Common Turbo Failures
Common Общие отказы турбокомпрессоров вызывают множество дискуссий между нашими покупателями и корпоративным техническим департаментом. Чтобы помочь идентифицировать отказ, случившийся в течение гарантийного периода, и дать совет по предотвращению таких отказов в будущем, мы создали серию вспомогательных руководств:
Превышение оборотов (и многоцикловая усталость)
Термин «превышение оборотов» используют, когда турбокомпрессор работает с превышением предела для штатного режима.
что приводит к превышению оборотов?
- Внесение модификаций в двигатель, включая расточку или избыточную топливоподачу
- Нестабильная подача воздуха в турбо — это может быть вызвано износом или полным отсоединением воздушного шланга, либо засорением входного фильтра или воздухопровода
- Неправильная регулировка перепускной заслонки для отработавших газов или механизма изменения проходного сечения(VNT)
- Износ инжекторов
- Установка неправильной модели турбины
- Потеря сигнала на электронный привод вращения (SREA) для управления перепускной заслонкой для отработавших газов или механизмом VNT
- Работа на большой высоте над уровнем моря.
Визуальные последствия превышения оборотов
- Эффект «апельсиновой корки»;
- В результате трения о кожух возможно повреждение направляющей лопатки;
- Окрашивание в результате окисления;
- Частичная потеря лопаток;
- Разрыв крыльчатки.
Объяснение эффекта «апельсиновой корки»:
Эффект «апельсиновой корки» на задней поверхности компрессорной крыльчатки создается в результате расширения и сжатия. Когда компрессорная крыльчатка вращается с превышением оборотов, то она расширяется. Такое расширение приводит к образованию трещин по границам зерен материала, в незначительной степени это проявление исчезает при возврате в исходное состояние (как упругость), но в большинстве случаев такие трещины начинают расти и, в итоге, часть ступицы может оторваться.
Достаточно часто превышение оборотов не рассматривают как причину отказа турбокомпрессора, поскольку в такой ситуации могут проявиться симптомы и других причин отказов. Перенос материала и обесцвечивание деталей могут свидетельствовать о недостаточной смазке. Появление царапин на деталях может указывать на загрязнении масла, в то время как частицы, вызвавшие эти царапины, были оторваны от подшипников в результате превышения оборотов и вызванного им дисбаланса.
Этот дисбаланс может также привести к трению крыльчаток компрессора и турбины о кожух, что в свою очередь ведет к закусыванию вала и потере части направляющих лопаток.
В целом, превышение оборотов вызывает множество повреждений и часто является главной причиной отказов! Понимание таких причин отказов при диагностике гарантийных возвратов может сохранить время и деньги.
Загрязнение масла
На масло, как на критический компонент, часто забывают обратить внимание, в то время как чистота фильтрованного моторного масла является главным требованием для всех турбокомпрессоров. Загрязнение приводит к быстрому износу различных компонентов и, в итоге, к катастрофической поломке.
Признаки загрязнения масла:
- Появление царапин на упорных деталях;
- Появление царапин на опорных подшипниках;
- Появление царапин на диаметре опорного подшипника или на валу и на крыльчатке;
- Запах топлива в масле.
Альтернативно, при крайне низком уровне масла или использовании неправильной марки масла турбокомпрессор может также выйти из строя раньше времени. Если истинная причина поломки не была установлена, вероятно, что подобный отказ повторится на отремонтированном турбокомпрессоре и в будущем. Катастрофическое повреждение систем подшипников может произойти в течение нескольких секунд после включения турбокомпрессора.
Каковы причины загрязнения масла?
- Углерод, осаждающийся в двигателе в высокой концентрации, способен быстро загрязнить новое масло;
- Загрязнение нового масла при обслуживании (случайное);
- Засорение или повреждение масляного фильтра, а также плохое качество используемого масляного фильтра;
- Разложение масла, вызванное слишком высокими температурами или увеличенными интервалами между обслуживанием;
- Износ и истирание двигателя приводят к появлению частиц в масле;
- В линию подачи масла попадает топливо или вода.
Меры по предотвращению отказов турбины:
ul>
- Применение нового масла и фильтров уменьшает риск отказов. При установке турбокомпрессора мы советуем использовать фильтры, рекомендованные изготовителем двигателя;
- Для замены следует выбирать масло правильной марки, соответствующее двигателю;
- Замена или очистка входных линий масла и установленных в линии микро-фильтров помогает предотвратить осаждение углеродистых отложений или шлама, препятствующих подаче масла на подшипники.
Утечки масла
На масло, как на критический компонент, часто забывают обратить внимание. Утечки масла могут быть вызваны различными причинами, которые часто имеют место при правильном давлении в корпусах компрессора и турбины. При обнаружении утечки масла важно рассматривать не только поршневое кольцо как уплотнение, но также рассмотреть подвижную опору/ отверстие в центральном корпусе , поршневые кольца и давление в корпусах как комплексный «узел уплотнения» — все вместе это создает уплотнение.
Если одна из частей узла уплотнения дефектна, это может оказать отрицательное влияние на другие части «узла уплотнения». Например, поршневое кольцо и отверстие подвижной опоры могут иметь правильную геометрию, но утечка все же будет иметь место на стороне компрессора. Причина в третьей части головоломки — неправильном давлении.
Если истинная причина поломки не была установлена, вероятно, что подобный отказ повторится на отремонтированном турбокомпрессоре и в будущем. Утечка масла может вызвать катастрофическое повреждение систем подшипников, которое может произойти в течение нескольких секунд после включения турбокомпрессора. Чтобы помочь пользователям найти и предотвратить утечки масла, возникающие при ремонтах, мы привели ниже некоторые наиболее общие причины возникновения и признаки утечек масла.
Причины утечек масла на стороне компрессора:
- Блокировка или ограничения в трубке подачи воздуха, шланге или во входном воздушном фильтре могут создать разрежение, заставляющее масло затекать в корпус компрессора
- Утечки воздуха во входных шлангах или в промежуточном теплообменнике
Causes of oil leaks to the turbine outlet:
- Утечки в пределах выхлопной системы
- Засорение центрального корпуса
- Утечки в системе рециркуляции выхлопных газов (EGR)
Причины утечек масла в компрессор и в турбину:
- Засорение или блокировка дренажной трубы масла на линии из турбокомпрессора в двигатель;
- Засорение или забивка системы вентиляции картера;
- Частые остановы горячего двигателя ведут к образованию отложений углерода (кокса) в центральном корпусе
- Физическое повреждение вращающихся деталей турбины и слишком большой зазор на подшипнике
- Избыточное давление в картере (в результате износа поршневых колец/цилиндров);
- Установка неправильного турбокомпрессора.
Меры по предотвращению отказов турбины:
- Убедиться, что системы выхлопа воздуха и дренирования масла свободны от блокировок и иных ограничений
- Проверить выхлопную систему: в ней не должно быть утечек
- Убедиться, что в дизельном сажевом фильтре (DPF) и каталитическом конвертере нет блокировок
Please note:
Утечки масла могут проявляться в VSR — сбалансированных (высокая скорость) машинах по мере того, как требуемое давление среды для создания уплотнения отсутствует, поскольку корпуса не используются. Это в дальнейшем может привести к выдавливанию масла как на стороне компрессора, так и и на стороне турбины, что создает впечатление утечки. Подобное маловероятно, когда заменяющий турбокомпрессор устанавливается на двигатель.
Утечки масла часто случаются при работе двигателя на холостых оборотах. Давление внутри корпусов ниже, что в свою очередь может привести к созданию разрежения, под действием которого масло начнет затекать в корпус турбины. После того, как двигатель наберет нормальные обороты, давление восстановится и утечки прекратятся.
Недостаточная смазка / масляное голодание
Ниже мы выделили причины и признаки масляного голодания, которые помогут пользователю распознать и предотвратить возникновение состояния масляного голодания при выполнении ремонтов. Если истинная причина поломки не была установлена, вероятно, что подобный сбой повторится на отремонтированном турбокомпрессоре и в будущем.
Недостаток смазки может вызвать катастрофическое повреждение систем подшипников, которое может произойти в течение нескольких секунд после включения турбокомпрессора.
Признаки недостаточной смазки / «масляного голодания»:
- Перенос материала (вызванный высокой температурой из-за трения в подшипнике) на другие упорные детали и диаметр вала и крыльчатки опорного подшипника;
- Обесцвечивание упорных деталей и втулки по диаметру рабочего вала;
- Избыточный износ упорных сегментов упорного подшипника;
- Избыточный износ опорных подшипников
Причины недостаточной смазки или масляного голодания:
- Наслоение углеродных осаждений в трубопроводе подачи масла;
- Применение силоксана к уплотнению ввода масла приводит к образованию блокад;
- Нарастание углеродных отложений или шлама в корпусе подшипника при горячих остановах;
- Плохое техническое обслуживание масляного фильтра
- Недостаточное количество масла в картере
- На входе масла установлена неправильная прокладка и она мешает подаче масла
- Масляный фильтр поврежден, заблокирован или плохого качества
- Турбокомпрессор не был заполнен маслом перед первым запуском;
- Двигатель оставляли выключенным на длительное время, особенно в холодную погоду;
- На маслопроводе имеются изгибы или резкие загибы;
- Износ двигателя.
Профилактика поломок турбокомпрессора в результате недостаточной смазки / «масляного голодания»:
- Критическое значение имеет подача масла в турбокомпрессор; нужно постоянно следить за тем, чтобы давление масла было правильное;
- Не использовать силоксан на масляных прокладках, – они могут легко отделиться и заблокировать пути подачи масла.
- Чистить или заменять трубки подачи масла для удаления углеродистых отложений, которые могут ограничить ток масла на системы подшипников.
- Использовать свежее масло и новые масляные фильтры (рекомендованные изготовителем двигателя) при монтаже заменяющего турбокомпрессора.
Повреждение посторонними предметами
Что такое чужеродный объект и его возникновение.
Чужеродный объект – это любой объект, попавший в турбокомпрессор через впускное или выхлопное отверстия. Если чужеродный объект попал в турбокомпрессор, его работа будет нарушенна незамедлительно.
Признаки разрушений чужеродным объектом:
- Шумы турбо во время работы
- Снижение производительности
- Сколы на лопатках компессорного колеса или вала
- Точечная коррозия вокруг копрессорного колеса
- Точечная коррозия на лопатках компессорного колеса
Причины появления чужеродных объектов:
- Мелкие частицы, поступающие через поврежденные шланги;
- Если воздушный фильтр поврежден (или непригоден), низкого качества или отсутствует, объекты будут втягиваться в воздухозаборник;
- Обломки от предыдущего турбокомпрессора;
- Сломанные детали двигателя, например, от поврежденного клапана или поршня;
- Болты, гайки, шайбы, материя и другие предметы, оставленные в впускной трубе во время обслуживания.
Предотвращение сбоя турбокомпрессора по вине чужеродного объекта:
- Убедитесь, что воздушные шланги очищены от загрязнений и посторонних объектов;
- Убедитесь, что шланги не поврежденны и в хорошем рабочем состоянии;
- Убедитесь, что воздушный фильтр подходит для данного автомобиля;
- Убедитесь в отсутсвии мусора и мелких частиц от двигателя или предыдущего турбокомпрессора;
- Используйте новые прокладки для предотвращения преждевременного разрушения, а также обеспечения герметичности
Внимание: Не позволяйте работу турбокoмпрессора с поврежденными лопастями – это приведет к разбалансировке и повлияет на срок службы турбины
REA/SREA
ТИПЫ ОТКАЗОВ РЭП/ПРЭП
РЭП (ротационный электронный актуатор) либо ПРЭП (простой ротационный электронный актуатор) устанавливаются на многие турбо с изменяемой геометрией и управляют движением направляющих
Что означает изменяемая геометрия и для чего используются такие системы?
Когда турбо настраивают под двигатель, важен баланс отклика на низких оборотах с мощностью на высоких скоростях. Геометрия предназначена для изменения площади входного сечения поступающего отработавшего газа в зависимости от скорости двигателя, чтобы точно соответствовать требованиям двигателя по наддуву. Когда скорость увеличивается, электронный актуатор переводит геометрию в полностью открытое положение, максимально увеличивая поток отработавшего газа.
Конструкция электронных актуаторов РЭП и ПРЭП является крайне сложной. Они не являются взаимозаменяемыми с различными редукторами либо «черными колпаками». Калибровочные настройки вносятся в программное обеспечение внутри «черных колпаков» и являются уникальными для каждого турбокомпрессора.
Преимущества электронных актуаторов:
- Полная потеря мощности и, как следствие, переход двигателя в аварийный режим;
- Мигает индикатор управления двигателем;
- Периодическое снижение давления либо чрезмерный наддув.
Признаки неисправности электронного актуатора:
- Признаки неисправности электронного актуатора:
- Мигает индикатор управления двигателем;
- Периодическое снижение давления либо чрезмерный наддув.
Обычные типы отказов:
Отказ редуктора — отказ РЭП и ПРЭП будет при заклинивании механизма с изменяемой геометрией из-за загрязнения либо отложения нагара. Когда механизм с изменяемой геометрией заклинивает, на него через двигатель направляется более сильный ток, чем нужно, и сгорает мотор либо выходит из строя червячная передача. Это ограничение снижает давление наддува, и двигатель переходит в аварийный режим. Отказ редуктора не оказывает воздействия на «черный колпак» и электронику, поэтому они могут использоваться повторно.
Соединители печатных плат: соединители проводов могут расширяться и сокращаться и выйти из строя, что приведет к сбою электронного актуатора. Это нередко может остаться незамеченным в ходе ремонта и заводских испытаний, т.к. этот вид отказа возможно обнаружить только тогда, когда актуатор нагревается.
Нарушение правил эксплуатации турбины: если соединительному устройству будет нанесен механический удар — оно выйдет из строя, и потребуется замена всего узла.
Попадание воды: в силу расположения турбо в двигательном отсеке электронный актуатор может быть подвержен попаданию воды. Привод может заржаветь и загрязниться, давать неверные сигналы, и в конце концов выйдет из строя.
Вибрация двигателя: по причине постоянной вибрации от двигателя, электронный актуатор может износиться и через некоторое время выйти из строя..
Потеря мощности: если электронный актуатор не перевел узел соплового кольца в открытое положение при ускорении, турбо не будет работать эффективно. Если направляющие лопатки установлены в закрытом положении, двигатель может заглохнуть или произойдет разгон турбины. Если же направляющие лопатки открыты сильнее, чем это требуется, у турбины будет слишком большая задержка — реакция будет медленной. Необходимо проверить, не вышел ли из строя электронный актуатор вследствие других типов отказов.
Примечания по ремонту:
- В ходе ремонта электронного актуатора следует обеспечить правильное соотношение параметров червячной передачи и электродвигателя во избежание немедленного отказа.
- Актуаторы РЭП следует после ремонта откалибровать под турбо. В результате неправильной калибровки электронного актуатора рабочие характеристики могут значительно снизиться.
- Не рекомендуется припаивать легкоплавким припоем сломавшиеся соединительные детали в редукторе и «черном колпаке». Легкоплавкий припой может треснуть при работе в условиях колебания температур и вибрации. Следует осуществлять точечную сварку электродвигателя и разъема дроссельной заслонки электродвигателя.