ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И ОТКАЗЫ ГТНА

6.1. Типовые неисправности газотурбонаддува ДВС

Многолетний опыт эксплуатации судовых дизелей с турбонаддувом свидетельствует о том, что в процессе их работы происходит неизбежное постепенное ухудшение технического состояния ТК и его характеристик. Основной причиной изменения характеристик ТК является занос (загрязнение) проточных частей турбины и компрессора, приводящий к снижению их КПД и изменению пропускной способности, в результате чего уменьшается расход воздуха на дизель, повышаются температура выпускных газов и удельный расход топлива. Таким образом, в процессе эксплуатации степень согласованности характеристик дизеля и ТК, достигнутая при расчете, проектировании и доводке, частично или полностью нарушается.

Неисправности ГТН могут быть различными, но опыт эксплуатации наддува ДВС приводит следующие неисправности и их возможные причины.

1. Температура выхлопных газов выше нормальной (при эксплутационной мощности и соответствующих ей оборотах двигателя).

Причины:

- загрязнение воздушного фильтра или компрессора, высокое противодавление газовой турбины;

- загрязнение или воздушная неплотность холодильника. Недостаточный расход или высокая температура охлаждающей воды.

2. Давление нагнетания ниже нормального (при эксплутационных мощности и числе оборотов двигателя).

Причины:

- неправильные показания манометра или его установка;

- загрязнение воздушного фильтра, проточных частей компрессора и турбины;

- загрязнение или повреждение лабиринтового уплотнения;

- повреждение соплового кольца (обоймы) или облопачивание турбины;

- повышенное давление выхлопа (загрязнен выхлопной коллектор);

- неплотность в ресиверах надувочного воздуха;

- механические задевания.

3. Давление нагнетания выше нормального (при эксплутационных мощности и числе оборотов двигателя).

Причины:

- не отрегулирован двигатель, износ и пропуски выхлопных клапанов;

- отложение нагара на сопловом кольце и рабочих лопатках;

- неправильные показания манометра.

4. Шум при выбеге, короткий выбег или замедленный разгон

Причины:

- повреждение подшипников;

- задевание ротора;

- загрязнение или обломки деталей.

5. Неплотности в корпусе.

Причины:

- коррозия на водяной стороне (сработаны или покрыты накипью защитные протекторы, отсутствуют отражательные пластины, использование морской воды для охлаждения.

- коррозия и эрозия на газовой стороне (проникновение воды, кислотное воздействие и эрозия от золы);

- трещины от термических напряжений;

- недостаточный расход охлаждающей воды.

6. Смазочное масло быстро темнеет.

Причины:

- загрязнение канала подачи воздуха к уплотнению;

- повреждение уплотнений на стороне турбины;

- увеличенный зазор в уплотнении.

7. Утечка масла при автономной смазки.

Причины:

- отсутствие или избыточное высокое давление в уплотнительной камере.

8. Влага в ГТН Причины: высокая влажность воздуха и низкая температура охлаждающей воды; значительные колебания температуры окружающей среды при длительно бездействующем ГТН.

6.2. Характерные неисправности и отказы газотурбонагнетателей с радиальной турбиной судовых дизель-генераторов

Рассмотрим некоторые эксплуатационные дефекты, выявленные при ревизии дизель-генераторов HIUNDAI-МАN-В&W мощностью 750 кВт с ГТН NR 15R/NR 20R, вызвавшие изменения характеристик ГТН и двигателя.

Фирма - производитель ГТН на основе данных бортовых отчетов заявляет о безотказной работе газотурбонагнетателей типа NR.../R до 32 тыс. ч наработки. Однако, как показал опыт эксплуатации указанных ГТН на судах ряда компаний, уже при наработке около 10 тыс. ч возникают эксплуатационные проблемы, зачастую весьма серьезные.

Так, при плановой ревизии ГТН NR 15R/185 т/х "Tromso Fidelity" было обнаружено, что геометрические характеристики соплового аппарата турбины изменились: выходные кромки всех лопаток разрушены, на кольцевой ограничивающей поверхности соплового аппарата у выходных кромок образовалась глубокая кольцевая канавка по всей окружности, на поверхностях лопаток обнаружены следы эрозионного износа.

При инспектировании компрессора ГТН дефектов не выявили. К моменту ревизии данный ГТН имел 10 тыс. ч наработки.

Указанные выше дефекты ГТН привели к тому, что в процессе эксплуатации при нагрузке двигателя около 70% температура уходящихгазов за ГТН увеличилась на 20 – 30 °С, а давление наддува снизилось на 30%. После замены соплового аппарата температуры выхлопных газов по цилиндрам двигателя понизились на 10 °С, а давление наддува возросло с 0,09 до 0,14 МПа.

При работе одного из дизель-генераторов появился шум ГТН. Дизель-генератор был остановлен, ГТН разобран и осмотрен.

Было обнаружено, что часть лопатки рабочего колеса компрессора обломана, лопаточный диффузор имеет две деформированные лопатки, а из-за возникшего дисбаланса ротора произошло разрушение подшипникового узла.

На судах этой серии нередко происходили поломки рабочих лопаток газовой турбины ГТН. Эти аварии предположительно были связаны с применением мокрой системы очистки проточной части ГТН. После монтажа системы сухой очистки ГТН (рис, кокосовая стружка, грецкие орехи) с начала её применения подобные аварии прекратились.

Аналогичные повреждения ГТН зафиксированы на ряде дизель-генераторов 6L23/30, эксплуатируемых на других судах.

Химико-физические испытания материала соплового аппарата и зольных отложений показали химическую нейтральность среды (рН-7).

На теплоходе "SCS ВАNNЕR" по рекомендации сервисного центра была отключена система мойки ГТН. В результате скопившихся отложений произошла аварийная остановка дизель-генератора. Наработка ГТН к моменту аварии составила 2400 ч. Газотурбонагнетатель был разобран, все детали очищены механически. Авария повторилась через 600 ч работы ГТН.

По согласованию со службой технического надзора (Регистр DNV) мойка турбины водой была возобновлена, после чего аварии по причине загрязнений прекратились.

На теплоходе "Тула" установлены дизель-генераторы 6АТL25 «Зульцер» с газотурбонагнетателями RR-181-14 фирмы АВВ с безлопаточным направляющим аппаратом. При разборке двух ГТН с наработкой около 6 тыс. ч было установлено, что в газоприёмном корпусе образовалась "щель" длиной 7см. При дальнейшей эксплуатации ГТН и последующей ревизии газоприёмного корпуса при наработке ГТН 10 тыс. ч было обнаружено, что длина "щели" увеличилась вдвое.

В процессе эксплуатации ГТН происходит отложение продуктов сгорания на сопловых и рабочих лопатках турбины, диске рабочего колеса и на других участках проточной части. Обычно сопловые и рабочие лопатки покрыты незначительным по толщине (0,2 - 0,5 мм) слоем нагара пепельного цвета, поверхность диска со стороны подвода газа к турбине часто бывает покрыта густым слоем липкой маслянистой сажи, что вызывает рост потерь мощности от трения. Интенсивность отложений увеличивается при работе дизеля на тяжелом топливе и на пониженных нагрузках.

Анализ аварий ГТН с радиальной газовой турбиной современных среднеоборотных дизелей показывает, что применение тяжёлых топлив ведет к существенному снижению технико-экономических показателей эксплуатации ГТН судовых дизелей. Однако в связи с широким применением тяжёлых топлив требуется проведение исследований воздействия продуктов сгорания на проточные части радиальных газовых турбин ГТН в лабораторных условиях и на судах.

Ниже приведены фотографии турбокомпрессоров с характерными неисправностями (рис.6.1 – 6.5).

Рис.6.1 «Щель» в компрессоре ТК

Рис.6.2 Повреждения рабочего колеса компрессора

Рис. 6.3 Повреждение компрессора ТК

Рис.6.4 Повреждение ТК

Рис.6.5 Повреждения газохода

6.3. Некоторые неисправности ГТНА главных двигателей

1) Судовой малооборотный дизель B&W (10ДКРН45\120)является двухтактным, десятицилиндровым, крейцкопфным, реверсивным с газотурбинным наддувом (два турбокомпрессора), простого действия, с рядным расположением цилиндров, имеет прямоточно-клапанную продувку.

Предназначен для работы в качестве главного двигателя с прямой передачей на гребной винт фиксированного шага (ВФШ).

Данный дизель оборудован системой автоматического регулирования температуры охлаждающей воды, циркуляционного масла, температуры и давления на распредвале, а так же системой автоматической предупредительной сигнализации.

Основные ТТХ судового дизеля B&W 10L45GFCA (10ДКРН45\120).

Диаметр цилиндра,мм 450

Ход поршня, мм 1200

Число цилиндров 10

Номинальная мощность, кВт 7257

При числе оборотов, об/мин 170

Давление наддувочного воздуха,МПа 0,8

Порядок работы цилиндров 1-9-4-6-3-10-2-7-5-8

Ресурс до капитального ремонта,ч 50000

Давление продувки, МПа 0,13

Расход продувочного воздуха, кг/ч 30х10³

За охладителем наддувочного воздуха,°С 40

Данные по выхлопным газам: Температура по цилиндрам, °С 350

Разница по цилиндрам,°С max 25

Температура перед турбиной,°С 380

Рис. 6.6 Общий вид ТК

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: