Система газотурбінного наддуву та охолодження наддувного повітря
СИСТЕМА ГАЗОТУРБІННОГО НАДДУВАННЯ І ОХОЛОДЖЕННЯ НАДДУВНОГО ПОВІТРЯ
СИСТЕМА забезпечує за рахунок використання частини енергії відпрацьованих газів подачу попередньо стисненого та охолодженого повітря в циліндри двигуна. Це дозволяє збільшити щільність заряду повітря, що надходить циліндри, й у тому робочому обсязі спалити більше палива, тобто. підвищити літрову потужність двигуна. Застосування наддуву на двигуні розширює експлуатаційні можливості транспортного засобу під час руху у гірських умовах.
Система газотурбінного наддуву і охолодження наддувного повітря двигуна (рисунок 24) складається з двох взаємозамінних турбокомпресорів (ТКР) 5 і 6, випускних і впускних колекторів і патрубків, теплообмінника охолодження наддувного повітря (ТОНВ) 1 типу «повітря-повітря і повітря» . На деяких комплектаціях двигунів може встановлюватись один ТКР.
Випускні колектори та патрубки системи виготовлені з високоміцного чавуну. Ущільнення газових стиків між установочними фланцями турбіни ТКР, випускних патрубків та колекторів здійснюється прокладками із жаростійкої сталі. Прокладки є деталями одноразового використання і під час перебирання системи підлягають заміні. Газовий стик між випускним колектором та головкою циліндра ущільнюється прокладкою з азбостального листа, окантованого стрічкою із жаростійкої сталі.
Випускні колектори кріпляться до головок циліндрів болтами. Для компенсації кутових переміщень, що виникають під час нагрівання, під головки болтів кріплення випускного колектора встановлюються спеціальні сферичні шайби.
Система гурбонаддува та охолодження наддувного повітря двигуна має бути герметичною. Через витік відпрацьованих газів чи повітря знижуєтьсяпродуктивність ТКР, що призводить до зниження потужності двигуна. Крім цього, при негерметичності впускного тракту чистого повітря в ТКР і циліндри двигуна потрапляє пил, що призводить до «пилового» зношування лопаток колеса компресора і деталей циліндропоршневої групи і, в результаті до передчасного виходу двигуна з ладу.
Мастило підшипників ТКР здійснюється із системи мастила двигуна через фторопластові трубки з металевим обплетенням. Злив масла з турбокомпресорів здійснюється по сталевих трубках сильфонної конструкції картер двигуна.
На двигунах встановлюються ТКР моделі ТКР 7С-6 або ТКР S2B/7624TAE/0,76D9 фірми "BorgWamer Turbo Systems".
Малюнок 24 - Схема системи газотурбінного наддуву та охолодження наддувного повітря:
1 - теплообмінник ОНВ; 2 – радіатор системи охолодження; 3 – вентилятор; 4 - двигун; 5, 6 - турбокомпресори.
ТУРБОКОМПРЕСОР (рисунок 25) складається з доцентрової турбіни і відцентрового компресора, з'єднаних між собою підшипниковим вузлом. Турбіна з двозахідним корпусом перетворює енергію вихлопних газів на кінетичну енергію обертання ротора турбокомпресора, яка потім у компресорному ступені перетворюється на роботу стиснення повітря.
Малюнок 25 - Турбокомпресор:
1 – корпус компресора; 2 – кришка; 3 – корпус підшипників; 4 - упорний підшипник; 5 – підшипник; 6 - кільце стопорне; 7 – корпус турбіни; 8 - кільце ущільнювальне; 9 – колесо турбіни; 10 - вал ротора; 11 – екран турбіни; 12, 17 – планки; 13, 18 – болти; 14 - маслоскидальний екран; 15 – втулка; 16 - масловідбивач; 19 – гайка; 20 - колесо компресора; 22 - дифузор; 21, 23 - кільце ущільнювальне (гумова); 24 – перехідник; 25 – прокладка.
Ротор та колесокомпресори динамічно балансуються з високою точністю на спеціальних балансувальних верстатах.
Втулка, масловідбивач, колесо компресора встановлюються на вал ротора і затягуються гайкою моментом, що крутить, 7,8. 9,8 Н-м (0,8. 1,0 кгс-м). Після збирання ротор з колесом компресора додатково не балансується, лише перевіряється радіальне биття цапф валу.
Для усунення витоків повітря в з'єднанні "корпус компресора - корпус підшипників" встановлюється гумове кільце ущільнювача 21.
Корпуси турбіни та компресора кріпляться до корпусу підшипників за допомогою болтів 13, 18 і планок 12, 17. Така конструкція дозволяє встановлювати корпуси під будь-яким кутом один до одного, що полегшує встановлення ТКР на двигуні.
ТУРБОКОМПРЕСОРИ S2B/7624TAE/0,76D9 правий та лівий (позначення лівого турбокомпресора 1274 970 0003, правого - 1274 970 0004) не мають конструктивних відмінностей, відрізняються тільки розворотом корпусу та корпусом.
Турбокомпресори S2B/7624TAE/0,76D9 фірми «BorgWamer Turbo Systems» та ТКР 7С-6 мають аналогічну конструкцію і за настановними та приєднувальними розмірами уніфіковані.
МОЖЛИВІ НЕСПРАВНОСТІ І ОБСЛУГОВУВАННЯ СИСТЕМИ ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА І ОХОЛОДЖЕННЯ НАДДУВНОГО ПОВІТРЯ
На своєчасно та якісно обслуговуваному двигуні ТКР може безвідмовно працювати протягом довгих років.
Часто ТКР знімають із двигунів, коли в цьому немає потреби. Переконайтеся у відсутності несправностей двигуна і лише після цього демонтуйте ТКР. Найчастіше це дозволяє уникнути марної заміни ТКР.
Найчастіше зустрічаються такі прояви несправностей, пов'язані з ТКР:
- Двигун не розвиває повну потужність;
- чорний дим із вихлопноїтруби;
- синій дим із вихлопної труби;
- Підвищена витрата масла двигуном;
- Шумна робота ТКР.
Низька потужність двигуна, чорний дим із вихлопної труби.
Обидва дефекти є наслідком недостатнього надходження повітря в двигун через засміченість повітряного фільтра або витоків повітря або відпрацьованих газів з'єднань в системі, або несправності ТКР.
Для усунення дефекту перевірте стан повітряного фільтра та герметичність з'єднань у системі. Якщо необхідно, очистіть або замініть фільтруючий елемент, усуньте негерметичність.
Перевірте легкість обертання ротора ТКР. Зазвичай ротор має невеликий осьовий і радіальний люфти, але якщо при обертанні рукою ротор зачіпає колесом турбіни або компресора об корпус, то очевидний знос підшипників ТКР - замініть ТКР.
Якщо після перевірки всіх елементів несправності не виявлено, то падіння потужності виникло не через турбокомпресор. Визначте несправність у самому двигуні.
Синій дим із вихлопної труби, підвищена витрата олії.
Поява синього диму є наслідком згоряння масла, причиною якого може бути його витік з ТКР, або несправності в двигуні.
Насамперед перевірте засміченість повітряного фільтра, оскільки підвищене розрядження на вході в ТКР викликає засмоктування олії з корпусу підшипників у компресор.
На наступному етапі перевірте вільне обертання ротора та відсутність зачеплення
колесами турбіни та компресора об корпуси - у разі зачеплення зніміть та замініть ТКР.
Іноді витік олії відбувається через турбіну ТКР, незважаючи на її справність. Таке можливе при засміченні зливного маслопроводу або підвищеному тиску в масляному картері двигуна.
Підвищенашумності роботи ТКР.
При сторонньому шумі у ТКР перевірте герметичність всіх трубопроводів та з'єднань системи. При необхідності підтягніть болти, гайки та хомути, замініть ущільнювальні прокладки.
Перевірте легкість обертання ротора та відсутність зачеплення колесами турбіни та компресора об корпуси та пошкодження їх сторонніми предметами, при необхідності замініть ТКР.
Ушкодження ТКР відбуваються, переважно, з трьох основних причин:
- Попадання сторонніх предметів.
В першу чергу від нестачі і забрудненості масла виходять з ладу підшипники ТКР, після чого можуть бути зачеплення колесами турбіни і компресора об корпуси, знос ущільнювальних кілець. Надалі руйнується вал ротора. Тому необхідними умовами нормальної роботи підшипникового вузла є своєчасна заміна олії та фільтруючих елементів масляного фільтра двигуна, а також застосування рекомендованих заводом – виробником двигунів марок олій.
Слід звернути увагу на правильність запуску та зупинки двигуна. Якщо заглушити двигун, що працює на високих оборотах, ротор ТКР продовжить обертатися без мастила, оскільки тиск моторного масла при цьому майже дорівнює нулю - відбудеться пошкодження підшипників і ущільнювальних кілець ТКР. Тому перед зупинкою двигуна після роботи під навантаженням необхідно встановити режим холостого ходу не менше 3 хвилин. З тих же причин дуже важливо перед навантаженням дати двигуну попрацювати на холостих обертах протягом 2...5 хвилин.
Всі перераховані вище несправності можна уникнути при правильному і регулярному обслуговуванні двигуна.
Регулярно перевіряйте герметичність системи.
При ТО-2 рекомендується проводити контроль герметичності газотурбінної системи.наддуву та охолодження надувного повітря двигуна за допомогою пристосування І 801.49.000 димом зі стисненим повітрям. Щоб уникнути зриву та роздуття шлангів, тиск повітря, що подається у впускний тракт, не повинен перевищувати 20 кПа (0,7 кгс/см 2 ). Місця нещільностей визначати по диму, що виходить. Якщо дим не виходить протягом 3 хвилин, повітряний тракт герметичний.
Легкість обертання роторів ТКР перевіряється при знятому приймальному патрубку системи випуску відпрацьованих газів рукою в крайніх осьових і радіальних положеннях. Ротор повинен обертатися легко, без заїдань та торкань про нерухомі деталі ТКР. Осьовий люфт ротора нового ТКР має бути в межах 0,06. 0,15 мм, діаметральний люфт -0,45.. .0,65 мм. Допустиме значення осьового люфта в експлуатації – до 0,3 мм, діаметрального люфта – до 0,9 мм.
Один раз на два роки ТКР рекомендується зняти з двигуна для очищення відцентрового компресора, загальної діагностики та технічного обслуговування.
ТКР рекомендується знімати разом із випускним колектором, а потім від'єднати його від колектора.
Очищення відцентрового компресора необхідно виконати у наступній послідовності:
1. На торцеві поверхні корпусу компресора та кришки нанести суміщені ризики. Відверніть болти кріплення корпусу компресора. Легкими ударами молотка по боби зняти корпус компресора. Оглянути гумове кільце ущільнювача в пазі кришки. При виявленні дефектів (надрізи, втрата пружності) кільце ущільнювача замінити на нове.
2. Оглянути лопатки колеса компресора. При виявленні слідів контакту з корпусом компресора, деформації лопаток чи його руйнації ТКР підлягає ремонту спеціалізованому підприємстві чи заміні.
3. Промити внутрішню порожнину корпусу компресора, поверхню кришкиганчіркою змоченою в дизельному паливі. При чищенні колеса компресора міжлопаткові поверхні рекомендується прочистити волосяною щіткою з використанням дизельного палива;
4. Перевірити легкість обертання ротора, заїдання ротора не допускається.
5. Перед складанням необхідно змастити кільце ущільнювача моторним маслом, поєднати ризики, встановити корпус компресора на диск кришки, затягнути болти динамометричним ключем.
Ще раз перевірити легкість обертання ротора. У крайніх осьових та радіальних положеннях колеса ротора не повинні контактувати з корпусними деталями.
Зважаючи на те, що ротор турбокомпресора балансується з високою точністю, повне розбирання, ремонт та обслуговування агрегатів наддуву повинні здійснюватися на спеціалізованих підприємствах, що мають необхідне обладнання, інструменти, пристрої, прилади та навчений персонал.
При сезонному технічному обслуговуванні необхідно злити конденсат, що накопичився в ТОНВ, для чого перевернути ТОНВ у вертикальній площині патрубками вниз і дати стекти залишкам можливого конденсату і масла.
Продуть по фронту матриці кожен ряд теплообмінних пластин між трубками з кожного боку струменем стисненого повітря, не допускаючи їх деформації.
У разі сильного забруднення теплообмінних пластин матрицю ТОНВ промити під струменем гарячої води з використанням волосяної щітки або способом занурення у ванні з гарячою водою.
Після миття матрицю по фронту продуть стисненим повітрям, не допускаючи деформації поверхонь теплообмінних пластин. Сушіння здійснюється струменем гарячого повітря.