增压器叶轮片打烂断裂的缘由浅聊和防治方法

 摘要：对于选取涡轮增压装置的柴油机来说，渗油，渗水能看得见，且都能在较短的时间内引起发动机无法正常作业，漏气则看不见，而且在相当长的时间内发动机都能正常工作。因此，往往容易被使用者所忽视。本文通过对在实验室试验柴油机性能的程序中，出现的涡轮增压器事故时的现象，以及不一样起因导致的结果进行了阐明。cummins公司在本文中专门提了几点看法，仅供参考。

      压气机叶轮是涡轮机械（如燃气轮机柴油发电机维修全图解、涡轮增压器、离心式压缩机等）的核心部件，其功用是通偏高速旋转对气体做功，将机械能转化为气体的压力能和动能。以下是其工作原理的详细说明：

      压气机叶轮一般由多个弯曲的叶片围绕轮毂（Hub）呈辐射状或轴向排列。作业步骤分为以下阶段：

（3）动能转化：高速气体离开叶轮后，通过扩压器（Diffuser）或静子叶片（Stator）减速，将动能转化为压力能，较终输出高压气体。

① 离心力主导：叶轮旋转时，气体受离心力功用从中心被甩向外缘，流动方向由轴向转为径向。

③ 压力升高：气体在叶轮外缘进入扩压器，流道截面积增大，转速减轻，动能通过伯努利机理转化为压力能。

      增压器叶轮片打烂断裂的主要原因包括以下几种：?

      增压器叶轮在作业时需要承受高速旋转、发烫、高压等多种因素的危害，随着时间和操作次数的增多，叶轮表面会逐渐损伤，导致松动、变形或者断裂等状况的发生?。

      在生产制造程序中可能存在质量问题，如叶片与轮毂之间的松动、弊端或者疲劳开裂等状况，这些都会在使用步骤中加速叶轮的故障?。

      在操作流程中，污染、杂质或者异物进入增压器内部，会对叶轮表面造成磨损或事故，较终致使叶轮打烂?。

      增压器叶轮在长期使用流程中，如果润滑不良，会导致叶轮损伤加快，当磨损超过一定程度时发电机常见故障及处理，就会导致叶轮损坏?。

      因为加速、减速等因素，增压器的旋转轴产生震动，振动过大会引起叶轮裂纹、变形、断裂等现状?。

      因为转子和轴承之间的损伤、润滑不良等条件，导致轴转力过量，从而致使叶轮过量磨损、变形、甚至破碎?。

      当废气温度超过规划温度时，涡轮增压器叶轮材料可能因过热引发材料退化、热应力超过材料的耐受范围?。

      涡轮增压器内部的零件配合极为精密，任何外来物体的进入都可能打破其工作平衡，致使叶轮损坏?。

      在没有独立冷却装置的涡轮增压器中，高转速下的突然停机会导致润滑油提供中断，使得涡轮增压器内部的热量无法有效散发，可能引起涡轮转轴卡死。

      在冷启动时，机油需要一定时间建立足够的油压并到达相应的润滑部位，此时急剧加速会导致机油提供不足，造成润滑不良，损坏涡轮增压器?。

      为了更好地关于叶轮片损坏的探讨，cummins公司进行专门的试验，包括涡轮增压器叶轮热稳态阐述以及仿线所示。

      cummins公司在实验室对两台柴油机进行性能试验时，结果两台发动机都先后产生了同样的情形，就是发动机在工作程序中突然冒起了黑烟，功率无劲，油耗增加。初步查验，都是可变截面涡轮增压器压气机叶片事故，使进入汽缸的空气不足，柴油不能完全燃烧，而导致发动机冒黑烟的。

      其中一台柴油机产生损坏后，经查阅该机在试验流程中的所有统计参数，但均未见异样，检查增压器轴的轴向移动间隙正常。拆开涡轮增压器，查验轴与轴承的配合间隙也正常。从发动机工作的时间上看，造成压气机叶片疲劳事故也不会成为可能。这样压气叶片就只有在其高速运转的情况下，受到未来杂质撞击而将其损坏。

      虽然我们并未考证：压气机叶片在速度多高发电机厂家排名，杂质品质多大的状况下，才能把压气叶片撞坏。但杂质确确实实能撞坏压气叶片是一个不争的事实，是被实践所证明了的。

      在查阅另外一台发动机在试验步骤中的统计参数时发现：尽管该机并未超速（≤4000r/m），但进气温度和压力却明显超过了规定值。这表明涡轮的转速已经超过了较高限制速度（265000r/m）.晃动增压器轴，感觉轴与轴承的配合间隙明显超过了规定值。经拆开增压器查验发现，增压器轴已经超过了磨耗极限，与之配合的半浮式轴承已经远远超过了磨耗极限，肉眼可以看得出轴承孔已严重失圆。

      当增压器飞车时，温度进一步升高，压力进一步增大，轴与轴承间的润滑油膜就形成质量差，甚至难以形成。轴与轴承在润滑不好甚至干磨的情形下作业。轴与轴承在极短的时间内就损伤超限，引起增压器轴抖动，固定在轴的另一端的压气机叶片就撞向壳体而使其故障。事实也正是如此，压气机叶片有明显的与壳体相撞的痕迹。

      要想不致使压气叶片被撞坏，就的防范杂质从压气机入口处进入，就得从以下几方面入手：

      要想不使涡轮增压器飞车运转，就必须从致使转速剧增的源头上做起。

      正常情况下，只要柴油机不转速失去控制，涡轮增压器是不会转速失灵的。ECM通过进入气缸中的空气量来控制着涡轮增压器的转速。当增压后的空气在进入气缸的流程中，中途接口处有漏气的地方，进入气红中的空气就要打折扣了。ECM要维持进入气缸中的空气质量不变，就得提升增压器的速度以加大从压气机入口处的空气进入量。

      涡轮增压器速度超限后，温度和压力就会超标，增压器轴与轴承在极短的时间内就报废，致使压气叶片撞向壳体而故障。

      可见，防范从压气机出口到汽缸流程中的空气泄露是清除柴油机正常工况下涡轮增压器转速失去控制的唯一措施。

（1）适当增大压气叶片的安全系数，以使事故压气叶片的杂质质量增大，降低杂质故障压气叶片的概率，以增长涡轮增压器的使用时限；

（4）适当增大涡轮增压器的体积，通过增大进气量来减小涡轮转速。使增压器在保证了供气不变的状况下减轻了速度，使轴与轴承的寿命得以延长。

      严格按照正确的装配步骤，更换了可变截面涡轮增压器；对空气滤芯及其进气管道进行了全面的正确的保养和维保；对各接口处进行了必要的换件和重新紧固。以后，损坏再未发生。

      上述出现的问题，仅仅是“三漏”中其中一漏—漏气引出的问题。这对传统的不装配可变截面涡轮增压器的柴油机来说，充其量也不过是加速了缸筒，活塞，活塞环等的损伤，发动机仍然能长期正常作业。因此，无法引起人们的高度重视。而对装配可变截面涡轮增压器的柴油机来说就不同了。进气系统漏气尤其是从压气机出口到汽缸流程中的漏气，能导致涡轮增压器较快的故障，使发动机不能正常作业。因此，预防进气装置漏气就显得尤为重要了。