Полезные материалы из жизни турбокомпрессоров

Ремонт начинается с разборки. Затем весь комплект отправляется в мойку, а после проходит очистку в пескоструйной камере. Следующий шаг — дефектовка. Путем осмотра определяются вышедшие из строя детали. Ремонт ТКР в обязательном порядке предполагает замену упорного подшипника, подшипника скольжения,уплотнительной втулки,уплотнительных колец,а в некоторых случаях нужна замена ротора,колеса компрессора и среднего корпуса. Подобрав нужные детали,переходим к балансировке. Сначала балансируется ротор,затем колесо компрессора и на следующем этапе ротор в сборе с колесом. Это один из важных этапов ремонта турбокомпрессора, поскольку ТКР даже с небольшим дисбалансом может выйти из строя за несколько минут при высоких оборотах двигателя. Следующая стадия — сборка деталей на средний корпус. После этого выполняется балансировка картриджа. На этом этапе проверяется и устраняется дисбаланс, внесенный при сборке,проверяется изделие на течь масла. Следующим этапом является проверка картриджа на разгонном стенде,при рабочих оборотах ТКР. Здесь выявляется и убирается изгиб вала на всей стадии разгона турбины. Завершается процесс ремонта монтажом картриджа в улитки и установкой перепускного клапана.

Очень часто в рекламационных актах ссылаются на "посторонний шум, свист, вой" турбокомпрессоров. Посторонний шум в турбокомпрессоре может быть вызван попаданием на лопатки колес компрессора или турбины посторонних предметов, задеванием лопатками компрессора о корпус компрессора и лопатками турбины о корпус турбины, не герметичностью трасс подвода-отвода воздуха(газа) во фланцевых и гибких соединениях, сильным загрязнением воздушного фильтра, деформациями в трассах подвода-отвода воздуха(газа). Часто в обращениях водителей встречаются жалобы на большой осевой и диаметральный люфты роторов турбокомпрессоров. Они обусловлены конструктивным исполнением сопрягаемых деталей ротора и подшипникового узла, имеют гарантированные значения для обеспечения работоспособности и ресурса агрегата. Их значение в состоянии поставки(новый) и допустимые предельные значения в эксплуатации(при отсутствии задевания колеса компрессора и турбины о корпуса) представлены в таблице.

Часто турбокомпрессоры снимают с двигателей без предварительной проверки необ­ходимости этого. Поэтому, прежде чем снять турбокомпрессор с двигателя, необходимо убе­диться в отсутствии неисправностей самого двигателя. В большинстве случаев это позволяет избежать бесполезной замены турбокомпрессора.

Чаще всего встречаются следующие проявления неисправностей, связанные с турбо­компрессорами:

•   двигатель не развивает полную мощность;

•   черный дым из выхлопной трубы;

•   синий дым из выхлопной трубы;

•   повышенный расход масла;

•   шумная работа турбокомпрессора. 

Низкая мощность двигателя, черный дым из выхлопной трубы.

Эти признаки являются следствием недостаточного поступления воздуха в двигатель, причиной чего может быть засорение канала подвода воздуха, либо утечки воздуха из впуск­ных трубопроводов, соединений турбокомпрессора и теплообменника ОНВ или отработав­ших газов из выпускного коллектора.Имея некоторый опыт, можно довольно быстро определить утечку воздуха между вы­ходом ТКР и двигателем по свисту, который возникает при этом. После этого проверьте, не засорен ли воздушный фильтр и канал подвода воздуха к ТКР.Если неисправность осталась, то необходимо проверить уплотнения ТКР, выпускной коллектор и выпускные трубопроводы, чтобы убедиться, что там нет засорения и посторон­них предметов. Проверить отсутствие трещин, затяжку болтов выпускного коллектора, от­сутствие повреждений соединений и прокладок системы выпуска.Проверьте легкость вращения ротора ТКР. Обычно ротор имеет небольшой осевой и радиальный люфты, но если при вращении рукой ротор задевает колесом турбины или ком­прессора о корпус, то налицо явный износ подшипников ТКР.Если после проверки всех элементов, неисправности не обнаружены, значит, падение мощности возникло не из-за турбокомпрессора. Тогда необходимо искать неисправность в самом двигателе. 

Синий дым из выхлопной трубы, повышенный расход масла.

Появление синего дыма является следствием сгорания масла, причиной которого мо­жет быть либо его утечка из ТКР, либо неисправности в двигателе.Прежде всего, в этом случае необходимо проверить воздушный фильтр, так как любое препятствие на пути воздуха к турбокомпрессору может стать причиной утечки масла со стороны компрессора. В этом случае за колесом компрессора образуется разрежение, что вы­зывает засасывание масла из корпуса подшипников в компрессор.Следующим этапом проверки является проверка свободного вращения ротора и от­сутствие задевания колесами турбины и компрессора о корпусы - в случае задевания сними­те и замените ТКР.Иногда утечка масла происходит через турбину турбокомпрессора, притом, что она находится в исправном состоянии. Практика показывает, что это может происходить при за­сорении сливного маслопровода или повышенном давлении в масляном картере двигателя. 

Шумная работа турбокомпрессора. 

При постороннем шуме в ТКР необходимо проверить все трубопроводы, находящиеся под давлением: вход и выход турбокомпрессора, соединения с теплообменником ОНВ, сис­темы газопровода и выпуска. При необходимости произвести подтяжку болтов, гаек крепле­ния и хомутов, замену уплотнительных прокладок.Также необходимо проверить легкость вращения ротора и отсутствие задевания коле­сами турбины и компрессора о корпусы и повреждения их посторонними предметами.Если обнаружено задевание или повреждение колес, необходимо снять и заменить турбокомпрессор.Всех вышеперечисленных неисправностей можно избежать при правильном и регу­лярном обслуживании двигателя.Одной из основных причин неисправностей является утечки воздуха и отработавших газов. Поэтому во время эксплуатации необходимо постоянно проверять герметичность сис­темы: рукава, фланцевые соединения, прокладки. Периодически проверять надежность креп­ления деталей и узлов системы, а при необходимости, проводить подтяжку болтов, гаек кре­пления и хомутов.

Повреждения непосредственно турбокомпрессоров происходят, в основном, по трем главным причинам:

- недостаток масла;

- загрязненное масло;

- попадание посторонних предметов.

В первую очередь от недостатка и загрязнённости масла выходят из строя подшипни­ки турбокомпрессора. После выхода из строя подшипников могут последовать и другие по­вреждения, такие как задевание колёсами турбины и компрессора о корпусы, износ уплотни-тельных колец. В худшем случае происходит разрушение вала ротора. Поэтому необходи­мыми условиями нормальной работы подшипникового узла являются своевременная замена масла и фильтрующих элементов масляного фильтра двигателя, а также применение реко­мендованных заводом - изготовителем марок масел.

Также следует обратить внимание на правильность вождения, особенности работы двигателя с турбокомпрессором (запуск и останов двигателя). Если заглушить двигатель, ра­ботающий на высоких оборотах, ротор турбокомпрессора продолжает вращаться без смазки, потому что давление моторного масла почти равно нулю. При этом повреждаются подшип­ники и уплотнительные кольца турбокомпрессора. Поэтому перед остановкой двигателя после его работы под нагрузкой, необходимо установить резким холостого хода дли­тельностью не менее 3 минут. Кроме того, очень важно дать двигателю поработать на холостых оборотах 2...5 минут, прежде чем давать ему полную нагрузку (по тем же причинам, что и при остановке).

Попадающие из двигателя обломки деталей, например, части клапанов или поршне­вых колец, вызывают серьёзные повреждения ротора турбины.

Повреждения колеса компрессора могут быть вызваны множеством причин. Напри­мер, если во впускной канал компрессора попадает твёрдый предмет, края лопаток колеса компрессора сбиваются, а если мягкий (кусок ткани или резины) - гнутся. 

При негерметичности трассы подвода воздуха между воздушным фильтром и турбо­компрессором абразивные материалы, такие как песок или грязь попадают на лопатки ком­прессора и быстро сошлифовывают их.

Следствием износа будет разбалансировка ротора и после этого дальнейшие повреж­дения неизбежны, так как даже лёгкий дисбаланс при высоких скоростях вращения приводит к очень сильным повреждениям подшипников и других деталей турбокомпрессора.При ТО-2 необходимо проверить легкость вращения роторов турбокомпрессоров. Для этого надо снять приемную трубу системы выпуска отработавших газов. Затем проверить рукой, как вращается ротор в его крайних осевых и радиальных положениях. Ротор должен вращаться легко, без заеданий и касаний о неподвижные детали турбокомпрессора.При техническом обслуживании турбокомпрессоры один раз в два года рекомендует­ся снять с двигателя для очистки центробежного компрессора, общей диагностики и техни­ческого обслуживания агрегата.Турбокомпрессор рекомендуется снимать вместе с выпускным коллектором, предва­рительно отсоединив маслопровод с переходника ТКР (рис.4, поз.24), а затем отсоединить его от коллектора.Очистку центробежного компрессора необходимо выполнить в следующей последо­вательности:

- на торцовые поверхности корпуса компрессора и крышки нанести совмещенные риски. Отвернуть болты крепления корпуса компрессора. Легкими ударами молотка по бо­бышкам снять корпус компрессора. Осмотреть резиновое уплотнительное кольцо в пазе крышки. При обнаружении дефектов (надрезы, потеря упругости) уплотнительное кольцо заменить на новое;

- осмотреть лопатки колеса компрессора. При обнаружении следов контакта с корпу­сом компрессора, деформации лопаток или их разрушения турбокомпрессор подлежит ре­монту на специализированном предприятии или замене;

- промыть внутреннюю полость корпуса компрессора, поверхность крышки ветошью смоченной в дизельном топливе. При чистке колеса компрессора межлопаточные поверхно­сти рекомендуется прочистить волосяной щеткой с использованием дизельного топлива;

- проверить легкость вращения ротора, заедание ротора не допускается;

- перед сборкой необходимо смазать уплотнительное кольцо моторным маслом, со­вместить риски, установить корпус компрессора на диск крышки, затянуть болты динамо­метрическим ключом.Еще раз проверить легкость вращения ротора. В крайних осевых и радиальных поло­жениях колеса ротора не должны контактировать с корпусными деталями.Ввиду того, что ротор турбокомпрессора балансируется с высокой точностью, полная разборка, ремонт и обслуживание агрегатов наддува должны осуществляться на специализи­рованных предприятиях, имеющих необходимое оборудование, инструменты, приспособле­ния, приборы и обученный персонал.При сезонном техническом обслуживании необходимо слить накопившийся в тепло­обменнике ОНВ конденсат. Перевернуть теплообменник ОНВ в вертикальной плоскости патрубками вниз и дать стечь остаткам возможного конденсата и масла.Продуть по фронту матрицы каждый ряд теплообменных пластин между трубками с каждой стороны струей сжатого воздуха, не допуская их деформации.В случае сильного загрязнения теплообменных пластин матрицу теплообменника ОНВ промыть под струей горячей воды с использованием волосяной щетки или способом окунания в ванне с горячей водой.

После мойки матрицу по фронту продуть сжатым воздухом, не допуская деформации поверхностей теплообменных пластин. Сушка осуществляется струей горячего воздуха.Основные виды дефектов, встречающиеся в рекламационных актах на турбокомпрессоры производства ОАО "КАМАЗ-Дизель".

• Очень часто водители и специалисты автоцентров в рекламационных актах ссыла­ются на «посторонний шум, свист, вой» турбокомпрессоров. Посторонний шум в турбоком­прессоре может быть вызван попаданием на лопатки колес компрессора или турбины посто­ронних предметов, задеванием лопатками компрессора о корпус компрессора и лопатками турбины о корпус турбины, негерметичностью трасс подвода-отвода воздуха (газа) во флан­цевых и гибких соединениях, сильным загрязнением воздушного фильтра, деформациями в трассах подвода-отвода воздуха (газа).Если конструктивные размеры и контрольные параметры турбокомпрессора находят­ся в пределах требований конструкторской документации (КД), при отсутствии задевания лопатками компрессора о корпус компрессора и лопатками турбины о корпус турбины, то рекламации (с дефектами «посторонний шум, свист, вой») будут отклоняться. 

• Часто в обращениях водителей и дилеров автоцентров встречаются жалобы на большой осевой и диаметральный (радиальный) люфты (перемещения) роторов турбоком­прессоров.Они обусловлены конструктивным исполнением сопрягаемых деталей ротора и под­шипникового узла, имеют гарантированные значения для обеспечения работоспособности и ресурса агрегата наддува в эксплуатации.Их значения для применяемых на двигателях семейства «КАМАЗ» турбокомпрессо­ров в состоянии поставки (новый) и допустимые предельные значения в эксплуатации (при отсутствии задевания колеса компрессора о корпус компрессора и колеса турбины о корпус турбины) представлены в таблице 2.

Работоспособность и ресурс подшипникового узла турбокомпрессоров зависит от ка­чества, чистоты, своевременной смены рекомендуемых марок масел, температуры и давле­ния в системе смазки двигателя, герметичности трасс подвода и слива масла, от состояния фильтрующих элементов.Ремонт и восстановление, вышедших из строя в гарантийный период турбокомпрес­соров собственного производства, проводится на заводе-изготовителе ОАО «КамАЗ-Дизель», г. Набережные Челны.Таблица 2.

 • Одним из распространенных замечаний в актах рекламаций является течь (просачи­вание) масла в компрессорную или турбинную ступени агрегата наддува

При соответствии деталей ротора и узла уплотнения масляной полости корпуса под­шипников требованиям КД и соблюдении правил эксплуатации просачивание масла, как правило, не наблюдается.Основными причинами просачивания масла могут быть (по степени убывания):- износ ЦПГ двигателя;- неисправность системы вентиляции картера двигателя;- загрязнение воздушного фильтра;- деформация или загрязнение трасс подвода-отвода воздуха, газа, масла;- сильное загрязнение колес и корпусов компрессора или турбины;- заедание или заклинивание (обрыв) ротора;- поломка или износ колец уплотнения;- при установке или замене турбокомпрессора не снята транспортная заглушка с от­верстия слива масла из корпуса подшипников.Эти и другие возможные причины, как их определить и устранить представлены в таблице 3.

Рекомендуемые режимы работы двигателя с турбонаддувом:

Во избежание подсоса масла из турбокомпрессоров и попадания его в цилиндры дви­гателя, на проточные части компрессора и турбины, нельзя допускать длительной работы двигателя на режиме холостого хода. Это приводит к закоксовыванию поршневых колец, за­грязненности проточной части компрессора и нагарообразованию на проточной части тур­бины.

При вынужденной работе двигателя на оборотах холостого хода (прогрев, накачка воздуха в баллоны тормозной системы и т.п.) необходимо поддерживать частоту вращения коленчатого вала не менее 1000-1200 мин" .

Перед остановкой двигателя после его работы под нагрузкой, необходимо установить режим холостого хода длительностью не менее 3-х минут во избежание перегрева подшип­ника турбокомпрессора и закоксовывания ротора. Резкая остановка двигателя после работы под нагрузкой запрещается.

Инструкции по безопасности:

- турбокомпрессор необходимо устанавливать только на том двигателе, для которого он предназначен;

- неправильная эксплуатация или несанкционированные модификации турбокомпрес­сора, а также изменения в системе топливоподачи двигателя, в зажигании, в системе впуска и выпуска могут вызвать разрушение турбокомпрессора и двигателя;

- не прикасаться к турбокомпрессору во время работы или сразу после ее окончания. Горячие поверхности и вращающиеся детали способны серьезно поранить;

- при установке соблюдайте рекомендации изготовителя двигателя по монтажу.

Инструкции по монтажу:

- при установке нового или отремонтированного турбокомпрессора смените моторное масло, масляный фильтр и воздушный фильтр, если только они не были заменены совсем не­давно. Пользуйтесь фильтрами, соответствующими техническим требованиям изготовителя двигателя;

- необходимо проследить за тем, чтобы были сняты с турбокомпрессора все заглушки;- все трубопроводы, соединенные с турбокомпрессором, должны быть чистыми. Лю­бые оставленные предметы, попавшие в турбокомпрессор во время работы, вызовут немед­ленную поломку;

- пользоваться новыми, проверенными прокладками. Не использовать герметизирую­щие или склеивающие жидкости и пасты;

- моменты затяжки всех крепежных элементов с резьбой должны соответствовать приводимым в документации изготовителя значениям;

- после запуска двигателя проверить, нет ли утечек в соединениях турбокомпрессора. 

Необходимо дать проработать двигателю на режиме холостого хода 2..3 минуты, прежде чем его нагружать.

Внимание! Любые рекламации, если правила эксплуатации и технического обслуживания, изложенные в данной инструкции.

При механических повреждениях, прежде чем устанавливать новый турбокомпрессор необходимо обязательно проверить и удалить все частицы из систем двигателя:

 -Проверить воздушный фильтр и все патрубки системы впуска двигателя.

-Проверить интеркулер и впускной коллектор, а так же все патрубки от компрессора.

-Найти источник попадания постороннего предмета.Возможно, причиной тому оказалась поломка клапана или гайка,  которую вы искали когда меняли воздушный фильтр!? . Никогда не продолжайте использование турбокомпрессора с поврежденными лопастями, поскольку возникающий дисбаланс ротора приведет к более тяжелым разрушениям ТКР.

Недостаточная смазка.

Если подача масла к турбокомпрессору будет ограничена на длительное время (более 10сек.) в системе подшипников турбины появятся царапины и пригары. Также это проявится характерным обесцвечиванием вала и шейки вала . Этот тип неисправности известен как масляное голодание.

Масляное голодание может быть вызвано следующими причинами:

-Неправильная установка турбокомпрессора.

-Повреждена (замята) трубка подвода/отвода масла.

-Низкое давление масла из-за сбоя в системе системы смазки.

  -Низкий уровень масла в двигателе.

-Использование герметика может привести к ограничению подачи масла.

-Поломка масляного насоса.

-Попадание воздуха в систему смазки.

Грязное масло.

Грязь, попадающая в систему смазки турбины приводит  к глубоким царапинам на валу и подшипниках скольжения ТКР. Чтобы избежать таких проблем, масло и фильтра должны быть рекомендованного производителем двигателя качества (OEM). Обязательно замените масло и фильтра при установке новой турбины, а также с периодичностью рекомендованной производителем автомобиля/двигателя.Загрязнение масла может возникать в результате:

-Масляный фильтр засорился или плохое качество фильтрации (некачественный фильтр).

-Грязь попала при ремонте.

-Износ двигателя.

-Масло идет в обход фильтра (неисправен перепускной клапан масляного фильтра).

-Масло низкого качества.

Перегрев.

Чаще всего система смазки турбокомпрессора совмещена с системой смазки двигателя. Масло двигателя используется и как смазка турбины и как её охладитель. Перегрев  случается когда двигатель остановили после работы под большой нагрузкой. В заглушенном двигателе циркуляция масла прекращается. Это приводит к тому, что охлаждение турбины прекращается и оставшееся в очень горячей турбине небольшое количество масла закоксовывается.Высокие температуры (800-1000°С) выхлопных газов проходящих через турбокомпрессор создают условия для закоксовывания масла и износа системы подшипников. Основной  ущерб приходиться на сальник турбинной части, затем кольцо врезается в вал, крыльчатку и втулку (подшипник) турбинной части. Способность пропускать масло в подшипники через масляные каналы уменьшится закоксовавшимся маслом. Так же при перегреве увеличивается износ упорных подшипников и могут появляться сквозные трещины в корпусе турбинного колеса. Причина: Перегрев корпуса(позднее зажигание, бедная смесь, момент впрыска). Мы рекомендуем Вам перед тем как заглушить двигатель дать поработать ему на холостых оборотах 2-3 минуты для охлаждения системы.

Причины:

-Забившийся воздушный фильтр, или чрезмерное сопротивление впуску.

-Остановка горячего двигателя.

-Низкое качество масла, нестойкость его к закоксовыванию.

-Нерегулярная замена масла.

-Попадание воздуха или газа в систему.

-Неисправность ТНВД или форсунок.

-Неправильная установка турбины.

-Отсутствие подачи масла.

-Чрезмерные нагрузки и предельные режимы эксплуатации.

Химическое загрязнение масла.

Химическое загрязнение — причина большого износа опорного вала и перегрева. Визуальные признаки являются почти такими же, как и от недостаточного смазывания. Обычно причиной является разжижение масла топливом, уменьшающим смазочные свойства масла.

Предельные режимы эксплуатации.

Высокая скорость, нагрузка и температура — типичное повреждение высокой температурой — на опорной шейке вала, как правило, масляный нагар и закоксовывание вала. Часто задняя поверхность колеса турбины немного вогнута, обычно это явление сопровождаемое «оранжевой коркой» на задней части колеса компрессора — очень верные признаки езды с превышением скорости и чрезмерной нагрузки. Езда с превышением скорости может также быть причиной потери части лопастей турбины. Может выглядеть подобно повреждениям посторонними объектами, но часто сопровождается, трещиной у основания лопасти и в чрезвычайных случаях, колесо может разорвать из-за езды с превышением скорости. От кратковременных перегрузок появляются трещины, поскольку колесо «растягивается» больше его расчетных пределов. Трещины увеличиваются при следующих перегрузках, в итоге приводя к быстрому отказу.

Дисбаланс.

Дисбаланс может возникать в результате описанных выше причин, как их следствие.

Забитый воздушный фильтр, катализатор.

Повышенное сопротивление на впуске, причинами которого могут быть воздушный фильтр, поврежденные соединения или патрубки недостаточного диаметра, ведет к уменьшению количества воздуха, поступающего в цилиндры, и повышению температуры отработавших газов. Повышенное сопротивление на впуске и работа на больших высотах над уровнем моря могут привести к поломке корпуса турбинного колеса и даже к поломке самого турбинного колеса под действием высоких температур.Если не менять воздушный фильтр в соответствии с требованиями производителя, то существует высокая вероятность отложения грязи в корпусе компрессорного колеса, что приведет к уменьшению поступления воздуха в цилиндры и далее к перегреву. Так же неплотно прилегающие прокладки во впускном и выпускном коллекторе приводят к уменьшению подачи воздуха. Помимо рекомендаций производителя по замене воздушного фильтра необходимо помнить, что воздушный фильтр следует менять не по "пробегу", а по состоянию, т.е. необходимо с некоторой периодичностью проверять воздушный фильтр

При забитом катализаторе создается избыточное давление выхлопных газов в выхлопном коллекторе, что в свою очередь может привести к повышению давления в турбокомпрессоре с последующим его выходом из строя.

На сегодняшний день на двигателях КАМАЗ применяются следующие моели турбокомпрессоров: ТКР 7Н-1; ТКР 7С-6; ТКР 7С-9 производства ОАО "КАМАЗ-Дизель", S2B/7624TA/0.76D9 фирмы "BorgWarner Turbo Systems", Англия, К27 115 фирмы "CZ", Чехия.  

 На двигатель КАМАЗ 7403,10 устанавливается два турбокомпрессора ТКР 7H-1. На двигатели КАМАЗ 740.31-240, 740.30-260, 740.35-400, 740.37-400, 740.38-360, 740.51-320, 740.50-360, 740.60-360, 740.61-320, 740.62-280, 740.63-400, 740.65-240 устанавливаются два турбокомпрессора: ТКР 7С-6 или Schwitzer. 

На двигатели КАМАЗ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300 устанавливаются два турбокомпрессора: ТКР 7С-9 или К27-115.