矿用大功率柴油机涡轮增压器的正确使用及科学维护保养

摘 要:影响增压器使用寿命主要有两方面因素:一方面是与增压器本身的品质有关;另一方面是与增压器的使用及维修管理水平有直接关系,分析涡轮增压器损坏原因,大部分原因都是由于操作方法不正确及维修保养不当所致。本文从涡轮增压器结构组成及工作原理入手,阐述如何正确使用及维护保养增压器,进而延长其使用寿命。

关键词:涡轮增压器 正确使用保养

中图分类号:TK423文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0109-02

改革开放以来,我国的经济建设迅猛发展,人们的生活水平得到大幅提高,汽车不仅在交通运输、工程建设、矿山等方面得到广泛使用,而且正以惊人的速度走进千家万户百姓的生活之中。在满足人们乘坐的舒适性、使用的经济性要求后,人们对于汽车的动力性的要求也逐步提高,大功率、强动力发动机正在广泛受到广大用户的青睐。然而,目前要获得大功率发动机的办法除采取增大发动机各部尺寸,加大燃油供给量外,最好的办法是给发动机加装一个涡轮增压器。在一般条件和环境下,加装增压器发动机的功率要比加装前增大20%～30%,排气烟度下降25%～50%,废气中的有害有毒气体也大幅减少。在当今世界大力提倡节能减排、保护环境,让人类社会得到可持续发展、绿色发展、健康发展的今天,无疑小排量、大功率发动机代表着当前发动机技术的最高水平,比普通没有装涡轮增压器的发动机拥有更好的动力性,也有着更好、更广阔的发展空间和美好的未来。

涡轮增压器可使柴油机在结构参数相同的情况下明显提高功率、增大扭矩,同时降低燃油耗,减少排气污染,尤其在矿山地区使用效果更明显。涡轮增压器长期在高温排气驱动条件下运转,其工作转速高达每分钟数万转。分析涡轮增压器损坏原因,大部分原因都是由于操作方法不正确及维修保养不当所致。下面从涡轮增压器结构组成及工作原理入手,阐述如何正确使用及维护保养增压器,进而延长其使用寿命。

1 涡轮增压器的原理是

利用发动机排出废气的动能驱动安装在发动机排气管道上一台小型空气压缩机,高速的废气驱动涡轮旋转,从而带动同轴进气管道上的涡轮旋转,把从空气滤清器进来的空气进行压缩,使之增压进入汽缸,由于进入汽缸的空气密度增加,可使燃油燃烧的更充分,这是因为燃油需要与空气混合才能完成燃烧冲程,一旦空燃比达到某一值后,再增加燃油供给量,除了将多余的燃油燃烧产生的黑烟和未燃尽的燃油排到大气中外,是不会产生功率增加动力的,超出供油越多,黑烟就越浓。因此,达到空燃极限后,增加供油量,只能造成浪费和空气污染。所以只要我们适量控制好空燃比,就可大大提高发动机的功率,降低燃油消耗,提高发动机使用的经济性,涡轮增压器就完全可以满足这些要求。

由于涡轮增压器是利用排出的废气动能驱动涡轮,所以涡轮增压器经常工作在高速、高温下,处于排气管道一侧的涡轮温度在600℃以上,增压器叶轮以每分钟8万到10万转的速度高速旋转。为保证增压器的正常工作,就要正确使用和维护保养好涡轮增压器,在使用中应注意以下事项。

2 涡轮增压器的正确使用保养

2.1 机油的选择

在涡轮增压器的作用下,进入燃烧室的空气量会大幅度增加,这样在发动机燃烧室容积固定的情况下,就相当于提高了压缩比,发动机的工作强度大大提高,这就要求涡轮增压器要具有好的材质,高机械的加工精度,严格的装配技术和良好的润滑条件。好的润滑油可延长增压器内轴承套和密封环使用寿命,它应具备良好的抗磨、耐高温性,并能容易建立起超高强度的油膜。目前的合成机油或半合成机油都可以满足这一要求,所以,除了使用原厂规定机油外,还可以使用合成机油、半合成机油等高品质的润滑油。

2.2 定期更换机油

因涡轮增压器的转子轴与轴承套属高精度配合,机油如果过脏或变质,轻则加速轴承磨损,重则使转子与轴承套咬死。因此,一定要按发动机要求,每运转1000h左右就必须更换一次机油。如果使用条件恶劣,还要相应缩短换油周期,在每次换机油时将机油滤清器一并换掉。

3 日常保养

3.1 柴油机每工作100h～150h,按如下项目进行检查

(1)检查空气滤清器到压气机进口之间的管路、接头是否完好,如有破损或松动应及时更换,以免进入灰尘等异物,避免发生磨损或打坏压气机叶轮现象。

(2)检查涡轮增压器与柴油机进排气管连接螺栓、卡箍螺栓是否松动,消除漏气现象。

(3)检查涡轮增压器进回油管有无损坏或节流现象,接头处连接螺栓有无松动。

(4)检查增压器壳体有无裂纹、损坏现象。 (5)检查机油品质,抽出油尺,用手捻动机油,观察有无机械杂质或黏度变化。

(6)随时清除涡轮增压器壳体上的油污、尘垢。

(7)用高压空气清吹空气滤清器。如若工作环境灰尘较多,应缩短清吹周期。

3.2 柴油机每工作1500h,按如下项目进行检查

(1)在柴油机上断开涡轮增压器压气机与进气管道接口、涡轮与排气管道接口,进行径向间隙及轴向串动量检查。径向间隙的变化反应了浮动轴承、中间体内孔的磨损程度。轴向串动量的变化反应了止推轴承的磨损程度,通过检查可以判断是否需要维修。

(2)径向间隙测量:沿径向压下压气机叶轮轮毂,用塞尺测量加力侧和180°对面侧压力机叶轮与压气机壳之间的间隙,两处的间隙都应在规定的范围之内。涡轮与涡轮壳径向间隙测量方法与压气机相同。

(3)轴向串动量测量:将轴从一端沿轴向推向另一端,把千分尺侧头顶在加力这一段,并保持一定压缩量,千分尺指针调至0位,然后从另一端将轴沿轴向推向千分表一端,千分表读数即为轴向串动量。

4 科学维护

(1)装有涡轮增压器发动机的起动。对于停车时间较长(一个月以上)的发动机,在启动前一定要先将增压器予以加油润滑,其方法是松开增压器上部的进油管接头,向进油口倒入干净的并与油底壳内同牌号的机油,最好是再打开增压器一侧的管路,用手转动涡轮数圈,使各部件都得到充分润滑后再启动。

(2)发动机冷起动后不能急加油门,首先怠速运转3min～5min,这是为了使机油温度升高,流动性能改善,从而使涡轮增压器轴承得到充分润滑,这一点在冬季使用中尤为重要,否则易使增压器转子轴与轴承密封环等因缺油而早期磨损。

(3)有涡轮增压器发动机的停车熄火。

发动机在带有负荷或长时间高速运转后,不能立即熄火停车,因为发动机正常工作时,由机油泵向涡轮增压器输送高压机油,用于转子轴与轴承的润滑和冷却,发动机突然熄火后,油泵停止工作,机油压力迅速降为零,使机油中断,而涡轮增压器运转中产生的热量就无法被机油带走,这时增压器涡轮部分的高温会传到中间的轴承上,轴承的热量不能迅速被带走散失掉,而增压器的转子轴仍在惯性的作用下做着高速旋转,这样就可能造成涡轮增压器转子轴与轴承之间因缺油“烧死”而损坏。另外,发动机熄火后,排气管的高温会很快传递到涡轮增压器的壳体上,增压器内部的机油也会因为过热而变质,甚至生成积炭,待积炭积累多了就会堵塞进油口,使进入增压器的油量减少,加速增压器各部件的磨损。正确的熄火方法是:准备停车熄火前应在怠速运转3min～5min,待增压器转子转速降低和机油温度有所下降后再熄火停车。在使用过程中,严禁急加速后即刻熄火。此外,还要避免发动机长时间的怠速运转,否则也会因怠速时机油压力偏低,增压器转子轴与轴承套间油膜太薄,转子轴浮起受到影响而导致转子轴、轴承套、密封环等部件的早期损坏。

(4)经常查看排气管道的冒烟情况。

如果发动机在运转过程中发现排气管冒烟异常,在判定发动机无异响,检查空气滤清器滤芯未堵塞的情况下,就应查看涡轮增压器的运转情况,如果涡轮增压器因缺油严重,转子轴与轴承套就会“烧死”,发动机排气管就会因燃烧不完全而冒黑烟;如果是排气管冒“蓝烟”,就说明发动机有可能是增压器压气机端油封失效,增压器内的机油窜入压气机壳内,随着空气一起被吸入汽缸内燃烧,造成机油过度消耗,产生“烧机油”的现象,严重时还会造成气缸内积炭增多。如果是增压器涡轮的排气端油封失效,废气会通过密封环进入发动机润滑系统,时间久了就会使机油失效,此外,在发动机低速运转时机油也会通过密封环进入排气管,因排气管温度较高,机油进入后就会有部分燃烧,发动机也有“蓝烟”出现,所以在行车之余,经常检查发动机排气管的冒烟情况,就很容易发现涡轮增压器工作的正常与否,以便及时消除故障,保障发动机在最佳状态下运转,不致造成大的损失。

(5)发现问题要到专业维修点维修。

涡轮增压器的转子轴与轴承套间配合精度很高,运转速度每分钟8—10万转,对维修及安装时的工作环境要求很高,装配测试所用仪器设备复杂,维修中各部件间隙、螺丝的扭矩应达到原厂规定值,因此,当涡轮增压器出现故障或损坏时应找专业人员进行维修。

5 结语

综上所述,对于使用涡轮增压器发动机来说,只要掌握了正确的操作方法,并定期进行检查维护,不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长,也会提高汽车的动力性和经济性,对我国乃至世界实现节能减排的目标,实现社会的可持续发展、绿色发展都将起到很大作用。

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