談廢氣渦輪增壓器的正確使用及故障診斷

摘要：針對(duì)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(xiàng)，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：廢氣渦輪；增壓器；故障診斷

近年來，隨著汽運(yùn)公司車輛的更新?lián)Q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(fā)生廢氣渦輪增壓器早期損壞的故障，分析其原因，主要是對(duì)增壓器的使用，維護(hù)不當(dāng)造成的�，F(xiàn)對(duì)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(xiàng)，意在減少增壓器的故障，延長其使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用。
1 廢氣渦輪增壓器的基本知識(shí)及工作原理
渦輪增壓器是用來提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和減少排放的重要部件。渦輪增壓器本身不是一種動(dòng)力源，它利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的剩余能量來工作，其作用是向發(fā)動(dòng)機(jī)提供更多的壓縮空氣。它利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣能量，驅(qū)動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)與渦輪同軸的壓氣機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，壓力機(jī)將空氣壓縮進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣量，可供更多的燃油完全燃燒，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，降低了燃油的消耗，同時(shí)由于燃燒條件的改善，減少了廢氣中有害物質(zhì)的排放，還可降低噪音。
柴油機(jī)經(jīng)過增壓以后性能發(fā)生了變化，它使柴油機(jī)的功率大大得到提高，增壓后發(fā)動(dòng)機(jī)的功率可提高20%～40%左右，以WD615機(jī)為例，使發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率提高，增壓后發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助系統(tǒng)消耗的功增加很少，雖然因?yàn)楸�發(fā)壓力大，各摩擦表面上的摩擦損失有所增加，但發(fā)動(dòng)機(jī)功率增加較多，機(jī)械效率提高了近8%左右。燃油消耗降低，增壓后進(jìn)氣壓力增高，燃燒條件改善，機(jī)械效率提高，油耗降低，發(fā)動(dòng)機(jī)單位功率質(zhì)量大大降低，但發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)增壓后也帶來了新的問題，如：使發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷增加等等。
2 影響增壓器使用壽命的因素
使用中我們發(fā)現(xiàn)，增壓器的損壞和磨損總是在柴油機(jī)及其附近出現(xiàn)故障之后發(fā)生，柴油機(jī)的許多不正常工況都會(huì)引起增壓器的損壞。增壓器出現(xiàn)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(dāng)增壓器正常工作時(shí)，其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)，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(tǒng)必須保證能提供充足的潤滑油。若當(dāng)600℃左右的高溫廢氣通過渦輪室時(shí)，軸承座得不到足夠的潤滑和冷卻，潤滑油將在其環(huán)形油道壁上結(jié)焦，逐漸堵塞油道。
潤滑油如果不清潔，也會(huì)很快損壞增壓器內(nèi)部零件。如含有灰塵、泥狀沉淀物和金屬微粒的潤滑油會(huì)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(huì)引起渦輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大和失掉平衡，使軸的轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致柴油機(jī)的功率損失增大，且轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡將很快導(dǎo)致增壓器零件的損壞。
如果潤滑油的質(zhì)量等級(jí)老化，油中的各種添加劑不能滿足增壓柴油機(jī)大負(fù)荷工作的潤滑要求，潤滑油將會(huì)加速氧化變質(zhì)，也會(huì)加劇柴油機(jī)和增壓器零件的磨損。
柴油機(jī)的起動(dòng)、熄火的操作方法不正確也將嚴(yán)重影響增壓器的壽命。如果柴油機(jī)起動(dòng)后，就立即將轉(zhuǎn)速升得很高，潤滑油不能及時(shí)到達(dá)增壓器軸承而加速磨損。柴油機(jī)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(jī)油，會(huì)導(dǎo)致增壓器內(nèi)部零件過熱，軸承油道中的機(jī)油炭化阻塞油道，將有軸承被咬死的危險(xiǎn)。
密封環(huán)泄露引起的渦輪后部積炭，將使旋轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)澀，而損失功率。旋轉(zhuǎn)零件的不平衡是引起密封環(huán)泄露的一個(gè)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(huán)泄露。
2.2進(jìn)氣系統(tǒng)。增壓器工作的好壞也依賴于進(jìn)氣系統(tǒng)，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(yīng)定期檢查所有進(jìn)氣管接頭和軟管的密封性，防止漏氣。如果壓氣機(jī)到柴油機(jī)進(jìn)氣管漏氣，充氣量減少，將導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙。當(dāng)有較大顆粒的灰塵或沙子進(jìn)入壓氣機(jī)會(huì)立刻損壞增壓器。較小的顆粒也會(huì)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(huán)的磨損加劇。不平衡的旋轉(zhuǎn)件與軸承發(fā)生碰撞時(shí)，使軸承上的油道逐漸縮小，導(dǎo)致潤滑不良。隨著軸承的磨損，配合間隙增大，使壓氣機(jī)或渦輪機(jī)的工作輪葉片打擊殼體，這種故障的信號(hào)是噪音比平常增大很多。
進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣阻力應(yīng)很小，如果空氣濾清器堵塞，進(jìn)氣阻力增大，充氣量減少，增大功率損失，同時(shí)，壓氣機(jī)一側(cè)的密封環(huán)將會(huì)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(biāo)志是在壓氣機(jī)工作輪葉片后面出現(xiàn)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(jìn)入渦輪機(jī)，與顆粒進(jìn)入壓氣機(jī)后果一樣，將導(dǎo)致增壓器的損壞。
柴油機(jī)燃油供油量過大，進(jìn)氣阻力大，會(huì)使燃燒室內(nèi)可燃混合氣過濃而引起廢氣過熱，造成渦輪機(jī)殼體和油道過熱，廢氣從排氣管到渦輪室的通道泄露會(huì)降低渦輪機(jī)渦輪的轉(zhuǎn)速，增加冒煙，也會(huì)使渦輪機(jī)殼體過熱。這些都會(huì)導(dǎo)致渦輪室內(nèi)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(huán)滲入渦輪機(jī)也會(huì)造成渦輪室積炭。
3 廢氣渦輪增壓器使用注意事項(xiàng)
廢氣渦輪增壓器經(jīng)常處于高溫下工作，進(jìn)入廢氣渦輪端的溫度在600℃左右。增壓器轉(zhuǎn)子以每分鐘幾萬轉(zhuǎn)到十幾萬轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，為了保證增壓器的正常工作，使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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