Система газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха
СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА И ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА
СИСТЕМА обеспечивает за счет использования части энергии отработавших газов подачу предварительно сжатого и охлажденного воздуха в цилиндры двигателя. Это позволяет увеличить плотность заряда воздуха, поступающего в цилиндры, и в том же рабочем объеме сжечь большее количество топлива, т.е. повысить литровую мощность двигателя. Применение наддува на двигателе расширяет эксплуатационные возможности транспортного средства при движении в горных условиях.
Система газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха двигателя (рисунок 24) состоит из двух взаимозаменяемых турбокомпрессоров (ТКР) 5 и 6, выпускных и впускных коллекторов и патрубков, теплообменника охлаждения наддувочного воздуха (ТОНВ) 1 типа «воздух-воздух», подводящих и отводящих трубопроводов. На некоторых комплектациях двигателей может устанавливаться один ТКР.
Выпускные коллекторы и патрубки системы изготовлены из высокопрочного чугуна. Уплотнение газовых стыков между установочными фланцами турбины ТКР, выпускных патрубков и коллекторов осуществляется прокладками из жаростойкой стали. Прокладки являются деталями одноразового использования и при переборках системы подлежат замене. Газовый стык между выпускным коллектором и головкой цилиндра уплотняется прокладкой из асбостального листа, окантованного лентой из жаростойкой стали.
Выпускные коллекторы крепятся к головкам цилиндров болтами. Для компенсации угловых перемещений, возникающих при нагреве, под головки болтов крепления выпускного коллектора устанавливаются специальные сферические шайбы.
Система гурбонаддува и охлаждения наддувочного воздуха двигателя должна быть герметична. Из-за утечки отработавших газов или воздуха снижается производительность ТКР, что приводит к снижению мощности двигателя. Кроме этого, при негерметичности впускного тракта чистого воздуха в ТКР и цилиндры двигателя попадает пыль, что приводит к «пылевому» износу лопаток колеса компрессора и деталей цилиндропоршневой группы и, а в итоге, к преждевременному выходу двигателя из строя.
Смазка подшипников ТКР осуществляется из системы смазки двигателя через фторопластовые трубки с металлической оплеткой. Слив масла из турбокомпрессоров осуществляется по стальным трубкам сильфонной конструкции в картер двигателя.
На двигателях устанавливаются ТКР модели ТКР 7С-6 или ТКР S2B/7624TAE/0,76D9 фирмы «BorgWamer Turbo Systems».
Рисунок 24 - Схема системы газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха:
1 - теплообменник ОНВ; 2 - радиатор системы охлаждения; 3 - вентилятор; 4 - двигатель;5, 6 - турбокомпрессоры.
ТУРБОКОМПРЕССОР (рисунок 25) состоит из центростремительной турбины и центробежного компрессора, соединенных между собой подшипниковым узлом. Турбина с двухзаходным корпусом преобразовывает энергию выхлопных газов в кинетическую энергию вращения ротора турбокомпрессора, которая затем в компрессорной ступени превращается в работу сжатия воздуха.
Рисунок 25 - Турбокомпрессор:
1- корпус компрессора; 2 - крышка; 3 - корпус подшипников; 4 - подшипник упорный; 5 - подшипник; 6 - кольцо стопорное; 7 - корпус турбины; 8 - кольцо уплотнительное; 9 - колесо турбины; 10 - вал ротора; 11 - экран турбины; 12, 17 - планки; 13, 18 - болты; 14 - маслосбрасывающий экран; 15 - втулка; 16 - маслоотражатель; 19 - гайка; 20 - колесо компрессора; 22 - диффузор; 21, 23 - кольцо уплотнительное (резиновое); 24 - переходник; 25 - прокладка.
Ротор и колесо компрессора динамически балансируются с высокой точностью на специальных балансировочных станках.
Втулка, маслоотражатель, колесо компрессора устанавливаются на вал ротора и затягиваются гайкой крутящим моментом 7,8...9,8 Н-м (0,8...1,0 кгс-м). После сборки ротор с колесом компрессора дополнительно не балансируется, лишь проверяется радиальное биение цапф вала.
Для устранения утечек воздуха в соединении «корпус компрессора - корпус подшипников» устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 21.
Корпусы турбины и компрессора крепятся к корпусу подшипников с помощью болтов 13, 18 и планок 12, 17. Такая конструкция позволяет устанавливать корпусы под любым углом друг к другу, что в свою очередь облегчает установку ТКР на двигателе.
ТУРБОКОМПРЕССОРЫ S2B/7624TAE/0,76D9 правый и левый (обозначение левого турбокомпрессора 1274 970 0003, правого - 1274 970 0004) не имеют конструктивных отличий, отличаются только разворотом корпусов турбины и компрессора.
Турбокомпрессоры S2B/7624TAE/0,76D9 фирмы «BorgWamer Turbo Systems» и ТКР 7С-6 имеют аналогичную конструкцию и по установочным и присоединительным размерам унифицированы.
ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И ОБСЛУЖИВАНИЕ СИСТЕМЫ ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА И ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА
На своевременно и качественно обслуживаемом двигателе ТКР может безотказно работать в течение долгих лет.
Часто ТКР снимают с двигателей, когда в этом нет необходимости. Убедитесь в отсутствии неисправностей двигателя и только после этого демонтируйте ТКР. В большинстве случаев это позволяет избежать бесполезной замены ТКР.
Чаще всего встречаются следующие проявления неисправностей, связанные с ТКР:
- двигатель не развивает полную мощность;
- черный дым из выхлопной трубы;
- синий дым из выхлопной трубы;
- повышенный расход масла двигателем;
- шумная работа ТКР.
Низкая мощность двигателя, черный дым из выхлопной трубы.
Оба дефекта являются следствием недостаточного поступления воздуха в двигатель из-за засоренности воздушного фильтра либо утечек воздуха или отработавших газов из соединений в системе, либо неисправности ТКР.
Для устранения дефекта проверьте состояние воздушного фильтра и герметичность соединений в системе. При необходимости очистите или замените фильтрующий элемент, устраните негерметичность.
Проверьте легкость вращения ротора ТКР. Обычно ротор имеет небольшой осевой и радиальный люфты, но если при вращении рукой ротор задевает колесом турбины или компрессора о корпус, то налицо явный износ подшипников ТКР - замените ТКР.
Если после проверки всех элементов неисправности не обнаружены, значит, падение мощности возникло не из-за турбокомпрессора. Определите неисправность в самом двигателе.
Синий дым из выхлопной трубы, повышенный расход масла.
Появление синего дыма является следствием сгорания масла, причиной которого может быть либо его утечка из ТКР, либо неисправности в двигателе.
Прежде всего проверьте засоренность воздушного фильтра, поскольку повышенное разряжение на входе в ТКР вызывает засасывание масла из корпуса подшипников в компрессор.
На следующем этапе проверьте свободное вращения ротора и отсутствие задевания
колесами турбины и компрессора о корпусы - в случае задевания снимите и замените ТКР.
Иногда утечка масла происходит через турбину ТКР несмотря на ее исправность. Такое возможно при засорении сливного маслопровода или повышенном давлении в масляном картере двигателя.
Повышенная шумностъ работы ТКР.
При постороннем шуме в ТКР проверьте герметичность всех трубопроводов и соединений системы. При необходимости подтяните болты, гайки и хомуты, замените уплотнительные прокладки.
Проверьте легкость вращения ротора и отсутствие задевания колесами турбины и компрессора о корпусы и повреждения их посторонними предметами, при необходимости замените ТКР.
Повреждения ТКР происходят, в основном, по трем главным причинам:
- недостаток масла;
- загрязненное масло;
- попадание посторонних предметов.
В первую очередь от недостатка и загрязнённости масла выходят из строя подшипники ТКР, после чего могут последовать задевание колёсами турбины и компрессора о корпусы, износ уплотнительных колец. В дальнейшем разрушается вал ротора. Поэтому необходимыми условиями нормальной работы подшипникового узла являются своевременная замена масла и фильтрующих элементов масляного фильтра двигателя, а также применение рекомендованных заводом - изготовителем двигателей марок масел.
Следует обратить внимание на правильность запуска и останова двигателя. Если заглушить работающий на высоких оборотах двигатель, ротор ТКР продолжит вращаться без смазки, поскольку давление моторного масла при этом почти равно нулю - произойдет повреждение подшипников и уплотнительных колец ТКР. Поэтому перед остановкой двигателя после работы под нагрузкой необходимо установить режим холостого хода длительностью не менее 3 минут. По тем же причинам очень важно перед нагружением дать двигателю поработать на холостых оборотах в течение 2.. .5 минут.
Все вышеперечисленные неисправности можно избежать при правильном и регулярном обслуживании двигателя.
Регулярно проверяйте герметичность системы.
При ТО-2 рекомендуется проводить контроль герметичности системы газотурбинного наддува и охлаждения надувочного воздуха двигателя с помощью приспособления И 801.49.000 дымом со сжатым воздухом. Во избежание срыва и раздутия шлангов, давление подаваемого во впускной тракт воздуха не должно превышать 20 кПа (0,7 кгс/см2). Места неплотностей определять по выходящему дыму. Если дым не выходит в течение 3 минут, то воздушный тракт герметичен.
Легкость вращения роторов ТКР проверяется при снятом приемном патрубке системы выпуска отработавших газов рукой в его крайних осевых и радиальных положениях. Ротор должен вращаться легко, без заеданий и касаний о неподвижные детали ТКР. Осевой люфт ротора нового ТКР должен быть в пределах 0,06...0,15 мм, диаметральный люфт -0,45.. .0,65 мм. Допустимое значение осевого люфта в эксплуатации - до 0,3 мм, диаметрального люфта - до 0,9 мм.
Один раз в два года ТКР рекомендуется снять с двигателя для очистки центробежного компрессора, общей диагностики и технического обслуживания.
ТКР рекомендуется снимать вместе с выпускным коллектором, а затем отсоединить его от коллектора.
Очистку центробежного компрессора необходимо выполнить в следующей последовательности:
1. На торцовые поверхности корпуса компрессора и крышки нанести совмещенные риски. Отвернугь болты крепления корпуса компрессора. Легкими ударами молотка по бобышкам снять корпус компрессора. Осмотреть резиновое уплотнительное кольцо в пазе крышки. При обнаружении дефектов (надрезы, потеря упругости) уплотнительное кольцо заменить на новое.
2. Осмотреть лопатки колеса компрессора. При обнаружении следов контакта с корпусом компрессора, деформации лопаток или их разрушения ТКР подлежит ремонту на специализированном предприятии или замене.
3. Промыть внутреннюю полость корпуса компрессора, поверхность крышки ветошью смоченной в дизельном топливе. При чистке колеса компрессора межлопаточные поверхности рекомендуется прочистить волосяной щеткой с использованием дизельного топлива;
4. Проверить легкость вращения ротора, заедание ротора не допускается.
5. Перед сборкой необходимо смазать уплотнительное кольцо моторным маслом, совместить риски, установить корпус компрессора на диск крышки, затянуть болты динамометрическим ключом.
Еще раз проверить легкость вращения ротора. В крайних осевых и радиальных положениях колеса ротора не должны контактировать с корпусными деталями.
Ввиду того, что ротор турбокомпрессора балансируется с высокой точностью, полная разборка, ремонт и обслуживание агрегатов наддува должны осуществляться на специализированных предприятиях, имеющих необходимое оборудование, инструменты, приспособления, приборы и обученный персонал.
При сезонном техническом обслуживании необходимо слить накопившийся в ТОНВ конденсат для чего перевернуть ТОНВ в вертикальной плоскости патрубками вниз и дать стечь остаткам возможного конденсата и масла.
Продуть по фронту матрицы каждый ряд теплообменных пластин между трубками с каждой стороны струей сжатого воздуха, не допуская их деформации.
В случае сильного загрязнения теплообменных пластин матрицу ТОНВ промыть под струей горячей воды с использованием волосяной щетки или способом окунания в ванне с горячей водой.
После мойки матрицу по фронту продуть сжатым воздухом, не допуская деформации поверхностей теплообменных пластин. Сушка осуществляется струей горячего воздуха.