Технология ремонта турбокомпрессора ТК-34

Введение

 

Основной задачей железнодорожного транспорта является своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, повышение экономической эффективности его работы. Для этого необходимо обеспечивать совершенствование организации эксплуатационной работы железных дорог, ремонта и содержания подвижного состава.

Одним из основных путей повышения экономичности работы двигателей является совершенствование системы наддува путем модернизации агрегатов воздухоснабжения двигателей. В настоящее время все тепловозные двигатели форсированы. Благодаря этому улучшены технико–экономические показатели использования локомотивов, однако при этом возросли требования, предъявляемые к агрегатам воздухоснабжения. Эти требования можно сформулировать следующим образом:  

– высокая эксплуатационная надежность и простота конструкции  при долговечности, определяемой назначением комбинированного двигателя;

–  улучшение технико-экономических  показателей агрегатов наддува;

– технологичность конструкции;

–  доступность для  наблюдения и осмотра;

–  минимальный уровень  шума.

Кроме того, возросли требования к техническому обслуживанию и ремонту агрегатов воздухоснабжения. В настоящее время в виду того, что изменились условия работы и эксплуатации локомотивов, система технического обслуживания и ремонта агрегатов воздухоснабжения не может в полном объеме удовлетворять новым требованиям. Для удовлетворения этих требований возросла потребность в разработке новых технологий и принятии технических решений, направленных на улучшение процесса и качества ремонта и эксплуатации агрегатов.

В проекте разработан технологический процесс ремонта турбокомпрессора ТК-34. Для проведения ремонта подобрана соответствующая технологическая оснастка и оборудование, разработана схема расстановки оборудования на участке.

 

1 Назначение, конструкция  и условия работы турбокомпрессора ТК-34 на тепловозе

 

Турбокомпрессоры ТК-34 предназначены для наддува дизелей  типа Д100 различного назначения мощностью до 2206 кВт (3000 л. с.).

На одном дизеле устанавливается  два турбокомпрессора, правый и левый  – которые отличаются друг от друга  только  положением корпуса компрессора  относительно выхлопного корпуса.

Во время работы дизеля ротор турбокомпрессора вращается  с большой скоростью. Номинальные числа оборотов ротора находятся в пределах            16500 – 17500 об/мин, при этом напряжение в опасном сечении лопатки составляет 1,3 МПа. Температура газов перед турбиной составляет не более      600 – 700 ⁰С. Все это делает турбокомпрессор одним из наиболее напряженных и нагруженных агрегатов тепловоза.

При превышении допустимых температур перед турбинным колесом, в результате нарушения системы  охлаждения турбокомпрессора, возможны коробления лопаток турбинного колеса, поломки и выход из строя соплового аппарата и дальнейший выход их строя всего агрегата, кроме того при попадании вместе с всасываемым воздухом посторонних частиц в узлы трения возможны быстрый износ подшипника, разбалансировка ротора турбокомпрессора, что в свою очередь может привести к очень тяжелым последствиям. В результате вибрации, тряски тепловоза из-за неровностей пути, возможны нарушения плотности прилегания корпусов компрессора к воздушным ресиверам. При работе турбокомпрессора в условиях интенсивного отложения нагара его производительность и давление воздуха, подаваемого в цилиндры дизеля, по данным ВНИИЖТа, понижаются на 30 – 35 %. Между тем установлено, что при уменьшении наддува двигателя мощностью 2206 кВт на 15 – 18 % и более от нормы расход топлива увеличивается более чем на 5 %, а температура нагрева поршней превышает критическую (470 °C) на 30 – 70 °C и достигает 500 – 540 °C. Можно утверждать, что в общем случае дизели более половины срока службы работают в неблагоприятном и менее экономичном режиме недостаточного воздухоснабжения, причем вследствие повышенной теплонапряженности, особенно цилиндропоршневой группы, наиболее чувствительной в этом отношении, их надежность и моторесурс сокращаются. Кроме того, загрязняется атмосфера из-за выброса продуктов неполного сгорания.

Для улучшения условий  работы и повышения надежности турбокомпрессоров эксплуатирующие их министерства и ведомства в правилах технического обслуживания и текущего ремонта дизельных двигателей тепловозов  предусмотрели периодическое снятие турбокомпрессоров с дизелей с целью восстановления их работоспособности. В частности, в системе Белорусской железной дороги предписано снимать турбокомпрессоры с тепловозов через один текущий ремонт ТР-1, т. е. через 7 – 8 мес.

 

 

2 Неисправности турбокомпрессора ТК-34, их причины и способы предупреждения

 

Для правильной оценки состояния  турбокомпрессора необходимо учитывать наличие неразрывной связи между рабочими процессами, протекающими в дизеле и турбокомпрессоре, и зависимость этих процессов от состояния газовоздушной системы силовой установки, чтобы признаки неисправности дизеля или газовоздушной системы установки не были ошибочно расценены как неисправность турбокомпрессора.

Работа турбокомпрессора постоянно  контролируется системой технических осмотров и ремонтов, на основании которых выявлены наиболее характерные неисправности турбокомпрессоров.

Корпуса: компрессора, выхлопной  и газоприемный: Риски и забоины на внутренних поверхностях корпусов, трещины, коробление и повреждение привалочных поверхностей, трещины в  штуцерах, трубках подвода воздуха к уплотнению компрессора, в резиновых уплотнительных кольцах.

Диффузор и вставка  диффузора: Трещины, отколы, натиры на поверхности фасонной вставки, коробление лопаток.

Теплоизоляционный кожух (кожух ротора): Трещины, выкрашивание теплоизолирующей массы.

Ротор: Риски, забоины на шейках вала ротора, овальность, недостаточная площадь прилегания бурта втулки подшипника к торцовой поверхности пяты, осевой разбег вышел за пределы допускаемых размеров, износ резьбы на концах вала ротора или наличие сорванных ниток, повышенный зазор между уплотнительным кольцом и канавкой вала ротора, излом, смятие гребешков лабиринта.

Колесо компрессора: Трещины, изломы, забоины на входных кромках лопаток, смятие износ шлицов,  ослабление колеса на валу ротора, натиры на колесе компрессора от лабиринтовых колец.

Турбинное колесо: Трещины, отколы, натиры и риски на торцах лопаток, коробление, излом лопаток, биение ротора.

Сопловой аппарат: Трещины, коробление ободов и лопаток.

Подшипники опорно-упорный и опорный:  Трещины в корпусах, ослаб-ление втулки в корпусе подшипника, зазор между шейкой вала и втулкой подшипника, износ подпятника.пружины фильтра, порванные прокладки, течь масла через соединения.

Соединительные шпильки: Ослабление в местах посадки, срыв резьбы.

 

 

3 Объем работ при ремонте  сборочной единицы

3.1 Общие требования  к объему работ по турбокомпрессору ТК-34 согласно правилам ремонта тепловозов

Демонтаж  турбокомпрессора с дизеля.

Для демонтажа турбокомпрессора с дизеля, необходимо снять распорные угольники с крышки выпускного устройства дизеля (газоотбойные щитки) на крыше тепловоза, затем ослабить хомуты на дюритовых рукавах дренажной трубы турбокомпрессора. После этого необходимо снять люк крыши тепловоза над  турбокомпрессорами и последовательно отсоединить от турбокомпрессора трубопроводы: подвода и слива масла; подвода и отвода воды; трубу вентиляции картера; гибкое соединение подачи воздуха от воздухоочистителя к всасывающему патрубку турбокомпрессора.

Затем необходимо отсоединить: выпускные патрубки дизеля от газоприемного корпуса турбокомпрессора; выпускную трубу – от выхлопного корпуса турбокомпрессора (выход отработавших газов); корпус компрессора от воздушного коллектора дизеля.

После этого следует  отвернуть гайки крепления кронштейнов турбокомпрессора к двигателю, снять турбокомпрессор, поднимая его с помощью приспособления ПР1716 за предназначенные для этого проушины, и установить турбокомпрессор на поворотный стол ПР1667 выпускным патрубком вверх, так, чтобы ротор находился в горизонтальном положении.

Ремонт турбокомпрессора ТК-34.

В процессе ремонта турбокомпрессора перед снятием с дизеля выполняются контрольные операции, включающие в себя: проверку турбокомпрессора на выброс масла; осмотр конца вала ротора и полости опорно-упорного подшипника; проверка осевого разбега  ротора; проверка радиального зазора между лопатками колеса турбины и кожухом соплового аппарата; проверка радиального зазора на входе в колесо компрессора; восстановление термических зазоров в защитных решетках компенсаторов стержневого типа; проверка радиального зазора ротора в подшипниках турбокомпрессора (зазор «на масло»)

После снятия турбокомпрессора с дизеля и разборки выполняются  следующие операции.

Корпуса: компрессора, выхлопной  и газоприемный. Водяные полости газоприемного и выхлопного корпусов для выявления трещин опрессовать водой с температурой (70 – 80 ⁰С), давлением (0,5 – 0,6 МПа) в течение 15 минут. Корпуса остучать легкими ударами медного молотка. Дребезжащий звук указывает на наличие трещин. При наличии глубоких  рисок, выработки, неравномерности износа  втулки в газоприемном корпусе (под опорный подшипник) – втулку заменить. При наличии глубоких  рисок, выработки, неравномерности износа отверстий в корпусе компрессора или в стакане под опорно-упорный подшипник расточить посадочное место в корпусе или стакане до ремонтного размера. Трещины в корпусах, за исключением районов установки подшипников, разрешается заварить электродуговой сваркой угольными электродами с присадкой алюминия марки Ал9В. При наличии срыва резьбы в крепежных отверстиях алюминиевых деталей рассверлить отверстия с сорванной резьбой, нарезать резьбу большего диаметра и установить стальные ввертыши. Осмотреть резиновые уплотнительные кольца на корпусе компрессора (на патрубке выхода воздуха), при надрывах, смятии поверхности, или перекручивании, кольца заменить. Очистить полости водяного охлаждения газоприемного и выхлопного корпусов. После проведения сварочных  и других ремонтных работ (в частности, после постановки глухих ввертышей) повторить опрессовку водяных полостей выхлопного и газоприемного корпусов, при этом течь и потение не допускаются.

Диффузор и вставки  диффузора. Диффузор остучать легкими  ударами молотка. Дребезжащий звук указывает на наличие трещин. Трещины заварить, погнутые лопатки выправить. Местные натиры на поверхности фасонной вставки от лопаток колеса компрессора зачистить. При наличии глубоких рисок и значительных задиров на поверхности вставки, устранить которые зачисткой не удается, вставку заменить.

Теплоизоляционный кожух (кожух ротора). Остучать кожух ротора легкими ударами молотка для определения возможных трещин. Трещины в алюминиевом кожухе заваривать электродуговой сваркой. Проверить состояние теплоизолирующей массы. При необходимости (в случае выкрашивания) массу заменить или добавить.

Ротор. При осмотре  ротора проверить состояние рабочих  поверхностей шеек вала, лопаток рабочего колеса турбины, уплотнительных колец  и лабиринтов, шеек вала под лабиринтами и кольцами, состояние шлицев, проверить биение вала ротора и провести балансировку. Проверить вал ротора на магнитном дефектоскопе по посадочным поверхностям под подшипники и по поверхностям установки уплотнительных колец. При наличии трещин в любом месте – ротор заменить. Осмотреть опорные шейки вала ротора под подшипники: риски на цапфах, глубиной до 0,1 мм загладить надфилем; глубиной 0,1 – 0,2 мм устранять шлифовкой на станке с последующим хромированием; глубиной более 0,2 мм восстановить путем постановки втулок. При износе резьбы на концах вала ротора, повреждениях резьбы или при наличии сорванных ниток перерезать резьбу на следующую (уменьшенную) градацию. Проверить щупом торцевой зазор уплотнительных колец в канавках втулки ротора, при необходимости втулку заменить. Заменить уплотнительные кольца при выявлении любых дефектов. Осмотреть лабиринты на валу ротора со стороны турбины и на втулке ротора со стороны компрессора, в случае излома, смятия гребешков лабиринта, увеличения радиальных зазоров между гребешками и втулками корпусов более номинальных (0,25 – 0,33 мм) – гребешки заменить. Заменить втулку ротора при наличии трещин, рисок на рабочих поверхностях, увеличения зазора между втулкой и шейкой вала более 0,1 мм.

Колесо компрессора. Колесо компрессора осмотреть и остучать. При наличии трещин любого размера и расположения, забоин, надрывов на входных кромках лопаток, при смятии, глубоких забоинах на шлицах, при износе шлицев по толщине – колесо заменить. Замерить ширину колеса на выходе и зачистить места задиров на колесе и вставке. Проверить посадку колеса компрессора на валу ротора остукиванием при разборке. Восстановить посадку колеса на валу ротора.

Колесо турбины. Осмотреть  колесо и лопатки турбины, проверить, нет ли погнутости, трещин лопаток, трещин или надрывов в местах отгиба замочных пластин.  При повреждениях лопаток, удалить поврежденные лопатки, отогнув замочные пластины. При забоинах, задирах, вмятинах, трещинах и острых кромках в местах, где удалены лопатки, – ротор заменить.

Сопловой аппарат. Сопловой аппарат остучать легкими ударами молотка. Дребезжащий звук указывает на наличие трещин. Отрихтовать деформированные лопатки, контролировать прямолинейность выходных кромок – отклонение от  прямолинейности не должно превышать 0,3 мм. Проверить на плите коробление соплового аппарата. Проверить состояние выходных кромок соплового аппарата.

Кожух соплового аппарата. При замене соплового аппарата, при  наличии трещин любого расположения, при наличии выработки, натиров, глубоких рисок на внутренней поверхности от лопаток колеса турбины, кожух подлежит замене.