РЕЖИМ РАБОТЫ

ПН – ПТ    08:00 – 17:00

ОБЕД        12:00 - 13:00

Материалы сайта защищены авторским правом. Копирование только с разрешения администрации сайта. За нарушение авторских и смежных прав наступает гражданская, уголовная и административная ответственность в соответствии с законодательством РФ

© 2019 НПО "ТУРБОТЕХНИКА"    |   WWW.KAMTURBO.RU

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И СЕРВИС

Эта информация предназначена в помощь работникам сервисных центров в случаях, если получено разрешение организации-производителя на разборку турбокомпрессора, а также при дистанционной диагностике турбокомпрессоров в сервисных центрах, расположенных вне зоны доставки.

   Приложение А   

ХАРАКТЕРНЫЕ ОТКАЗЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ

ДЕТАЛЕЙ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ

 

     А.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ИЗНОСА И ПОВРЕЖДАЕМОСТИ     

Классификация видов износа и повреждаемости поверхностей трения, общепринятая среди специалистов, занимающихся процессами трения и износа, предложена Б. И. Костецким в его монографии «Трение, смазка и износ в машинах», 1970 г.

В соответствии с этой классификацией все виды разрушений при трении делятся на нормальные (теоретически неизбежные и практически допустимые) и недопустимые.

Нормальный износ в подшипниках турбокомпрессоров, как и в большинстве подшипников двигателя, является окислительно - механическим. Часто также называют коррозионно-механическим. При этом на поверхностях трения под действием коррозионно-активных веществ в масле образуются тонкие плёнки окислов, которые постепенно разрушаются и уносятся с маслом. Коррозионно-активные вещества попадают в масло при взаимодействии его с картерными газами, в которых присутствуют сера и водяной пар, а также некоторые другие элементы. При реакции серы и водяного пара получается серная кислота, которая и вызывает окисление поверхностей трения. Скорость нормального износа невелика. Антиокислительные присадки в современных моторных маслах и снижение содержания серы в современных топливах ещё больше уменьшают скорость нормального износа. На рис. 6 показано состояние поверхности ротора при нормальном износе.

К недопустимым повреждениям в подшипниках турбокомпрессоров относятся:

  • Абразивный износ.

  • Схватывание II рода («горячее» схватывание или задир).

  • Усталостное разрушение.

Рисунок А.1 – Состояние поверхности ротора ТКР при нормальном износе

       А.2  АБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС РАДИАЛЬНЫХ И УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ       

Абразивный износ обусловлен процессами микрорезания поверхностей трения абразивными частицами. При этом выделяемое тепло уносится со стружкой и с потоком масла. Поэтому по внешним признакам абразивный износ характеризуется наличием большого износа с грубыми кольцевыми канавками, и отсутствием перегрева сопрягаемых поверхностей.

Абразивный износ определяется наличием в масле твёрдых абразивных частиц - в практике это обычно кварц. При попадании в смазочный зазор относительно мягких частиц, - графита, продуктов износа материала втулок (например, бронза), - они либо измельчаются в зазоре и выносятся из подшипника с маслом, либо сминаются и влипают в поверхность втулки. Абразивного износа при этом нет.

На рис. А.2, А.3 показаны примеры абразивного износа деталей радиального подшипника ротора ТКР.

На рис. А.4, А.5 – абразивный износ деталей упорного подшипника.

Рисунок А.2 – Абразивный износ поверхности ротора ТКР

Рисунок А.3 – Абразивный износ втулки радиального подшипника ТКР

Рисунок А.4 – Абразивный износ упорного подшипника ТКР

Рисунок А.5 – Абразивный износ упорных шайб ТКР

       А.3  ЗАДИР РАДИАЛЬНЫХ И УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ       

Задир (схватывание II рода), по определению, возникает при трении скольжения с большими скоростями относительного перемещения и значительными удельными давлениями, обусловливающими высокий градиент и интенсивный рост температуры в поверхностных слоях трущихся деталей и состояние их термической пластичности. Это состояние вызывает разупрочнение металла, возникновение местных металлических связей, их деформацию и разрушение. Визуально наблюдается перенос материала с более низкой температурой плавления (бронзы) на поверхность более тугоплавкого металла (сталь), а также признаки перегрева поверхности в виде «цветов побежалости».

В подшипниках турбокомпрессоров возникновение задира может быть обусловлено следующими факторами:

  • Недостаток (масляное «голодание») или отсутствие смазки.

  • Перегрев поверхностей трения. Например, при резкой остановке двигателя после работы под нагрузкой, когда тепло от нагретых деталей турбины передаётся к радиальному подшипнику, а подача масла уже прекращена.

  • Разбалансировка ротора, что приводит к увеличению радиальной нагрузки на подшипники сверх допустимых значений по их несущей способности. Разбалансировка ротора может произойти при повреждении рабочих колёс посторонними предметами, при самостоятельной разборке турбокомпрессора, деформации ротора при механических повреждениях и ударах турбокомпрессора и т. д.
     

Нередко при задире происходит обрыв ротора из-за резкого возрастания сопротивления вращению. Величины износов поверхностей трения, по сравнению с абразивным износом, относительно невелики.

На рис. А.6…А.8 представлены характерные повреждения подшипников и деталей ТКР при задире и обрыве ротора при работе без масла. Окалина и сажа на всех поверхностях – признак воздействия высокой температуры. Отсутствуют следы масла и продукты его крекинга и выгорания.

На рис. А.9…А.11 показаны повреждения ротора при задире, связанном с перегревом и масляным голоданием, а также состояние ротора при перегреве на начальной стадии задира.

На рис. А.12 показано состояние втулки радиального подшипника после задира.

Задир деталей упорного подшипника показан на рис. А.13…А.15. Возникновение и развитие радиальных трещин на упорном подшипнике связано с перегревом при задире.

Рисунок А.6 – Задир и обрыв ротора ТКР при работе без масла

Рисунок А.7 – Разрушение рабочего колеса турбины при обрыве ротора

Рисунок А.8 – Разрушение корпуса подшипников при обрыве ротора

Рисунок А.9 – Задир ротора при перегреве

Рисунок А.10 – Задир ротора при масляном голодании

Рисунок А.11 – Признаки перегрева ротора – начальная стадия задира

Рисунок А.12 – Состояние втулки радиального подшипника при задире

Рисунок А.13 – Задир упорного подшипника ротора

Рисунок А.14 – Перенос бронзы при задире упорного подшипника ротора

Рисунок А.15 – Признаки перегрева на задней поверхности упорных шайб при задире упорного подшипника ротора

    А.4 УСТАЛОСТНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ В ТКР    

Усталостные повреждения не являются распространёнными в подшипниках ротора турбокомпрессоров.

В радиальных подшипниках в практике НПО «Турботехника» этот вид повреждений не отмечен, т. к. усталостное разрушение – это процесс, развивающийся постепенно. При высоких частотах вращения ротора скорость развития абразивного износа или задира выше скорости развития усталостных процессов.

В упорном подшипнике отмечены усталостные разрушения – см. рис. А.16. Видно выкрашивание металла на рабочей поверхности. Причина – высокие удельные нагрузки. Ротор при работе ТКР, в зависимости от режима его работы, периодически перекладывается в осевом направлении либо в сторону турбины, либо в сторону компрессора. Это сопровождается ударными нагрузками на упорный подшипник. Однако интенсивность этих нагрузок зависит от величины зазора в подшипнике. Поэтому усталостному разрушению должен предшествовать износ рабочих поверхностей, вызванный теми или иными причинами. Т. е. само усталостное повреждение упорного подшипника является следствием другого недопустимого повреждения, вызвавшего износ и увеличение зазора в упорном подшипнике.

Рисунок А.16 – Усталостное разрушение упорного подшипника

      А.5  ДРУГИЕ ВИДЫ ОТКАЗОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ТКР     

Попадание посторонних предметов

Причины попадания посторонних предметов в турбокомпрессор могут быть самыми разными: небрежность, поломки двигателя и т. д. На рис. А.17, А.18 показан посторонний предмет, кусок металла, попавший в ТКР, но не вызвавший отказа, т. к. вовремя был обнаружен при проверке вращения ротора перед установкой ТКР на двигатель.

На рис. А.19, А.20 показаны повреждения входных кромок колеса компрессора при попадании постороннего предмета. А на рис. А.21 – повреждение колеса турбины. Эти повреждения влияют на рабочие характеристики компрессора и турбины из-за искажения профиля лопаток на входе, но самое важное, что нарушается балансировка ротора, что очень быстро приводит к отказу ТКР.

 

Масло на входе компрессора и турбины

Как отмечено выше (см. раздел 5) причина попадания масла в турбокомпрессор не обязательно связана с нарушением работы уплотнений ротора. Это может быть связано с нарушением работы двигателя. И диагностируется по наличию масла на входе в компрессор и турбину. Примеры представлены на рис. А.22, А.23.

 

Вибрационное разрушение лопаток

Вызывается резонансом колебаний лопаток на каких-либо режимах работы турбокомпрессора. Может быть следствием конструкторской ошибки или индивидуальных особенностей работы в составе данного двигателя. Характерная особенность отказа ТКР при вибрационном разрушении – обрыв одной лопатки, см. рис. А.24.

В практике НПО «Турботехника» подобные отказы наблюдались только на рабочих колёсах турбин. Это объясняется конструкцией и особенностями работы турбины.

Рисунок А.17 – Посторонний предмет в компрессоре ТКР

Рисунок А.18 – Посторонний предмет в компрессоре ТКР

Рисунок А.19 – Повреждение входных кромок колеса компрессора при попадании постороннего предмета

Рисунок А.20 – Повреждение входных кромок колеса компрессора при попадании постороннего предмета

Рисунок А.21 – Повреждение входных кромок колеса турбины при попадании постороннего предмета

Рисунок А.22 – Масло на входе в компрессор

Рисунок А.23 – Масло на входе в турбину

Рисунок А.24 – Обрыв лопатки рабочего колеса турбины при вибрационном разрушении