II. Fälle von STC-Turboladerfehlern
In den letzten Jahren befand sich ein großes Schiff in der Langzeitschifffahrt. Der Dieselmotor des Schiffes hat unter hochintensiven Bedingungen etwa 11,000 Betriebsstunden erreicht.
Der Hauptantriebsmotor ist ein Viertakt-Dieselmotor der PA6-Serie mit 16 Zylindern, die in einer V-Form von 60 Grad angeordnet sind, eine Bohrung von 280 mm und einen Hub von 290 mm aufweisen. Der maximale Einzylinder-Explosionsdruck beträgt weniger als oder gleich 14,5 MPa und die maximale Einzylinder-Abgastemperatur beträgt weniger als oder gleich 580 Grad. Die maximale Dauergeschwindigkeit beträgt 1000 U/min und die Nennleistung beträgt 5184 kW. Es ist mit einem STC-Turbolader ausgestattet.
Aufgrund der längeren intensiven Nutzung kam es auf diesem Schiff häufig zu Fehlfunktionen des Abgasturboladers des PA6-Dieselmotors, was zu verschiedenen Problemen wie Düsenschäden, Schaufelschäden, Undichtigkeiten der Öldichtung und Lagerverschleiß führte.
Bemerkenswert sind zwei besonders typische Fälle:
1. Im Turbolader der B-Reihe eines bestimmten Dieselmotors ist plötzlich ein ungewöhnliches Geräusch aufgetreten. Bei der Untersuchung wurde festgestellt, dass die Dehnungsfuge des Abgassystems gealtert und abgefallen war, was dazu führte, dass Fragmente in das Turbinenende eindrangen und den Düsenring beschädigten.
2. Eines frühen Morgens hörte der diensthabende Ingenieur beim Fahren mit sparsamer Geschwindigkeit (Dieselmotordrehzahl: 660 U/min, Verstellpropeller-Steigungsverhältnis: 90 %) ein ungewöhnliches „Summen“ vom Turbolader der A-Reihe eines Flugzeugs bestimmten Dieselmotor während der Routineinspektion. Eine Sichtprüfung ergab ein leichtes Rütteln des Turboladers, das an Intensität zunahm. Das technische Team ergriff sofort Notfallmaßnahmen, indem es die Geschwindigkeit des Stromnetzes reduzierte und den Antrieb abschaltete. Während dieses Vorgangs trat ein leichter Brandgeruch aus dem Turbolader auf. Nach dem Abstellen und Drehen des Motors von Hand wurde festgestellt, dass Schmieröl aus der unteren Beobachtungsöffnung des Turboladers der A-Reihe austrat. Die anschließende Demontage und Inspektion ergab, dass der Öldichtring defekt war und das Gleitlager verschlissen war, was zu einem plötzlichen Abfall des Schmieröldrucks führte. Der folgende Abschnitt konzentriert sich auf die Analyse der Ursachen und die Diagnose dieses Fehlerfalls.
III. Analyse der Fehlerursachen des STC-Turboladers
1. Ungewöhnliche Geräusche vom Turbolader
(1) Hohes, schrilles Kreischen.
Dies wird durch eine Verringerung der Düsenringfläche, eine Verringerung der Diffusorströmungsfläche und eine Erhöhung der Turboladergeschwindigkeit (Überdrehzahl) verursacht.
(2) „Summendes“, wogendes Geräusch, begleitet von erheblichen Schwankungen des Ladedrucks und instabilem Betrieb des Dieselmotors.
Dies wird durch Verstopfungen im Ansaugsystem verursacht, einschließlich Verschmutzung des Luftkühlers, des Ansaugkanals, des Ladeluftkühlers, Verschmutzung des Kompressors, verringertes Ventilspiel und falsche Ventilsteuerung.
(3) „Sssss“- und „Pppp“-Töne.
Diese sind hauptsächlich auf Luftleckagen an den Flanschverbindungen zwischen Turbolader und Rohrleitung zurückzuführen. Am Ende der Abgasturbine ist ein pulsierendes Hochgeschwindigkeitsgeräusch „Pppp“ zu hören, während am Ende des Ansaugverdichters ein kontinuierliches Hochgeschwindigkeitsluftstromgeräusch „Sssss“ zu hören ist. Eine weitere mögliche Ursache ist der Bruch des Balgs.
(4) Mechanische Kratzgeräusche von Metall, begleitet von ungewöhnlichen Vibrationen des Turboladers.
Dies wird verursacht durch Veränderungen im Spiel zwischen Lager und Welle (entweder größer oder kleiner), vermindertes Spiel zwischen Laufrad und Spirale, Laufradverformung, exzentrischer Verschleiß am Rotorzapfen, starker Verschleiß der schwimmenden Hülse oder Druckplatte, oder Störung des dynamischen Gleichgewichts des Rotors.
(5) Ungewöhnliche Vibrationen und Geräusche, die durch starke Kohlenstoffablagerungen in der Turbine oder durch in den Kompressor fallende Fremdkörper verursacht werden und zu Schäden an den Schaufeln und Düsen führen.
2. Ungewöhnliche Vibration des Turboladers
Da es sich um ein mit hoher Drehzahl rotierendes mechanisches Gerät handelt, sind die Hauptursachen für abnormale Vibrationen im Turbolader Schäden an rotierenden Teilen, Verlust des dynamischen Gleichgewichts des Rotors und starker Druckstoß. Die Ursache des Anstiegs wurde bereits analysiert.
(1) Klingenbruch.
Dies wird hauptsächlich dadurch verursacht, dass Fremdkörper oder Fragmente von gebrochenen Kolbenringen oder Ventilen in das Laufrad eindringen, der Turbolader überlastet wird oder die Schaufeln aufgrund der starken Anregungsfrequenz des externen Luftstroms oder der Abgasimpulse resonieren, was zu einer Beschädigung des Turboladers führt.
(2) Durchgebranntes Lager.
Zu den Hauptursachen gehören unzureichende Schmierölversorgung, übermäßige Lagerbelastung, mechanische Schäden durch in das Reibpaar eingemischte Verunreinigungen, dynamisches Ungleichgewicht des Rotors und Biegeverformung der Welle usw. Diese Faktoren verursachen eine axiale Bewegung des Rotors, was zu starken Vibrationen des Rotors führt Turbolader.
(3) Verlust des dynamischen Gleichgewichts des Rotors.
Langfristiger Gebrauch führt unweigerlich zu Blattverschleiß, Lagerverschleiß, Wellenverformung usw., was natürlich dazu führt, dass der Rotor das dynamische Gleichgewicht verliert.
3. Ölleck im Turbolader
Öllecks im Turbolader treten hauptsächlich aufgrund eines übermäßigen Vakuums im Kompressor auf, das dazu führt, dass Öl angesaugt wird (z. B. wenn der Luftfilter oder der Kompressor verstopft ist), verstopften Ölrücklaufleitungen, einer übermäßigen Ölzufuhr zum System und einem Ausfall der Öldichtung ( (z. B. übermäßiger Verschleiß des Öldichtrings oder unzureichende Elastizität des Öldichtrings). Eine starke Ölleckage kann dazu führen, dass der Turbolader nicht normal funktioniert [5].
IV. Diagnose und Behebung von STC-Turbolader-Fehlerfällen
1. Fehlerdiagnose und -behandlungsprozess
Wenn im Betrieb des Turboladers ein Fehler auftritt, sollten Notfallmaßnahmen ergriffen, eine Fehleranalyse durchgeführt und der Fehler umgehend behoben werden. Nach Beseitigung des Fehlers sollten vor der Wiederinbetriebnahme die erforderlichen Überprüfungen durchgeführt werden.
Folgende Schritte sollten beachtet werden:
(1) Halten Sie das Fahrzeug bei Bedarf an (bei schwerwiegenden Störungen, z. B. ungewöhnlichen Geräuschen);
(2) Aufzeichnen und Beobachten der Fehlerphänomene in Echtzeit;
(3) Lokalisieren Sie das fehlerhafte Teil genau.
(4) Bestimmen Sie die Ursache des Fehlers.
(5) Bestätigen Sie die Fehlerphänomene;
(6) Maßnahmen zur Beseitigung des Fehlers ergreifen;
(7) Überprüfen Sie, ob der Fehler behoben wurde.
2. Methoden zur Fehlerbehebung
Basierend auf der Ursachenanalyse in Abschnitt III, kombiniert mit dem ungewöhnlichen Brummgeräusch des Turboladers, offensichtlichem Pumpen, starken Erschütterungen, dem Brandgeruch beim Abbremsen und dem Austreten von Schmieröl, das beim Öffnen der Beobachtungsöffnung nach dem Abschalten festgestellt wurde.
Aus der obigen Beurteilung können mögliche Fehlerursachen der Ausfall der Öldichtung, die Vergrößerung des Spalts zwischen Lager und Welle und die Unwucht des Rotors sein, die zu axialen Bewegungen und Reibung führt und zu starken Vibrationen des Turboladers führt .
Bei der Fehlerbehebung spezifischer Fehler des Turboladers sollte zunächst eine vorläufige Analyse auf der Grundlage des Erscheinungsbilds, der Fehlerphänomene, des Schmierölverbrauchs, der Ölqualität nach der Schmierung und der Betriebsparameter des Dieselmotors durchgeführt werden. Anschließend sollte der Turbolader zerlegt und alle Komponenten überprüft werden.
Die spezifischen Schritte sind wie folgt:
(1) Prüfen Sie, ob an der Turbinenseite Öl austritt und ob die Schaufeln beschädigt sind.
Beobachten Sie mit einem Industrieendoskop die Öldichtung und den Zustand der Turbinenschaufeln durch das Inspektionsloch, um festzustellen, ob die Elastizität des Öldichtrings gut ist und ob er abgenutzt ist. Am Turbinenende sind offensichtliche Ölleckspuren zu erkennen, und an den Turbinenschaufeln und dem Turbinengehäuse sind offensichtliche Kratz- und Abnutzungsspuren zu erkennen. Es kann festgestellt werden, dass die Öldichtung defekt ist.
(2) Überprüfen Sie, ob Fremdkörper in das Turbinenende eindringen.
Nach der Demontage und Inspektion des Ansaugkrümmers und der Spirale sowie der Überprüfung der Turbine und des Düsenrings wurde festgestellt, dass bis auf Kratzer am Laufrad keine Schäden an der Turbine und dem Düsenring auftraten und keine Fremdkörper vorhanden waren.
(3) Prüfen Sie, ob das Passungsspiel zu groß ist.
Die Messmethode ist im Spielmessdiagramm in Abbildung 3 dargestellt. Die Prüfstandards sind: Axialspiel A: 0.10 - 0.32 mm, Radialspiel B: 0.{ {5}}.93 mm. Nach der Messung wurde festgestellt, dass sich das Spiel zwischen Lager und Welle vergrößert hat, wobei das Radialspiel B 0,97 mm erreichte und den Standardbereich um 0,04 mm übertraf. Es kommt zu einer radialen Bewegung der Welle, was darauf hindeutet, dass das Laufrad und die Spirale in Kontakt sind und reiben.
(4) Zerlegen und prüfen Sie den Turbolader.
Während der umfassenden und gründlichen Demontage und Inspektion des Turboladers führten die Techniker sorgfältige und detaillierte Prüfungen und Tests seiner internen Präzisionskomponenten durch.
Nach sorgfältiger Demontage und Untersuchung wurde festgestellt, dass die schwimmende Hülsenbaugruppe und die Druckplattenkomponenten im Inneren des Turboladers offensichtliche Anzeichen von Verschleiß aufwiesen, die ausgetauscht werden müssen.
(5) Reparaturplan.
Nach einer gründlichen Inspektion und Diagnose wurde festgestellt, dass der Zwischenbausatz ausgetauscht werden muss. Dies ist der direkteste und effektivste Weg, den aktuellen Fehler zu beheben.
Nach Abschluss des Austauschs wird eine umfassende Neuinstallation und ein Testlauf durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Komponenten korrekt installiert sind und das System stabil arbeitet.
Nach dem Testlauf war die Leistung gut und der Fehler konnte erfolgreich behoben werden.
V. Vorbeugende Gegenmaßnahmen und Maßnahmen
1. Warten und warten Sie den Turbolader genau gemäß den Vorschriften
Aufgrund der praktischen Montageerfahrungen der letzten Jahre sind folgende Punkte zu beachten:
Erstens sollte das Filterelement des Feinfilters des Turboladers regelmäßig (alle 100 Stunden) ausgetauscht werden, um einen ungehinderten Ölfluss und sauberes Schmieröl zu gewährleisten.
Zweitens sollten die Öldichtung am Turbinenende und der Funktionszustand der Turbinenschaufeln regelmäßig mit einem Industrieendoskop überprüft werden.
Drittens sollte das Wellrohr am Gaseinlassende der Turbine regelmäßig demontiert werden, um zu prüfen, ob sich am Turbineneinlass Metallreste befinden und ob Kratzer oder Beschädigungen am Düsenring vorliegen. Drehen Sie die Turbine manuell, um zu prüfen, ob ungewöhnliche Geräusche oder Reibung auftreten.
2. Machen Sie beim Betrieb und Management des Turboladers gute Arbeit
Überwachen Sie zunächst den Arbeitsstatus des Turboladers in Echtzeit und achten Sie dabei besonders auf Änderungen der Drehzahl des Turboladers, des Ladedrucks, des Schmieröldrucks, der Turbineneinlasstemperatur, der Kühltemperatur und der Schmieröltemperatur, insbesondere des Schmieröleinlassdrucks des Turboladers A (B).
Aus Sicht des Gerätedesigns wird ein Alarm nur dann ausgelöst, wenn der Schmieröldruck kleiner oder gleich {{0}},03 MPa ist. Im tatsächlichen Einsatz hat sich jedoch herausgestellt, dass die Maschine sofort abgeschaltet werden sollte, solange der Schmieröldruck kleiner oder gleich 0,07 MPa ist und einen Abwärtstrend zeigt; andernfalls kann eine unzureichende Ölversorgung zum Durchbrennen der Turboladerlager oder sogar zur Verschrottung des gesamten Turboladers führen.
Zweitens: Wenn der Turbolader in Betrieb ist, überprüfen Sie sein Aussehen intensiver, beurteilen Sie, ob der Betrieb stabil ist, und hören Sie sorgfältig auf das Betriebsgeräusch. Wenn die Rotorblätter gebrochen sind oder die Turbine stark verkohlt ist, treten ungewöhnliche Geräusche auf.
Wenn ungewöhnliche Vibrationsgeräusche oder verbrannte Gerüche am Turbolader festgestellt werden, sollte der Motor sofort abgestellt und der Turbolader entfernt werden. Überprüfen Sie mit einem Industrieendoskop durch das Beobachtungsloch, ob die Öldichtung, Turbinenschaufeln usw. in Ordnung sind.
Wird ein Ölaustritt an der Öldichtung oder eine Beschädigung der Turbinenschaufeln festgestellt, muss das Haupttriebwerk zur Handhabung außer Betrieb genommen und anschließend ursachengerecht repariert und getestet werden. Wenn die Kernkomponenten wie Lager und Rotoren beschädigt sind, müssen sie zur vorschriftsgemäßen Reparatur an den Originalhersteller geschickt und dynamischen Auswuchttests unterzogen werden. Es ist strengstens verboten, den Turbolader wieder einzubauen, ohne dynamische Auswuchttests durchzuführen.
3. Stärkung des Betriebsmanagements von Dieselmotoren
Schlechte Verbrennung, zu hohe Abgastemperatur, fehlerhafte Kraftstoffeinspritzung, unzureichende Kühlung, schnelle Lastwechsel und unsachgemäßer Betrieb von Dieselmotoren können sich auf die Qualität der Abgasemissionen, einschließlich Abgastemperatur, -druck und -durchsatz, auswirken.
Diese Parameter sind entscheidend für die Betriebsqualität des Abgasturboladers.
Wenn beispielsweise die Belastung des Dieselmotors zunimmt, steigen auch die Abgastemperatur und der Durchfluss, was zu einer Erhöhung der Turbinendrehzahl und einem Anstieg des Ansaugdrucks führt; Häufiges Beschleunigen und Abbremsen oder schnelle Lastwechsel können zu einem instabilen Betrieb des Turboladers mit schwankender Drehzahl führen; Probleme im Kraftstoffsystem, den Einlass- und Abgassystemen oder dem Kühlsystem können die Arbeitsumgebung am Turbinenende des Turboladers verschlechtern, was zu übermäßig hohen Einlasstemperaturen am Turbinenende führt und die Lebensdauer des Turboladers verkürzt.
Daher ist es notwendig, das Betriebsmanagement und die Wartung von Dieselmotoren für Schiffsantriebe zu verbessern, um ihren guten Betriebszustand und ihre Verbrennungsqualität aufrechtzuerhalten, ihren zuverlässigen Betrieb sicherzustellen, die Betriebsanforderungen des Turboladers besser zu erfüllen und auch den Hauptmotor angemessen zu betreiben.