增压器常见故障原因分析及预防措施.docx
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增压器常见故障原因分析及预防措施
中南大学网络教育
毕业论文
论文题目增压器常见故障原因分析及预防措施
姓名阮学文
学号16132060028073
专业交通运输(城市轨道交通方向)
层次专升本
学习中心南京栖霞学习中心
指导教师
2018年10月11日
中南大学现代远程教育
毕业论文任务书
学生姓名
阮学文
学号
16132060028073
学习中心
南京栖霞学习中心
入学时间
2016.9
专业
交通运输(城市轨道交通方向)
毕业论文题目
增压器常见故障原因分析及预防措施
1.毕业论文任务要求:
随着经济科学的发展,城市汽车的数量与日俱增,造成了城市交通拥挤。
同时汽车尾气的排放和噪声对生活质量的影响,城市轨道交通越来越受到人们的关注。
城市轨道交通的运客量大,可以缓解交通的拥挤情况。
轮对对机车来说极为重要,其是机车走行主要部件之一,经由轮对,机车可以将其全部的重量使钢轨支撑,因为轮对与钢轨之间的粘着能够产生另种使机车行进的力量,即制动力以及牵引力,另外,在机车行走之时,必然会存在一些不平顺之处,比如说道路岔口、轨道缝隙等,轮对直接承受全部的垂向和侧向冲击。
故而轮对的质量直接影响着行车的质量,如果轮对存在损坏,那么可能会使整个列车行进出现问题,严重者可能会发生交通事故。
当前列车的车速在不断提升,对轮对的要求也日渐增加,轮对在应用之中不可避免的会出现一些问题,故而需要进行调整。
具体来说,除却选用合理的材料之外,还需要制定出相应的保养办法来使轮对的使用寿命增加,尽可能的减少维修的成本,最终在确保行车安全的同时使机车的运用效率增高。
一论文应达到的目的
1增压器故障现象及其原因分析
2柴油机工作状态不良的分析
3掌握增压器检修工艺
二论文的主要内容
1增压器工作原理简介。
2增压器常见故障及预防措施。
3检修工艺的改进。
4增压器常见故障原因分析
5改进措施
三论文的主要研究方法
1文献研究法:
通过查找城市轨道交通构造与检修类书籍,以及上网查阅来获得论文所需资料
2观察法:
到达现场,观察城市轨道车辆增压器常见故障现象,及检修过程
3模拟法:
通过制作模型,根据增压机原理,分析讨论增压机的保养措施
三分析讨增压机故障、危害及个人建议
1增压机故障的原因分析
2增压机故障的危害
3增压机故障的处理
4增压机故障分析
5增压机故障后采取措施
2.主要参考资料:
期刊文献书写规范:
作者,论文篇名,刊物名,出版年,卷(期),论文在刊物中的页码。
图书文献书写规范:
作者,书名,出版地,出版社,出版日期。
[1]王连升.内燃机车检修.中国铁道出版社,2007.
[2]李晓村,内燃机柴油机.中国铁道出版社,2007.
[3]x大连机车车辆工厂.东风4型内燃机车[M].大连:
大连理工大学出版社,1993.
[4]周龙保.内燃机学.北京:
机械工业出版社,2005.
[5]内燃机车.第6期(总第388期)
3.毕业论文进度安排:
起止时间
阶段内容
2018年7月13日—2018年9月15日
收集有关论文(设计)资料,指导老师组织学生进行论文选题、指导学生选定任务书或审核学生自拟任务书并下达毕业论文(设计)任务书。
2018年9月16日—2018年10月26日
撰写论文、提交初稿,指导老师进行论文指导和评阅。
2018年10月27日—2018年11月16日
上传毕业论文(设计)终稿,指导老师进行指导和评阅。
2018年11月下旬—12月上旬
毕业论文(设计)答辩。
毕业设计(论文)中文摘要
摘要
增压器是提高柴油机功率最主要、最有效的途径,随着对柴油机功率要求的提高,增压器在柴油机上的运用也越来越广泛。
然而,当增压器出现一些问题,会极大的影响到柴油机的工作性能,而且在大量的调查之后发现,柴油机故障的类型虽然较多,但是其中比例最大的则是增压器故障,而且这一比例近年在不断的提升,所造成的危害也在日益增大。
本文将深入分析柴油机增压器故障现象,分析增压器的故障原因,并给出一些实际运用中发生故障的具体因素和相应的预防、排除方法。
关键词内燃机车增压器故障原因分析与预防措施
1引言............................................................2
1.1增压器的基本结构...............................................2
1.2增压器工作原理简介.............................................5
2增压器故障现象及其原因分析......................................5
2.1波纹管衬套破损打坏增压器......................................5
2.2增压器转子卡滞................................................5
2.3增压压力下降..................................................6
2.4增压器转速升高................................................6
2.5增压器转速下降................................................6
2.6增压器机油回油温度过高........................................6
2.7增压器严重破损................................................6
2.8柴油机工作状态不良............................................6
2.9增压器喘振....................................................6
2.10柴油机进气压力降低...........................................8
2.11柴油机进气压力过高...........................................9
2.12增压器异常振动...............................................9
2.13产生连续不正常声音...........................................10
2.14润滑油回油温度过高...........................................10
2.15增压器漏油...................................................10
3增压器故障的预防处理...........................................10
3.1压气机端及涡轮端油封漏油......................................10
3.2柴油机或增压器其他部件状态不良.................................10
3.3增压器喘振....................................................10
3.4机车使用时对保护增压器的要求..................................11
3.5更换新型波纹管................................................12
3.6加强对压气机叶片探伤...........................................12
3.7定期更换增压器机油滤芯.........................................12
4改进措施........................................................12
结论...............................................................14
致谢...............................................................15
参考文献...........................................................16
1引言
涡轮增压器对于内燃机柴油机来说极为重要,这一部件可以将柴油机排除的废弃进行充分利用,再经由涡轮增压器实现对空气的压缩,之后将压缩后的空气冷却后送到稳压箱,这样便能够使稳压箱中的进气量提升,继而其中的燃油能够充分燃烧,这样既能够使柴油机的功率提升,同时也能够降低成本。
然而在当前,我国在检修内燃机时候,并没有对增压器提出互换的要求,同时对涡轮的检修也存在不足。
比如各个机务段并没有涡轮增压器检修的相关设备,所以极少对涡轮增压器进行检修,多出机务段的涡轮增压器从装上机车开始到出现故障并没有检修过,而故障一旦发生,造成的后果也极为严重,常见的便是柴油机燃烧不良,出现冒黑烟的情况,或者是喷油机以及柴油机的功率降低,使能源大量损失。
更严重的则会造成柴油机直接破损,从而使铁路整体的运行秩序受到损坏,最后使铁路企业遭受较大的损失。
1.1增压器的基本结构
涡轮增压器的组成由以下部位:
(1)实物图
图1
图2
(2)结构图
1.2增压器工作原理简介
增压器的工作原理如下所示:
柴油机在在工作之后,会产生一定的废气,这些废气再经由涡轮增压器实现对空气的压缩,之后将压缩后的空气冷却后送到稳压箱,这样便能够使稳压箱中的进气量提升,继而其中的燃油能够充分燃烧,在燃烧之时,可以带动同轴的离心式压气机进行高速旋转,最终使得柴油机的功率得到最大化,这样既能够提升柴油机的功率,同时也能够使机车的经济效能得到增加。
2增压器故障现象及其原因分析
2.1波纹管衬套破损打坏增压器
大小波纹管衬套也常会发生问题,比如掉块、破损等情况,这些情况会影响到增压器的正常运行。
而产生这种情况的原因是多样的,最主要的原因是其结构问题,传统的大小波纹管衬套通常为0.8mm,固定结构焊接在波纹管上。
由于高温,高压,高频气体的影响,容易发生材料变形,波纹管衬套的同心偏差大,气体循环不良。
附加部件的力导致焊缝中的原始裂缝,快速阻塞或完全下降。
这些下降的碎块可能会影响到涡轮的正常运行。
2.2增压器转子卡滞
在对因转子卡滞或转速下降进行检修的增压器进行分析后可以发信啊,这些构件中会出现大量的积炭固死情况,不过其具体的情况则各不相同,即增压器转子的大部分固定和减速反映了碳沉淀物的凝固,但涡轮气体密封环,主轴油封和涡轮叶轮上的碳沉积物分布分为三类,具体如下所示:
1、在气封圈外侧与内测均匀布满积炭。
2、在气封圈外侧存在较厚的积炭,但内圈环槽内却很少或没有积炭。
3、在气封圈的外侧面及内圆环槽上、主轴油封环槽上都布满积炭。
对着三种情况进行进一步分析之后可以得出以下结论:
在第一种情况下,涡轮机端部的油封太大或超过极限,油封环的槽磨损变形,密封不严重,即涡轮机油封状态差,压气端状况良好。
第二种情况主要由压缩机端间隙偏大导致的,如果油封太多或超过极限,则油封密封,压缩机密封变差,涡轮端密封变好。
第三种情况表明,两端的油封基本上都是好的,柴油机处于不良的运行状态,或者是由涡轮增压器的其他不良部件引起的。
2.3增压压力下降
增压压力下降的原因有很多,比如常见的空气滤清器堵塞、气机叶轮背面气封间隙大或损坏以及排气管堵塞等等。
具体来说,空气滤清器堵塞便会极大的影响到吸气作用,压气机部件的不良则会导致转子的旋转阻力更大,排气管出现问题,则会导致喷嘴叶片变形,最终影响到增压压力。
2.4增压器转速升高
喷嘴环及涡轮通道积碳,废气流速增加;叶轮螺母松动。
2.5增压器转速下降
涡轮压紧螺母松动;喷嘴环叶片变形严重,面积增大;柴油机排气系统漏气;轴承损坏;转子与静止件之间积碳严重。
2.6增压器机油回油温度过高
机油压力低,油量少;高温燃气进入油腔;冷却水流量少、温度高;轴承状况不良,开始损坏;机油系统堵塞。
2.7增压器严重破损
增压器严重破损的情况也较多,但是主要的问题为三点,主要表现为以下几方面,其一是增压器动平衡破坏,其二是涡轮叶片断裂,其三是轴承组件的问题。
2.8柴油机工作状态不良
柴油机工作状态不良也对涡轮的正常运转起着极大的影响,而柴油机工作状态不良主要表现在以下几方面,比如说柴油机烧机油、硬质异物掉入气缸致使气缸出现问题,再或者是废气总管的压力有一定的变化,最终导致涡轮增压器的转速转变没从而影响到涡轮的运转。
2.9增压器喘振
增压器喘振是指在随着压气机的气流量减少,而且减少到一定数值之后,压缩机的气流强烈振动,叶片振动,产生呼吸声,并且进气压力急剧下降。
这种现象称为压缩机喘振。
增压器和柴油发动机的喘振现象有很多原因,并且喘振的各种条件是不同的,具体来说可以分为以下几种:
1、系统阻力增加
柴油机运行时,实际上柴油机的整个系统西恩城一个气体流道,该流道的主要路线是:
进气滤网一空气冷却器一扫气箱一气缸一排气管一废气涡轮一烟囱。
在流动路径中,通过由吸入空气从大气中的过滤器,并从排气涡轮获得的机械工作的压缩机之后增加除了空气的压力,并且在汽缸中提供用于燃烧所需的空气,涡轮进一步扩大。
它被解雇了。
空气流动通过每个部件,失去阻力并降低压力是正常的。
然而,污染,如果任何严重结垢,或其他这样的流动为梗阻因子增加的,压缩机的负担增加,流量减小,合并操作条件接近喘振线。
最容易染色的部件是进气过滤器,压缩机叶轮和扩散器,空气冷却器和涡轮机,流道等。
2、压气机因进口滤网污垢累积阻塞
压气机因进口滤网污垢累积阻塞造成的不良影响也极大,该种情况会导致压气机的进口组里增大,之后柴油机排气温度上升,再之后增压器转速提升,最终出现喘振的情况。
3、压气机和扩压器叶片严重积垢
在增压器运行一段时间之后,工作叶轮以及扩压器叶片上会产生1mm左右厚度的污垢,污垢对增压器的正常运转有较大的不良影响。
具体来说,当增压器中存在无垢时候,此时,压缩机效率和压缩比以相同的速度减小。
在一方面,在方向上电阻的增加,其中在所述流量降低阻力减小,在以相同的旋转速度的效率的降低的压缩比降低,在的影响压缩机流动特性总结,在一定程度的规模在严重的情况下,运行线向左移动,工作点进入喘振区,引起喘振。
空气冷却器变脏,对空气流的流动阻力增加,压缩机背压升高,通过压缩机的空气流也减少,并且发生喘振。
由于气缸的进气口和排气口上的碳沉积物和油脂,端口的气流面积减小。
这将增加气流阻力。
压缩机的空气流量减少并且发生喘振。
涡轮机沉积物。
在柴油发动机的长时间操作之后,碳沉积物和灰尘通常存在于涡轮机的喷嘴环和叶轮的叶片中,使得涡轮机通道的横截面积减小并且流速降低。
减小喷嘴环的横截面会增加增压器的速度并增加增压压力。
因此,如果秤在某种程度上严重,则增压器的工作点也进入喘振区域并发生喘振。
涡轮机前部的防护格栅被灰尘和异物堵塞。
保护栅格的堵塞降低了涡轮机效率并导致通过压缩机和喘振的空气流量减少。
废气锅炉的烟气管道中的碳变脏,涡轮机的背压上升,涡轮机的效率降低,并且通过压缩机的空气流量减小并变得尖锐。
当增压器或柴油机正常运行时,所述增压器工作在喘振线的右侧,但不产生浪涌,柴油发动机涡轮增压器或发生故障或操作条件改变过送料器被压缩。
机器的工作点可能会向左移动并进入喘振区。
压缩机叶轮损坏或过度腐蚀,气体压缩能力减弱,涡轮叶片损坏,涡轮效率降低,通过压缩机和喘振的空气流量减少。
由于上表面和涡轮叶片被腐蚀的喷嘴环盖的内表面被腐蚀,更大的它们之间降低涡轮机效率的空气流量减小间隙,穿过压缩机和浪涌。
排气端或压缩机端的废气或空气泄漏降低了涡轮增压器的效率,并导致通过压缩机的气流减少和喘振。
调速器对调速器的负载限制设置不正确。
当柴油发动机加速时,压缩机的工作点处于喘振区,压缩机喘振。
使用脉冲增压系统的柴油发动机在一个气缸中熄灭。
在涡轮增压器的情况下,压缩机背压与普通增压器相同,它太高而不能产生喘振。
运转中的增压器与柴油机暂时失配,增压器和柴油发动机通过气体连接,同时具有自己的惯性特性。
如果操作加速或减速太多,涡轮增压器和柴油发动机可能暂时不匹配并迅速上升,但您可以立即恢复匹配关系并且喘振自动消失,具体有以下五种情况:
1、加速时主手柄推得过快,增压器和柴油发动机之间的瞬间不匹配导致瞬间尖峰。
由于主发动机的运动部分的质量大,所以转速缓慢增加,并且在增压器中产生异常声音。
当柴油发动机停止时,需要立即监控瞬间增压器,如叶轮或壳体,并立即停止运行,否则涡轮增压器将会损坏。
2、增压器积炭过多,导致涡轮、压气机转子动平衡破坏。
3、增压器转速下降。
降低增压器的速度降低了柴油发动机的进气量,动力降低,来自排气的黑烟等,导致焦炭的增加和工作条件的恶化。
原因是增压器叶轮和壳体之间存在摩擦。
增压器内部含有过多的碳以增加其重量。
柴油机排气歧管与增压器之间的管路泄漏,空气滤清器,气体管路,压缩机脏污,轴承损坏,轴堵塞等。
4、增压器内漏机油导致机油消耗量过大。
无论油是离开涡轮机还是从压缩机泄漏,柴油机废气都会排出蓝烟并从排气管中滴下油。
拆下增压器,看看中间壳体的回油通道是否堵塞,管道是否变形,弹性密封圈是否失去弹性或是否磨损超过极限,或者是运行时间过长。
5、压气机叶轮及涡轮叶轮损坏。
原因是排气系统中的杂质,增压器凸缘,夹具或螺栓松动,压缩机壳体内的灰尘过多,碳涡轮叶轮后面的沉积物过多等原因。
2.10柴油机进气压力降低
当增压器压力降低时,必然会导致柴油机中的充气量降低,而充气量的降低优惠影响到柴油机的功率,柴油机功率下降,会直接导致其有极大的耗油量,最终影响到排气的温度,针对这种情况,必须要停机对其进行检查。
具体来说,包括以下几方面:
1.灰尘堵塞在空气过滤器元件中,堵塞增加了进气阻力,压缩机的吸入损失增加,并且压力降低。
此时,需要清洁和更换空气过滤器。
2.压缩机的通道被污染。
由于空气过滤器的除尘效果差,灰尘和油附着在叶轮或增压器的扩散器的通道上,空气阻力增加,压缩机效率和增压压力降低。
为了防止这种情况,除了保持或改善空气过滤器的过滤效果外,还必须定期拆除压缩机。
3.涡轮机沉积物。
由于柴油机的燃烧故障和增压器密封的失效,在涡轮叶片中形成油,旋转轴和密封环之间的旋转阻力增加,转子的旋转阻力降低了转速,柴油机启动和加速发动机很困难。
解决方案是防止油燃烧并定期拆除涡轮机。
4.涡轮增压器压缩机的气封损坏或柴油机气缸的密封性能下降。
结果,一方面,气体泄漏降低了涡轮机速度,另一方面,空气泄漏减少了压缩机的流量,这两者都可以导致增加。
压力下降。
排除方法是更换压缩机空气密封并执行柴油发动机的三级维护以恢复汽缸密封性能。
5.增压压力调节阀的调节因温度过高而失效。
由于缺乏碳沉积,放气阀未关闭且调节阀失效。
当取消较低的增压压力值时,进一步放电。
产生气体并且增压压力降低。
此时,需要检查增压压力调节阀。
6.涡轮机的排气不平稳,排气阻力增加,涡轮机中的气体膨胀受到一定程度的抑制,涡轮机输出减小,增压器减速,压力减小。
原因是排气管变形或排气。
消音器被堵住了。
7.喷嘴环在高温下长时间运转,叶片变形,喷嘴环的截面积增大,转子转数和增压压力降低。
增压器和柴油发动机之间连接处的空气泄漏。
8.增压器的轴承的磨损导致转子叶轮摩擦壳体或导致碎屑堵塞,因此当转子速度降低时,增压压力降低。
2.11柴油机进气压力过高
通常情况下,进气压力过高会被认为并不是增压器自身存在问题,多数人认为其根本原因是发动机的问题,实际上这种看法是有失偏颇的。
经分析,导致柴油机进气压力过高的原因主要为四点,具体如下所示:
1.因为燃料供应系统的故障(例如过度燃料喷射或长点火延迟)而发生严重的后燃,排气的能量增加,并且随着车轮速度增加,增压压力增加。
结果,废气的温度变得太高,排气管和涡轮机壳体变红并且转子倾向于过度旋转,这对于涡轮机是非常不利的。
它应该及时排除。
2.排气阀泄漏或气相未对齐,因此涡轮转速和增压压力上升。
此时,需要修理排气阀并重新调节气相。
3.由于增压调节阀失效并且不能绕过多余的排气,增压压力增加并且需要修理调节阀。
4.减小了喷嘴环的变形和焦炭的积聚,减小了横截面积,增加了增压压力。
如果碳沉积很多,应该将其除去。
2.12增压器异常振动
1、涡轮叶片损坏,产生不平衡量。
2、涡轮转子积炭,引起转子不平衡。
3、轴承损坏。
2.13产生连续不正常声音
产生连续不正常声音这种情况主要是因为转子与壳体发生了碰撞,尤其是转子与壳体之间的装配间隙小的时候,不当的安装基友可能会导致轴承严重损坏,最后造成较大的故障。
2.14润滑油回油温度过高
1、涡轮端的油、气密封件损坏,高温燃气进入油腔。
2、轴承损坏。
2.15增压器漏油
1、润滑油回油不畅。
原因是回流管关闭,回流管的横截面积比较小,管接头密封的内孔小于回流管的内径。
柴油发动机的曲轴箱中的油位变得高于参考值,并且油回收变得困难。
柴油发动机的曲轴箱被堵塞或气缸没有密封。
当气体泄漏时,曲轴箱内的压力升高。
2、压气机端O形密封圈损坏或材质老化而失去密封作用。
3、涡轮增压器润滑油进口压力过高。
3增压器故障的预防处理
3.1 压气机端及涡轮端油封漏油
1、压气机蜗壳出口法兰处向外渗漏机油;
2、涡轮端油封漏机油可从柴油机烟囱、机车车顶、机车外侧两璧上看到油迹。
3、减少测量误差。
4、提高工艺手段,在组装过程中,选择轴承和油封,间隙适中,值不应处于极限边缘。
同时,在组装涡轮空气轴承壳体后,必须清洁和清洁涡轮轴承座和气密环,以防止损坏涡轮空气密封油封。
5、提高所有油封部件的质量。
拆下密封和密封后,更换空气密封和油封。
请注意不要损坏或磨损每个环槽。
3.2 柴油机或增压器其他部件状态不良
1、严格执行柴油机检修工艺,提高喷嘴、气门等部件质量。
2、注意增压器油压变化情况,每次修程均需清洗增压器滤芯。
3、段修也需要测量喷嘴环面积,保证喷嘴环面积符合要求。
4、段修时检测增压器各转动部件同轴度,不符合要求的需调整。
3.3 增压器喘振
结合以上的研究,能够应用某些方法来对喘振进行处理,具体如下所示:
3.3.1柴油机
1、如果柴油机由于某种原因突然停止,则不可避免地会发生增压器喘振。
这是正常的,没有必要处理它。
2、如果柴油机的进气阀和排气阀不能打开和关闭,则必须处理故障并进行处理。
这有很多原因,例如进气门和排气门的弹簧断裂,气门杆的弯曲,横臂导向装置的断裂。
3、保持高质量的柴油喷油器喷雾质量。
启动后,有必要通过用气缸接触每个气缸的高压油管来了解爆裂脉冲。
当发现气缸具有弱周期脉冲时,需要记录和调节气缸以进行重塑,以防止由于燃烧恶化引起的喘振。
4、当大气条件发生变化时,柴油机根据规定进行功率校正。
3.3.2
- 配套讲稿:
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