Турбокомпрессор ТК-30 и Воздухоохладитель

Техника / РЖД - техника / Тепловозы - техника ржд / Турбокомпрессоры - техника тепловозы
Administrator
7 003
18-03-2017, 23:23
0

Предназначение турбокомпрессора

Турбокомпрессор служит для нагнетания воздуха в цилиндры дизеля. Эта его функция очень важна для работы двигателя так как повышает его мощность. Повышение мощности происходит за счет того, что при каждом такте впуска в цилиндры дизеля поступает большая "порция" воздуха чем поступало бы если двигатель "всасывал" воздух сам. В результате большего наполнения цилиндра воздухом можно подать больше топлива, а вследствие сжечь много топливовоздушной смеси, которое и вызывает повышение мощности.

Принцип работы турбокомпрессора

Выхлопные газы по коллекторам поступает в турбокомпрессор, пройдя сопловый аппарат, попадают на лопасти диска и ротор вращается. На противоположной стороне ротора имеется компрессорное колесо, которое "засасывает" воздух из воздухоочистителя, а затем нагнетает его в холодильник наддувочного воздуха (он же воздухоохладитель), после которого воздух устремляется во впускной коллектор, где и распределяется по цилиндрам.
Параметры:

Диаметр компрессорного колеса: 300 мм;
Степень повышения давления: 1,35-2,5;
Длительная допустимая температура газов перед ТК-30: 600^oC;
Длительная макс. часовая газов перед ТК-30: 650^oC;
Адиабатический КПД компрессора, не меньше:
- с диффузором лопастным: 0,78;
- с диффузором безлопастным: 0,74.
КПД турбины, не меньше 76%;
Габариты: 900мм*700мм;
Моторесурс: 20000.

Схематическое изображение турбокомпрессора:

сверление для дренажа воздуха;
канал для подвода воздуха к уплотнениям;
дроссель;
кронштейн;
кожух теплоизоляционный;
сверление для дренажа воздуха;
лабиринт;
кольца уплотнительные;
опорно-упорный подшипник;
полость опорно-упоного подшипника;
канал для подвода воздуха к уплотнениям;
воздушная часть;
компрессорный корпус;
компрессорное колесо;
лабиринт;
диффузор;
пространство для циркуляции воды;
кожух соплового аппарата;
роторный диск;
аппарат сопловый;
газовая часть;
пространство для циркуляции воды;
турбинный корпус;
лабиринт;
кольца уплотнительные;
полость опорного подшипника;
ротор;
подшипник опорный.

Помпаж турбокомпрессора.

При снижении производительности турбины (расхода определенного количества воздуха на протяжении некоторого времени) ниже определенной для него критической величины, проявляется его неустойчивая работа, возникает пульсирование воздушного потока. Эта пульсация сопровождается выбрасыванием воздуха назад во всасывающую полость турбокомпрессора. Перебои в устойчивой работе компрессора именуются помпажем и сопровождается специфическими звуками, напоминающими хлопки. Затраты воздуха через центробежный компрессор на установившемся режиме зависит от величины сопротивления в газовоздушном канале двигателя от температуры всасывающего воздуха и может уменьшаться во время работы из-за следующих причин:

скопление отложений на поверхностях трубок внутри воздухохладителя;
снижение пропускной способности соплового и лопаточного аппаратов вследствие закоксования;
загрязнение воздушных фильтров локомотива;
повреждение лопаток турбинного колеса или неподвижных лопаток соплового аппарата;
всасывание воздуха при температуре около -35 -40^oC.

Существует ряд мероприятий, благодаря которым можно предупредить или ликвидировать помпаж турбокомпрессора. Вот они:

в сроки, оговоренные в инструкциях по ТК, выполнять профилактические работы для обеспечения надежной работы турбокомпрессора;
периодически очищать воздушные фильтра;
при температуре ниже, чем -35^oC, забор воздуха должен производится из дизельного помещения тепловоза;
не допускать загрязнения воздухоохладителя.

Воздухоохладитель

Воздухоохладитель также может называться как интеркулер или холодильник наддувочного воздуха.
Интеркулер является связующим "звеном" между турбокомпрессором и впускным коллектором. Он предназначен для охлаждения "воздушной массы", нагнетаемой турбиной. Эта процедура нужна так как при нагнетании "турбиком" температура воздуха повышается, а значит, удельный объем воздуха будет больше необходимого, что значительно уменьшит наполнение цилиндра, ну а это конечно нежелательно.
Согласно литературным "писаниям": охлаждение наддувочного воздуха на каждые 10^oC дает повышение мощности дизеля примерно на 3%-4%, а также обеспечит некоторую экономию топлива.
Схематическое изображение интеркулера:

крышка верхняя;
уплотнение;
секция охлаждающая;
корпус;
крышка нижняя.

В корпусе интеркулера имеются овальные трубки по которым протекает вода, охлаждающая наддувочный воздух. Вода по холодильнику наддувочного воздуха циркулирует за счет насоса дополнительного контура, расположенного в шахте холодильника.

Очистка полостей воздухоочистителя

В эксплуатации могут возникнуть трещины по сварным швам корпуса, трещины трубных коробок, течь трубок охладителя, течь воды по местам пайки трубных коробок, засорение трубок накипью, износ протекторов.
Для устранения дефектов необходимо:

отсоединить от турбокомпрессора и коллектора наддувочного воздуха, снять крышки водяной полости;
протравить водяную полость 50% раствором технической соляной кислоты (НСl) и воды, для этого заглушить предварительно водяную полость снизу заглушкой из стального листа, закрепив ее гайками на шпильках корпуса. Раствор залить до уровня верхнего фланца.
После протравления водяную полость промыть горячим 2% раствором каустической соды (NaOH), после чего промыть горячей водой.
Внимание! При протравливании растворами соляной кислоты и каустической соды, а также при промывке горячей водой соблюдать правила по технике безопасности;
для выявления течи в трубках установить вторично стальную заглушку и полностью заполнить водой водяную полость и проверить ее на течь;
воздушную полость опрессовать сжатым воздухом давлением 0,25 МПа (2,5 кгс/см²). По выходу воздуха из трубной коробки определить место повреждения. Места повреждения устранить пайкой медефосфористым припоем. Поврежденные трубки запаять с обеих сторон.
Разрешается глушить на воздухоохладителе не более 20 трубок. При большем количестве дефектных трубок заменить охладитель новым;
трещины корпуса заварить;
изношенные протекторы на крышках заменить новыми;
для очистки воздушной полости охлаждающий элемент промыть струей горячего водного раствора из 4% окисленного петролятума и 3% каустической соды в течение 20-25 мин. После промывки раствором охлаждающий элемент промыть струей горячей чистой воды.