Avec l'avancement de l'informatisation, les navires se transforment du support traditionnel des services de transport aux opérations conjointes mobiles. Cela impose de nouvelles exigences sur les performances techniques des membres de l'équipage et de l'équipement, en particulier des exigences plus élevées sur les opérations de maintenance et de remplacement des pièces de moteur diesel en raison de la maniabilité croissante des navires.
Dans le principe de réparation d'urgence, il est difficile de combiner des professionnels avec les membres d'équipage en réalité. Par conséquent, il est nécessaire de cultiver les membres d'équipage en professionnels et d'attacher une importance à l'entretien et à la réparation des moteurs diesel, afin d'améliorer l'efficacité et la qualité de la réparation et d'améliorer l'efficacité de travail de l'équipement électrique du navire.
La turbocompression des gaz d'échappement est couramment utilisée dans les moteurs diesel marins. Ces dernières années, la probabilité de problèmes et de dysfonctionnements de turbocompresseurs dans les moteurs diesel marins a considérablement augmenté.
Par conséquent, il est nécessaire d'analyser et d'étudier l'utilisation du turbocompresseur, de déterminer les principaux défauts qui peuvent se produire dans le turbocompresseur, de combiner le mécanisme de défaut, d'explorer des méthodes efficaces pour réduire le taux de défaillance, prolonger sa durée de vie, améliorer sa fiabilité et assurer les performances de navigation du navire.
I. Structure et mécanisme de travail du turbocompresseur
Le turbocompresseur de gaz d'échappement du moteur diesel est principalement composé d'une turbine, d'un compresseur et d'un roulement intermédiaire.
Premièrement, le port d'admission de la turbine est connecté au tuyau d'échappement et le port d'échappement est fixé au tuyau d'échappement.
Le port d'admission du turbocompresseur est connecté au tuyau de filtre à air, le port d'échappement est connecté au collecteur d'admission, et la turbine et la roue sont respectivement installées dans la chambre de turbine coaxiale et le turbocompresseur.
Un compresseur centrifuge est composé d'un silencieux, d'une coquille d'admission d'air, d'une turbulence de compresseur et d'un diffuseur.
Pendant le fonctionnement du compresseur, le gaz d'échappement pénètre dans le tuyau principal d'échappement et la turbine turbocompresseur, fonctionne et est ensuite déchargé du port d'échappement. Après cela, il est connecté au silencieux d'échappement à travers le coude d'échappement, le soufflet et le silencieux d'échappement.
L'air frais pénètre dans le compresseur à travers le silencieux et le filtre à air.
② Les roulements adoptent deux - construits dans des roulements flottants, qui sont installés dans le boîtier de roulement. L'huile de lubrification pénètre du système de lubrification principal, puis revient au bas du boîtier de roulement.
③ Le fonctionnement coaxial du compresseur et de la turbine peut augmenter la pression et la densité du gaz entrant. Lorsque la vitesse de rotation reste constante, elle peut fournir une plus grande puissance, réalisant l'effet de l'amélioration de l'économie de carburant et de la réduction des émissions
Ⅱ. Défauts et causes communes
Chez les turbocompresseurs de gaz d'échappement, les zones problématiques courantes comprennent le compresseur, les essieux de roue, les roulements et les turbines.
Avant de commencer et après l'arrêt de la machine, il est nécessaire de prêter une attention particulière aux changements de la vitesse, de la température et du son fonctionnant du turbocompresseur.
Le turbocompresseur fonctionne à grande vitesse dans un environnement de température élevé -, et la contrainte thermique et la contrainte alternée qu'elle porte sont très complexes.
Lors du fonctionnement à grande vitesse, la vibration de la turbocompresseur, de l'essieu et des roulements endommagera le dégagement d'ajustement et affectera les performances du turbocompresseur.
De plus, le gaz d'échappement contient des oxydes et des vapeurs de soufre et d'azote. L'acide formé après la combinaison corrodera le turbocompresseur et raccourcira sa durée de vie.
Après enquête et analyse, le turbocompresseur a les défauts communs suivants.
1. Surge
Lorsqu'un moteur diesel s'arrête soudainement ou que la charge est retirée, le rotor du turbocompresseur ne s'arrêtera pas en raison de l'inertie.
À ce stade, la pression d'admission est toujours très élevée, mais le moteur diesel ne nécessite pas beaucoup d'air après le déchargement. La pression de dos excessive du moteur diesel provoque la montée en puissance.
Lorsqu'un moteur diesel est surchargé, l'énergie du gaz d'échappement déchargé montre une tendance explosive. À l'heure actuelle, la vitesse du moteur diesel augmente très peu ou pas du tout, et le phénomène physique de la montée en puissance est également sujet à se produire. En effet, l'air entrant dans le compresseur balance dans une large mesure, provoquant la vibration de sa roue, générant ainsi un son sifflable.
Pour les compresseurs centrifuges, ce phénomène de surtension se produira lorsque le débit est faible et que la valeur de la pression d'échappement est supérieure à 2,5 kPa.
Il y a principalement trois causes d'essoufflement.
Dans des conditions de fonctionnement normales, le chemin du flux d'air du turbocompresseur:
Air → Filtre à air à l'admission du compresseur → Minardler → Rencontre du compresseur → Diffuseur du compresseur → refroidisseur d'air → Boîte de piégeage → Aménage d'air → Cylindre du moteur diesel → Port d'échappement → tuyau principal d'échappement → Buzzle à l'extrémité de la turbine à gaz d'échappement → Décharge de gaz à gaz d'épuisement.
La zone d'écoulement de chaque pièce est fixe.
Si l'une des liaisons ci-dessus est des dysfonctionnements, cela affectera la circulation du gaz du moteur diesel, provoquant une augmentation du turbocompresseur du moteur diesel, une diminution de l'efficacité des performances du turbocompresseur et de la pression de piégeage de boost, ainsi qu'une augmentation de la température d'échappement du moteur principal. Si la température d'échappement du moteur principal atteint une certaine valeur, les alarmes de défaut, la décélération automatique ou l'arrêt peuvent se produire.
Parmi les composants par lesquels le flux d'air passe, la saleté des pièces telles que les filtres, les cylindres et les buses est le principal facteur provoquant une vague.
2. Échec mécanique du turbocompresseur
Les défaillances mécaniques comprennent les dommages causés par les roulements et les dommages à la lame de roue.
Lorsqu'un dysfonctionnement se produit, vérifiez d'abord l'écran du filtre. S'il est propre, considérez qu'il y a des dommages aux composants de turbocompresseur. Si un problème est trouvé, arrêtez la machine immédiatement pour réparer.
(1) Le roulement de turbocompresseur est endommagé
L'essieu du turbocompresseur s'est cassé.
Une extrémité de l'arbre rotatif est une turbine, et l'autre extrémité est connectée à la roue.
Si l'essieu se casse à des températures élevées, le moteur diesel s'arrête.
Les principales causes de fracture de roulement sont:
① Sous l'action des forces externes, la surface de la turbine change, ou le compresseur n'est pas fixé étroitement et ne peut pas fonctionner normalement et de manière stable. L'arbre de roue déformée se brise sous l'action du stress et du couple.
② Lorsque le turbocompresseur est en fonctionnement, l'essieu vibre à mesure que la vitesse de rotation du turbocompresseur change et la fracture de la fatigue se produit sous l'action d'une contrainte alternée.
③ L'arbre rotatif manque de lubrification et adhère au roulement flottant. Température - élevée et élevée - Le gaz d'échappement du gaz d'échappement a un impact sur l'arbre de roue fixe, provoquant la rupture de l'arbre.
Si les objets étrangers tombent dans l'entrée du tuyau et se déplacent dans le boîtier de la boîte de turbine, les collisions rigides entre les objets durs tels que les boulons et l'essieu des roues peuvent provoquer la rupture de l'essieu.
Mauvaise lubrification du turbocompresseur.
L'huile de lubrification du roulement de turbocompresseur provient du système de lubrification et du carter d'huile. Une mauvaise lubrification et d'autres facteurs peuvent conduire à l'érosion de la tige de roue. Les principales raisons sont:
① Lorsque l'huile de lubrification est insuffisante ou que la pression d'huile ne répond pas aux exigences, l'essieu sera brûlé en raison de la friction et de la température élevée lorsque le débit est insuffisant ou que la pression d'huile est inférieure à la valeur spécifiée.
② Si la qualité de l'huile ne répond pas aux exigences, en utilisant l'huile lubrifiante de notes non - ou avec une grande quantité d'impuretés impures, la température du roulement augmentera.
③ Lorsque l'anneau de joint de turbine s'use excessivement, générant une quantité considérable de chaleur et endommageant le dégagement des roulements, le film d'huile inégal dans l'espace entre la turbine et l'arbre rotatif est difficile à réaliser un bon effet de lubrification.
Lorsque la vitesse de rotation du turbocompresseur dépasse sa vitesse maximale, un phénomène en fuite se produira.
À mesure que la vitesse de rotation augmente, l'alimentation en huile de lubrification devient insuffisante, l'effet de refroidissement se détériore et l'essieu des roues est épuisé en raison de l'incapacité de dissiper la chaleur.
Lorsque les températures d'entrée et de sortie de l'huile de lubrification sont trop élevées et que le refroidissement n'est pas opportun, l'essieu des roues sera également brûlé.
Lors de la vitesse, la vitesse doit être réduite ou le véhicule s'est arrêté pour l'inspection. Si l'essieu est endommagé, il doit être remplacé.
Les dommages communs aux roulements comprennent une usure excessive, des rayures, de l'écaillage, des fissures et des brûlures.
Lorsque la pression d'huile est insuffisante, des problèmes de vibration, une déformation de la coquille et même une usure sévère des roulements se produiront.
Lorsqu'un nouveau turbocompresseur est installé, l'huile de lubrification et le filtre sont remplacés, la machine est inactive depuis longtemps, n'a pas été démarrée correctement, ou la qualité de l'huile de lubrification est faible, il est facile de provoquer des défauts tels qu'une résistance accrue ou une rupture du pipeline d'entrée d'huile d'huile. Lorsque le niveau d'huile dans le carter d'huile est faible, l'air pénètre dans le pipeline de lubrification et provoque une résistance à l'air, ou que l'alimentation en huile de lubrification dans le turbocompresseur est coupée, elle entraînera une usure et une brûlure de la surface du roulement
(2) dommages causés par la lame
Lorsque la turbine fonctionne à grande vitesse, même si de très petits débris entrent, son angle de guide d'air changera, ce qui aura un impact significatif sur les lames ou la roue.
Les grands objets durs peuvent laisser des rayures ou même des fissures sur les feuilles.
La principale cause de fracture de la lame est la défaillance de la fatigue causée par une contrainte de flexion répétée sur la lame.
Lorsque le turbocompresseur monte, les pointes de la lame de la turbine se heurtent au boîtier, provoquant une déformation de la lame et ayant un impact significatif sur la vitesse de rotation.
Des sons de frappe anormaux se produisent souvent lorsque la roue se casse.
Lorsque la vibration est anormale ou que le bruit est grand, la machine doit être arrêtée pour l'inspection.
Après avoir remplacé ou réparé la roue, des tests d'équilibre statique et d'équilibre dynamique doivent être effectués.
(3) une pression de coup de pouce anormale
Lorsque la consommation d'air est insuffisante, l'air comprimé peut être envoyé au compresseur par le dispositif de réapprovisionnement de l'air pour atteindre le but de la pression.
La lecture du manomètre est plus évidente lorsque la vitesse de rotation s'approche ou atteint la vitesse nominale (par exemple, la vitesse nominale du moteur diesel NTA855-M350 est de 1800 r / min).
À des vitesses de rotation élevées, l'efficacité mécanique est très élevée et diverses raisons peuvent entraîner des changements importants de pression.
La pression augmente.
Lorsque la charge reste constante, la survitesse du turbocompresseur entraîne souvent une augmentation de la pression.
Les principales raisons sont:
① Une défaillance du système de carburant a conduit à une mauvaise combustion, à une séquence de brûlures graves et à une augmentation de la température d'échappement.
② Le turbocompresseur lui-même est sale avec la turbine, réduisant la zone d'écoulement et accélérant la vitesse d'éjection du gaz, ce qui fait augmenter la vitesse de rotation du turbocompresseur.
③ Lorsqu'un moteur diesel est surchargé, la charge est trop grande et la vitesse de rotation est relativement élevée, le volume de gaz d'échappement augmente, la vitesse de rotation de la turbine à gaz d'échappement augmente, la vitesse de rotation de la roue du compresseur augmente, le volume de l'air comprimé augmente et le diesel brûle plus en détail.
Dans cet état de fonctionnement, le volume d'injection de carburant augmente et le véhicule peut se décrocher à tout moment. Il est nécessaire de ralentir et de décharger immédiatement pour assurer la sécurité.
La pression a diminué.
La combustion incomplète affecte la puissance.
Il se manifeste:
① Pipe d'admission sale: volume réduit de l'admission, pression de boost insuffisante et accompagnée de sifflement. Les dépôts de carbone ou les taches d'huile adhérant au diffuseur, à la roue et à la buse de turbine augmentent la résistance rotationnelle du turbocompresseur.
② Tempsier d'alimentation de carburant inexacte: le temps d'alimentation en carburant est à la traîne, provoquant une suite, une combustion incomplète du diesel, une énergie d'échappement affaiblie et une diminution de la vitesse de la turbine.
③ Fuite des tuyaux d'échappement: Cela entraîne une diminution de l'énergie disponible de la turbine, affectant sa vitesse de rotation, et la pression du turbocompresseur baisse également en conséquence.
④ Ouverture tardive et clôture précoce de la soupape d'échappement: le volume d'échappement diminue, la vitesse de rotation du rotor de la turbine chute, entraînant une diminution de la pression de boost. Le tableau correspondant des défauts de turbocompresseur et des causes possibles est illustré à la figure 1.
Figure 1 Tableau des défauts et des causes possibles de turbocompresseurs de navires
Grâce à l'analyse de la figure 1, les phénomènes pertinents et les causes de la défaillance du turbocompresseur peuvent être déterminés et des solutions ciblées peuvent être prises.