新聞主題	柴油發電機增壓器的結構與壞了的故障現象

 

摘要：隨著現代用戶發電需求逐漸向大功率、自動化、智能化方向發展，勢必要求柴油機具有較大的功率以提供足夠的動力需求。而增壓則是提高柴油機功率的最主要途徑，柴油機功率增加隨增壓壓力的增加而成比例的增加。渦輪增壓器工作的優劣與否直接影響著柴油機性能及其可靠性，而若出現增壓器故障將直接影響著柴油機主機的整體性能。因此，康明斯公司在本文中對出現增壓器易發故障的原因進行分析了解，以便能在故障發生時迅速做出正確處理，避免不必要的損失。

 

一、增壓器的原理和結構

 

            柴油機排出的廢氣經過渦輪殼進入噴嘴，將廢氣的熱能及靜壓能轉變為動能，并以一定的方向流經渦輪葉片，推動其高速旋轉，帶動同軸上的壓氣機葉輪旋轉而產生虹吸作用，新鮮空氣經過空氣濾清器后被吸入壓氣機，經過擴壓器使氣流的速度和密度增加，壓力提高，然后進入柴油機進氣管，以實現氣缸充氣增加，進而可以噴入更多的燃油，達到提高柴油機功率的目的。工作原理和壓力控制示意圖分別如圖1、圖2所示。

 

圖1  柴油機渦輪增壓器原理圖

圖2  柴油機增壓器壓力控制示意圖

 

      渦輪增壓器主要由壓氣機和渦輪兩部分組成，其結構外觀如圖3、圖4所示。

1、壓氣機部分

      主要包括單級離心式壓氣機葉輪、擴壓器和壓氣機殼等。

2、渦輪部分

      主要包括渦輪殼、單級徑流式渦輪機葉輪等。渦輪軸與渦輪采用摩擦焊焊接成一體。

（1）壓氣機葉輪以間隙配合裝在渦輪軸上，并用螺母緊固。

（2）渦輪及渦輪軸總成與壓氣機葉輪組合后，必須經過精確的動平衡試驗，以保證高速旋轉下能正常工作。

（3）增壓器的轉子支撐采用內支撐形式，全浮動式浮動軸承位于兩葉輪之間的中間體內，轉子的軸向推力靠直推環端面來承受。

（4）渦輪端和壓氣機端均設有密封環裝置，壓氣機端還有擋油環，以防止機油泄漏。

      壓氣機殼、渦輪殼、中間體是主要固定件，渦輪殼和中間體、壓氣機殼與中間體均采用螺栓、壓板連接；壓氣機殼可以繞軸線任意角度進行安裝。

3、增壓器軸承

      增壓器軸承的結構是車用渦輪增壓器可靠性的關鍵之一。現代車用渦輪增壓器都采用浮動軸承。浮動軸承實際上是套在軸上的圓環。圓環與軸以及圓環與軸承座之間都有間隙，形成雙層油膜。圓環浮在軸與軸承座之間。一般內層間隙為0.05mm左右，外層間隙大約為0.1mm。軸承壁厚約3~4.5mm，用錫鉛青銅合金制造，軸承表面鍍一層厚度約為0.005~0.008mm的鉛錫合金或金屬銦。在增壓器工作時，軸承在軸與軸承座中間轉動。

4、增壓器的潤滑

      采用壓力潤滑，潤滑油來自柴油機的主油道，然后經回油管回流柴油機油底殼。

 

圖3  渦輪增壓器正視圖

圖4  渦輪增壓器上下二等角軸測圖

 

二、常見的故障及處理方法

 

1、機油消耗量大，但排氣煙色正常，動力不降低

（1）原因

      這種情況一般是由于機油滲漏造成的。

（2）處理方法

① 首先應檢查發動機潤滑系外部油管（包括增壓器進、回油管）是否漏油；

② 檢查增壓器廢氣排出口是否有機油。如有機油，可判定渦輪一端密封環損壞，應更換此密封環。

2、機油消耗量大，排氣冒藍煙，但動力不下降

（1）原因：

      由于增壓器壓器端漏油，機油通過發動機進氣管進入燃燒室被燒掉所造成的，有以下幾種可能：

① 增壓器回油管不暢通，機油在轉子總成的中間支承處積留過多，沿轉子軸流入壓氣葉輪。

② 靠近壓氣葉輪一端的密封環或甩油環損壞后，機油由此進入葉輪室，然后隨室內增壓后的空氣一同經進所管進入燃燒室，如圖5所示。

（2）處理方法：

① 打開壓氣機的出氣口或發動機進氣直管（橡膠軟管），看管口、管壁是否粘附機油。如有，請檢查增壓器回油管是否暢通。如不暢通則是由于中間支承處積油過多引起，應將回油管疏通后裝復。

② 如暢通，則是由于葉輪一端密封環或甩油環損壞所造成，應解體增壓器進行修復。

3、機油消耗量大，排氣冒藍煙或黑煙，且動力下降

（1）原因：

① 活塞與汽缸之間的間隙磨損過大，機油竄入燃燒室而被燒掉。

② 空氣在被增壓器吸入的過程中，空氣流遇較大阻力（如空濾芯堵塞，進氣膠管被吸變形或壓扁等），壓氣機進氣口處的壓力較低，造成機油滲漏進入壓氣機內，隨壓縮空氣一起進入燃燒室內燒掉，如圖6所示。

（2）處理方法：

① 檢查進氣直軟管壁內有無機油、是否被壓扁，使氣流受阻或空濾芯有堵塞現象。

② 如管口和管壁有機油，應清洗或更換空氣濾芯。

4、排氣冒黑煙，功率下降，且增壓器有異響

（1）原因：

① 如有金屬摩擦聲，是增壓器轉子軸承或止推軸承磨損過多，葉輪與增壓器殼摩擦而產生。

② 如不是金屬摩擦聲，而是氣流聲，則是由于增壓器轉子高速旋轉，產生的旋轉聲音，或是進、排氣接口處由于連接不好產生的漏氣現象。

（2）處理方法：

① 前者應視磨損情況更換損壞的備件進行修復。

② 后者應認真區分，有針對性的解決。 

5、 增壓器軸承損壞，發動機功率下降，機油消耗高，冒黑煙

（1）原因：

① 增壓器軸頸和止推軸承的潤滑油供應不足；

② 使轉子軸頸和軸承間保持浮動的潤滑油不足；

③ 增壓器已高速運轉，而潤滑油未及時供給。

④ 柴機油過熱，從活塞與缸壁間竄過的燃氣過多；

⑤ 冷卻水漏入機油中；

⑥ 機油選用不當，以及沒有按規定定期更換機油。

（2）處理方法：

① 檢查潤滑油壓力是否正常，機油量是否符合要求。

② 按規定要求，定期更換潤滑油，并保證潤滑油清潔。

③ 嚴格按規定要求，使用潤滑油，不得混用。

④ 應避免發動機在高溫情況下工作，保持發動機的正常工作溫度。

 

圖5  增壓器燒機油

圖6  增壓器機油消耗大

 

三、增壓器故障的預防措施

 

1、減少測量誤差

      避免因測量不準而造成迷宮式油封中的間隙值及螺旋式油封中的間隙值偏大。

2、提高檢修質量

      組裝時，選配軸承和油封，保證配合的間隙值適中，切忌數值在極限邊緣。對關鍵尺寸進一步細化，軸向間隙控制在中下限0.23 mm-0.25mm（工藝要求0.23 mm -0.28 mm）。油封間隙控制在適中位置0.20mm-0.22mm（工藝要求0.18 mm-0.24 mm）,前后間隙在保證增壓壓力的情況下控制在上限，避免轉子掃膛情況發生。

      保證或提高油封零件的質量，對氣封圈、油封蓋、油封檢修時一律更新。轉子主軸磨耗超限一律更換新軸。針對軸承座處的安裝體扣壞，導致密封墊滲油積炭、固死這一情況，采用擴眼鑲套，從根本上解決由于體扣壞而造成的密封墊不嚴導致增壓器固死現象再次發生。

3、保證或提高各式油封零件的質量

（1）密封墊及密封圈拆檢后，一定要更新，密封墊應使用耐油石棉橡膠墊，O型密封圈應使用氟橡膠或硅橡膠。

（2）第二清洗后的迷宮式或螺旋式氣封和油封的各個環槽均無損傷變形及磨損，油封槽室的長度、寬度及其配合間隙要符合原設計要求。

（3）減少人為因素，認真落實三檢制，做好自控、互控、它控，加強檢修人員質量意識和業務能力的教育。

（4）加強關鍵設備的使用、維護和保養。轉子動平衡機作為增壓器檢修作業的關鍵設備之一，其性能好壞將直接影響到增壓器的整體質量，需加強轉子動平衡機的維護。

（5）加強關鍵部件轉子檢修工藝的落實。轉子主軸的跳動量嚴格控制在0.02mm以內。提高轉子動平衡試驗的精度要求（工藝要求轉子動平衡為1.5gcm）,而我們所做的轉子動平衡要求必須保證在1.0gcm以下。

4、防止柴油機或增壓器其它部件工作狀態不良的措施

（1）嚴格執行柴油機檢修工藝，提高噴嘴、氣門等有關部件質量。

（2）注意檢查增壓器油壓變化情況，每次大修需清洗增壓器。

（3）測量渦輪氣封圈與渦輪輪盤的徑向配合間隙，間隙值為0.44mm~0.60mm（設計值）。

 

四、增壓器的使用注意事項

 

      增壓器的使用壽命取決于設計結構、配合精度以及制造質量。但是，如果使用不當也會大大降低其使用壽命。除了要嚴格按照檢修規程認真做好中、小、輔修的規定檢查外，還需要把握好兩大環節。

1、安裝環節

      安裝時一定要調整好與柴油發動機相配合的各部位，絕不允許產生安裝應力，尤其支架鎖緊后，必要時修整連接孔。

2、定期的日常維護與保養

      一定要經常檢查潤滑油質量，定期更換濾芯，及時清理殼腔、流道內積碳及異物，避免柴油機驟起驟降，及時鎖緊松動部位等。在日常維護和保養環節上，需要注意以下三點：

（1）滑動軸承的使用壽命與潤滑油質量以及濾清效果有很大關系，一定要經常對柴油機潤滑系統進行檢查，機油濾清器必須裝用濾清度不大于20μm的濾芯，對不小于20μm的雜質分離率應達到99%以上。

（2）潤滑油更換間隔雖然在柴油機規范中有規定，但應注意的是，增壓器前面的濾清器要保持干凈，濾芯要定期清洗。

（3）增壓器的冷卻水只允許使用經軟化的淡水，冷卻水的進口溫度要低于50℃,出口溫度不得超過95℃。

 

總結：

      綜上所述，增壓器作為一個關鍵的配件，雖然結構簡單，但其工作條件惡劣，并且涉及到運用保養柴油機狀況等諸多方面，因此，首先要提高柴油發電機檢修人員的質量意識和業務素質，充分運用現有的增壓器檢測設備保證質量合格的增壓器供給，同時也要加強對操作人員的教育培訓，在柴油發電機組操作和維護保養方面提出更高要求，為增壓器盡可能創造良好的工作條件，進一步提高增壓器的運用質量。

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