故障檢修與技術(shù)維護(hù)

康明斯廢氣渦輪增壓器的優(yōu)點(diǎn)和故障案例

 

廢氣渦輪增壓就是利用柴油發(fā)電機(jī)排出的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，從而帶動(dòng)壓氣機(jī)，來(lái)提高進(jìn)氣壓力增加充氣量。增加柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣壓力，主要是靠裝在柴油發(fā)電機(jī)上的一個(gè)徑流式廢氣渦輪增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用柴油發(fā)電機(jī)排出的廢氣流經(jīng)渦輪機(jī)的力量，迫使渦輪機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)。因渦輪機(jī)葉輪與壓氣機(jī)葉輪同在一根軸上，所以在渦輪機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也帶動(dòng)壓氣機(jī)葉輪做相應(yīng)的調(diào)整旋轉(zhuǎn)，從而使通過(guò)壓氣機(jī)內(nèi)的空氣速度和壓力增加。又因壓氣機(jī)出氣口是和柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣支管相連接的，所以，這些經(jīng)過(guò)增壓后的空氣，也就能順利地進(jìn)入柴油發(fā)電機(jī)的燃燒室以供燃油燃燒。 柴油發(fā)電機(jī)采用廢氣渦輪增壓不僅可提高功率，還可減少單位功率質(zhì)量、縮小整機(jī)外形尺寸、降低燃油消耗。

 

渦輪增壓器剖析圖

 

 

1、廢氣渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)

 

（1）增壓器與柴油發(fā)電機(jī)只有氣體管路連接而無(wú)機(jī)械傳動(dòng)，因此增壓方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要消耗功率。

（2）在柴油發(fā)電機(jī)重量及體積增加很少的情況下，柴油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)無(wú)需做重大改動(dòng)，便很容易提高功率20%-50%。

（3）由于廢氣渦輪增壓回收了部分能量，故增壓后柴油發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)性也有明顯提高，再加上相對(duì)減小了機(jī)械損失和散熱損失，提高了柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)械效率和熱效率，使柴油發(fā)電機(jī)渦輪增壓后燃油溺消耗率可降低5%-10%。

（4）渦輪增壓柴油發(fā)電機(jī)對(duì)海拔高度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，因此裝有廢氣渦輪增壓的汽車(chē)在高原地區(qū)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

 

康明斯渦輪增壓器工作圖

 

 

2、廢氣渦輪增壓器的使用要點(diǎn)

 

（1）增壓器的轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)速高達(dá)80000-100000r/min，若用一般機(jī)械中的軸承將無(wú)法正常工作。因此，增壓器普遍采用全浮動(dòng)軸承。全浮動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)子軸和殼體軸承之間均有間隙，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有0.25-0.4Mpa壓力的潤(rùn)滑油充滿這兩個(gè)間隙，使浮動(dòng)軸承在內(nèi)外兩層油膜中隨轉(zhuǎn)子軸同向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速卻比轉(zhuǎn)子軸低得多，從而使軸承相對(duì)軸承孔和轉(zhuǎn)子軸的相對(duì)線速度大幅度下降。由于有雙層油膜，可以雙層冷卻，并產(chǎn)生雙層阻尼。由此可知，浮動(dòng)軸承具有高速輕載下工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)浮動(dòng)軸承對(duì)潤(rùn)滑油的要求很高。必須注意按規(guī)定牌號(hào)加注潤(rùn)滑油。

（2）所用潤(rùn)滑油必須清潔，否則將加速軸承磨損，甚至導(dǎo)致增壓器及柴油發(fā)電機(jī)性能惡化。因此，必須嚴(yán)格按照保養(yǎng)規(guī)定，定期清洗機(jī)油濾清器濾芯。15000km磨合期更換一次機(jī)油和濾芯，以后每10000km更換一次機(jī)油。

（3）應(yīng)按保養(yǎng)規(guī)定定期清潔空氣濾清器，每?jī)赡瓯愀鼡Q一次空氣濾清器濾芯或按運(yùn)行里程定期更換。使用中應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的密封性。

（4）為確保浮動(dòng)軸承的潤(rùn)滑，柴油發(fā)電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘(至少30s)，因?yàn)闄C(jī)油的壓力以及機(jī)油循環(huán)至浮動(dòng)軸承處需要一定時(shí)間，否則浮動(dòng)軸承的潤(rùn)滑條件得不到保障，加劇軸承磨損，甚至發(fā)生卡死故障。停機(jī)時(shí)也同樣如此，逐漸減少負(fù)荷，直至怠速運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘后方可停機(jī)。

（5）增壓器在使用了2000-2500h后，應(yīng)在柴油發(fā)電機(jī)不解體的狀態(tài)下測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的軸向移動(dòng)量。測(cè)量前應(yīng)先將進(jìn)、排氣管從增壓器上拆下，把千分表觸點(diǎn)頂在轉(zhuǎn)子軸上，然后軸向推動(dòng)葉輪進(jìn)行測(cè)量，移動(dòng)量應(yīng)為0.10-0.30mm。若超差則應(yīng)將增壓器拆下檢修，或更換增壓器。

 

渦輪增壓器工作流程圖

 

 

3、廢氣渦輪增壓器的故障案例

 

（1）故障現(xiàn)象  

一臺(tái)裝配康明斯6BT型的柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中，柴油發(fā)電機(jī)突然發(fā)生“飛車(chē)”，同時(shí)伴有異響、排氣管大量冒藍(lán)煙等現(xiàn)象。

（2）故障查找分析  

根據(jù)故障現(xiàn)象，首先拆檢高壓油泵，查看油量調(diào)節(jié)齒桿和調(diào)速器，皆運(yùn)動(dòng)靈活，無(wú)卡滯和松曠現(xiàn)象。對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)廢氣渦輪增壓器有少量潤(rùn)滑油流出。拆件廢氣渦輪增壓器，發(fā)現(xiàn)葉輪嚴(yán)重?fù)p壞，渦輪軸已折斷。查看進(jìn)氣系統(tǒng)，有大量潤(rùn)滑油進(jìn)入氣缸。廢氣渦輪增壓器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，渦輪軸突然折斷，導(dǎo)致葉輪變形、密封環(huán)密封破壞等一系列故障，并使增壓器潤(rùn)滑油泄露，進(jìn)而導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)供給廢氣渦輪增壓器的潤(rùn)滑油連同空氣一同進(jìn)入到燃燒室燃燒，造成柴油發(fā)電機(jī)“飛車(chē)”、排氣管大量冒藍(lán)煙。

（3）故障排除  

徹底清除進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的殘余潤(rùn)滑油，更換廢氣渦輪增壓器和康明斯專(zhuān)用潤(rùn)滑油后，柴油發(fā)電機(jī)工作恢復(fù)正常。

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