TURBOSPRĘZARKI
W czasie ich eksploatacji na ich wewnętrznych elementach, przede wszystkim na łopatkach wirnika, kierownicy i w uszczelnieniach labiryntowych, odkłada się nagar i substancje smoliste, zwłaszcza przy niezupełnym spalaniu, powodując wzrost oporów przepływu spalin i spadek wydajności turbosprężarki. Osad na wirniku powoduje drgania przyspieszające zużycie łożysk wału.
Nagar powoduje przesunięcie się charakterystyki turbosprężarki w kierunku obszaru pompowania (zapas do pompowania powinien wynosić co najmniej ok. 15%)
Utrzymanie w czystości kanałów przepływowych zapewnia ich okresowe mycie w czasie eksploatacji. Do mycia stosujemy wodę słodką lub specjalne roztwory chemiczne. Podczas myci a silnik powinien pracować z pełnym obciążeniem.
Największe straty w układzie doładowania występują przy zanieczyszczeniu kanałów powietrza dolotowego i sprężarki. (zakoksowane okna przepłukujące). Wirnik i kanały sprężarki pokrywają się zanieczyszczeniami powstającymi z oleju przedostającego się przez uszczelnienia między sprężarką a łożyskami, pomimo podawanego do uszczelnień sprężonego powietrza. Przy zastosowaniu łożysk ślizgowych intensywność przedostawania się oleju jest większa niż przy łożyskach tocznych.
Na intensywność zanieczyszczania ma duży wpływ także konstrukcja układu dolotowego powietrza . przy poborze powietrza bezpośrednio z siłowni, jeżeli nie są zastosowane dobre filtry, do sprężarki dostają się pary oleju
Na ściankach przestrzeni chłodzenia wodnego odkładają się osady kamienia kotłowego, obniżającego współczynnik przejmowania ciepła powodując podwyższenie temperatury oleju smarowego.
Zużycie łożysk i czopów wału wywołuje drgania wirnika. Zużycie elementów oporowych łożyska oporowego i wału wirników zwiększa bicie osiowe wirników w łożysku nośno-oporowym, powodując niebezpieczeństwo zaczepienia łopatek wirników o kadłuby, narażając łopatki na zniszczenie. Uszkodzenia łopatek: wgniecenia, skrzywienia, wytarcia krawędzi, pęknięcia i wżery korozji gazowej powodują kawałki połamanych pierścieni tłokowych
Uszczelnienia labiryntowe wykazują miejscowe wytarcia, lub zużycia trybologiczne, odkształcenia i ścięcia ostrych krawędzi.
DEMONTAŻ
Dem wykonujemy w kolejności podawanej w DTR, zawierającej opracowany plan demontażu. Należy wykonywać go z dużą ostrożnością, aby nie uszkodzić łopatek wirników, kierownicy i ostrzy uszczelnień labiryntowych.
Po odkręceniu nakrętek rozłączamy części kadłuba. W celu demontażu wirnika turbosprężarki VTR 160 podgrzewamy równomiernie pierścień zaciskowy (1)( poniżej 180C) i ściągaczem demontujemy tarczę wirnika (a) i tarczę wirnika (b) sprężarki. Montaż wykonujemy w kolejności odwrotnej, pierścień dociskowy podgrzewamy uprzednio do temp 200C.
Po demontażu elementy myjemy i czyścimy (szczególnie dokładnie uszczelnienia, wirnik, kanały oleju i powietrza.
WERYFIKACJA TURBOSPRĘŻAREK
Jak wykazuje praktyka, nawet gdy np. zużycie łożysk znajduje się w granicach dopuszczalnych, to przy skojarzeniu ich elementów może się okazać, że luz promieniowy wału w łożyskach jest zbyt duży. Luz ten jest miarodajnym kryterium weryfikacji, a można go sprawdzić przed demontażem lub w czasie jego trwania. Kontrolowane luzy występują w miejscach labiryntowych uszczelnień promieniowych wału sprężarki O,P, wału turbiny S,T,U, oraz w miejscach uszczelnień osiowych tarczy wirnika sprężarki M. Ponadto kontroli podlegają luzy wierzchołkowe sprężarki N, turbiny R i luz osiowy wirnika sprężarki L. Luzy N,O,P,R,S,T,U mierzymy szczelinomierzem, natomiast luzy M i L w sposób pośredni, przez pomiar odległości K, między czopem wału sprężarki i płaszczyzną czołową kadłuba.
Weryfikacja kadłubów
Wykrycia pęknięć może polegać na wykonaniu ostukań, prób hydraulicznych lub metodami penetracyjnymi (wibrujący odgłos przy ostukiwaniu młotkiem świadczy o obecności pęknięcia) dokładną lokalizację pęknięcia umożliwiają próby hydrauliczne, ciśnienia próby zawiera tabela, a czas próby wynosi 5 min. Pęknięcia ścian obudowy łożysk dyskwalifikują kadłub lub jego fragment.
Odkształcenia kierownicy turbiny
Kontrola płaskości kierownicy na płycie mierniczej - dopuszczalne prześwity: nie przekraczające 0.05mm na 100 mm średnicy kierownicy, prześwity nie przekraczające tych wartości likwidujemy opiłowaniem i skrobaniem, przy większych - kierownicę złomujemy.
Pęknięcia wirników sprężarek
Wykryte pęknięcie metodami penetracyjnymi dyskwalifikuje wirnik. Odkształcenia krawędzi łopatek wirnika wykrywa się szablonem i liniałem. Jeśli tarcza wirnika osadzona jest skurczowo, poprawność osadzenia sprawdzamy wywierając naciski. Nie dopuszcza się ruchu tarczy względem wału.
Wał turbosprężarki
Wraz z tarczami wirników turbiny i sprężarki mocujemy na tokarce, w specjalnym stanowisku dokonując pomiarów bicia promieniowego czopów i bicia osiowego tarcz wirników, przed tym mierząc średnice czopów aby określić ich zużycie i odchyłki kształtu (dopuszczalna odchyłka okrągłości- 0,02mm, walcowości - 0,015 do 0,025mm na długości roboczej czopu.
Przy pomiarze bicia, na podstawie wskazań czujnika zegarowego sporządza się wykres ugięć wału.
Na podstawie wykresu określamy płaszczyznę w której ugięcie jest największe i kierunek jego występowania. Dopuszczalne bicie promieniowe wynosi 0,02 do 0,03mm, osiowe tarcz wirników i dopuszczalne bicie promieniowe rowków uszczelnień labiryntowych w tarczach wynosi 0,05mm.
Wał ( sam) sprawdza się na obecność pęknięć defektoskopią elektromagnetyczną.
Sprężyste pierścienie uszczelniające
Składają się z 2 do 4 segmentów. Luz na poszczególnych stykach segmentów wynosi 0,1 do 0,25mm. Jeżeli zużycie pierścienia przekracza 0,1 do 0,3mm i utraci on wymaganą sprężystość, wymienia się go na nowy. Sprawdza się przyleganie pierścieni w tulei wzorcowej, jeżeli nie jest mniejsze niż 75% powierzchni każdego czoła, a sprężystość zapewnia jego stałe położenie względem obracającego się obejmowanego elementu, pierścień uważa się za dobry.
Łopatki turbiny
Pęknięte lub o zużytych krawędziach lub o osłabionym mocowaniu, ze wżerami korozyjnymi wymienia się na nowe. Łopatki wykonane razem z tarczą lub przyspawane można wyciąć. Dopuszcza się wycięcie 1 do 2 łopatek częściowo lub całkowicie. W celu zapewnienia wyrównoważenia wirnika należy wyciąć na tę samą wysokość jedną lub dwie łopatki leżące diametralnie naprzeciw wycinanych łopatek uszkodzonych. Można również wspawać łopatki (1 do 2szt w wieńcu). Wgniecenia i wybicia na krawędziach o głębokości do 2mm można pozostawić w wieńcu, jeżeli nie ma ich więcej niż 25% ogólnej liczby łopatek. W tym wypadku zaleca się opiłowanie krawędzi uszkodzonych łopatek przy zachowaniu profilu i wypolerowanie do chropowatości łopatki nowej. Jeżeli liczba tak uszkodzonych łopatek przekroczy 25% ogólnej ich liczby w wieńcu wirnik turbiny należy wymienić.
Odkształcenia łopatek wykrywamy kontrolując ich profil szablonem oraz pomiarem podziałki między sąsiednimi łopatkami. Położenie ich bocznych krawędzi w jednej płaszczyźnie sprawdzamy za pomocą stalowego liniału wygiętego według wieńca. Dopuszczalna różnica podziałki łopatek wynosi 0,1mm na 100mm średnicy wieńca. Odległość krawędzi od płaszczyzny bocznej wygiętego liniału nie może przekraczać 0,3mm.
Łożyska ślizgowe
Dopuszcza się skrobanie pojedynczych rys o głębokości do 0,1mm pilnikiem - iglakiem i wypolerowanie naoliwionym płótnem ściernym do chropowatości odpowiadającej Ra = 0,16μm.
Łożyska toczne
Pęknięcia, odkształcenia koszyka i pierścieni, ślady zużycia bieżni oraz kulek kwalifikują je do wymiany. Wymieniamy je także gdy osiągnęły dopuszczalny czas pracy określony przez DTR, lub gdy ich luzy - promieniowy i osiowy - osiągnęły wartości dopuszczalne.
Pomiary luzu promieniowego
Pomiary luzu osiowego
Wykres umożliwiający ocenę prawidłowości zmierzonych luzów promieniowych
Obszar A odpowiada dopuszczalnym luzom promieniowym łożysk poprzecznych kulowych jednorzędowych
Obszar B - dopuszczalnym luzom promieniowym łożysk walcowych o krótkich walcach.
REGERERACJA I WYMIANA ELEMENTÓW
Kadłuby turbosprężarek
Pęknięcia nie przekraczające 200mm i nie dochodzące do krawędzi kadłubów na odległość poniżej 100mm, możemy spawać. Kadłuby ze stopów aluminium spawa się łukowo metodą TIG, żeliwne spawa się na zimno lub gorąco. Przy spawaniu należy stosować wszelkie środki zabezpieczające regenerowany kadłub przed odkształceniem. Pęknięcia kadłubów turbiny spawa się wyjątkowo rzadko, natomiast kadłub sprężarki regeneruje się spawaniem, jeżeli liczba pęknięć o długości do 40 -60mm nie przekracza 3. Szczelność spoiny sprawdza się metodami penetracyjnymi, a przestrzeń wodną próbą hydrauliczną.
Pojedyncze wżery likwidujemy klejami lub nawiercaniem, nagwintowaniem i wkręcaniem korków ze stopu aluminium, średnica korka może wynosić do 8mm. Po wkręceniu korek doszczelnia się.
Uszkodzenia w postaci wgnieceń i zadziorów usuwamy skrobaniem. Brak właściwego przylegania powierzchni podziałowych likwidujemy skrobaniem z kontrolą za pomocą tuszowania.(1 - 2 plamy tuszu w kwadracie 1 na 1cm.
Tuleje uszczelnień labiryntowych skrobie się lub wymienia na nowe.
Wirnik sprężarki
Ślady ocierania o kadłub, włamania i pęknięcia na krawędziach oraz innych powierzchniach łopatek napawamy. Rysy, zadrapania i wgniecenia o głębokości do 2mm opiłowuje się i dokładnie poleruje, aby uniknąć koncentracji naprężeń. Ślady korozji na wirnikach aluminiowych czyścimy skrobakiem, a z innych materiałów - drobnoziarnistym płótnem ściernym i przemywamy benzyną. Pogięcia pierścieni na bocznych krawędziach wirnika prostuje się, nie mogą występować na nich pęknięcia, wyłamania itp. Rysy obwodowe o głębokości do 0,5mm powierzchni rowków uszczelnień labiryntowych w tarczach wirnika ze stopu AL. Poleruje się płótnem ściernym. Jeżeli rysy te przekroczą 0,5mm, lub luzy promieniowe między dnem rowków a występami labiryntów przekraczają wymiar dopuszczalny można regenerować je metalizacją natryskową
Czopy wałów wirnika turbosprężarki
Rysy i zadziory o głębokości powyżej 0,1mm, odchyłka okrągłości i bicie promieniowe przekraczające dopuszczalne normy szlifuje się na znormalizowane wymiary naprawcze, a następnie poleruje, należy wtedy brązowe tuleje łożysk wymienić na odpowiednie do wymiarów zregenerowanego czopa.
Stopniowanie wymiarów naprawczych zachodzi co 0,25 - 0,3mm. Odchyłki kształtu czopów po szlifowaniu nie mogą przekraczać wartości 0,01mm.
Uszkodzenia warstw wierzchnich czopów na głębokość większą niż 0,2mm, regeneruje się tulejowaniem tulejami ze stali 45, o grubości ścian: 0,1średnicy nominalnej czopa. Tuleje są hartowane do twardości 40 HRC, a ich wewnętrzną powierzchnię szlifuje się do chropowatości Ra≤0,63μm.
Tuleję zakłada się na czop po uprzednim jej podgrzaniu do 100-200C. Jeżeli uszkodzenia wału uniemożliwiają zastosowanie tulei dopuszcza się odcięcie uszkodzonych końców i przyspawanie nowych.
Obwodowe rysy o głębokości powyżej 0,2mm powierzchni współpracujących z brązowymi tulejami uszczelniającymi szlifujemy na znormalizowany wymiar naprawczy.
Osłabienie mocowania tarczy wirnika wymaga chromowania i szlifowania na wymagany wymiar zapewniający pasowanie tarczy na wale, można także stosować klejenie kompozycją epoksydową.
Uszczelnienia labiryntowe
Pęknięcia, wyłamania i wykruszenia ostrzy zmusza do wymiany uszczelnienia, wyjmując musimy uważać aby nie uszkodzić rowków pierścieniowych i ich krawędzi, które przegląda się dokładnie, czyści i wyrównuje.
Łopatki wirnika turbiny
Zapasowa łopatka nie może różnić się masą od wymienianej o więcej niż 1 - 1,5g. Po wstawieniu sprawdza się jej wychylenie w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny symetrii zamka, jeżeli są mniejsze od 0,1 - 0,6mm, docieramy żeliwnym docierakiem obie strony zamka. Sprawdzamy też luz a
Jeżeli jest on mniejszy od 0,1 - 0,6mm to powiększamy go przez opiłowanie stopki. Przesunięcie krawędzi wlotowej względem sąsiednich łopatek likwidujemy szlifowaniem płótnem ściernym i poleruje, jeżeli łopatka wystaje powyżej łopatek sąsiednich to opiłowuje się jej wierzchołek
Jeżeli łopatki wykonane są wraz z tarczą wirnika lub są przyspawane, nie posiadamy łopatek zapasowych, ale możemy wykorzystać dobre łopatki ze złomowego wirnika. Odcinamy uszkodzoną łopatkę na frezarce pionowej po czym wykonujemy gniazdo z luzem nie większym niż 0,05mm. Do gniazda w tarczy łopatkę wkłada się za pomocą przyrządu zaciskowego 1 i spawamy do tarczy łukowo, elektrodami zapewniającymi odpowiednią wytrzymałość i żaroodporność. Po spawaniu lica spoin po obu stronach wirnika obtaczamy.
Odkształcone w niewielkim stopniu łopatki prostujemy i profilujemy ręcznie szczypcami wyłożonymi blachą miedzianą.
Łożyska toczne
Ich maksymalne odchyłki kształtu nie mogą wynosić ¼ pola tolerancji średnic. Odchyłki prostopadłości powierzchni oporowych tulei i obejm nie mogą przekraczać 0,05mm.
MONTAŻ I PRÓBY TURBOSPRĘŻAREK PO NAPRAWIE
Montaż
Ogólne wymagania:
Wszystkie elementy turbosprężarki powinny być czyste, śruby smaruje się smarem grafitowym
Powierzchnie stykowe smaruje się pastą uszczelniającą typu Hermetik
Części składowe kadłuba łączy się ściśle według znaków kontrolnych ich wzajemnego położenia
Wodne i olejowe pierścienie uszczelniające wymienia się na nowe, muszą wystawać nad płaszczyznę styku 0,3 - 1mm, w tym celu można stosować przekładki paronitowe o grubości do 0,5mm. Wprowadzenie wirnika do kadłuba przy pomocy specjalnych urządzeń zapewniających ochronę uszczelnień. W turbosprężarkach z łożyskami ślizgowymi sprawdza się luz między wirnikiem i osłoną cieplną oraz luz w łożysku oporowym,. Sprawdza się przyleganie tulei oporowej do powierzchni oporowej łożyska. Po jednym obrocie wirnika ślad przylegania powinien być na całej szerokości powierzchni oporowej i stanowić co najmniej 75% długości obwodu tej powierzchni. Przy łożyskach tocznych sprawdza się luzy osiowe. Po zmontowaniu sprawdza się luzy między łopatkami sprężarki i turbiny a odpowiednimi częściami kadłuba.
Próby
Po remoncie mogą być przeprowadzane wspólnie z próbami silników lub na specjalnych stanowiskach. W czasie wspólnych prób mierzymy parametry charakteryzujące pracę turbosprężarki: prędkość obrotową, ciśnienie i temperaturę powietrza, temp wody chłodzącej, ciśnienie i temp oleju. Sprawdza się szczelność połączeń, poziom drgań i szumów.
(zwiększenie luzów w uszczelnieniach od strony sprężarki o 0,01mm powoduje wzrost jednostkowego zużycia paliwa o ok. 2,5g/kWh. Zwiększenie luzu promieniowego łopatek turbiny o 0,3 do 0,4mm zwiększa zuż paliwa o ok. 1 - 5g/kWh.