Существуют 4 главных причины повреждения турбин:

1. - недостаток масла ( масляное голодание);
2. - попадание посторонних предметов;
3. - загрязненное масло;
4. - подпор картерных газов.

Недостаток масла (масляное голодание)

Первыми выходят из строя из-за недостатка масла подшипники. После выхода из строя одного или нескольких подшипников могут последовать другие повреждения, такие как трение роторов турбины и компрессора, износ уплотнительных колец. В худшем случае может обрыв вала турбины.

При нормальных условиях вал и подшипники турбокомпрессора работают при температуре 60-90ºС. 

В связи с тем, что турбины на большинстве дизельных двигателей охлаждаются проходящим через корпус маслом, недостаточное его количество приводит к резкому увеличению теплоотдачи на вал турбины со стороны турбинного колеса. Это тепло в совокупности с теплом, выделяющимся при трении в подшипниках, поднимает температуру вала приблизительно до 400°С, вызывая его перегрев и коксование остатков масла на валу. Коксом забиваются маслоподводящие отверстия подшипников, а также среднего корпуса турбины, что приводит к еще большему дефициту масла. 

При всех этих условиях перегретый вал начинает вращаться в подшипниках практически «на сухую», что приводит к срыву масляного клина, износу оловянного слоя на бронзовых подшипниках, и налипания бронзы на перегретый вал. Происходит усиленный износ подшипников, увеличение зазоров в них до недопустимых, что приводит к повышенному люфту всего вала. Увеличение зазоров в подшипниках, в свою очередь, ведет к тому, что турбинная и компрессорная крыльчатки, выбрав весь зазор между корпусами, начинают изнашиваться о них.  Вступает в это дело еще одна сила — привнесенный дисбаланс, который становится много больше допустимого и ускоряет процесс умирания турбокомпрессора. Обычно это сопровождается характерными звуками — скрежетом, свистом, воем турбины.

Всего в пункте «Недостаток масла» можно выделить три подпункта:

1. Резкое(быстрое) масляное голодание 
2. Плавное(медленное) масляное голодание
3. Периодическое масляное голодание

 

• Резкое (быстрое) масляное голодание возникает в случае резкой утраты турбиной возможности смазываться проточным маслом. Это может быть вызвано обрывом маслоподводящей трубки, ее перегиба, резким уменьшением производительности масляного насоса, отсутствия масла в системе смазки и т.д. Сюда можно включить также и «сухой пуск», который иногда бывает при неправильной установки турбокомпрессора после ремонта или покупки нового. В среднем корпусе турбины остается воздушная пробка, которую масло не может продавить достаточно долгое время, приводя к тому, что на заведенном двигателе вал турбины вращается в условиях недостатка масла, что неизбежно ведет к его перегреву, образованию коксовых отложений, налипанию бронзы подшипников и выходу из строя всего турбокомпрессора в достаточно малые сроки.

 

• Плавное (медленное) масляное голодание — это постепенный износ деталей турбокомпрессора, который работает в условиях постоянного небольшого недостатка масла. Оно поступает в турбину, но его количества недостаточно для охлаждения и работы на высоких нагрузках. В таких случаях все вышеописанные процессы происходят медленно, турбина умирает не быстро, это может растянуться на месяцы. Происходит это в случаях плохой производительности масляного насоса, закоксованности маслоподающей магистрали, перегибов трубок, использования неподходящих масел.

 

• Периодическое масляное голодание связано с неправильной эксплуатацией турбированных двигателей. Основная причина такого масляного голодания — остановка двигателя после активной эксплуатации. При работе на больших нагрузках, высоких оборотах, турбина на двигателе достаточно сильно разогревается, а охлаждение происходит либо только маслом, проходящим через турбину, либо системой охлаждения двигателя ( характерно для бензиновых двигателей). Поэтому при резкой остановке двигателя в разогретую турбину прекращается подача масла для ее охлаждения, или масла и охлаждающей жидкости. Это приводит к тому, что вал, подшипники и корпус турбины, имея высокую остаточную температуру, нагревают оставшееся в полостях турбины масло до температур, при которых оно начинает коксоваться, возникают отложения в маслоподающих каналах, что приводит к уменьшению их сечения и в дальшейшем — меньшей пропускной способности масла через эти каналы. Таким образом можно сказать, что владелец сам медленно, планомерно «убивает» свой турбокомпрессор неправильной эксплуатацией. После активной езды, работы, больших нагрузок, двигателю нужно двать 2-3 минуты, чтобы охладить маслом и охлаждающейся жидкостью все агрегаты, которые в этом нуждаются, в первую очередь — турбину.

Примеры масляного голодания:

 

 

Попадание посторонних предметов

Такую причину выхода из строя турбокомпрессора, как попадание посторонних предметом можно разделить на две части:

1. Попадание в компрессорное колесо
2. Попадание в турбинное колесо

Начнем по порядку.

1.Попадание посторонних предметов в компрессорное колесо по большей части указывает на неисправности систем подачи воздуха в турбину. Это может быть поврежденный воздушный фильтр ( или его отсутствие), который не препятствует попаданию мелких частиц, пыли, находящихся в воздухе; неплотность соединений впускных патрубков, через которые может поступать нефильтрованный воздух, их повреждение. Причем физический размер частиц, находящихся в подаваемом нефильрованном воздухе может варьироваться в больших пределах: от мелких, вызывающих сошлифовывание лопаток компрессорного колеса, до крупных, вызывающих серьезные деформации. 

Повреждения компрессорного колеса могут вызывать не только частицы, содержащиеся в неочищенном воздухе, но и отслоившиеся кусочки фильтра, части поврежденной системы подачи воздуха; забытые при ремонте двигателя куски ветоши, инструмент и другие твердые и мягкие предметы. 

фото поврежденных компрессорных колес для примера:

2.Повреждения турбинного колеса могут быть вызваны попаданием частей разрушенных поршневых колец, седел клапанов, самих клапанов, а также частей прогорающих поршней. Все эти причины являются следствием критической неисправности двигателя. Необходимо в срочном порядке искать проблему и устранить ее. 

Пример попадания постороннего предмета в турбинное колесо:

Повреждения компрессорного или турбинного колес влечет за собою появление дисбаланса, пусть даже небольшого, но на больших скоростях вращения ротора он становится критическим, разрушающим, и в дальнейшем приводит к поломке турбокомпрессора.

 

Загрязненное масло

Турбокомпрессор тесно интегрирован в систему жизнеобеспечения двигателя, о чем мы уже говорили выше, и смазывается тем же самым маслом, что и двигатель, за одним исключением! Масло в турбину в большинстве современных моторов поступает после того, как прошло через основные системы двигателя и смазало их.  На практике это означает, что в турбину оно попадает самым последним, после чего сливается прямо в картер. Редкие исключения бывают, когда для смазки турбокомпрессора предусмотрена отдельная магистраль, идущая напрямую с масляного насоса. 

В подавляющем большинстве случаев магистраль не отдельная. Масло, поступая в двигатель, не только смазывает его ,но и смывает продукты трения, коксовые отложения и другие примеси, которые будут отфильтрованы в масляном фильтре. Но до этого момента масло еще должно поступить в турбину, агрегат высокоточный и требовательный к качеству и чистоте масла. 

Если в двигателе имеются неисправности, приводящие к износу трущихся частей, то продукты трения неминуемо будут вымываться маслом и проходить дальше, попадая в другие системы двигателя, в том числе и турбину. В турбине эти примеси приводят к износу ротора и подшипников, увеличивая радиальный люфт и приводя в дальнейшем к поломке. 

На фото показаны несколько примеров износа, который образуется при наличии посторонних, абразивных частиц в масле :

 

 

Если в турбокомпрессоре наблюдается такая картина, значит и многие механизмы двигателя имеют такой же износ. Необходимо в срочном порядке отремонтировать двигатель, устранить причину загрязнения масла абразивными примесями и только после этого ставить восстановленный или отремонтированный турбокомпрессор снова на двигатель. Если не устранить причину,  после ремонта турбины она выйдет из строя снова, именно по этой же причине. 

 

Подпор картерных газов

Картерные газы присутствуют практически в любом двигателе. Образуются они за счет прорыва газов из цилиндров при взрыве рабочего тела через поршневые кольца. Чем новее мотор, тем меньше этих газов, ведь и кольца , и стенки цилиндров находятся в лучшем состоянии, чем у моторов с пробегом. Обычно картерные газы удаляются системой вентиляции картера. В некоторых  случаях это просто сопун, выведенный в сторону, в некоторых случаях — более сложная система, подающие картерные газы снова на впускную систему двигателя. 

По мере износа мотора картерных газов становится больше, а система вентиляции или не справляется с их удалением, или совсем перестает работать надлежащим образом. При таком положении дел, количество газов в картере двигателя начинает создавать там некое положительное давление. И вот это давление в картере создает своеобразную пробку, которая мешает маслу из турбины самотеком сливаться обратно в картер. Масло начинает искать выход из турбины через уплотнительные кольца, турбина начинает течь. Если масло выходит через компрессорную часть турбины — оно попадает в интеркулер, оттуда в двигатель, и сгорает. Если его было мало, то ничего страшного может и не произойти.

Если течь турбины происходит через турбинную часть ( горячую), то масло на выходе сразу же начинает подгорать и коксоваться из-за высокой температуры выхлопных газов. Через какое-то время этот налет кокса достигает таких размеров, что мешает ротору турбины свободно вращаться, теряется производительность, сам ротор начинает изнашиваться, что , в конечном результате, приводит к поломке и необходимости ремонта турбокомпрессора.

Так же, если давление картерных газов много превышает допустимые пределы, эти газы могут через систему слива попасть в корпус турбины. Приводит это к тому, что температура масла поднимается внутри турбины и начинает коксоваться уже в корпусе, оседая на всех поверхностях, уменьшая допустимые зазоры и приводя к тому, что количество попадающего масла в турбину уменьшается. Все эти процессы снова же приводят к выходу из строя турбины и необходимости ее ремонта.

 

Резюме

Бытует мнение, что турбина  — ненадежная деталь двигателя, которая периодически сама по себе ломается, выходит из строя. Но это очень большое заблуждение.

Турбина — надежный агрегат, расчитанный на весь срок службы мотора. Она тесно интегрирована с другими системами двигателя и любая неисправность этих систем будет сказываться на турбине (турбокомпрессоре).

Турбина является своего рода лакмусовой бумажкой, индикатором состояния мотора; сама по себе она не сломается, но при выходе из строя укажет на неисправность той или иной системы двигателя, которая и стала виной поломки турбины. 

Наша задача при ремонте Вашего турбокомпрессора — установить истинную причину выхода из строя турбокомпрессора, донести ее до Вас, чтобы Вы смогли устранить неисправность двигателя и больше не беспокоиться по этому поводу, получая удовольствие от вождения.

Помните : Сломанная турбина — это следствие, а саму причину нужно установить и устранить! 

 

 

Перепечатка текста и фотографий Nadduv.by запрещена без разрешения авторов статьи и владельцев ресурса.