II. Gevallen van defecten aan STC-turbocompressoren
De afgelopen jaren heeft een groot schip langdurig in de navigatie gezeten. De dieselmotor van het schip heeft ongeveer 11,000 bedrijfsuren gedraaid onder omstandigheden met hoge intensiteit.
De hoofdvoortstuwingsmotor is een viertaktdieselmotor uit de PA6-serie met 16 cilinders, opgesteld in een V-vorm onder een hoek van 60 graden, met een boring van 280 mm en een slag van 290 mm. De maximale explosiedruk van een cilinder is kleiner dan of gelijk aan 14,5 MPa, en de maximale uitlaattemperatuur van een cilinder is kleiner dan of gelijk aan 580 graden. De maximale continue snelheid is 1000 tpm en het nominale vermogen is 5184 kW. Hij is uitgerust met een STC-turbocompressor.
Als gevolg van langdurig intensief gebruik is de uitlaatgasturbocompressor van de PA6-dieselmotor op dit schip regelmatig defect geraakt, met diverse problemen tot gevolg, zoals schade aan de sproeier, schade aan het blad, lekkage van de oliekeerring en slijtage van de lagers.
Twee bijzonder typische gevallen zijn opmerkelijk:
1. Er deed zich een plotseling abnormaal geluid voor in de turbocompressor van de B-rij van een bepaalde dieselmotor. Bij onderzoek bleek dat de dilatatievoeg van het uitlaatsysteem verouderd was en eraf was gevallen, waardoor fragmenten in het turbine-uiteinde terechtkwamen en de mondstukring beschadigden.
2. Op een vroege ochtend, terwijl hij met een economische snelheid vaarde (dieselmotortoerental: 660 omw/min, regelbare spoedverhouding van de propeller: 90%), hoorde de machinist van dienst een abnormaal "zoemend" geluid uit de A-rij-turbocompressor van een bepaalde dieselmotor tijdens routine-inspectie. Een visuele inspectie onthulde een lichte trilling van de turbocompressor, die in intensiteit toenam. De technische bemanning nam onmiddellijk noodmaatregelen, verlaagde de snelheid van het energiesysteem en schakelde de voortstuwing uit. Tijdens dit proces kwam er een lichte verbrande geur uit de turbocompressor. Na het uitschakelen en met de hand draaien van de motor bleek er smeerolie te lekken uit de onderste observatiepoort van de A-rij-turbocompressor. Bij daaropvolgende demontage en inspectie bleek dat de oliekeerring defect was en dat het glijlager versleten was, wat leidde tot een plotselinge daling van de smeeroliedruk. In het volgende gedeelte wordt aandacht besteed aan het analyseren van de oorzaken en het diagnosticeren van dit foutgeval.
III. Analyse van foutoorzaken van STC-turbocompressor
1. Abnormale geluiden uit de turbocompressor
(1) Hoog, schril gekrijs.
Dit wordt veroorzaakt door een verkleining van het mondstukringoppervlak, een afname van het diffusorstroomoppervlak en een toename van de snelheid van de turbocompressor (overtoerental).
(2) "Zoemend" stijgend geluid, vergezeld van aanzienlijke schommelingen in de vuldruk en een onstabiele werking van de dieselmotor.
Dit wordt veroorzaakt door verstoppingen in het inlaatsysteem, waaronder vervuiling van de luchtkoeler, inlaatdoorgang, intercooler, vervuiling van de compressor, verminderde klepspeling en onjuiste kleptiming.
(3) "Sssss"- en "Pppp"-geluiden.
Deze zijn voornamelijk te wijten aan luchtlekkage bij de flensverbindingen tussen de turbocompressor en de pijpleiding. Aan het uiteinde van de uitlaatturbine is er een "Pppp" pulserend geluid met hoge snelheid, terwijl aan het uiteinde van de inlaatcompressor een continu "Sssss" luchtstroomgeluid met hoge snelheid te horen is. Een andere mogelijke oorzaak is het scheuren van de balg.
(4) Mechanische schrapende geluiden van metaal, vergezeld van abnormale trillingen van de turbocompressor.
Dit wordt veroorzaakt door veranderingen in de speling tussen het lager en de as (toenemend of afnemend), verminderde speling tussen de waaier en het slakkenhuis, vervorming van de waaier, excentrische slijtage van de rotortap, ernstige slijtage van de drijvende huls of drukplaat, of verstoring van het dynamische evenwicht van de rotor.
(5) Abnormale trillingen en geluiden veroorzaakt door ernstige koolstofafzettingen in de turbine of vreemde voorwerpen die in de supercharger vallen, resulterend in schade aan de bladen en mondstukken.
2. Abnormale trillingen van de turbocompressor
Omdat het een snel roterend mechanisch apparaat is, zijn de belangrijkste oorzaken van abnormale trillingen in de turbocompressor onder meer schade aan roterende onderdelen, verlies van dynamisch evenwicht van de rotor en ernstige pieken. De oorzaak van de stijging is al geanalyseerd.
(1) Mesbreuk.
Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door vreemde voorwerpen of fragmenten van gebroken zuigerveren of kleppen die de waaier binnendringen, overbelasting van de turbocompressor of resonantie van de bladen als gevolg van een sterke excitatiefrequentie van de externe luchtstroom of uitlaatgaspulsen, wat leidt tot schade aan de turbocompressor.
(2) Burn-out van lagers.
De belangrijkste oorzaken zijn onder meer onvoldoende smeerolietoevoer, overmatige lagerbelasting, mechanische schade veroorzaakt door onzuiverheden die in het wrijvingspaar zijn gemengd, dynamische onbalans van de rotor en buigvervorming van de as, enz. Deze factoren veroorzaken axiale beweging van de rotor, wat resulteert in ernstige trillingen van de rotor. turbocompressor.
(3) Verlies van rotordynamisch evenwicht.
Langdurig gebruik leidt onvermijdelijk tot slijtage van de messen, lagers, vervorming van de as, enz., waardoor de rotor op natuurlijke wijze zijn dynamische balans verliest.
3. Olielekkage in turbocompressor
Olielekkage in de turbocompressor treedt voornamelijk op als gevolg van een overmatig vacuüm in de compressor waardoor olie wordt aangezogen (zoals wanneer het luchtfilter of de compressor verstopt is), verstopte retourolieleidingen, overmatige olietoevoer naar het systeem en defecten aan de oliekeerring ( zoals overmatige slijtage van de oliekeerring of onvoldoende elasticiteit van de oliekeerring). Ernstige olielekkage kan ertoe leiden dat de turbocompressor niet normaal werkt [5].
IV. Diagnose en eliminatie van gevallen van STC-turbocompressorstoringen
1. Foutdiagnose en afhandelingsproces
Wanneer er tijdens de werking van de turbocompressor een fout optreedt, moeten noodmaatregelen worden genomen, een foutanalyse worden uitgevoerd en de fout onmiddellijk worden verholpen. Nadat de storing is verholpen, moet de noodzakelijke verificatie worden uitgevoerd voordat deze weer in gebruik kan worden genomen.
De volgende stappen moeten in acht worden genomen:
(1) Stop het voertuig indien nodig (in geval van ernstige storingen, zoals abnormale geluiden);
(2) Registreer en observeer de foutverschijnselen in realtime;
(3) Lokaliseer nauwkeurig het defecte onderdeel;
(4) Bepaal de oorzaak van de fout;
(5) Bevestig de foutverschijnselen;
(6) Maatregelen nemen om de storing te verhelpen;
(7) Controleer of de fout is verholpen.
2. Methoden voor probleemoplossing
Gebaseerd op de oorzaakanalyse in deel III, gecombineerd met het abnormaal zoemende geluid van de turbocompressor, het duidelijke schommelen, hevig schudden, de geur van brand tijdens het vertragen en de lekkage van smeerolie die werd aangetroffen toen het observatiegat werd geopend na het uitschakelen.
Op basis van het bovenstaande oordeel kunnen de mogelijke oorzaken van de fout het falen van de oliekeerring zijn, de toename van de opening tussen het lager en de as, de onbalans van de rotor die axiale beweging en wrijving veroorzaakt, wat leidt tot sterke trillingen van de turbocompressor .
Bij het oplossen van de specifieke fouten van de turbocompressor moet eerst een voorlopige analyse worden uitgevoerd op basis van het uiterlijk, de foutverschijnselen, het smeerolieverbruik, de oliekwaliteit na smering en de bedrijfsparameters van de dieselmotor. Vervolgens moet de turbocompressor worden gedemonteerd en moeten alle componenten worden geïnspecteerd.
De specifieke stappen zijn als volgt:
(1) Controleer op olielekkage aan het turbine-uiteinde en of de bladen beschadigd zijn.
Gebruik een industriële endoscoop om de oliekeerring en de toestand van de turbinebladen via het inspectiegat te observeren om te bepalen of de elasticiteit van de oliekeerring goed is en of deze versleten is. Er zijn duidelijke sporen van olielekkage te vinden aan het uiteinde van de turbine, en er zijn duidelijke schraap- en slijtagesporen op de turbinebladen en het turbinehuis. Er kan worden vastgesteld dat de oliekeerring defect is.
(2) Controleer of er vreemde voorwerpen in het turbine-uiteinde terechtkomen.
Na het demonteren en inspecteren van het inlaatspruitstuk en het slakkenhuis, en het controleren van de turbine en de sproeierring, bleek dat er, afgezien van krassen op de waaier, geen schade aan de turbine en de sproeierring was en dat er geen vreemde voorwerpen aanwezig waren.
(3) Controleer of de passingsspeling te groot is.
De meetmethode is zoals weergegeven in het diagram voor het meten van de speling in Figuur 3. De inspectienormen zijn: axiale speling A: 0.10 - 0.32 mm, radiale speling B: 0.{ {5}}.93 mm. Na meting bleek dat de speling tussen het lager en de as is toegenomen, waarbij de radiale speling B een bereik van 0.97 mm heeft bereikt, wat het standaard bereik met 0.04 mm overschrijdt. Er is een radiale beweging van de as, wat aangeeft dat de waaier en het slakkenhuis contact maken en schrapen.
(4) Demonteer en inspecteer de turbocompressor.
Tijdens de uitgebreide en grondige demontage en inspectie van de turbocompressor voerden technici nauwgezette en gedetailleerde controles en tests uit op de interne precisiecomponenten.
Na zorgvuldige demontage en onderzoek werd vastgesteld dat er duidelijke tekenen van slijtage waren op de drijvende hulsconstructie en de drukplaatcomponenten in de turbocompressor, die vervangen moeten worden.
(5) Reparatieplan.
Na een grondige inspectie en diagnose werd vastgesteld dat de tussenmontageset vervangen moest worden. Dit is de meest directe en effectieve manier om de huidige fout te elimineren.
Nadat de vervanging is voltooid, wordt er een uitgebreide herinstallatie en testrun uitgevoerd om er zeker van te zijn dat alle componenten correct zijn geïnstalleerd en dat het systeem stabiel werkt.
Na de testrun waren de prestaties goed en werd de fout met succes geëlimineerd.
V. Preventieve tegenmaatregelen en maatregelen
1. Onderhoud en service van de turbocompressor strikt volgens de voorschriften
Op basis van praktische installatie-ervaringen van de afgelopen jaren moeten de volgende punten worden opgemerkt:
Ten eerste moet het filterelement van het fijnfilter van de turbocompressor regelmatig (elke 100 uur) worden vervangen om een onbelemmerde oliestroom en schone smeerolie te garanderen.
Ten tweede moeten de oliekeerring aan de turbine-zijde en de werkingstoestand van de turbinebladen regelmatig worden geïnspecteerd met behulp van een industriële endoscoop.
Ten derde moet de gegolfde buis aan het gasinlaatuiteinde van de turbine regelmatig worden gedemonteerd om te controleren op metaalresten bij de turbine-inlaat en eventuele krassen of beschadigingen op de mondstukring. Draai de turbine handmatig om te controleren op abnormale geluiden of wrijving.
2. Doe goed werk bij de bediening en het beheer van de turbocompressor
Controleer eerst de werkstatus van de turbocompressor in realtime, waarbij bijzondere aandacht wordt besteed aan veranderingen in de snelheid van de turbocompressor, de boostdruk, de smeeroliedruk, de turbine-inlaattemperatuur, de koeltemperatuur en de smeerolietemperatuur, vooral de smeerolie-inlaatdruk van de turbocompressor EEN (B).
Vanuit het perspectief van het ontwerp van de apparatuur zal er alleen een alarm optreden als de smeeroliedruk kleiner is dan of gelijk is aan {{0}}.03 MPa. Bij feitelijk gebruik is echter gebleken dat zolang de smeeroliedruk minder dan of gelijk is aan 0,07 MPa en een neerwaartse trend vertoont, de machine onmiddellijk moet worden uitgeschakeld; Anders kan een onvoldoende olietoevoer ervoor zorgen dat de lagers van de turbocompressor doorbranden, of zelfs leiden tot de sloop van de hele turbocompressor.
Ten tweede, wanneer de turbocompressor in werking is, versterk dan de visuele inspectie van het uiterlijk ervan, beoordeel of de werking stabiel is en luister aandachtig naar het werkingsgeluid ervan. Als de bladen kapot zijn of de turbine ernstig verkoold is, zullen er abnormale geluiden optreden.
Wanneer abnormale trillingsgeluiden of verbrande geuren uit de turbocompressor worden waargenomen, moet de motor onmiddellijk worden uitgeschakeld en de turbocompressor worden verwijderd. Gebruik een industriële endoscoop om via het observatiegat te controleren of de keerring, turbinebladen etc. normaal zijn.
Als er olielekkage uit de oliekeerring of schade aan de turbinebladen wordt geconstateerd, moet de hoofdmotor voor behandeling buiten gebruik worden gesteld en vervolgens worden gerepareerd en getest op basis van de oorzaak. Als de kerncomponenten zoals lagers en rotoren beschadigd zijn, moeten ze volgens de voorschriften ter reparatie naar de oorspronkelijke fabrikant worden gestuurd en dynamische balanstests ondergaan. Het is ten strengste verboden de turbocompressor opnieuw te installeren zonder dynamische balanstests uit te voeren.
3. Versterk het operationele management van dieselmotoren
Een slechte verbranding, een te hoge temperatuur van de uitlaatgassen, fouten in de brandstofinjectie, onvoldoende koeling, snelle veranderingen in de belasting en een onjuiste werking van dieselmotoren kunnen allemaal de kwaliteit van de uitlaatemissies beïnvloeden, inclusief de temperatuur, de druk en het debiet van de uitlaatgassen.
Deze parameters zijn cruciaal voor de operationele kwaliteit van de uitlaatgasturbocompressor.
Wanneer bijvoorbeeld de belasting van de dieselmotor toeneemt, stijgen ook de uitlaattemperatuur en het debiet, waardoor de turbinesnelheid toeneemt en de inlaatdruk stijgt; frequent accelereren en vertragen of snelle veranderingen in de belasting kunnen leiden tot een onstabiele werking van de turbocompressor, waarbij de snelheid fluctueert; problemen in het brandstofsysteem, de inlaat- en uitlaatsystemen of het koelsysteem kunnen de werkomgeving aan de turbinezijde van de turbocompressor verslechteren, wat resulteert in te hoge inlaattemperaturen aan de turbinezijde en de levensduur van de turbocompressor verkort.
Daarom is het noodzakelijk om het beheer en het onderhoud van dieselmotoren voor de voortstuwing van schepen te verbeteren om hun goede bedrijfsconditie en verbrandingskwaliteit te behouden, hun betrouwbare werking te garanderen, beter aan te sluiten bij de operationele vereisten van de turbocompressor en ook om de hoofdmotor redelijk te laten werken.