Глава 7.6 Система газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха

7.6 СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА И ОХЛАЖДЕНИЯ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

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.

Рисунок 28. Схема системы газотурбинного наддува и охлаждения наддувочного воздуха (ОНВ)

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 одноразового 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 турбокомпрес­соров ТКР7С-6 могут устанавливаться турбокомпрессоры S2B/7624TAE/0,76D9 фирмы “Schwitzer”. Технические характеристики турбокомпрессоров приведены в таблице 2.

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 ком прессорной ступени превращается в работу сжатия воздуха.

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.

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).

Таблица 2

Техническая характеристика турбокомпрессоров

Подшипниковые цапфы вала ротора закаливаются ТВЧ на глубину 1... 1,5 мм. После механической обработки ротор динамически балансируется до величины (0,5 г мм).

Втулка, маслоотражатель, колесо компрессора устанавливаются на вал ротора и затя­гиваются гайкой крутящим моментом 7,8...9,8 Н 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 охлаждения 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 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 квалифицированный персонал.

При сезонном техническом обслуживании необходимо слить накопившийся в ОНВ конденсат. Порядок выполнения работ см. раздел «Сезонное техническое обслуживание».