СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА И ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА
Рисунок 28. Схема системы газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха (ОНВ)
СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА И ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА, за счет использования части энергии отработавших газов, обеспечивает подачу предварительно сжатого и охлажденного воздуха в цилиндры двигателя.
Наддув позволяет увеличить плотность заряда воздуха, поступающего в цилиндры, и в том же рабочем объеме сжечь большее количество топлива и повысить литровую мощность двигателя. Применение двигателей с наддувом расширяет эксплуатационные возможности при движении на затяжных подъемах, по пересеченной местности и в горных условиях.
Система газотурбинного наддува двигателя (рисунок 28) состоит из двух взаимозаменяемых турбокомпрессоров (ТКР), выпускных и впускных коллекторов и патрубков, охладителя наддувочного воздуха (ОНВ) типа «воздух-воздух», подводящих и отводящих трубопроводов.
Воздух в центробежный компрессор турбокомпрессора поступает из воздухоочистителя, сжимается и подается под давлением в ОНВ, и затем охлажденный воздух поступает в двигатель.
Турбокомпрессоры устанавливаются на выпускных патрубках по одному на каждый ряд цилиндров. Выпускные коллекторы и патрубки изготовлены из высокопрочного чугуна. Уплотнение газовых стыков между установочными фланцами турбины турбокомпрессоров, выпускных патрубков и коллекторов осуществляется прокладками из жаростойкой стали. Прокладки являются деталями одноразовог о использования и при переборках системы подлежат замене. Газовый стык между выпускным коллектором и головкой цилиндра уплотняется прокладкой из асбостального листа, окантованного металлической плакированной лентой.
Выпускные коллекторы выполняются цельнолитыми и крепятся к головкам цилиндров болтами и контрятся замковыми шайбами. Для компенсации угловых перемещений, возникающих при нагреве, под головки болтов крепления выпускного коллектора устанавливаются специальные сферические шайбы.
Система турбонаддува и охлаждения наддувочного воздуха двигателя должна быть герметична. Негерметичность системы приводит к увеличению теплонапряженности деталей, снижению мощности и ресурса двигателя.
Кроме того, негерметичность впускного тракта приводит к «пылевому» износу цилиндро-поршневой группы и преждевременному выходу двигателя из строя.
Смазка подшипников турбокомпрессоров осуществляется от системы смазки двигателя через фторопластовые трубки с металлической оплеткой. Слив масла из турбокомпрессоров осуществляется через стальные трубки в картер двигателя.
На двигателе устанавливается два турбокомпрессора ТКР 7С-6. Вместо турбокомпрессора ТКР 7С-6 могут устанавливаться турбокомпрессоры S2B/7624TAE/0,76D9 фирмы «Schwitzer». Технические характеристики турбокомпрессоров приведены в таблице 2.
Рисунок 29. Турбокомпрессор ТКР 7С-6: 1- корпус компрессора; 2 — крышка; 3 — корпус подшипников; 4 — подшипник упорный; 5 — подшипник; 6 — кольцо стопорное; 7 — корпус турбины; 8 — кольцо уплотнительное; 9 — колесо турбины; 10 — вал ротора; 11- экран турбины; 12 — планка; 13 — болт; 14 — маслоотбрасывающий экран; 15 — втулка; 16 — маслоотражатель; 17 — планка; 18 — болт; 19 — гайка; 20 — колесо компрессора; 21 — кольцо уплотнительное; 22 — диффузор.
Турбокомпрессор ТКР 7С-6 состоит из центростремительной турбины и центробежного компрессора, соединенных между собой подшипниковым узлом. Турбина с двухзаходным корпусом 7 (рисунок 29) из высокопрочного чугуна преобразовывает энергию выхлопных газов в кинетическую энергию вращения ротора турбокомпрессора, которая затем в компрессорной ступени превращается в работу сжатия воздуха.
Ротор турбокомпрессора состоит из колеса турбины 9 с валом 10, колеса компрессора 20, маслоотражателя 16 и втулки 15, закрепленных на валу гайкой 19. Колесо турбины отливается из жаропрочного сплава по выплавляемым моделям и сваривается с валом трением. Колесо компрессора с загнутыми по направлению вращения назад лопатками выполняется из алюминиевого сплава и, после механической обработки, динамически балансируется до величины (0,4 г мм).
Подшипниковые цапфы вала ротора закаливаются ГВЧ на глубину 1… 1,5 мм. После механической обработки ротор динамически балансируется до величины (0,5 г мм).
Техническая характеристика турбокомпрессоров
Таблица 2
Наименование параметров | Параметры турбокомпрессоров | |
ТКР 7С-6 | S2B/7624TAE/0,76D9 | |
Диапазон подачи воздуха через компрессор,кг/сек | 0,05…0,22 | 0,05…0,22 |
Давление наддува (избыточное) при номинальноймощности двигателя, кПа (кгс/см2), не менее | 98 ( 1,0) | 98 ( 1,0) |
Частота вращения ротора при номинальной мощностидвигателя, мин-1 | 95000 | 95000 |
Температура газов на входе в турбину, К(°С): -допускаемая в течении 1 час; -допускаемая без ограничения вовремени | 1023 ( 750) 973 ( 700 ) | 1023 (750 ) 973 ( 700 ) |
Давление масла на входе в турбокомпрессор, притемпературе масла 80…98 °С, кПа (кгс/см2): -при частоте вращения коленчатого вала 2200мин-1 -при частоте вращения коленчатого вала 600мин-1, не менее | 294…441 (3,0…4,5) 98 ( 1,0) | 294…441 (3,0…4,5) 98 ( 1,0) |
Втулка, маслоотражатель, колесо компрессора устанавливаются на вал ротора и затягиваются гайкой крутящим моментом 7,8…9,8Н м (0,8…1,0 кгс м). После сборки ротор дополнительно не балансируется, лишь проверяется радиальное биение цапф вала. При значении радиального биения не более 0,03 мм на детали ротора наносятся метки в одной плоскости и ротор допускается на сборку турбокомпрессора. При установке ротора в корпус подшипников необходимо совместить метки на деталях ротора. Ротор вращается в подшипниках 5, представляющих собой плавающие вращающиеся втулки. Осевые перемещения ротора ограничиваются упорным подшипником 4, защемленным между корпусом подшипников 3 и крышкой 2. Подшипники выполняются из бронзы.
Корпус подшипников турбокомпрессора с целью уменьшения теплопередачи от турбины к компрессору выполнен составным из чугунного корпуса и крышки из алюминиевого сплава. Для уменьшения теплопередачи между корпусом турбины и корпусом подшипников устанавливается экран 11 из жаростойкой стали. В корпусе подшипников устанавливается маслоотбрасывающий экран 14, который вместе с упругими разрезными кольцами 8 предотвращает утечку масла из полости корпуса.
Для устранения утечек воздуха в соединении «корпус компрессора — корпус подшипников» устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 21.
Корпусы турбины и компрессора крепятся к корпусу подшипников с помощью болтов 13, 18 и планок 12, 17. Такая конструкция позволяет устанавливать корпусы под любым углом друг к другу, что в свою очередь облегчает установку ТКР на двигателе.
Обслуживание системы газотурбинного наддува и охладителя наддувочного воздуха
В процессе эксплуатации двигателя внешним осмотром проверяется герметичность трассы газопровода отработавших газов, подвода воздуха к двигателю. Периодически проверяется надежность крепления деталей и узлов указанных систем, а при необходимости, производится подтяжка болтов, гаек крепления и хомутов.
Работа турбокомпрессора оказывает существенное влияние на параметры и работоспособность двигателя. Неисправность турбокомпрессора может привести к поломке двигателя. Несмотря на то, что турбокомпрессоры не требуют в эксплуатации регулировок, необходимо систематически выполнять установленные заводом-изготовителем правила технического обслуживания двигателя и периодически контролировать на слух работу турбокомпрессоров. 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.
Подшипники турбокомпрессора весьма чувствительны к количеству и чистоте масла, 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.
При сезонном техническом обслуживании турбокомпрессоры один раз в два года рекомендуется снять с двигателя для очистки центробежного компрессора. Агрегат целесообразно снимать вместе с выпускным коллектором. 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 деревянного 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 рогор турбокомпрессора балансируется с высокой точностью, полная разборка, ремонт и обслуживание агрегатов наддува должны осуществляться на специализированных предприятиях, имеющих необходимое оборудование, инструменты, приспособления, приборы и квалифицированный персонал.
При сезонном техническом обслуживании необходимо слить накопившийся в ОНВ конденсат. Порядок выполнения работ см. раздел СТО.