·len respectivament a la cambra de turbines coaxials i al turbocompressor.
Un compressor centrífuga està compost per un silenciador, una closca d’entrada d’aire, un impulsor del compressor i un difusor.
Durant el funcionament del compressor, el gas d’escapament entra a la canonada principal d’escapament i la turbina turbocompressiona, funciona i es descarrega del port d’escapament. Després d’això, es connecta al silenciador d’escapament a través del colze d’escapament, el maniller i el silenciador d’escapament.
L’aire fresc entra al compressor a través del silenciador i del filtre d’aire.
② Els coixinets adopten dos construïts - en els coixinets flotants, que estan instal·lats a la carcassa del coixinet. L’oli lubricant entra des del sistema de lubricació principal i després flueix cap a la part inferior de la carcassa.
③ El funcionament coaxial del compressor i la turbina pot augmentar la pressió i la densitat del gas entrant. Quan la velocitat de rotació es manté constant, pot proporcionar una major producció d’energia, aconseguint l’efecte de millorar l’economia de combustible i reduir les emissions
Ⅱ. Falles i causes comunes
En els turbocompresors de gas d’escapament, les zones de problemes habituals inclouen el compressor, els eixos de les rodes, els coixinets i les turbines.
Abans de començar i després d’aturar la màquina, cal parar molta atenció als canvis en la velocitat, la temperatura i el so operatiu del turbocompressor.
El turbocompresor funciona a gran velocitat en un entorn de temperatura alt - i la tensió tèrmica i la tensió alternativa que porta són molt complexes.
Quan operen a gran velocitat, la vibració del impulsor turbocompressor, l’eix i els coixinets danyaran el clearance d’ajustament i afectarà el rendiment del turbocompressor.
A més, el gas d’escapament conté òxids i vapors de sofre i nitrogen. L’àcid format després de la combinació corroirà el turbocompresor i reduirà la seva vida útil.
Després de la investigació i l'anàlisi, el turbocompresor té les falles comunes següents.
1. Surge
Quan un motor dièsel s’atura de sobte o s’elimina la càrrega, el rotor del turbocompressor no s’aturarà a causa de la inèrcia.
Arribats a aquest punt, la pressió d’entrada encara és molt alta, però el motor dièsel no requereix gaire aire després de la descàrrega. L’excés de pressió d’esquena del motor dièsel provoca un augment.
Quan un motor dièsel està sobrecarregat, l’energia del gas d’escapament descarregat mostra una tendència explosiva. En aquest moment, la velocitat del motor dièsel augmenta molt o no, i el fenomen físic de la pujada també és propens a produir -se. Això es deu al fet que l’aire que entra en gran mesura al compressor es balanceja, provocant la vibració del seu impulsor, generant així un so de sibilanç pesat.
Per als compressors centrífugs, aquest fenomen de sobretensió es produirà quan el cabal és baix i el valor de la pressió d’escapament és superior a 2,5 kpa.
Hi ha principalment tres causes de respiració.
En condicions de funcionament normals, el camí del flux d’aire del turbocompressor:
Aire → Filtre d’aire a la ingesta del compressor → silenciador → Impulsor del compressor → Difusor del compressor → Refrigerador d’aire → Caixa d’escala → Ingesta d’aire → Diesel Motor Cilindre → Port d’escapament → Escape Pipe → Anell de la boquilla a l’extrem de la turbina de gas d’escapament → Impulsor de turbines de gasos d’escapament → Boiler de gasos d’escapament → Descàrrega.
La superfície de flux de cada part està fixa.
Si algun dels enllaços anteriors enllaça, afectarà la circulació de gas del motor dièsel, provocant un augment del turbocompressor del motor dièsel, una disminució de l'eficiència del rendiment del turbocompresor i la pressió de despatxament d'increment, així com una pujada de la temperatura d'escapament del motor principal. Si la temperatura d’escapament del motor principal augmenta a un valor determinat, es pot produir alarmes de falles, desacceleració automàtica o d’apagada.
Entre els components a través dels quals passa el flux d’aire, la brutícia de parts com filtres, cilindres i broquets és el principal factor que causi un augment.
2. Falla mecànica del turbocompressor
Les fallades mecàniques inclouen danys de suport i danys de la fulla de rotor.
Quan es produeix un mal funcionament, comproveu primer la pantalla del filtre. Si està net, considereu que hi ha danys als components del turbocompressor. Si es troba un problema, atureu la màquina immediatament per reparar -la.
(1) El rodament del turbocompresor està danyat
L’eix del turbocompresor s’ha trencat.
Un dels extrems de l’eix giratori és una turbina i l’altre extrem està connectat a l’impulsor.
Si l’eix es trenca a temperatures altes, el motor dièsel s’apagarà.
Les principals causes de la fractura del suport són:
① Sota l’acció de les forces externes, la superfície de la turbina canvia o el compressor no es fixa amb força i no pot funcionar normalment i de manera estable. L’eix deformat de la roda es trenca sota l’acció de l’estrès i el parell.
② Quan el turbocompresor està en funcionament, l’eix vibra a mesura que la velocitat de rotació del turbocompresor canvia i la fractura de fatiga es produeix sota l’acció de l’estrès altern.
③ L’eix giratori no té lubricació i s’adhereix al rodament flotant. Alta - temperatura i alta - El gas d'escapament de pressió afecta l'eix de la roda fixa, fent que l'eix es trenqui.
Si els objectes estrangers cauen a l’entrada de la canonada i es mouen a la carcassa de la caixa de la turbina, les col·lisions rígides entre objectes durs com els cargols i l’eix de la roda poden fer que l’eix es trenqui.
Mala lubricació del turbocompresor.
L’oli lubricant del rodament del turbocompresor prové del sistema de lubricació i de la paella d’oli. La mala lubricació i altres factors poden provocar l’erosió de l’eix de la roda. Les raons principals són:
① Quan l’oli lubricant és insuficient o la pressió del petroli no compleix els requisits, l’eix es cremarà a causa de la fricció i la temperatura alta quan el cabal és insuficient o la pressió del petroli és inferior al valor especificat.
② Si la qualitat del petroli no compleix els requisits, utilitzant oli lubricant de no - qualificacions especificades o amb una gran quantitat d’impureses impureses, la temperatura del rodament augmentarà.
③ Quan l’anell de segell de la turbina es desgasta excessivament, generant una quantitat considerable de calor i danyant el suport del rodament, la pel·lícula d’oli desigual a la bretxa entre la turbina i l’eix giratori és difícil d’aconseguir un bon efecte de lubricació.
Quan la velocitat de rotació del turbocompresor supera la seva velocitat màxima, es produirà un fenomen desbocat.
A mesura que la velocitat de rotació augmenta, el subministrament d’oli lubricant es fa insuficient, l’efecte de refrigeració es deteriora i l’eix de la roda es crema a causa de la incapacitat de dissipar la calor.
Quan les temperatures d’entrada i sortida de l’oli lubricant són massa altes i el refredament no és oportú, l’eix de la roda també es cremarà.
Quan s’accelera, s’ha de reduir la velocitat o s’ha d’aturar el vehicle per a la inspecció. Si l’eix està danyat, s’hauria de substituir.
Els danys habituals als coixinets inclouen un desgast excessiu, rascades, escorcolls, esquerdes i cremades.
Quan la pressió del petroli és insuficient, es produirà problemes de vibració, deformació de les closques i fins i tot un desgast greu dels coixinets.
Quan s’instal·la un nou turbocompresor, l’oli i el filtre lubricant es substitueixen, la màquina ha estat inactiva durant molt de temps, no s’ha iniciat correctament, o la qualitat de l’oli lubricant és baixa, és fàcil provocar falles com una major resistència o ruptura del pipeline d’entrada d’oli. Quan el nivell de petroli a la paella d’oli és baix, l’aire entra al pipeline de lubricació i provoca resistència a l’aire, o el subministrament d’oli lubricant al turbocompressor es talli, es farà un desgast i una crema de la superfície del coixinet
(2) Danys de la fulla
Quan la turbina funciona a gran velocitat, fins i tot si entra restes molt petites, el seu angle de guia aeri canviarà, que tindrà un impacte significatiu en les fulles o el impulsor.
Els objectes grans i durs poden deixar rascades o fins i tot esquerdes a les fulles.
La causa principal de la fractura de la fulla és la fallada de fatiga causada per la tensió de flexió repetida a la fulla.
Quan el turbocompresor augmenta, les puntes de la fulla del impulsor de la turbina xoquen amb la carcassa, provocant una deformació de la fulla i té un impacte significatiu en la velocitat de rotació.
Els sons anormals de colpeig sovint es produeixen quan el impulsor es trenca.
Quan la vibració és anormal o el soroll és gran, la màquina s’ha d’aturar per a la inspecció.
Després de substituir o reparar el impulsor, cal realitzar proves d’equilibri estàtic i equilibri dinàmic.
(3) Pressió d'increment anormal
Quan la ingesta d’aire és insuficient, l’aire comprimit es pot enviar al compressor pel dispositiu de reposició d’aire per aconseguir la pressió de la pressurització.
La lectura de calibre de pressió és més evident quan la velocitat de rotació s’acosta o arriba a la velocitat nominal (per exemple, la velocitat nominal del motor dièsel NTA855-M350 és de 1800 r/min).
A altes velocitats de rotació, l’eficiència mecànica és molt elevada i diverses raons poden provocar canvis importants en la pressió.
La pressió augmenta.
Quan la càrrega es manté constant, la velocitat del turbocompresor sovint condueix a un augment de la pressió.
Els motius principals són:
① Una fallada del sistema de combustible va comportar una mala combustió, un cop més greu i un augment de la temperatura d’escapament.
② El turbocompresor està brut amb la turbina, reduint la zona de flux i accelerant la velocitat d’expulsió del gas, cosa que fa que la velocitat de rotació del turbocompresor augmenti.
③ Quan un motor dièsel està sobrecarregat, la càrrega és massa gran i la velocitat de rotació és relativament elevada, el volum de gas d’escapament augmenta, la velocitat de rotació de la turbina del gas d’escapament s’aixeca, la velocitat de rotació de l’impulsor del compressor augmenta, el volum d’aire comprimit augmenta i el dièsel es crema més completament.
Sota aquesta condició de treball, el volum d’injecció de combustible augmenta i el vehicle es pot aturar en qualsevol moment. Cal reduir immediatament i descarregar per garantir la seguretat.
La pressió ha disminuït.
La combustió incompleta afecta la potència.
Es manifesta a:
① Tubs d’entrada bruta: volum d’entrada reduïda, pressió d’impuls insuficient i acompanyada de xiulet. Els dipòsits de carboni o les taques d’oli que s’adhereixen al difusor, el impulsor i la boquilla de la turbina augmenten la resistència de rotació del turbocompressor.
② Temporització de subministrament de combustible inexacta: el temps de subministrament de combustible queda enrere, provocant una posterioritat, combustió incompleta de gasoil, debilitada energia d’escapament i una disminució de la velocitat de la turbina.
③ fuga de canonades d’escapament: això comporta una disminució de l’energia disponible de la turbina, afectant la seva velocitat de rotació i la pressió del turbocompressor també baixa en conseqüència.
④ Obertura tardana i tancament precoç de la vàlvula d’escapament: el volum d’escapament disminueix, la velocitat de rotació del rotor de la turbina baixa, donant lloc a una disminució de la pressió d’increment. A la figura 1 es mostra la taula corresponent de falles de turbocompresor i possibles causes.
Figura 1 Taula de falles i possibles causes dels turbocompresors del vaixell
Mitjançant l’anàlisi de la figura 1, es poden determinar els fenòmens i les causes rellevants de la fallada del turbocompresor i es poden prendre solucions dirigides.