渦輪增壓的常見故障及排除法
發布時間：2016-08-01 點擊次數： 【打印】
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柴油機增壓是在不增加柴油機排量和轉速的情況下，提高動力、改善經濟性、降低排氣污染的行之有效的手段，也是目前柴油機的發展趨勢。
廢氣渦輪增壓器是增壓發動機的關鍵部件。它實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它由渦輪機、中間體、壓氣機三部分組成。渦輪機與發動機的排氣管相接，壓氣機與發動機的進氣管相接，中間體與發動機的潤滑系統相接。其工作原理為：發動機排出的廢氣經過渦輪驅動轉子的轉動，從而帶動同軸的壓氣機葉輪高速旋轉(30000～120000r/min)，新鮮空氣在壓氣機葉輪離心力的作用下，被壓縮到147～392kPa后進入發動機氣缸，由于空氣密度增大，使每個工作循環進入氣缸的新鮮空氣量增加，從而可以向氣缸內噴入更多的柴油提高柴油機的功率，燃燒也獲得改善(見圖1)。可增加發動機功率輸出20%～40%，降低燃油消耗8%左右，排氣煙度降低20%～50%，廢氣中的有害有毒氣體含量如CO、SO2等也大幅度減少。另外在氣缸總排量不變的前提下增加了功率的輸出，可節約金屬材料，降低制造成本，因此渦輪增壓器是集節能、環保、節材為一體的高技術產品，目前在柴油機上被廣泛采用。
由于增壓器的技術狀況直接影響發動機的動力性、經濟性、可靠性及尾氣排放，因此，正確使用增壓器，保持增壓器良好的工作狀況，預防其早期損壞和及時準確地排除故障在柴油機使用中非常重要。
1.增壓器的結構常用的廢氣渦輪增壓器分為普通渦輪增壓器和旁通式渦輪增壓器兩種，旁通式渦輪增壓器比較常用。
廢氣渦輪增壓器是由廢氣驅動的渦輪和徑流式壓氣機組成的，它們分別被安裝在軸的兩頭并有各自的鑄造殼體。軸本身被安裝在中間殼中并由中間殼來支撐。中間殼的兩側分別同壓氣機殼和渦輪殼相連接，典型的渦輪增壓器轉速可以在1×105r/min以上。
渦輪機：由渦輪、渦輪殼組成。它是驅動壓氣機葉輪裝置的原動機，廢氣進入渦輪，并推動渦輪，由渦輪軸輸出帶動壓氣機葉輪高速旋轉。
壓氣機：主要由壓氣機葉輪、壓氣機殼等組成。
葉輪轉動就開始吸入空氣，隨著葉片轉動來壓縮空氣，進入進氣管道。
轉子總成：渦輪增壓器的轉子總成由渦輪與軸總成、止推軸承、止推環、密封環支承、壓氣機葉輪、鎖緊螺母組成。它是渦輪增壓器中有動平衡要求的部件。
軸承機構：渦輪增壓器轉子軸上裝有浮動軸承，它的內孔與軸、外圓與中間體內孔具有規定的間隙，浮動軸承承受轉子的徑向載荷。中間體上裝有止推軸承，它承載轉子的軸向載荷。
密封裝置：在轉子軸和密封環支承的密封環槽上裝有密封環，它起油封和氣封的雙重作用。
中間體：中間殼是渦輪增壓器的支承機構，用螺栓分別把擴壓器后板和渦輪殼固定在中間體上，轉子的徑向載荷和軸向載荷分別經浮動軸承和止推軸承最終傳遞給中間體。中間體又是渦輪增壓器的潤滑冷卻裝置，它的進油孔連接發動機潤滑系主油道。
潤滑油除了對浮動軸承、止推軸承進行潤滑外，也將被廢氣傳遞過來的熱量帶走，保證渦輪增壓器可靠地運轉。
旁通閥：旁通閥由旁通膜盒、聯動桿、旁通閥閥門等組成。從膜盒到渦輪機殼體上的旁通閥用連動桿連接，螺旋彈簧壓住放氣閥使其關閉，進氣管內的增壓壓力作用到放氣膜片上。
旁通閥是通過壓氣機出氣口的壓力來控制渦輪進氣口處氣閥的開啟，當進氣管內的增壓壓力達到最大安全極限時，增壓壓力推壓放氣膜片并打開放氣閥，使部分廢氣不經過渦輪機葉輪從旁路泄掉，從而限制了渦輪增壓器軸的轉速及增壓壓力。它的目的是為了限制發動機在大負荷狀態下的增壓器轉速，同時它可以降低全負荷以及最高轉速狀態下的發動機爆發壓力。帶旁通閥的增壓器可提高低速性能，閥門關閉可以提高瞬態響應。
2.增壓器的常見故障、損壞原因及預防措施
渦輪增壓器是一種在高溫環境中超高速旋轉的機械，其工作轉速可達30000～120000r/min，如此高速旋轉的機械往往會因安裝使用不當而造成損壞，使用戶蒙受一定的經濟損失。目前所使用的增壓器無論是國產的，還是進口的，使用壽命往往都達不到預期的使用年限，其原因90%以上是因安裝使用不當。下面簡述增壓器在使用中常見的一些故障、原因及預防措施。
2.1渦輪增壓器兩端漏油
增壓器兩端或某一端漏油，是使用中最常見的故障之一。從理論上講，以正常壓力進入中間體的機油，在通過軸承工作面后，油壓已變為零，只是靠重力自然向下流回發動機的油底殼。而且在正常工作狀態下增壓器兩端葉輪的輪背處都有一定的氣體壓力，因此機油是不會從低壓力區向高壓力區流動的。且密封環的還起著封氣封油的作用。雖然如此，如果使用不當，下列情況仍可造成增壓器的兩端漏油。
2.1.1發動機長期怠速運轉
發動機長時間怠速運轉，增壓器渦輪及葉輪的輪背處會產生一定的負壓，而導致中間體內的機油向外泄漏，因此應避免發動機長時間怠速運轉。
2.1.2回油不暢
在使用中如果機油的回油管路發生變形或阻塞，會使機油回油不暢，中間體內機油壓力過高，壓縮機油沿著轉子軸向兩端流動擠出密封環造成漏油。因此要經常檢查回油管路是否暢通，保證機油能夠正常地流回油底殼。
2.1.3發動機曲軸箱壓力過高
曲軸箱廢氣壓力超過規定值，會使增壓器回油管路內壓力升高，回油不暢而造成密封環漏油。應經常檢查曲軸箱的通風狀態，以及下排氣管路是否暢通。
2.1.4空氣濾清器阻塞或進氣不暢
發動機長期使用后，空氣濾清器濾芯會因積塵過多而造成阻塞，或進氣膠管過軟吸癟造成進氣不暢等，從而導致壓氣機進氣負壓太高，葉輪的輪背處會出現因負壓太高造成的密封環漏油，因此要定期檢查保養空氣濾清器及進氣膠管，使濾芯不阻塞，膠管通暢，保持正常的供氣狀態。
2.1.5密封環磨損或失效
長期不更換機油，使機油中的雜質太多起研磨料的作用，致使密封環加劇磨損、變薄，逐步失去封氣、封油作用而導致漏油.
2.2浮動軸承的磨損
浮動軸承磨損是造成增壓器漏油最常見的故障之一。發生此類故障后，軸承與軸之間間隙過大，油膜失穩，承載能力下降，轉子軸系振動加劇，破壞了動平衡。過大的旋轉半徑使兩端密封破壞，嚴重時可能使整臺增壓器損壞。出現這種故障主要有以下原因。
2.2.1未按說明書使用增壓器機油
發動機增壓后其熱負荷和機械負荷大幅度增加，工作溫度非常高，從而使機油的溫度升高，粘度下降，承載能力下降，而增壓器的轉速高出發動機的轉速近40倍，增壓器軸承處的溫度遠遠高于發動機曲軸處的溫度。因此必須按說明書的指示正確使用增壓器機油。
2.2.2機油清潔度太差
如前所述，機油中含有太多的雜質會加速軸承和軸的磨損，在維修中經常發現發動機油底殼中機油變黑、變稀，甚至成黑泥狀，這樣的機油如繼續使用毫無疑問會使軸承在短時間內因磨損報廢。
2.2.3缺油干磨
增壓器的機油來自發動機機油泵，若機油閥企業">泵</a>工作不正常，造成供油不足或油壓過低，以及進油管路變形、阻塞，出現裂紋等現象導致機油供應量不足，均能使增壓器軸承和軸因潤滑不良而損壞。在維修中經常發現有的軸承及軸有明顯的干摩擦痕跡，嚴重時會見到燒成藍色的現象。所以應經常檢查進油管路，出現問題及時排除。
增壓器機油進口壓力應大于0.2MPa才能保證機油的供油量及軸承等旋轉件的正常潤滑。此外在檢查增壓器轉子時，若軸向間隙過大，則表明止推軸承磨損過大，若徑向間隙過大，則說明浮動軸承磨損過大。
2.3渦輪或壓氣機葉輪損壞
2.3.1發動機排氣管中進入金屬物
增壓器在正常高速運轉中，若發動機排氣管排出螺母、螺釘之類的金屬物，必然造成渦輪葉片的損壞，嚴重時還能將渦輪殼擊壞，同樣壓氣機葉輪片碰到這種情況也會損壞，如果葉輪片損壞了，那么轉子的動平衡立即被破壞，增壓器轉子軸系振動加劇，增壓器就不能繼續使用了。在使用中如聽到異響應立即停車檢查，以防止掉下的壓氣機葉片碎塊進入發動機的氣缸中，造成嚴重事故。</p>
2.3.2未按要求使用空氣濾清器或進氣管道密封不嚴
在沙漠地區或作業環境惡劣的地區使用增壓發動機，細沙塵經空氣濾清器或管路中的縫隙進入增壓器，能導致增壓器葉輪進氣口處的葉片均勻磨損，使增壓器的增壓效果降低，嚴重時能破壞轉子的平衡，因此應經常對進氣管路及空濾器進行檢查和保養，及時更換濾芯，緊固管道接口，以減少此類故障的發生。
2.3.3未及時清除油泥
增壓器長期使用后，空氣中的粉塵會與油霧結成油泥，逐漸聚集在增壓器殼進口的通道上，使葉輪與殼體無間隙，或葉片與增壓器殼接觸而產生摩擦，引起增壓器轉子軸系的振動，加劇軸系的磨損，故應經常檢查及時清除油泥。
2.3.4排氣溫度過
由于增壓器發動機燃油系統發生故障，如供油延遲，供油量過大或排氣門漏氣等現象，都能導致排氣溫度過高，進而使渦輪進口處的葉片燒損變形。排氣溫度過高還能使渦輪端密封處機油炭化，以及渦輪端軸承處局部過熱，造成密封和軸承過早失效。
3.增壓器的正確使用
由于增壓器安裝在發動機的排氣一側，所以增壓器的工作溫度很高，而且增壓器在工作時轉子的轉速非常高，可達到每分鐘十幾萬轉，如此高的轉速和溫度使得常見的滾針或滾珠軸承無法正常工作，因此渦輪增壓器普遍采用全浮動軸承，由機油來進行潤滑、冷卻。所以針對這種結構原理，在使用這種發動機時應注意一些問題：
1)停機時間過長或在冬季，以及更換增壓器時，均須預先潤滑增壓器。
2)發動機啟動后應怠速運轉3～5min，使潤滑油達到一定的工作溫度和壓力，以免突然增加負荷時因軸承無油而加速磨損，甚至卡死。
3)車輛停車時不要立即熄火，應怠速運轉3～5min，以使增壓器轉子的溫度和轉速逐漸下降。立即熄火會使機油喪失壓力，轉子靠慣性轉動且得不到潤滑而損壞。
4)經常檢查機油油量，避免因缺少機油而導致軸承失效及轉動件卡死。
5)定期更換機油及機濾，因全浮動軸承對潤滑油的要求很高，應使用廠家規定牌號機油。
6)定期清洗更換空氣濾芯，空濾過臟會造成進氣阻力增加，使發動機功率下降。
7)經常檢查進氣系統的密閉性，漏氣會使灰塵吸入增壓器及發動機，損壞增壓器和發動機。
8)旁通閥執行器總成壓力設定和校驗是在專門設定/檢驗機構上進行的，客戶和其他人員不能隨意變動。
9)由于渦輪增壓器轉子軸承精密度很高，維修及安裝時的工作環境要求很嚴格，所以增壓器出現故障或損壞時應到指定的維修站進行維修。
總之，用戶一定要嚴格地按照使用說明書的要求進行正確操作，盡可能地發揮潤滑油的三大作用(潤滑、去污、冷卻)，盡量避免出現人為的、不必要的故障而使增壓器損壞與報廢，從而保證增壓器應有的使用壽命。
全國免費熱線電話：400-821-8011 網址：http://www.parkins.com.cn
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