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摘 要: 内燃机是一种耗气机械,因为燃油需要与空气混合才能完成燃气冲程。空燃比达到某一值后,再增加燃油,不会产生更多的功率,超过空燃比极限后,增加供油只会造成燃油消耗量增加、废气温度升高,缩短柴油机寿命。为了解决这一问题,涡轮增压器出现了,向发动机提供压缩空气。针对发动机废气涡轮增加器的使用和维护,从基本构造和工作原理入手,提出了装配、使用、维修过程中的注意事项,并对常见的故障进行分析和排除。
关键词:工程机械 ; 涡轮增压器
内燃机是一种耗气机械,因为燃油需要与空气混合才能完成燃气冲程。一旦空燃比达到某一值后,再增加燃油,不会产生更多的功率,只会将未燃尽的燃油混杂在黑烟里排到大气中。发动机供油越多,黑烟就越浓,因此,超过空燃比极限后,增加供油只会造成燃油消耗量增加、废气温度升高,缩短柴油机寿命。为了解决这一问题,涡轮增压器出现了,向发动机提供压缩空气。由于空气进气量的增加,允许喷入较多的燃油,使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧率。这就实现了发动机尺寸不增加,而功率增加。同时还节约了燃油降低了黑烟排放。现在越来越多的工程机械都装有废气涡轮增压器,涡轮增压器的运用也日益广泛,由于废气涡轮增压器安装在排气管上,工作环境恶劣,通常处在500℃高温和每分钟10～20万转的高速下工作,如不善加对待,就容易发生故障,影响设备的正常工作。
一、废气涡轮增压器的结构及工作原理
涡轮增压器的组成由涡轮、压气机、转子总成、轴承机构、中间体和密封装置等组成。
涡轮部分是个向心式的径流或混流装置,由铸造的涡轮叶轮、叶轮隔热罩及涡轮壳组成,进气口位于涡轮壳的外直径处。废气流进涡轮,经叶轮叶片,从涡轮壳直径的中心部位流出。
压气机部分是个离心式或径向外流式装置,由铸造的压气机叶轮、后盖板及压气机壳组成,进气口位于压气机壳直径的中心部位处。空气在压气机内向外流,经叶轮叫片,从压气机壳的外直径处流出。
涡轮增压器卸去所连接的压气机壳和涡轮壳后剩下的部分称为中间壳和转子总成。中间壳(又称轴承壳)以一个精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡轮的涡轮系统。轴承是涡轮增压器的关键零件。称为“全浮式轴承”,这是根据润滑形式命名的轴承,工作转速极高,工作环境恶劣。这一为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样承受重的载荷,而是必须精确地定位两只叶轮的位置,使其尽可能靠近两端壳子的轮廓型线。这种定位的关键是向中间壳油孔、轴承和轴之间的间隙注入润滑油。注入到间隙里的润滑油对提高涡轮增压器的效率和延长使用寿命是极其重要的。因此,保证润滑是非常重要的事情。如果因油压低导致机油供给缓慢,就会损坏轴承从而导致涡轮增压器失效。中间体既是增压器的支承机构,又是增压器的润滑冷却装置。
上图是润滑油流动的示意图,它说明从发动机润滑系统流出的润滑油是如何通过油孔和油槽流入两个主轴承的。润滑油流过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈。润滑油也从进油孔直接进入推力轴承,或者通过在压气机壳后盖板的油道进入推力轴承。润滑油靠重力从中间壳排出。 密封系统使中间壳同涡轮级和压气机级分开。密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内,并阻止燃气和空气从这两个区域流入中间壳。密封系统由活塞环密封、石墨和O形图密封、甩油环以及迷宫(螺纹状的)密封组成,以完成密封任务。当轴旋转和壳体内气体压力建立起来时,密封开始起作用。 各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。止推部件用来保证轴向位置。轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来连接压气机叶轮和涡轮叶轮。涡轮壳和压气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、V形卡箍和/或压板、锁紧板来连接。
涡轮增压器是利用发动机排气管排出的高速气流带动涡轮旋转,并通过同轴旋转的进气叶轮增大进气管的空气压力,增加气缸的充气量,提高发动机功率,并降低排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。工作时,增压器转子轴一端的涡轮叶轮在气缸排出的废气驱动下,带动另一端的压气机叶轮高速旋转(30000～160000转/分钟),同时,涡轮带动离心式压气机提高进气压力,并通过中冷器冷却,增大空气的密度后进入气缸,使每个工作循环进入气缸的新鲜空气量增加,从而喷入更多的燃油。高压空气流经进气管进入气缸与喷入气缸的更多柴油混合燃烧,显著改善了发动机的燃烧过程,可提高发动机功率30%～50%,降低油耗8%左右。
必须说明的是,涡轮增压器不是一种能源,它唯一作用是向发动机提供更多的压缩空气,使发动机可以燃烧更多的燃油,从而产生更多的功率,涡轮增压器根本不会改变发动机本身的工作特性。它之所以能够工作完全是取决于发动机废气的流量、压力和温度。 涡轮增压器是一个完整的工作系统中的一个主要部件。只是为了方便起见,才把涡轮增压器用螺栓安装在发动机的外面,但它的作用绝不亚于发动机的凸轮轴或活塞。涡轮增压器不可能纠正或克服诸如发动机燃油系统、发动机定时、空气滤清器堵塞、轴瓦故障等一类的机械故障或缺陷问题。因此,如果一台增压的发动机发生故障,而涡轮增压器已经被检查并已确定是工作正常的,那么就要象对非增压的发动机一样进行故障检修。简单地替换一台好的涡轮增压器并不能排除发动机本身的机械故障。
了解涡轮增压器在整个发动机工作系统中的作用,对成功地诊断和排除故障是非常重要的。同样,更好地了解涡轮增压器的一些特点会有助于判定涡轮增压器的损坏或缺陷以及每次都能一次就安装正确。下面的步骤是对发动机工作情况变化的综合评估。在发动机上进行故障分析也将有助于揭露任何外部的或与造成涡轮增压器故障有关的发动机的问题,这些故障必须被排除,以避免新换上的涡轮增压器的损坏。
二、增压器的装配
增压器的装配必须注意几点:
1、安装前应将增压器的所有零、部件采用非碱性清洁剂和软刷清洗干净,并用压缩空气吹干。安装时各摩擦面应加注润滑油,以防止零件拉伤。经过浸泡不能除去积碳层的零件,必要时用毛刷清除,严禁用金属或硬刷子。
2、叶轮必须经过单件动平衡,转子总成必须经整体平衡效验合格后装配。
3、涡轮端和压气机端两密封环开口互成180度安装,密封环开口想对中间体进油口成90度。
4、装配涡轮轴、压气机叶轮及锁紧螺母的相对位置记号需对正。
5、增压器各间隙的装配应依据其型号的主要技术数值。
6、装配完毕,应从增压器进油口加注适量机油,加入同时应手转动转子,测听有无碰、擦异响,及卡阻现象,如有应查明原因并排除。更换新增压器总成时,应在安装前从增压器进油口加注适量机油,加入同时应手转动转子,以保证增压器在安装后启动发动机的瞬间使轴及轴承得到良好的润滑。
三、涡轮增压器的使用
我们正确使用涡轮增压器,使其保持良好的工作性能,满足工程机械发动机的正常工作需求。发动机在正常工作情况下,涡轮增压器的转速在10-20万转/分钟(r/min),涡轮排气的温度可达600-900摄氏度。
一是正确使用发动机机油发动机的机油要按说明书规定使用,一般来说,对于低增压柴油机,应选用不低于CC级的柴机油,对中增压柴油机,应选用不低于CD级的柴机油。对高增压柴油机一般采用CH级的柴机油。发动机保养要按发动机工作小时要求及时更换机油和机油滤清器,保证油质,使增压器得到良好的润滑和散热。
二是保持正常的润滑系统机油压力柴油机在运转中,当机油压力低于0.15MPa时,应停机检查,增压器转子轴与轴承润滑,以免机油压力过低造成烧损,机油压力过高也可造成机油窜入涡轮室或压气机室。例如,某工地工作一台小松PC400工作1862小时发生涡轮增压器损坏,更换新品总成,安装使用20分钟再次损坏。松开涡轮增压器回油管,启动发动机没有润滑油流出。松开机油压力测压接头后,有润滑油从润滑软管中断续流出,且压力较低。卸下涡轮增压器润滑软管接头,用细铁丝在机油滤清器联接盖内勾出一橡胶密封件。橡胶密封件是安装在机油滤清器内的,由于客户使用的密封件是非小松纯正部品,质量较差,容易脱落。疏通润滑管路,再次更换一新涡轮增加器总成,故障排除。
三是发动机的正确预热发动机启动后不能急加油门,应使发动机怠速运转3-5min,以保证增压器轴承得到充分的润滑,增压器的轴承是浮动轴承,如润滑不良可使轴承瞬间烧损。在冬季低温启动发动后急加油门可损坏增压器油封,要使发动机至少怠速预热5min。
四是发动机的正确熄火发动机在熄火前应使发动机怠速运转3-5min。如发动机在高转速下突然熄火停止工作,机油压力为零,而增压器的转子由于惯性继续高速运转,增压器在高转速下停止润滑,热量未被机油带走及时冷却,使增压器的局部温度可达900-1000摄氏度,产生轴承烧损和机油结焦产生积碳。所以在高转速下应怠速运转3-5min,来降低增压器的转子转速和降低增压器的温度。
五是要避免发动机长时间的怠速。当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时,润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中。这一般不会造成机械损伤,但会弄脏叶轮。
四、涡轮增压器检查
1、涡轮增压器工作情况检查
发动机在工作中,根据发动机怠速和中速及变换发动机转速情况下检查,使增压器应运转均匀,无金属撞击或金属磨擦异响,无喘振或不正常振动现象。
2、涡轮增压器外部检查
经常检查增压器固定情况,排气和导管是否漏气润滑油管和接头是否漏油,出现渗漏及时检修。
3、涡轮增压器涡轮及空压轮检查
检查涡轮和空压轮应完整清洁,是否有积碳和积尘。
4、涡轮增压器密封环检查
要经常检查密封环是否密封,密封不良可使机油进入进气管道及气缸燃烧。造成发动机机油烧损。
五、涡轮增压器保养
定期清洁空气滤清器并检查进气系统是否漏气。若滤清器堵塞,会使进气阻力增大,使压气机入口的空气压力和流量减少,造成增压器工作效率降低。若进气系统漏气,灰尘将被吸入压气机壳内并进入气缸,造成叶片和柴油发动机零件早期磨损,致使增压机和柴油发动机性能变坏。
六、维修要专业
涡轮增压器转子轴承配合精度很高,对维修及安装时的工作环境要求很严格,因此,当涡轮增压器出现故障或损坏时应到专业的维修站进行维修。
七、废气涡轮增压器的常见故障排除
1、涡轮增压器两端漏油
增压器两端或某一端漏油,是工程机械使用中最常见的故障之一。从理论上讲,以正常压力进入中间体的机油,在通过轴承工作面后,油压已变为零,只是靠重力自然向下流回发动机的油底壳。而且在正常工作状态下增压器两端叶轮的轮背处都有一定的气体压力,因此机油是不会从低压力区向高压力区流动的。密封环的主要作用是封住压气机和涡轮壳内的气体向中间体油腔泄漏,只有在特殊情况下,才起密封机油的作用。虽然如此,如果使用不当,在下列情况下仍可造成增压器的两端漏油。
一是发动机长期怠速运转发动机长时间怠速运转,增压器涡轮及叶轮的轮背处会产生一定的负压,而导致中间体内的机油向外泄漏,因此应避免发动机长时间怠速运转。
二是回油不畅在使用中如因机油的回油管路发生变形或阻塞,致使机油回油不畅,中间体内机油压力过高,压缩机油沿着转子轴向两端流动挤出密封环造成漏油。因此要经常检查回油管路是否畅通,保证机油能够正常地流回油底壳。
三是发动机曲轴箱压力过高曲轴箱废气压力超过规定值,会使增压器回油管路内压力升高,回油不畅而造成密封环漏油。应经常检查曲轴箱的通风状态,以及下排气管路是否畅通。以防止曲轴箱内的混合气体顺排气管抽入压气机及气缸内,造成发动机烧机油现象。
四是空气滤清器阻塞发动机长期使用后,空气滤清器滤芯会因积尘过多而造成阻塞,从而导致压气机进气负压太高,叶轮的轮背处会出现因负压太高造成的密封环漏油,因此要定期检查保养空气滤清器,使滤芯不阻塞,不击穿,保持正常的供气状态。
五是密封环磨损或失效长时间不更换机油,使机油中的杂质太多起研磨料的作用,加剧密封环磨损、变薄,逐步失去封气、封油作用而导致漏油。这些外来杂质颗粒小于0.02 mm,可随机油流入轴承与轴的油膜中及密封环处,严重研磨旋转零件,加重零件的磨损失效。
2、浮动轴承的磨损
浮动轴承磨损是造成增压器漏油最常见的故障之一。发生此类故障后,轴承与轴之间间隙过大,油膜破坏,承载能力下降,转子轴系振动加剧,破坏了动平衡。过大的旋转半径使两端密封破坏,严重时可能使整台增压器毁坏。出现这种故障主要有以下原因:
一是未按说明书使用发动机机油发动机增压后其热负荷和机械负荷大幅度增加,工作状态的温度非常高,从而使机油的温度升高,粘度下降,承载能力下降。而增压器的转速高于发动机的转速近20倍,因此增压器轴承处的温度远远高于发动机曲轴处的温度。这就要求机油具有较高的粘度,能承受高速转子的负荷和较高的温度,还要具有较好的分散性、抗氧化性和耐磨性,而普通机油是很难达到这一使用要求的。因此必须按说明书的指示正确使用发动机机油。
二是机油清洁度太差如前所述,机油中含有太多的杂质会加速轴承和轴的磨损,在维修中经常发现发动机油底壳中机油变黑、变稀,甚至成黑泥状,这样的机油如继续使用毫无疑问会使轴承在短时间内因磨损报废。
三是缺油干磨增压器的机油是来自发动机机油泵的,若机油泵工作不正常,造成供油不足或油压过低,以及进油管路变形、阻塞,出现裂纹等现象导致机油供应量不足,均能使增压器轴承和轴因为润滑不良而损坏。在维修中经常发现有的轴承及轴有明显的干摩擦痕迹,严重时会见到烧成蓝色的现象。所以应经常检查进油管路,出现问题及时排除。增压器机油进口压力应大于0.2MPa才能保证机油的供油量及轴承等旋转件的正常润滑。此外在检查增压器转子时,若轴向间隙过大,则表明止推轴承磨损过大。若径向间隙过大,则说明浮动轴承磨损过大。
3、增压器温度过高
由于增压器和发动机共用润滑系,若柴油机自身温度过高,增压器温度也随之上升;涡轮端油封磨损失效,机油窜入涡轮室内燃烧,涡轮一端的温度将大幅度升高。涡轮端温度应在500℃左右,压气机端温度不应烫手,若超出该温度范围则易烧坏增压器。先检查发动机温度是否正常,再检查润滑系统和冷却系统。
4、异常振动和噪声
增压器支架刚度不够或连接螺钉松动;转子有损伤;叶轮外缘与壳体发生摩擦;增压器连接处局部漏气。检查各连接管道,紧固有关部件,清洁或更换转子总成。
综上,对于工程机械带有涡轮增压器的发动机来说,只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器,不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长,提高了设备的动力性,而且也提高了设备使用的经济性,所以我们在实际使用中一定要善待涡轮增压器。
参考文献:
〔1〕于世元.《涡轮增压器原理、结构和使用》.国防工业出版社.1989.04
〔2〕徐立汉,朱建江.废气涡轮增压器的正确使用〔J〕.柴油机,2002.06.
〔3〕范孝铨等译《涡轮增压与涡轮增压器文集》人民交通出版社1987.07
〔4〕曹孝瑾《涡轮增压器与柴油机》国防工业出版社1984.01
〔5〕袁玉和《车辆用涡轮增压器:构造、原理、使用与维修》国防工业出版社1990.08
〔6〕高寒《发动机原理》北京交通大学出版社 2007.12
关键词:工程机械 ; 涡轮增压器
内燃机是一种耗气机械,因为燃油需要与空气混合才能完成燃气冲程。一旦空燃比达到某一值后,再增加燃油,不会产生更多的功率,只会将未燃尽的燃油混杂在黑烟里排到大气中。发动机供油越多,黑烟就越浓,因此,超过空燃比极限后,增加供油只会造成燃油消耗量增加、废气温度升高,缩短柴油机寿命。为了解决这一问题,涡轮增压器出现了,向发动机提供压缩空气。由于空气进气量的增加,允许喷入较多的燃油,使发动机产生较多的功率并具有较高的燃烧率。这就实现了发动机尺寸不增加,而功率增加。同时还节约了燃油降低了黑烟排放。现在越来越多的工程机械都装有废气涡轮增压器,涡轮增压器的运用也日益广泛,由于废气涡轮增压器安装在排气管上,工作环境恶劣,通常处在500℃高温和每分钟10～20万转的高速下工作,如不善加对待,就容易发生故障,影响设备的正常工作。
一、废气涡轮增压器的结构及工作原理
涡轮增压器的组成由涡轮、压气机、转子总成、轴承机构、中间体和密封装置等组成。
涡轮部分是个向心式的径流或混流装置,由铸造的涡轮叶轮、叶轮隔热罩及涡轮壳组成,进气口位于涡轮壳的外直径处。废气流进涡轮,经叶轮叶片,从涡轮壳直径的中心部位流出。
压气机部分是个离心式或径向外流式装置,由铸造的压气机叶轮、后盖板及压气机壳组成,进气口位于压气机壳直径的中心部位处。空气在压气机内向外流,经叶轮叫片,从压气机壳的外直径处流出。
涡轮增压器卸去所连接的压气机壳和涡轮壳后剩下的部分称为中间壳和转子总成。中间壳(又称轴承壳)以一个精心设计的轴承系统来支撑压气机和涡轮的涡轮系统。轴承是涡轮增压器的关键零件。称为“全浮式轴承”,这是根据润滑形式命名的轴承,工作转速极高,工作环境恶劣。这一为高速运转而设计的轴承系统不能象曲轴的轴承那样承受重的载荷,而是必须精确地定位两只叶轮的位置,使其尽可能靠近两端壳子的轮廓型线。这种定位的关键是向中间壳油孔、轴承和轴之间的间隙注入润滑油。注入到间隙里的润滑油对提高涡轮增压器的效率和延长使用寿命是极其重要的。因此,保证润滑是非常重要的事情。如果因油压低导致机油供给缓慢,就会损坏轴承从而导致涡轮增压器失效。中间体既是增压器的支承机构,又是增压器的润滑冷却装置。
上图是润滑油流动的示意图,它说明从发动机润滑系统流出的润滑油是如何通过油孔和油槽流入两个主轴承的。润滑油流过轴承中的油孔去润滑和冷却轴承、轴承孔和轴颈。润滑油也从进油孔直接进入推力轴承,或者通过在压气机壳后盖板的油道进入推力轴承。润滑油靠重力从中间壳排出。 密封系统使中间壳同涡轮级和压气机级分开。密封限制润滑油流进压气机和涡轮区域内,并阻止燃气和空气从这两个区域流入中间壳。密封系统由活塞环密封、石墨和O形图密封、甩油环以及迷宫(螺纹状的)密封组成,以完成密封任务。当轴旋转和壳体内气体压力建立起来时,密封开始起作用。 各种卡环和螺栓用来防护转动部件或将它们定位。止推部件用来保证轴向位置。轴的螺母或车有螺纹的叶轮用来连接压气机叶轮和涡轮叶轮。涡轮壳和压气机壳同中间壳及转子总成靠螺栓、V形卡箍和/或压板、锁紧板来连接。
涡轮增压器是利用发动机排气管排出的高速气流带动涡轮旋转,并通过同轴旋转的进气叶轮增大进气管的空气压力,增加气缸的充气量,提高发动机功率,并降低排放。废气涡轮与压气机通常装成一体。工作时,增压器转子轴一端的涡轮叶轮在气缸排出的废气驱动下,带动另一端的压气机叶轮高速旋转(30000～160000转/分钟),同时,涡轮带动离心式压气机提高进气压力,并通过中冷器冷却,增大空气的密度后进入气缸,使每个工作循环进入气缸的新鲜空气量增加,从而喷入更多的燃油。高压空气流经进气管进入气缸与喷入气缸的更多柴油混合燃烧,显著改善了发动机的燃烧过程,可提高发动机功率30%～50%,降低油耗8%左右。
必须说明的是,涡轮增压器不是一种能源,它唯一作用是向发动机提供更多的压缩空气,使发动机可以燃烧更多的燃油,从而产生更多的功率,涡轮增压器根本不会改变发动机本身的工作特性。它之所以能够工作完全是取决于发动机废气的流量、压力和温度。 涡轮增压器是一个完整的工作系统中的一个主要部件。只是为了方便起见,才把涡轮增压器用螺栓安装在发动机的外面,但它的作用绝不亚于发动机的凸轮轴或活塞。涡轮增压器不可能纠正或克服诸如发动机燃油系统、发动机定时、空气滤清器堵塞、轴瓦故障等一类的机械故障或缺陷问题。因此,如果一台增压的发动机发生故障,而涡轮增压器已经被检查并已确定是工作正常的,那么就要象对非增压的发动机一样进行故障检修。简单地替换一台好的涡轮增压器并不能排除发动机本身的机械故障。
了解涡轮增压器在整个发动机工作系统中的作用,对成功地诊断和排除故障是非常重要的。同样,更好地了解涡轮增压器的一些特点会有助于判定涡轮增压器的损坏或缺陷以及每次都能一次就安装正确。下面的步骤是对发动机工作情况变化的综合评估。在发动机上进行故障分析也将有助于揭露任何外部的或与造成涡轮增压器故障有关的发动机的问题,这些故障必须被排除,以避免新换上的涡轮增压器的损坏。
二、增压器的装配
增压器的装配必须注意几点:
1、安装前应将增压器的所有零、部件采用非碱性清洁剂和软刷清洗干净,并用压缩空气吹干。安装时各摩擦面应加注润滑油,以防止零件拉伤。经过浸泡不能除去积碳层的零件,必要时用毛刷清除,严禁用金属或硬刷子。
2、叶轮必须经过单件动平衡,转子总成必须经整体平衡效验合格后装配。
3、涡轮端和压气机端两密封环开口互成180度安装,密封环开口想对中间体进油口成90度。
4、装配涡轮轴、压气机叶轮及锁紧螺母的相对位置记号需对正。
5、增压器各间隙的装配应依据其型号的主要技术数值。
6、装配完毕,应从增压器进油口加注适量机油,加入同时应手转动转子,测听有无碰、擦异响,及卡阻现象,如有应查明原因并排除。更换新增压器总成时,应在安装前从增压器进油口加注适量机油,加入同时应手转动转子,以保证增压器在安装后启动发动机的瞬间使轴及轴承得到良好的润滑。
三、涡轮增压器的使用
我们正确使用涡轮增压器,使其保持良好的工作性能,满足工程机械发动机的正常工作需求。发动机在正常工作情况下,涡轮增压器的转速在10-20万转/分钟(r/min),涡轮排气的温度可达600-900摄氏度。
一是正确使用发动机机油发动机的机油要按说明书规定使用,一般来说,对于低增压柴油机,应选用不低于CC级的柴机油,对中增压柴油机,应选用不低于CD级的柴机油。对高增压柴油机一般采用CH级的柴机油。发动机保养要按发动机工作小时要求及时更换机油和机油滤清器,保证油质,使增压器得到良好的润滑和散热。
二是保持正常的润滑系统机油压力柴油机在运转中,当机油压力低于0.15MPa时,应停机检查,增压器转子轴与轴承润滑,以免机油压力过低造成烧损,机油压力过高也可造成机油窜入涡轮室或压气机室。例如,某工地工作一台小松PC400工作1862小时发生涡轮增压器损坏,更换新品总成,安装使用20分钟再次损坏。松开涡轮增压器回油管,启动发动机没有润滑油流出。松开机油压力测压接头后,有润滑油从润滑软管中断续流出,且压力较低。卸下涡轮增压器润滑软管接头,用细铁丝在机油滤清器联接盖内勾出一橡胶密封件。橡胶密封件是安装在机油滤清器内的,由于客户使用的密封件是非小松纯正部品,质量较差,容易脱落。疏通润滑管路,再次更换一新涡轮增加器总成,故障排除。
三是发动机的正确预热发动机启动后不能急加油门,应使发动机怠速运转3-5min,以保证增压器轴承得到充分的润滑,增压器的轴承是浮动轴承,如润滑不良可使轴承瞬间烧损。在冬季低温启动发动后急加油门可损坏增压器油封,要使发动机至少怠速预热5min。
四是发动机的正确熄火发动机在熄火前应使发动机怠速运转3-5min。如发动机在高转速下突然熄火停止工作,机油压力为零,而增压器的转子由于惯性继续高速运转,增压器在高转速下停止润滑,热量未被机油带走及时冷却,使增压器的局部温度可达900-1000摄氏度,产生轴承烧损和机油结焦产生积碳。所以在高转速下应怠速运转3-5min,来降低增压器的转子转速和降低增压器的温度。
五是要避免发动机长时间的怠速。当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时,润滑油会通过密封件渗漏到涡轮和压气机中。这一般不会造成机械损伤,但会弄脏叶轮。
四、涡轮增压器检查
1、涡轮增压器工作情况检查
发动机在工作中,根据发动机怠速和中速及变换发动机转速情况下检查,使增压器应运转均匀,无金属撞击或金属磨擦异响,无喘振或不正常振动现象。
2、涡轮增压器外部检查
经常检查增压器固定情况,排气和导管是否漏气润滑油管和接头是否漏油,出现渗漏及时检修。
3、涡轮增压器涡轮及空压轮检查
检查涡轮和空压轮应完整清洁,是否有积碳和积尘。
4、涡轮增压器密封环检查
要经常检查密封环是否密封,密封不良可使机油进入进气管道及气缸燃烧。造成发动机机油烧损。
五、涡轮增压器保养
定期清洁空气滤清器并检查进气系统是否漏气。若滤清器堵塞,会使进气阻力增大,使压气机入口的空气压力和流量减少,造成增压器工作效率降低。若进气系统漏气,灰尘将被吸入压气机壳内并进入气缸,造成叶片和柴油发动机零件早期磨损,致使增压机和柴油发动机性能变坏。
六、维修要专业
涡轮增压器转子轴承配合精度很高,对维修及安装时的工作环境要求很严格,因此,当涡轮增压器出现故障或损坏时应到专业的维修站进行维修。
七、废气涡轮增压器的常见故障排除
1、涡轮增压器两端漏油
增压器两端或某一端漏油,是工程机械使用中最常见的故障之一。从理论上讲,以正常压力进入中间体的机油,在通过轴承工作面后,油压已变为零,只是靠重力自然向下流回发动机的油底壳。而且在正常工作状态下增压器两端叶轮的轮背处都有一定的气体压力,因此机油是不会从低压力区向高压力区流动的。密封环的主要作用是封住压气机和涡轮壳内的气体向中间体油腔泄漏,只有在特殊情况下,才起密封机油的作用。虽然如此,如果使用不当,在下列情况下仍可造成增压器的两端漏油。
一是发动机长期怠速运转发动机长时间怠速运转,增压器涡轮及叶轮的轮背处会产生一定的负压,而导致中间体内的机油向外泄漏,因此应避免发动机长时间怠速运转。
二是回油不畅在使用中如因机油的回油管路发生变形或阻塞,致使机油回油不畅,中间体内机油压力过高,压缩机油沿着转子轴向两端流动挤出密封环造成漏油。因此要经常检查回油管路是否畅通,保证机油能够正常地流回油底壳。
三是发动机曲轴箱压力过高曲轴箱废气压力超过规定值,会使增压器回油管路内压力升高,回油不畅而造成密封环漏油。应经常检查曲轴箱的通风状态,以及下排气管路是否畅通。以防止曲轴箱内的混合气体顺排气管抽入压气机及气缸内,造成发动机烧机油现象。
四是空气滤清器阻塞发动机长期使用后,空气滤清器滤芯会因积尘过多而造成阻塞,从而导致压气机进气负压太高,叶轮的轮背处会出现因负压太高造成的密封环漏油,因此要定期检查保养空气滤清器,使滤芯不阻塞,不击穿,保持正常的供气状态。
五是密封环磨损或失效长时间不更换机油,使机油中的杂质太多起研磨料的作用,加剧密封环磨损、变薄,逐步失去封气、封油作用而导致漏油。这些外来杂质颗粒小于0.02 mm,可随机油流入轴承与轴的油膜中及密封环处,严重研磨旋转零件,加重零件的磨损失效。
2、浮动轴承的磨损
浮动轴承磨损是造成增压器漏油最常见的故障之一。发生此类故障后,轴承与轴之间间隙过大,油膜破坏,承载能力下降,转子轴系振动加剧,破坏了动平衡。过大的旋转半径使两端密封破坏,严重时可能使整台增压器毁坏。出现这种故障主要有以下原因:
一是未按说明书使用发动机机油发动机增压后其热负荷和机械负荷大幅度增加,工作状态的温度非常高,从而使机油的温度升高,粘度下降,承载能力下降。而增压器的转速高于发动机的转速近20倍,因此增压器轴承处的温度远远高于发动机曲轴处的温度。这就要求机油具有较高的粘度,能承受高速转子的负荷和较高的温度,还要具有较好的分散性、抗氧化性和耐磨性,而普通机油是很难达到这一使用要求的。因此必须按说明书的指示正确使用发动机机油。
二是机油清洁度太差如前所述,机油中含有太多的杂质会加速轴承和轴的磨损,在维修中经常发现发动机油底壳中机油变黑、变稀,甚至成黑泥状,这样的机油如继续使用毫无疑问会使轴承在短时间内因磨损报废。
三是缺油干磨增压器的机油是来自发动机机油泵的,若机油泵工作不正常,造成供油不足或油压过低,以及进油管路变形、阻塞,出现裂纹等现象导致机油供应量不足,均能使增压器轴承和轴因为润滑不良而损坏。在维修中经常发现有的轴承及轴有明显的干摩擦痕迹,严重时会见到烧成蓝色的现象。所以应经常检查进油管路,出现问题及时排除。增压器机油进口压力应大于0.2MPa才能保证机油的供油量及轴承等旋转件的正常润滑。此外在检查增压器转子时,若轴向间隙过大,则表明止推轴承磨损过大。若径向间隙过大,则说明浮动轴承磨损过大。
3、增压器温度过高
由于增压器和发动机共用润滑系,若柴油机自身温度过高,增压器温度也随之上升;涡轮端油封磨损失效,机油窜入涡轮室内燃烧,涡轮一端的温度将大幅度升高。涡轮端温度应在500℃左右,压气机端温度不应烫手,若超出该温度范围则易烧坏增压器。先检查发动机温度是否正常,再检查润滑系统和冷却系统。
4、异常振动和噪声
增压器支架刚度不够或连接螺钉松动;转子有损伤;叶轮外缘与壳体发生摩擦;增压器连接处局部漏气。检查各连接管道,紧固有关部件,清洁或更换转子总成。
综上,对于工程机械带有涡轮增压器的发动机来说,只要掌握了正确的操作方法并定期检查维护好涡轮增压器,不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长,提高了设备的动力性,而且也提高了设备使用的经济性,所以我们在实际使用中一定要善待涡轮增压器。
参考文献:
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