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故障检修与技术维护 |
康明斯废气涡轮增压器的优点和故障案例 |
摘要：废气涡轮增压就是利用柴油发电机排出的能量来驱动涡轮机，从而带动压气机，来提高进气压力增加充气量。增加柴油发电机的进气压力，主要是靠装在柴油发电机上的一个径流式废气涡轮增压器来实现。当柴油发电机运转时，利用柴油发电机排出的废气流经涡轮机的力量，迫使涡轮机叶轮高速旋转。因涡轮机叶轮与压气机叶轮同在一根轴上，所以在涡轮机叶轮高速旋转的同时，也带动压气机叶轮做相应的调整旋转，从而使通过压气机内的空气速度和压力增加。又因压气机出气口是和柴油发电机进气支管相连接的，所以，这些经过增压后的空气，也就能顺利地进入柴油发电机的燃烧室以供燃油燃烧。 柴油发电机采用废气涡轮增压不仅可提高功率，还可减少单位功率质量、缩小整机外形尺寸、降低燃油消耗。
一、废气涡轮增压系统的优点
废气涡轮增压在提升动力、燃油效率、环保性能等方面具有显著优势，是现代柴油机的重要技术。增压器与柴油发电机只有气体管路连接而无机械传动，因此增压方式结构简单，不需要消耗功率。在柴油发电机重量及体积增加很少的情况下，柴油发电机结构无需做重大改动，便很容易提高功率20%-50%。
1、提升动力性能
通过利用废气能量驱动涡轮，增加进气压力，使更多空气进入气缸，从而提高柴油机的功率和扭矩。
2、提高燃油效率
废气涡轮增压使小排量柴油机实现与大排量柴油机相近的动力输出，减少燃油消耗，降低排放。
3、减少排放
提高燃烧效率，降低有害气体排放，满足更严格的环保标准。
4、改善高海拔性能
在高海拔地区，涡轮增压能补偿因空气稀薄导致的动力下降，保持柴油机性能稳定。
5、结构紧凑
相比机械增压，涡轮增压结构更简单，重量更轻，安装方便。
6、延长柴油机寿命
通过优化燃烧过程，减少柴油机负荷，有助于延长使用寿命。
7、降低噪音
涡轮增压能减少柴油机噪音，提升驾驶舒适性。
8、适应性强
适用于多种类型柴油机，广泛应用于柴油发电机组等领域。
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涡轮增压器剖析图 |
涡轮增压器工作流程图 |
二、涡轮增压器使用要点
1、正确安装
（1）匹配型号：确保增压器与发动机型号匹配。
（2）安装规范：按厂家要求安装，确保各部件连接牢固，密封良好。
2、预热与冷却
（1）预热：冷启动后，怠速运行1-2分钟，待机油循环后再加速。
（2）冷却：高负荷运行后，怠速运行2-3分钟，防止涡轮过热。
3、机油选择
（1）高品质机油：使用厂家推荐的高品质机油，定期更换。
（2）油量检查：定期检查机油量，确保在正常范围内。
4、定期保养
（1）维护：定期清理增压器及进气管路，防止积碳。更换空气滤清器时选择原厂件，防止杂质进入压气机。
（2）检查：定期检查增压器运转情况，发现异响或振动及时处理。每运行2000小时检查涡轮进气管路密封性，防止漏气。
5、使用习惯
（1）平稳操作：避免突加突减负载，减少增压器负荷。
（2）合理转速：避免长时间低负载或超负荷运行。
6、故障处理
（1）异常处理：发现动力下降、异响或漏油时，立即停机检查。
（2）专业维修：故障时，联系专业维修人员，避免自行拆卸。
7、环境适应
（1）高温环境：高温时注意冷却系统，防止过热。
（2）高海拔：高海拔地区需调整增压器参数，确保性能。
8、定期检查
（1）增压器的转子轴转速高达80000-100000r/min，若用一般机械中的轴承将无法正常工作。因此，增压器普遍采用全浮动轴承。全浮动轴承与转子轴和壳体轴承之间均有间隙，当转子轴高速旋转时，具有0.25-0.4Mpa压力的润滑油充满这两个间隙，使浮动轴承在内外两层油膜中随转子轴同向旋转，但其转速却比转子轴低得多，从而使轴承相对轴承孔和转子轴的相对线速度大幅度下降。由于有双层油膜，可以双层冷却，并产生双层阻尼。由此可知，浮动轴承具有高速轻载下工作可靠等优点，但同时也发现浮动轴承对润滑油的要求很高。必须注意按规定牌号加注润滑油。
（2）所用润滑油必须清洁，否则将加速轴承磨损，甚至导致增压器及柴油发电机性能恶化。因此，必须严格按照保养规定，定期清洗机油滤清器滤芯。15000km磨合期更换一次机油和滤芯，以后每10000km更换一次机油。
（3）应按保养规定定期清洁空气滤清器，每两年便更换一次空气滤清器滤芯或按运行里程定期更换。使用中应经常检查进气系统和排气系统的密封性。
（4）为确保浮动轴承的润滑，柴油发电机刚起动时，应怠速运转几分钟(至少30s)，因为机油的压力以及机油循环至浮动轴承处需要一定时间，否则浮动轴承的润滑条件得不到保障，加剧轴承磨损，甚至发生卡死故障。停机时也同样如此，逐渐减少负荷，直至怠速运转几分钟后方可停机。
（5）增压器在使用了2000-2500h后，应在柴油发电机不解体的状态下测量转子轴的轴向移动量。测量前应先将进、排气管从增压器上拆下，把千分表触点顶在转子轴上，然后轴向推动叶轮进行测量，移动量应为0.10-0.30mm。若超差则应将增压器拆下检修，或更换增压器。
三、故障案例三则
1、增压器故障案例：涡轮增压器漏油
（1）故障现象：
一套配置涡轮增压发动机的发电机组在运行过程中出现机油消耗异常增加的现象，且排气管冒蓝烟。
（2）故障分析：
① 初步检查： 检查机油液位，发现机油明显减少。进一步检查排气管，发现有蓝烟排出，表明机油可能进入燃烧室。
② 增压器检查： 拆下涡轮增压器进行检查，发现涡轮端和压气机端的密封环磨损严重，导致机油从增压器轴承处泄漏到进气道和排气管。
③ 原因分析： 密封环磨损可能是由于长期高负荷运转、机油质量不佳或更换周期过长导致的润滑不良。
（3）解决方案：
① 更换涡轮增压器的密封环。
② 更换高质量的机油，并缩短机油更换周期。
③ 检查进气系统和排气系统，确保没有堵塞或泄漏。
④ 安装后试机，确认故障排除。
2、增压器故障案例：增压压力不足
（1）故障现象：
一台柴油发电机组在加载时动力明显不足，且发动机故障灯亮起。使用诊断仪读取故障码，显示为“增压压力过低”。
（2）故障分析：
① 初步检查： 检查进气管道和涡轮增压器的连接处，发现进气管道有轻微裂纹，可能导致增压压力泄漏。
② 增压器检查： 拆下涡轮增压器，发现涡轮叶片有轻微磨损，但未达到需要更换的程度。进一步检查发现废气旁通阀卡滞，无法正常关闭，导致部分废气未经过涡轮直接排出，降低了增压效率。
③ 原因分析： 废气旁通阀卡滞可能是由于积碳或长期高温工作导致的。
（3）解决方案：
① 更换损坏的进气管道。
② 清洁或更换废气旁通阀，确保其正常工作。
③ 检查涡轮增压器的润滑系统，确保机油供应正常。
④ 清除故障码，试机确认增压压力恢复正常，动力输出平稳。
3、增压器的故障案例：涡轮轴断裂
（1）故障现象
一台装配康明斯6BT型的柴油发电机在运行中，柴油发电机突然发生“飞机”，同时伴有异响、排气管大量冒蓝烟等现象。
（2）故障查找分析
根据故障现象，首先拆检高压油泵，查看油量调节齿杆和调速器，皆运动灵活，无卡滞和松旷现象。对柴油发电机进行全面检查，发现废气涡轮增压器有少量润滑油流出。拆件废气涡轮增压器，发现叶轮严重损坏，涡轮轴已折断。查看进气系统，有大量润滑油进入气缸。废气涡轮增压器在高速运转中，涡轮轴突然折断，导致叶轮变形、密封环密封破坏等一系列故障，并使增压器润滑油泄露，进而导致柴油发电机供给废气涡轮增压器的润滑油连同空气一同进入到燃烧室燃烧，造成柴油发电机“飞机”、排气管大量冒蓝烟。
（3）故障排除
彻底清除进气系统内的残余润滑油，更换废气涡轮增压器和康明斯专用润滑油后，柴油发电机工作恢复正常。
总结：
增压器故障通常表现为机油消耗异常、动力不足或增压压力异常。常见的故障原因包括密封件磨损、废气旁通阀卡滞、进气系统泄漏等。定期保养、使用高质量的机油和及时更换磨损部件是预防增压器故障的关键。
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