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康明斯動(dòng)力(深圳)有限公司

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康明斯增壓器失效和漏油最常見的原因
發(fā)布時(shí)間:2023-06-14 12:08:00  ▏閱讀:

 

故障檢查與技術(shù)維護(hù)

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組增壓器分類和失效原因

 

摘要:通過對康明斯柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)用中發(fā)生的增壓器故障情況進(jìn)行了比較系統(tǒng)地分析,闡述了常見增壓器故障的原因及增壓器故障的種類、分布和可能引發(fā)的多種原因,并以此為依據(jù)提出了一些排除和改善目前這種情況的辦法,為今后柴油發(fā)電機(jī)組增壓器的維修、更換和管理起到借鑒作用。

 

一、增壓器類型和特點(diǎn)

 

1、按脈沖能量分類

廢氣渦輪增壓器按是否利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)廢氣的脈沖能量,可分為恒壓式和脈沖式兩種增壓器。

(1)恒壓式廢氣渦輪增壓器

如圖1所示,是將多缸柴油機(jī)全部汽缸的排氣歧管接到一根排氣總管內(nèi),再與增壓器渦輪殼相連接,而廢氣以某一平均壓力順著一個(gè)單一的渦輪殼進(jìn)氣道通向整個(gè)噴嘴環(huán),這種增壓器常用于大功率高增壓柴油機(jī)中。

(2)脈沖式廢氣渦輪增壓器

如圖2所示,排氣系統(tǒng)以六缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為例來說明,其發(fā)火次序?yàn)?一5一3一6一2一4,通常將1、2、3缸的排氣道連接到一根排氣歧管上,沿渦輪殼上的一條進(jìn)氣道通向半圈噴嘴環(huán);而將4、5、6缸的排氣道連接到另一根排氣歧管,沿渦輪殼上的另一條進(jìn)氣道,通向另半圈噴嘴環(huán),這樣各缸排氣互不干擾,這種結(jié)構(gòu)可以充分利用廢氣的脈沖能量,并能利用壓力高峰后的瞬間真空掃氣,防止某缸排氣壓力波高峰倒流到正在吸氣的另一缸中,因此,在同一根排氣歧管的各汽缸發(fā)火間隔應(yīng)大于180°曲軸轉(zhuǎn)角。目前,中型柴油機(jī)廢氣渦輪增壓均采用脈沖式增壓器。

 

柴油機(jī)恒壓增壓系統(tǒng).png

圖1 柴油機(jī)恒壓增壓系統(tǒng)

柴油機(jī)脈沖增壓系統(tǒng).png

圖2 柴油機(jī)脈沖增壓系統(tǒng)

 

 

2、按壓比分類

(1)廢氣渦輪增壓器的主要性能指標(biāo)是空氣壓力升高比,簡稱壓比,用πk表示,它是壓氣機(jī)出口空氣壓力pk和壓氣機(jī)進(jìn)口空氣壓力p1的比值。

(2)壓氣機(jī)出口空氣壓力力k值越大,進(jìn)入汽缸的空氣密度也越大。渦輪增壓器按壓比大小可分為低、中、高增壓三種:

一般πk>1.8的中增壓,就要采用中冷器,以降低壓氣機(jī)出口空氣溫度,使進(jìn)入汽缸的空氣密度增大。目前,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上普遍采用低和中增壓徑流脈沖式廢氣渦輪增壓器,但是高增壓柴油機(jī)已成為發(fā)展趨勢。

 

二、增壓器故障初步判斷方法

 

1、檢查增壓器軸向游動(dòng)量和徑向間隙(如圖3所示

(1)如果軸向游動(dòng)量大于 0.15mm,單邊徑向間隙小于0.10mm,則增壓器需要拆開進(jìn)行檢查。

(2)如果葉片與殼體間最小間隙(徑向間隙)<0.10mm,則增壓器必須維修。

2、檢查浮動(dòng)軸承-中間殼間距(如圖4所示)

(1)浮動(dòng)軸承:0.07-0.08mm 

(2)主軸:0.03-0.04mm

3、檢查增壓器外觀

(1)檢查壓氣機(jī)端吸氣口,看壓葉輪是否被異物打壞

(2)檢查渦輪殼進(jìn)氣口是否有異物打壞的痕跡

注意:除非很嚴(yán)重的情況,即使渦輪已經(jīng)被異物打壞,也很少在渦殼進(jìn)氣口上留下痕跡。

 

增壓器軸向檢查示意圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

圖3 增壓器軸向檢查示意圖

增壓器浮動(dòng)軸承.png

圖4 增壓器浮動(dòng)軸承

 

 

三、增壓器失效最常見的原因

 

1、供油滯后

(1)現(xiàn)象

• 浮動(dòng)軸承外圓,內(nèi)孔,有時(shí)端部擦亮或高溫發(fā)藍(lán)。

• 止推軸承配合面擦亮和磨損

(2)原因  :

• 進(jìn)油管受阻(或太小)

• 機(jī)油不符合發(fā)動(dòng)機(jī)廠家要求或機(jī)油污染

• 機(jī)油泵故障

• 機(jī)油過濾器阻塞

• 增壓器長時(shí)間未使用

• 安裝增壓器時(shí)未預(yù)潤滑

2、缺油

(1)現(xiàn)象

• 渦輪部件高溫變色

• 止推軸承高溫變色

(2)原因

• 進(jìn)油管受阻或破裂

• 發(fā)動(dòng)機(jī)缺油或機(jī)油壓力太低

• 機(jī)油泵故障

• 機(jī)油過濾器阻塞

•  安裝機(jī)濾前未加注機(jī)油

•  中間殼進(jìn)油口阻塞

3、 異物打壞

(1)現(xiàn)象

• 異物來自空濾器/進(jìn)氣管

• 異物來自發(fā)動(dòng)機(jī)

(2)原因

• 空濾破損或空濾與增壓器進(jìn)氣口連接處破損

• 維護(hù)保養(yǎng)時(shí)臟物進(jìn)入進(jìn)排氣管

• 發(fā)動(dòng)機(jī)零件異常損壞

• 使用劣質(zhì)假冒空氣濾清器

4、機(jī)油臟

(1)現(xiàn)象

•  主軸機(jī)油臟包括兩層含義:機(jī)油內(nèi)混入直徑較大 的顆粒雜質(zhì);機(jī)油內(nèi)混入燃油、水、 冷卻劑等物質(zhì)。

•  導(dǎo)致浮動(dòng)軸承內(nèi)圓和外圓劃傷(顆粒雜質(zhì)導(dǎo)致)

•  導(dǎo)致中間殼內(nèi)孔嚴(yán)重劃傷,可能阻塞進(jìn)油孔(顆粒雜質(zhì)導(dǎo)致)。

•  檢查浮動(dòng)軸承顏色,因使用而自然帶暗的顏色可以接受。如果表面陰暗并帶粉末狀,則可能機(jī)油中混有冷凍劑(水等)止 推軸承情況也是如此。此時(shí)雖然軸承表面沒有劃傷痕跡,但是軸承可能已經(jīng)磨損。

浮動(dòng)軸承間隙C=Max0.084mm;C= ES0.042mm.

(2)原因

•   機(jī)油濾清器沒按要求定期更換

•   維護(hù)保養(yǎng)時(shí)臟物進(jìn)入進(jìn)油管

•   使用劣質(zhì)/假冒機(jī)油濾清器

•   使用劣質(zhì)機(jī)油

•   機(jī)油高溫變質(zhì)產(chǎn)生積碳等固體顆粒

•   使用劣質(zhì)假冒增壓器備件(毛刺去不干凈)

5、過熱發(fā)紅 / 熱停車

(1)現(xiàn)象

渦輪部件積碳

浮動(dòng)軸承內(nèi)孔外圓積碳

(2)原因

 •  排氣溫度過高

•   機(jī)油溫度過高

•   重復(fù)熱停車(停車前未怠速3-5分鐘)

•   空濾器阻塞

•   劣質(zhì)機(jī)油

•   其它導(dǎo)致增壓器不能正常工作的情況

 

四、增壓器漏油的原因

 

1、假性漏油

 增壓器漏油絕大部分是假性漏油,即并非因增壓器損壞而漏油。通常的壓端漏油不會(huì)損壞增壓器除非止推軸承損壞, 典型的原因是空濾器堵塞或進(jìn)氣管損壞。長期的渦輪端漏油會(huì)產(chǎn)生積碳而損壞增壓器。假如不是假性漏油,通常是因?yàn)榉e碳、機(jī)油臟、缺油、異 物打壞壓葉輪或渦輪導(dǎo)致葉輪擦殼等損壞密封環(huán)后造成漏油。這種情況通常是由于增壓器同時(shí)存在其他故障,而非簡單的只是漏油。

2、增壓器密封系統(tǒng)失效

密封環(huán)的作用是有效密封以免廢氣和空氣進(jìn)入中間殼及防止漏油;密封環(huán)的原理與內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)相似,靠的是環(huán)兩側(cè)的壓力差來密封;機(jī)油進(jìn)油壓力在2-4bar/cm2 , 但是機(jī)油通過浮動(dòng)軸承后,由于沿程損失,其能量已消耗殆盡,密封環(huán)附近機(jī)油壓力非常小 (密封環(huán)靠近中間殼一側(cè)壓力約等于曲軸箱壓力值)。

3、壓端漏油

僅僅壓端漏油絕大部分是假性漏油,通常的原因是進(jìn)氣壓力不 足,常見原因包括:

(1)空濾器堵塞導(dǎo)致進(jìn)氣受阻

(2)進(jìn)氣管變形

(3)進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣(進(jìn)氣歧管,中冷器及發(fā)動(dòng)機(jī)其余進(jìn)氣管道)

4、渦端漏油

(1)僅僅渦端漏油絕大部分是由于渦端積碳磨損密封環(huán),導(dǎo)致密封環(huán)損壞漏 油,至于積碳的原因需要進(jìn)一步分析。

(2)如果在渦殼進(jìn)氣流道中發(fā)現(xiàn)油跡,請仔細(xì)辨別是否為柴油,如果是柴油, 請檢查發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)和氣門正時(shí)。

5、兩端漏油

增壓器回油完全靠機(jī)油自身重力,回油不暢將導(dǎo)致增壓器渦端和壓氣機(jī)端漏油。如果增壓器兩端同時(shí)漏油,可能回油不暢。發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)(超過20min)導(dǎo)致渦壓兩端氣壓不足,導(dǎo)致兩端漏油。

兩端漏油常見原因:

•  回油管堵塞或撞彎/回油法蘭墊片開口太小

•  發(fā)動(dòng)機(jī)下排氣大(發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)或襯套磨損,進(jìn)、排氣門或活塞結(jié)焦)

•  發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱中氣壓過高(檢查曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng))

•  中間殼油腔積碳使油腔變窄

•  發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼油面太高(增壓器回油管機(jī)油出口高度應(yīng)高于油底殼最高液面)

 

增壓器油封密封性失效.png

圖5 增壓器油封密封性失效

增壓器漏油現(xiàn)象-康明斯柴油發(fā)電機(jī)組.png

圖6 回油管堵塞示意圖

 

 

● 錯(cuò)誤的漏油檢測

將增壓器壓殼出氣口與中冷器連接端斷開,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)去檢測增壓器是否漏油。實(shí)際上該方法回導(dǎo)致壓端100%的漏油, 因?yàn)閴簹こ鰵饪诙涕_連接,壓氣機(jī)葉輪背壓無法建立, 由于進(jìn)油壓力的作用,將導(dǎo)致潤滑油從壓端滲出。

 


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