Con el avance de la informatización, los buques se están transformando desde el soporte de servicios de transporte tradicional hasta operaciones móviles conjuntas. Esto impone nuevas demandas sobre el rendimiento técnico de los miembros y equipos de la tripulación, especialmente los requisitos más altos en las operaciones de mantenimiento y reemplazo de las piezas del motor diesel debido a la mayor maniobrabilidad de los buques.
En el principio de reparación de emergencias, es difícil combinar profesionales con los miembros de la tripulación en la realidad. Por lo tanto, es necesario cultivar a los miembros de la tripulación en profesionales y obtener importancia al mantenimiento y la reparación de los motores diesel, para mejorar la eficiencia y la calidad de la reparación y mejorar la eficiencia de trabajo del equipo eléctrico del barco.
La turbocompresión de gases de escape se usa comúnmente en motores diesel marinos. En los últimos años, la probabilidad de problemas y mal funcionamiento de los turbocompresores en los motores diesel marinos ha aumentado significativamente.
Por lo tanto, es necesario analizar y estudiar el uso del turbocompresor, determinar las fallas principales que pueden ocurrir en el turbocompresor, combinar el mecanismo de fallas, explorar métodos efectivos para reducir la tasa de falla, extender su vida útil, mejorar su confiabilidad y garantizar el rendimiento de navegación de la embarcación.
I. Estructura y mecanismo de trabajo del turbocompresor
El turbocompresor de gases de escape del motor diesel se compone principalmente de una turbina, un compresor y un rodamiento intermedio.
En primer lugar, el puerto de admisión de la turbina está conectado al tubo de escape, y el puerto de escape está unido al tubo de escape.
El puerto de admisión del turbocompresor está conectado al tubo de filtro de aire, el puerto de escape está conectado al colector de admisión y la turbina y el impulsor se instalan respectivamente en la cámara de turbina coaxial y el turbocompresor.
Un compresor centrífugo está compuesto por un silenciador, una carcasa de entrada de aire, un impulsor del compresor y un difusor.
Durante la operación del compresor, el gas de escape ingresa a la tubería principal de escape y la turbina del turbocompresor, funciona y luego se descarga del puerto de escape. Después de eso, está conectado al silenciador de escape a través del codo de escape, el fuelle y el silenciador de escape.
El aire fresco ingresa al compresor a través del silenciador y el filtro de aire.
② Los rodamientos adoptan dos construidos - en rodamientos flotantes, que se instalan en la carcasa del rodamiento. El aceite lubricante ingresa desde el sistema de lubricación principal y luego fluye hacia la parte inferior de la carcasa del rodamiento.
③ El funcionamiento coaxial del compresor y la turbina puede aumentar la presión y la densidad del gas entrante. Cuando la velocidad de rotación permanece constante, puede proporcionar una mayor potencia de salida, logrando el efecto de mejorar la economía de combustible y reducir las emisiones
Ⅱ. Fallas y causas comunes
En los turbocompresores de gases de escape, las áreas problemáticas comunes incluyen el compresor, los ejes de las ruedas, los rodamientos y las turbinas.
Antes de comenzar y después de detener la máquina, es necesario prestar mucha atención a los cambios en la velocidad, la temperatura y el sonido operativo del turbocompresor.
El turbocompresor funciona a alta velocidad en un entorno de temperatura - alto, y el estrés térmico y el estrés alternativo que lleva son muy complejos.
Cuando funcionan a alta velocidad, la vibración del impulsor del turbocompresor, el eje y los rodamientos dañarán el espacio libre de ajuste y afectarán el rendimiento del turbocompresor.
Además, el gas de escape contiene óxidos y vapores de azufre y nitrógeno. El ácido formado después de la combinación corroerá el turbocompresor y acortará su vida útil.
Después de la investigación y el análisis, el turbocompresor tiene las siguientes fallas comunes.
1. Surge
Cuando un motor diesel se detiene repentinamente o se retira la carga, el rotor del turbocompresor no se detendrá debido a la inercia.
En este punto, la presión de admisión sigue siendo muy alta, pero el motor diesel no requiere mucho aire después de la descarga. La presión excesiva de la espalda del motor diesel aumenta.
Cuando se sobrecarga un motor diesel, la energía de los gases de escape descargados muestra una tendencia explosiva. En este momento, la velocidad del motor diesel aumenta muy poco o no en absoluto, y el fenómeno físico del aumento también es propenso. Esto se debe a que el aire que ingresa al compresor se balancea en gran medida, causando la vibración de su impulsor, generando así un sonido de sibilante pesado.
Para los compresores centrífugos, este fenómeno de sobretensión ocurrirá cuando el caudal sea bajo y el valor de la presión de escape es mayor que 2.5kPa.
Hay principalmente tres causas de falta de aliento.
En condiciones de funcionamiento normales, la ruta del flujo de aire del turbocompresor:
Aire → Filtro de aire en la admisión del compresor → Muffler → Impulsor del compresor → Difusor del compresor → Enfriador de aire → Caja de eliminación → entrada de aire → Cilindro de motor diesel → Puerto de escape → Tubo de escape → Anillo de boquilla al final de la turbina de gases de escape → Impulsor de turbina de gas de escape → Calmera de escape → Velocidad. Vel descarga.
El área de flujo de cada parte es fija.
Si alguno de los anteriores vincula el mal funcionamiento, afectará la circulación de gas del motor diesel, causando el aumento del turbocompresor del motor diesel, una disminución en la eficiencia de rendimiento del turbocompresor y la presión de eliminación de impulso, así como un aumento en la temperatura de escape del motor principal. Si la temperatura de escape del motor principal aumenta a un cierto valor, puede ocurrir alarmas de falla, desaceleración automática o apagado.
Entre los componentes a través de los cuales pasa el flujo de aire, la suciedad de piezas como filtros, cilindros y boquillas es el factor principal que causa aumento.
2. Falla mecánica del turbocompresor
Las fallas mecánicas incluyen daños en el cojinete y daños en la cuchilla del impulsor.
Cuando ocurra un mal funcionamiento, primero verifique la pantalla del filtro. Si está limpio, considere que hay daños en los componentes del turbocompresor. Si se encuentra un problema, detenga la máquina inmediatamente para su reparación.
(1) El rodamiento del turbocompresor está dañado
El eje del turbocompresor se ha roto.
Un extremo del eje giratorio es una turbina, y el otro extremo está conectado al impulsor.
Si el eje se rompe a altas temperaturas, el motor diesel se apagará.
Las principales causas de fractura de rodamiento son:
① Bajo la acción de las fuerzas externas, la superficie de la turbina cambia, o el compresor no se fija con fuerza y no puede funcionar normalmente y de manera estable. El eje de la rueda deformado se rompe bajo la acción del estrés y el par.
② Cuando el turbocompresor está en funcionamiento, el eje vibra a medida que cambia la velocidad de rotación del turbocompresor, y la fractura por fatiga ocurre bajo la acción del estrés alternativo.
③ El eje giratorio carece de lubricación y se adhiere al rodamiento flotante. Alto - temperatura y alto - El gas de escape a presión afecta el eje de la rueda fija, lo que hace que el eje se rompa.
Si los objetos extraños caen en la entrada de la tubería y se mueven en la carcasa de la caja de la turbina, las colisiones rígidas entre objetos duros, como los pernos y el eje de la rueda, pueden hacer que el eje se rompa.
Pobre lubricación del turbocompresor.
El aceite lubricante del rodamiento del turbocompresor proviene del sistema de lubricación y la bandeja de aceite. La mala lubricación y otros factores pueden conducir a la erosión del eje de la rueda. Las principales razones son:
① Cuando el aceite lubricante es insuficiente o la presión del aceite no cumple con los requisitos, el eje se quemará debido a la fricción y la alta temperatura cuando la velocidad de flujo es insuficiente o la presión de aceite es menor que el valor especificado.
② Si la calidad del aceite no cumple con los requisitos, utilizando aceite lubricante de no - grados especificados o con una gran cantidad de impurezas inmundas, la temperatura del rodamiento aumentará.
③ Cuando el anillo de sello de la turbina se desgasta en exceso, generando una cantidad considerable de calor y dañando el espacio libre del rodamiento, la película de aceite desigual en la brecha entre la turbina y el eje giratorio es difícil de lograr un buen efecto de lubricación.
Cuando la velocidad de rotación del turbocompresor excede su velocidad máxima, se producirá un fenómeno fugitivo.
A medida que aumenta la velocidad de rotación, el suministro de aceite lubricante se vuelve insuficiente, el efecto de enfriamiento se deteriora y el eje de la rueda se quema debido a la incapacidad de disipar el calor.
Cuando las temperaturas de entrada y salida del aceite lubricante son demasiado altas y el enfriamiento no es oportuno, el eje de la rueda también se quemará.
Cuando se acelera, la velocidad debe reducirse o el vehículo detenido para su inspección. Si el eje está dañado, debe reemplazarse.
Los daños comunes con los rodamientos incluyen desgaste excesivo, rasguños, espeluznantes, grietas y ardor.
Cuando la presión del aceite es insuficiente, se producirán problemas de vibración, la deformación de la cubierta e incluso el desgaste severo de los rodamientos.
Cuando se instala un nuevo turbocompresor, se reemplazan el aceite y el filtro lubricante, la máquina ha estado inactiva durante mucho tiempo, no se ha iniciado correctamente, o la calidad del aceite lubricante es bajo, es fácil causar fallas como una mayor resistencia o ruptura de la tubería de entrada de aceite. Cuando el nivel de aceite en la bandeja de aceite es bajo, el aire ingresa a la tubería de lubricación y causa resistencia al aire, o el suministro de aceite lubricante en el turbocompresor se corta, conducirá al desgaste y la quema de la superficie del rodamiento
(2) Daño de la cuchilla
Cuando la turbina funciona a alta velocidad, incluso si ingresa los restos muy pequeños, su ángulo de guía de aire cambiará, lo que tendrá un impacto significativo en las cuchillas o el impulsor.
Los objetos grandes y duros pueden dejar arañazos o incluso grietas en las hojas.
La causa principal de la fractura de la cuchilla es la falla de la fatiga causada por el estrés de flexión repetido en la cuchilla.
Cuando el turbocompresor aumenta, las puntas de la cuchilla del impulsor de la turbina chocan con la carcasa, causando deformación de la cuchilla y tienen un impacto significativo en la velocidad de rotación.
Los sonidos anormales de golpe a menudo ocurren cuando el impulsor se rompe.
Cuando la vibración es anormal o el ruido es grande, la máquina debe detenerse para su inspección.
Después de reemplazar o reparar el impulsor, se deben realizar el equilibrio estático y las pruebas de equilibrio dinámico.
(3) presión anormal de impulso
Cuando la entrada de aire es insuficiente, el dispositivo de reabastecimiento de aire puede enviar el aire comprimido al compresor para lograr el propósito de la presurización.
La lectura del manómetro de presión es más obvia cuando la velocidad de rotación se acerca o alcanza la velocidad nominal (por ejemplo, la velocidad nominal del motor diesel NTA855-M350 es de 1800 r/min).
A altas velocidades de rotación, la eficiencia mecánica es muy alta, y varias razones pueden causar cambios significativos en la presión.
La presión aumenta.
Cuando la carga permanece constante, la exceso de velocidad del turbocompresor a menudo conduce a un aumento de la presión.
Las principales razones son:
① Una falla del sistema de combustible condujo a una mala combustión, un posterior avance y un aumento en la temperatura de escape.
② El turbocompresor en sí está sucio con la turbina, reduciendo el área de flujo y acelerando la velocidad de expulsión del gas, lo que hace que aumente la velocidad de rotación del turbocompresor.
③ Cuando un motor diesel se sobrecarga, la carga es demasiado grande y la velocidad de rotación es relativamente alta, aumenta el volumen de gases de escape, la velocidad de rotación de la turbina de gases de escape aumenta, la velocidad de rotación del impulsor del compresor aumenta, aumenta el volumen de aire comprimido y el diésel se quema más completamente.
Bajo esta condición de trabajo, el volumen de inyección de combustible aumenta y el vehículo puede detenerse en cualquier momento. Es necesario reducir la velocidad y descargar inmediatamente para garantizar la seguridad.
La presión ha disminuido.
La combustión incompleta afecta el poder.
Se manifiesta en:
① Tubo de admisión sucia: volumen de admisión reducido, presión de refuerzo insuficiente y acompañado de silbidos. Los depósitos de carbono o las manchas de aceite que se adhieren al difusor, el impulsor y la boquilla de la turbina aumentan la resistencia rotacional del turbocompresor.
② Tiempo de suministro de combustible inexacto: el tiempo de suministro de combustible se queda atrás, causando la combustión posterior, la combustión incompleta de diesel, la energía de escape debilitada y una disminución en la velocidad de la turbina.
③ Fuga de la tubería de escape: esto conduce a una disminución en la energía disponible de la turbina, afectando su velocidad de rotación, y la presión del turbocompresor también cae en consecuencia.
④ Apertura tardía y cierre temprano de la válvula de escape: el volumen de escape disminuye, la velocidad de rotación del rotor de la turbina cae, lo que resulta en una disminución en la presión de impulso. La tabla correspondiente de fallas del turbocompresor y posibles causas se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Tabla de fallas y posibles causas de turbocompresores de barcos
A través del análisis en la Figura 1, se pueden determinar los fenómenos relevantes y las causas de la falla del turbocompresor, y se pueden tomar soluciones dirigidas.