談廢氣渦輪增壓器的正確使用及故障診斷

談廢氣渦輪增壓器的正確使用及故障診斷

摘要：針對影響增壓器的使用壽命因素，故障和診斷加以分析，并說明使用中的注意事項，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護費用。

關鍵詞：廢氣渦輪；增壓器；故障診斷

近年來，隨著汽運公司車輛的更新換代，一些重型載貨柴油車上普遍使用了渦輪增壓器，但在使用中常發生廢氣渦輪增壓器早期損壞的故障，分析其原因，主要是對增壓器的使用，維護不當造成的�，F對影響增壓器的使用壽命因素，故障和診斷加以分析，并說明使用中的注意事項，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護費用。
1 廢氣渦輪增壓器的基本知識及工作原理
渦輪增壓器是用來提高發動機功率和減少排放的重要部件。渦輪增壓器本身不是一種動力源，它利用發動機排氣中的剩余能量來工作，其作用是向發動機提供更多的壓縮空氣。它利用發動機排出的廢氣能量，驅動渦輪高速旋轉，帶動與渦輪同軸的壓氣機葉輪高速旋轉，壓力機將空氣壓縮進入發動機氣缸，增加了發動機的充氣量，可供更多的燃油完全燃燒，從而提高了發動機的功率，降低了燃油的消耗，同時由于燃燒條件的改善，減少了廢氣中有害物質的排放，還可降低噪音。
柴油機經過增壓以后性能發生了變化，它使柴油機的功率大大得到提高，增壓后發動機的功率可提高20%～40%左右，以WD615機為例，使發動機的機械效率提高，增壓后發動機的輔助系統消耗的功增加很少，雖然因為爆發壓力大，各摩擦表面上的摩擦損失有所增加，但發動機功率增加較多，機械效率提高了近8%左右。燃油消耗降低，增壓后進氣壓力增高，燃燒條件改善，機械效率提高，油耗降低，發動機單位功率質量大大降低，但發動機經增壓后也帶來了新的問題，如：使發動機的機械負荷增加，發動機的熱負荷增加等等。
2 影響增壓器使用壽命的因素
使用中我們發現，增壓器的損壞和磨損總是在柴油機及其附近出現故障之后發生，柴油機的許多不正常工況都會引起增壓器的損壞。增壓器出現故障，40%是由于潤滑不良造成的，40%是由于外界雜物通過增壓器所造成的，20%是其它原因引起的。
2.1潤滑油。潤滑油用來潤滑冷卻增壓器，但當增壓器正常工作時，其轉軸轉速高達每分鐘幾萬轉到十幾萬轉，潤滑油被打成泡沫狀，其冷卻和潤滑性能下降，因此潤滑系統必須保證能提供充足的潤滑油。若當600℃左右的高溫廢氣通過渦輪室時，軸承座得不到足夠的潤滑和冷卻，潤滑油將在其環形油道壁上結焦，逐漸堵塞油道。
潤滑油如果不清潔，也會很快損壞增壓器內部零件。如含有灰塵、泥狀沉淀物和金屬微粒的潤滑油會迅速破壞各零件的配合間隙，刮傷和磨損軸承表面。這些都將會引起渦輪軸轉動阻力增大和失掉平衡，使軸的轉速下降，導致柴油機的功率損失增大，且轉動不平衡將很快導致增壓器零件的損壞。
如果潤滑油的質量等級老化，油中的各種添加劑不能滿足增壓柴油機大負荷工作的潤滑要求，潤滑油將會加速氧化變質，也會加劇柴油機和增壓器零件的磨損。
柴油機的起動、熄火的操作方法不正確也將嚴重影響增壓器的壽命。如果柴油機起動后，就立即將轉速升得很高，潤滑油不能及時到達增壓器軸承而加速磨損。柴油機熄火后，若不首先使增壓器冷卻降溫，而且突然熄火，停止向增壓器供給機油，會導致增壓器內部零件過熱，軸承油道中的機油炭化阻塞油道，將有軸承被咬死的危險。
密封環泄露引起的渦輪后部積炭，將使旋轉零件轉動發澀，而損失功率。旋轉零件的不平衡是引起密封環泄露的一個重要原因。曲軸通氣孔或增壓器回油管堵塞或阻力過大，也能引起密封環泄露。
2.2進氣系統。增壓器工作的好壞也依賴于進氣系統，只有供給充足、干凈的空氣才能保證增壓器長期無故障工作，使壽命延長。所以應定期檢查所有進氣管接頭和軟管的密封性，防止漏氣。如果壓氣機到柴油機進氣管漏氣，充氣量減少，將導致柴油機冒黑煙。當有較大顆粒的灰塵或沙子進入壓氣機會立刻損壞增壓器。較小的顆粒也會使工作輪葉片彎曲或被割削，并使其失去平衡，引起軸承和密封環的磨損加劇。不平衡的旋轉件與軸承發生碰撞時，使軸承上的油道逐漸縮小，導致潤滑不良。隨著軸承的磨損，配合間隙增大，使壓氣機或渦輪機的工作輪葉片打擊殼體，這種故障的信號是噪音比平常增大很多。
進氣系統的進氣阻力應很小，如果空氣濾清器堵塞，進氣阻力增大，充氣量減少，增大功率損失，同時，壓氣機一側的密封環將會由于壓力差太大而泄露，引起潤滑油消耗量過大，這種故障的標志是在壓氣機工作輪葉片后面出現一層暗色的潤滑油膜。
2.3排放的廢氣。廢氣中很小的顆粒進入渦輪機，與顆粒進入壓氣機后果一樣，將導致增壓器的損壞。
柴油機燃油供油量過大，進氣阻力大，會使燃燒室內可燃混合氣過濃而引起廢氣過熱，造成渦輪機殼體和油道過熱，廢氣從排氣管到渦輪室的通道泄露會降低渦輪機渦輪的轉速，增加冒煙，也會使渦輪機殼體過熱。這些都會導致渦輪室內積炭及渦輪葉片的腐蝕。
潤滑油壓力過高，潤滑油將通過密封環滲入渦輪機也會造成渦輪室積炭。
3 廢氣渦輪增壓器使用注意事項
廢氣渦輪增壓器經常處于高溫下工作，進入廢氣渦輪端的溫度在600℃左右。增壓器轉子以每分鐘幾萬轉到十幾萬轉的高速旋轉，為了保證增壓器的正常工作，使用中應注意以下幾點：

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