Конференция Долгор Зана

РЕМОНТ ТУРБОКОМПРЕССОРA ТК-34 И СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ
И ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОВ
Долгор Зана
Омский государственный университет путей сообшения, г.Омск
Научнный руководитель – Данковцев Вячеслав Тихонович к.т.н, доцент
ОмГУПС
Для увеличения ресүрса, ремонтопригодности и улучшения
газодинамических характеристик компрессора и турбины
турбокомпрессоры типа тк -34 в течение длительного времени эксплуатации
неоднократно модернизиро вались, и в настоящее время используются
четыре их модификации: тк34н -11, тк34н-04с, тк-34с-09, и тк34н-15
Рисунок 1. Турбокомпрессор ТК-34 дизеля 10Д100 в разрезе
К основным неисправностям турбокомпрессоров относятся: износ опорных
шеек вала и подшипников скольжения, уплотняющих колец вала и
гребешков лабиринтных уплотнений, а также износ и коробление лопаток
турбинного колеса, лопаток компрессора и соплового аппарата. К числу
неисправностей также относится образование нагара в газовых полостях, в
узлах лабиринтных уплотнений, на лапотках турбины и соплового аппарата,
образование накипи в полостях охлаждения турбины. Возможны
неисправности в виде прогиба вала ротора, выгорания металла в зоне острых
кромок лопаток турбинного колеса, трещин в корпусе турбокомпрессора.
На каждом ТО-3 конпенсатор турбокомпрессора снимают, очищают,
осматривают защитные решетки конпенсатора
и при необходимости
производят его ремонт.
Назначение турбокомпрессора, краткое описание конструкции и условия его
эксплуатации
Турбокомпрессор (рисунок 2.) предназначен для подачи воздуха в дизель
под избыточным давлением с целью увеличения мощности и экономичности
дизеля. Он расположен на кронштейне с переднего торца дизеля и состоит
из одноступенчатой осевой турбины, работающей за счет энергии
выпускных газов, и одноступенчатого центробежного компрессора. Колесо
компрессора и диск турбины смонтированы на одном валу ротора. Принцип
работы турбокомпрессора заключается в следующем: отработанные газы из
цилиндров дизеля по коллекторам я газовой улитке поступают к сопловому
аппарату, в сопловом аппарате расширяются, приобретая необходимое
направление и высокую скорость и направляются на лопатки рабочего
колеса турбины, приводя во вращение ротор. Газы из турбины выходят по
выпускному патрубку в глушитель, а затем в атмосферу. При вращении
ротора воздух засасывается через входной патрубок в колесо компрессора,
где воздуху сообщается дополнительная кинетическая энергия и происходит
основное повышение
Рисунок 1 Турбокомпрессор ТК34
1,2,29-фланцы; 3-пробка; 4-подшипник опорно-упорный; 5,38-шпильки;
6,11-проставки; 7-патрубок входной; 8,13,14,16,18,20,24,36,39-болты; 9улитка воздушная; 10-прокладка регулировочная; 12,25-дифузоры; 15,19корпуса; 17-улитка газовая; 21-патрубок выпускной; 22-штифт; 23,35втулки; 24-сопловой аппарат; 26-шайба; 27-ввертыш; 28-подшибник
опорный; 30,31,44,45-прокладки; 32,37-кольца резиновые; 33,40-рукова; 41штуцер; 42-рым; 43-труба жаровая; д,н,с,х,т-каналы; в,е,и,к,л,у-полости;
ж,п,р,ф,ш-отверстия; м-лапа
Давления. В диффузоре и воздушной улитке вследствие уменьшения
скорости воздуха давление дополнительно повышается. Из компрессора
воздух подается в охладитель наддувочного воздуха и далее в цилиндры
дизеля. Статор турбокомпрессора состоит из среднего корпуса, корпуса
турбины и корпуса компрессора.
Средний корпус состоит из корпуса 15 и газовой двухзаходной улитки 17, В
среднем корпусе установлены бронзовые подшипники опорно-упорный 4 и
опорный 28, которые состоит из двух половин, центрируются втулками 35 и
крепятся болтами 39 к нижней половине корпуса; сопловой аппарат 24 и
лабиринт.
Опорные поверхности подшипников покрыты сплавом олова и свинца;
торцы опорно-упорного подшипника имеют баббитовую заливку,
смазываются подшипники маслом. Поступающим из масляной системы
дизеля через штуцер 41. Из подшипников масло сливается в полость к и
далее в картер дизеля.
Корпус 15 охлаждается водой, поступающей по каналу и. Стык в районе
отверстий и для перетока воды уплотнен резиновыми кольцами 37. Из
корпуса вода выходит по каналу М в холодильную камеру тепловоза.
Корпус турбины имеет корпус 19, диффузор 25 и выпускной патрубок 21,
который покрыт теплоизоляционным материалом. В корпусе 19 вставлены
жаровые трубы 43 для прохода газа из выпускных коллекторов в газовую
улитку. Корпус турбины охлаждается водой, поступающей из системы
охлаждения дизеля по отверстию Ж в полость корпуса и выходящей из него
через отверстие Ш.
Корпус компрессора состоит из воздушной улитки 9, входного патрубка 7 и
лопаточного диффузора. Диффузор имеет проставок 11 и приклепанный к
нему диск с лопатками. Полость за колесом компрессора отделяется от
полости за диффузором резиновым кольцом 32. Входной патрубок
двухзаходный, имеет канал Д, по которому газы отсасываются из картера
дизеля.
Рисунок 2. Турбокомпрессор ТК-34 дизеля 10Д100 в разрезе
Ротор состоит из вала, колеса компрессора с вращающимся направляющим
аппаратом (ВНА), диска турбины с рабочими лопатками, упорной и
лабиринтовой втулок. Шейки вала ротора, упорный торец вала и канавки
под уплотнительные кольца азотированы для повышения их твердости и
износостойкости.
Колесо компрессора и ВНА насажены на шлицы с натягом. В ручьях на валу
и упорной втулке установлены разрезные уплотнительные кольца. Система
уплотнений служит для предотвращения попадания масла и газовые и
воздушные полости турбокомпрессора, а также для уменьшения утечек газа
2
и воздуха в масляную полость подшипников и далее в картер дизеля.
Полость высокого давления за колесом компрессора изолирована от
масляной полости лабиринтовым уплотнением, которое препятствует
просачиванию выпускных газов в масляную полость.
Для уменьшения износа уплотнительных колец воздух из полости с
выпускается по отверстию Р и рукаву 40 в полость всасывания компрессора.
С целью снижения утечки выпускного газа и масляную полость и
предотвращения подсоса масла в полость турбины па режимах малых
нагрузок дизеля и полость и по отверстию в корпусе подводится воздух из
полости высокого давления за колесом компрессора.
2.Обкатка и испытание турбокомпрессора
Стенд для обкатки и испытания турбокомпрессоров
После ремонта турбокомпрессоров тепловозных дизелей производят их
«холодную» обкатку на стенде типа А1130 и при этом: спрессовывают
водяную полость давлением 5 кгс/см2, приводят во вращение воздухом
ротор турбокомпрессора при давлении 5 - 6 кгс/см2 и проверяют систему
смазки подшипниковых узлов при давлении 4,5 кгс/см2.
Такая методика испытания турбокомпрессоров не обеспечивает
объективный контроль качества их ремонта. Это связано с тем, что
воздушный привод ротора от магистральной сети депо, даже при давлении
4,5-10 Па, обеспечивает вращение ротора только до 3000 -3500 мин-1. При
такой частоте вращения исключается эффективный контроль динамических
параметров, зависящих от качества балансировки ротора и качества ремонта
подшипников скольжения, а также полностью исключается контроль
производительности компрессора, зависящей от качества ремонта соплового
аппарата ротора и других узлов компрессора.
Для устранения укачанных недостатков рекомендуется использовать стенд
обкатки и испытания турбокомпрессоров с замкнутой воздухопроводной
системой рисунок 13.
Стенд состоит из опорной рамы, воздушного компрессора роторного типа,
нагнетательных и перепускных воздуховодов, воздушного ресивера,
системы смазки подшипниковых узлов, системы водяного охлаждения,
пульта и схемы управления в ручном и автоматическом режимах обкатки и
испытания турбокомпрессора.
Рисунок 3. Схема стенда обкатки и испытания
турбокомпрессоров тепловозных дизелей:
1-компрессор роторного типа: 2-воздушный ресивер; 3. 4-нагнетательный
трубопровод; 5, 6-перепускной трубопровод; 7-сетчатый фильтр; 8конусный клапан; 9-датчик частоты вращения ротора: 10-цифровой
указатель оборотов; 12. 13-манометры;14-воздухоотводящий патрубок
Для привода воздушного компрессора предусматривается асинхронный
электродвигатель переменного тока мощностью 20-30 кВт, а для привода
шестеренчатого масляного насоса - электродвигатель мощностью 1,6 кВт,
Перед обкаткой турбокомпрессора производят опрессовку водяной полости
и прокачку масляной системы, прогретой до температуры 65-70 "С. Затем,
при полностью открытом конусном клапане 8, включают роторный
компрессор 1 и доводят частоту вращения ротора турбокомпрессора до 1214 тыс. мин -1. При холостом режиме работы турбокомпрессора
3
производится обкатка в течении 40-60 мин. В процессе обкатки
контролируют функционирование системы смазки подшипниковых узлов,
вибродатчиками фиксируют вибрацию с правой и левой сторон корпуса в
зоне расположения подшипниковых крышек, а также производится
регистрация частоты вращения ротора и время его выбега после отключения
системы воздушного привода. По времени выбега контролируют качество
ремонта лабиринтных уплотнений и подшипниковых узлов, а уровень
вибрации корпуса свидетельствует о качестве динамической балансировки
ротора.
После обкаточных испытаний контролируют качество ремонта соплового
аппарата и качество сборки рабочего колеса компрессора. Для этого
посредством конусного клапана 8 создают определенный подпор сброса
воздуха в атмосферу, и производят раскрутку ротора до 12 тыс. мин -1. При
такой, частичной нагрузке турбокомпрессора, фиксируют по образцовому
манометру 13 статический напор воздуха в воздухоотводящем патрубке 14 и
потребляемую мощность электродвигателя для привода роторного
компрессора 1. Окончательно качество ремонта соплового аппарата и
качество сборки рабочего колеса, при прочих равных условиях,
характеризуют по разности потребления мощности электродвигателем
роторного компрессора в режиме свободного сброса воздуха в атмосферу и
в режиме его подпора конусным клапаном.
Для более полной оценки качества ремонта турбокомпрессора
рекомендуется, наряду с перечисленными параметрами, фиксировать
производительность компрессора путем изменения статического и
динамического напора воздуха в воздухоотводящем патрубке 14.
При этом следует иметь в виду, что такие параметры, как частота вращения
ротора и статический напор воздуха зависят от производительности
выбранного роторного компрессора. Поэтому допустимые параметры
рекомендуется
устанавливать
опытным
путем
при
различных
неисправностях соответствующего типа турбокомпрессора.
4
Библиографический список
1. Данковцев В.Т. Технология ремонта локомотивов: Методические указания к
курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 1507 –
«Локомотивы» / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2003. 27 с.
2. Рахматулин М.Д. Технология ремонта локомотивов, Москва, транспорт, 1983г.
3.Карты нормы времени ремонта узлов тепловоза в депо и на заводах, Москва, 1963
г
4. Тепловозы типа ТЭ10М. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. М.:
Транспорт, 1985. 420 с.
5. Тепловоз 2ТЭ10В. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. М.:
Транспорт, 1975. 429 с.
6. Сборник нормативов (затраты рабочей силы на техническое обслуживание ТО3
и текущий ремонт тепловозов 2ТЭ10Л). М.: Транспорт, 1978. 860 с.
5
Рисунок 1. Турбокомпрессор ТК-34 дизеля 10Д100 в разрезе
6
Рисунок 2. Турбокомпрессор ТК34
Рисунок 3. Схема стенда обкатки и испытания
7