Мероприятия по предупреждению помпажа турбокомпрессоров

§ 252. При уменьшении производительности компрессора (расхода воздуха через компрессор в единицу времени ) ниже определенной для него критической величины нарушается его устойчивая работа, появляется пульсация воздушного потока, сопровождающаяся периодическим выбросом воздуха обратно во всасывающий трубопровод.

Такое нарушение устойчивой работы компрессора называется помпажом и сопровождается характерными хлопками.

Расход воздуха через центробежный компрессор (а также через приводной центробежный компрессор дизеля) зависит на установившемся режиме только от величины сопротивления в газовоздушном тракте дизеля и может уменьшаться в процессе эксплуатации тепловоза вследствие ряда факторов:

а) неполного открытия заслонок в трубопроводе между турбо-компрессором и приводным компрессором;

б) загрязнения воздухоохладителей;

в) закоксования окон в гильзах цилиндров;

г) закоксования лопаточного аппарата турбин турбокомпрессоров;

д) повреждения лопаток турбины и соплового аппарата обломками поршневых колец или коксом с уменьшением сечения сопел;

е) засорения воздухоочистителей тепловоза.

Это уменьшение расхода воздуха через компрессор и может привести к возникновению помпажа.

Основной причиной возникновения помпажа на тепловозах с дизелями 10Д100 является повреждение рабочих лопаток турбин и соплового аппарата обломками поршневых колец, твердым коксом или другими посторонними предметами.

Кроме описанных выше причин возникновения помпажа, связанных с возрастанием сопротивления в газовоздушном тракте дизеля, могут иметь место случаи помпажа из-за несимметричной работы двух параллельно включенных в сеть компрессоров, когда помпаж возникает у одного из турбокомпрессоров потому, что второй, получая больше энергии, развивает больше оборотов, дает больше воздуха и таким образом препятствует проходу воздуха в достаточном количестве через первый.

Причиной несимметричной работы двух турбокомпрессоров является разница в размерах проточной части турбины одного и другого, главным образом разница суммарного сечения сопел сопловых аппаратов, которая может возникнуть из-за деформации лопаток, а также разница параметров газа в правом и левом выпускных коллекторах.

Признаком несимметричности в работе турбокомпрессоров является значительная разница скорости вращения роторов одного и другого.

Следовательно, для того, чтобы не допустить возникновения помпажа турбокомпрессоров в эксплуатации, необходимо:

а) обеспечить синхронную работу турбокомпрессоров;

б) предотвратить рост гидравлического сопротивления газо-воздушного тракта дизеля.

Эксплуатация турбокомпрессоров при наличии помпажа запрещается, так как может привести к тяжелым повреждениям турбокомпрессоров.

В случае возникновения помпажа рекомендуются следующие меры для его устранения.

1. Проверить положение заслонок в трубопроводах между тур-бокомпрессорами и приводным компрессором.

Обеспечить установку заслонок в полностью открытое положение.

2. Очистить выпускные и продувочные окна гильз цилиндров и защитные решетки на входе газов в турбокомпрессоры от нагара.

3. Убедиться в том, что воздухоохладители не загрязнены и не являются препятствием для прохода воздуха.

Если помпаж после выполнения операций по пунктам 1-3 не прекращается, необходимо снять турбокомпрессор, у которого нет помпажа, и проверить состояние лопаток турбины и суммарное сечение сопел соплового аппарата. Обнаруженные повреждения устранить.

Суммарное сечение сопел должно быть установлено 126-129 см².

Сечение сопел определять с помощью шаблонов и при необходимости корректировать путем рихтовки лопаток.

В случае полной исправности проточной части турбины снятого турбокомпрессора необходимо снять второй турбокомпрессор для выполнения тех же работ.

Устранение помпажа путем изменения зазора между колесом компрессора и вставкой категорически запрещается, так как при этом не выявляется и не устраняется истинная причина помпажа, но в то же время резко снижается к. п. д. компрессора, что в свою очередь неизбежно приводит к ухудшению работы дизеля в целом.

Недостаточно квалифицированное выполнение работы при перерегулировке зазора, кроме того, может привести к выходу из строя турбокомпрессора.

О выполненной работе по устранению помпажа обязательно сделать запись в формуляре турбокомпрессора.

Меры по предупреждению выхода из строя поршней

§ 253. Чтобы исключить случаи выхода из строя поршней и обеспечить надежную и долговечную работу в эксплуатации, необходимо:

а) не допускать работы дизеля при давлении масла в верхнем коллекторе менее 1,8 кГ/см² при 850 об/мин;

б) не допускать понижения уровня масла в картере дизеля ниже нижней метки на масломерном щупе. Проверять уровень масла не менее чем через 10 мин после остановки дизеля;

в) не допускать работы дизеля под нагрузкой без предварительного подогрева воды и масла до 40° С;

г) не допускать перегрева масла выше 75° С и воды выше 80° С (на выходе из дизеля);

д) систематически контролировать величину разрежения в картере, как указано выше (см. стр. 79). При появлении даже незначительного давления немедленно остановить дизель, как так в большинстве случаев это указывает на появление сквозной трещины в поршне и прорыв газов в картер;

е) не допускать работу дизеля с резким потемнением выпускных газов;

ж) не допускать резких изменений величины нагрузки и скорости вращения вала дизеля. При переводе рукоятки контроллера с низших положений на высшие проработать на каждом положении не менее 2 сек;

з) не допускать резкой остановки дизеля (за исключением аварийных случаев). Перед остановкой проработать несколько минут на минимальных оборотах холостого хода, пока температура воды и масла на выходе из дизеля не снизится до 50-60° С;

и) провернуть через 3 мин после каждой остановки дизеля коленчатые валы генератором на несколько оборотов для предотвращения попадания масла в цилиндры из верхних поршней;

к) не открывать люки картера непосредственно после остановки дизеля, так как при неисправном состоянии поршней возможен взрыв картерных газов вследствие попадания свежего воздуха в картер;

л) немедленно остановить дизель в случае появления ненормальных стуков. Последующий пуск дизеля разрешается только после выявления и устранения причин ненормальной работы.

При осмотрах и ремонтах следует:

а) своевременно проверять качество распыла топлива форсунками;

б) проверять регулировку топливных насосов по подаче топлива и по прокладкам под корпусами насосов;

в) своевременно очищать от нагара выпускные и продувочные окиа цилиндровых гильз. Уменьшение проходных сечений продувочных и выпускных окон увеличивает термические напряжения в поршнях, способствует их выходу из строя и приводит к помпажу турбокомпрессора;

г) проверять герметичность поршней в гильзах, для чего открыть люки картера, выключить подачу топлива и, проворачивая валы генератором, обнаружить дефектный поршень по характерному свисту прорывающегося воздуха или появлению паров матового цвета в отсеке картера;

д) строго соблюдать требования инструкции по маслу и топливу, своевременно заменять масло в системе и промывать топливные, масляные и воздушные фильтры;

е) не допускать выхода тепловоза из ремонта или осмотра при величине давления сгорания Р_z в каком-либо цилиндре дизеля выше 100 кГ/см₂ при стандартных атмосферных условиях (20° С и 760 мм рт.ст.), а разность величины P_z по цилиндрам - более 7 кГ/см².

В случае понижения температуры окружающей среды ниже 20г С допускается увеличение величины Р_z на 1,5-2 кГ/см² на каждые 10° С.

При ревизии поршневой группы необходимо:

а) особо тщательно очистить от нагара (до металлического блеска) внутренние полости головки поршня, омываемые маслом. Необходимо помнить, что своевременная и качественная очистка внутренних полостей поршня является важнейшим мероприятием для предупреждения выхода поршней из строя;

б) после очистки и промывки поршней проверять их герметичность (наливом керосина) для выявления возможных трещин в канавках под компрессионные кольца и на головке поршня;

в) после каждой выемки поршней производить обкатку дизеля для приработки деталей поршневой группы;

г) во всех случаях замены поршня проверить регулировку цилиндра: длину поршня с шатуном, линейную величину камеры сжатия, расстояние от головки нижнего поршня при его положении во внутренней мертвой точке (в.м.т.) до оси отверстий под форсунки в гильзе цилиндра (размер 1,4мм), выход реек топливных насосов, угол опережения подачи топлива, правильность установки форсунок, качество распыла топлива форсунками. Результаты выполненных проверок записать в книгу ремонта;

д) при замене двух и более поршней произвести контрольные реостатные испытания дизель-генератора, обратив особое внимание на правильность регулировки цилиндров, у которых заменены поршни.

При замене поршневой группы на дизеле необходимо выполнить ее весовую комплектовку. Для облегчения весовой комплектовки поршней при ремонте в депо с октября месяца 1966 г. поршни и вставки поршней изготавливаются заводом в определенных весовых пределах (табл. 2).

Таблица 2

( Примечание. На поршнях и вставках клеймится группа веса и фактический вес. )

При комплектовке поршней варианта 3 по весу необходимо выполнить следующие условия:

а) все одноименные поршни (т. е. все нижние и все верхние) и вставки одноименных поршней должны быть одной группы по весу; совпадение весовых групп поршня и вставки не обязагельйо;

б) разновес поршней в сборе со вставками не более 250 г.

При единой замене поршня или вставки необходимо подобрать для замены поршень или вставку поршня той же группы веса (по клейму группы веса).

В тех случаях, когда имеющимися деталями невозможно обеспечить выполнение требований весовой комплектовки, допускается подгонка веса за счет дообработки вставки или постановки утяжелителей.

После дообработки каждой детали исправить клеймо веса и весовой группы на ней в соответствии с ее фактическим весом.

При установке в поршневой палец утяжелителя веса внести запись в формуляр дизеля с указанием его веса.

§ 254. Для ограничения напряженного состояния гильзы цилиндра и обеспечения надежного уплотнения адаптерного стыка в гильзе цилиндра необходимо руководствоваться следующими указаниями:

а) перед установкой адаптеров в гильзу цилиндра необходимо поставить медную уплотнительную прокладку между адаптером и гильзой. Прокладка должна быть изготовлена из листовой красной меди M1-М3 и обязательно отожженна, твердость прокладки не более НВ = 45.

Поверхности сопряжения медной прокладки и адаптера, а также резьбу М30×2 мм на адаптере смазать лейнерной смазкой (смазка BЛ), ГОСТ 5078-49. Прокладку приклеить лейнерной смазкой к адаптеру;

б) установить адаптер в гильзу цилиндра и затянуть до упора: за упор принимать резкое изменение усилия на ключе с длиной рукоятки 200 мм. Затянуть адаптер от положения упора на угол 60°, затяжку производить плавно без рывков и ударов. Во время затяжки следить (по зазору между адаптером и рубашкой гильзы), чтобы медная прокладка обжималась равномерно. Допускается вместо затяжки адаптеров на угол 60° производить затяжку предельным ключом с крутящим моментом 40 кГм ± 5%;

в) кольцо (обечайку), удерживающее снаружи резиновое уплотняющее кольцо, следует установить так, чтобы зазор между кольцом и рубашкой гильзы был не более 1 мм;

г) перед затяжкой гайки крепления шлицевого фланца установить фланец адаптера и надеть на шлицевой поясок адаптера так, чтобы две диаметрально расположенные канавки (на образующей поверхности фланца) находились в плоскости, перпендикулярной оси гильзы. Несовпадение допускается не более 3 мм;

д) затяжку гайки крепления фланца адаптера производить ключом с длиной рукоятки 250 мм усилием одной руки.

Во всех случаях появления течи по уплотнениям адаптеров необходимо вначале подтянуть соединения соответствующим ключом, как указано выше. В случае если течь не устраняется подтяжкой, поставить новую медную или резиновую прокладку.

Запрещается затягивать корпус адаптера и его гайки рывками или ударами по ключу, увеличивать угол затяжки или величину крутящего момента больше, чем это указано в пп. б и д, а также применять неотожженные прокладки с твердостью НВ более 45.

(Примечания. 1. При повторном использовании обжатых прокладок необходимо их отжечь; твердость должна соответствовать, требованиям п. а, толщина прокладки не менее 1,5 мм. 2. При длительном хранении прокладок перед установкой на дизель следует выборочно проверить их твердость.)