Funcționarea economică a motoarelor diesel mari moderne se bazează pe turbocompresoare cu gaze de eșapament, care pot crește puterea motoarelor diesel cu aproximativ 30%. Pentru a satisface cererea de turbocompresoare pentru motoarele diesel de mare putere, compania MAN a folosit cele mai recente realizări de dezvoltare și tehnologie de fabricație, bazându-se pe experiența sa în fabricarea independentă de motoare diesel și turbocompresoare, pentru a dezvolta seria TCA de turbocompresoare care sunt potrivite pentru motoare diesel cu putere cuprinsă între 5400 și 30000 kW.
O navă de salvare este echipată cu două motoare diesel cu injecție electronică MAN6L48/60CR, cu o putere de 7200 kW × 2, iar fiecare motor principal este echipat cu un turbocompresor TCA55-42W. Viteza maximă a rotorului turbocompresorului în timpul funcționării pe termen scurt este de 19800r/min, iar viteza maximă a rotorului în timpul funcționării continue este de 19400r/min. Presiunea maximă de supraalimentare poate ajunge la 4 bari, iar temperatura maximă admisă de admisie a turbinei de evacuare este de 600 de grade.
Într-o zi, în timp ce nava naviga normal, computerul de monitorizare a motorului principal din dreapta de pe panoul de control al camerei mașinilor a afișat brusc o alarmă de „presiune scăzută a aerului de răcire a discului turbinei” și a declanșat o solicitare de reducere a sarcinii pe motorul principal din dreapta. Inginerul de serviciu a anunțat imediat podul despre această situație, iar motorul principal drept trebuie redus la sub 50% sarcină pentru funcționare. După ce a primit notificarea, șoferul a efectuat imediat o operație de reducere a sarcinii pe motorul principal din dreapta. În acest moment, inginerul apasă butonul de resetare a alarmei mute de pe computerul principal de monitorizare din dreapta al panoului de control, iar alarma de presiune scăzută de răcire a aerului a discului turbinei turbocompresorului dispare.
Ulterior, a fost consultat manualul de instrucțiuni pentru turbocompresorul motorului principal. Manualul prevedea că sarcina maximă a discului turbinei turbocompresorului motorului principal nu poate depăși 70% fără nicio răcire cu aer de impuls (producătorul setează presiunea de răcire a discului turbinei turbocompresorului corespunzătoare vitezei turbocompresorului în programul computerizat de monitorizare. Odată ce presiunea de răcire este abaterea este mai mare decât valoarea setată ± 50mbar, alarma va fi declanșată după o întârziere de 60 de secunde, cu condiția ca turația turbocompresorului să fie Mai mare sau egală cu 11600r/min, iar monitorizarea presiunii de răcire a discului turbocompresorului va avea efect). Cu toate acestea, manualul nu a furnizat în mod specific motivul alarmei de presiune scăzută a aerului de răcire pentru discul turbinei turbocompresorului.
Sistemul de răcire al discului turbinei turbocompresorului este prezentat în diagramă.
Din diagramă, se poate observa că sistemul de răcire cu discul turbinei turbocompresorului constă în principal din conducta de admisie a aerului de răcire cu discul turbinei 2 (8), senzorul de presiune al conductei de răcire 4, conducta de admisie a senzorului de presiune de răcire 3 și sistemul de control gazdă. 5.
Principalele motive pentru presiunea scăzută de răcire a aerului a discului turbocompresorului din motorul principal sunt următoarele: (1) Senzorul de presiune al conductei de răcire este deteriorat, rezultând alarme false; (2) Conducta de admisie a senzorului de presiune a conductei de răcire a scurs aer, determinând senzorul de presiune să simtă o presiune scăzută; (3) Scurgerea conductei de răcire provoacă alarma de presiune scăzută de răcire.
După ce nava a andocat, supervizorul motorului a efectuat mai întâi un test de calibrare pe senzorii de presiune a conductei de răcire ai amplificatoarelor principale ale motorului din stânga și din dreapta. Valorile de testare ale senzorilor de presiune din stânga și din dreapta au fost aceleași, iar defecțiunea senzorului de presiune a fost exclusă. Ulterior, a fost efectuată o inspecție pe conducta de admisie a senzorului conductei de răcire a motorului principal drept și s-a constatat că conducta era normală, fără nicio scurgere de aer.
Conducta de admisie a conductei de răcire este împărțită în două părți: părțile interioare și exterioare. Conducta de admisie a aerului de racire pentru discul turbinei din partea exterioara este usor de inspectat, bine conectata si nu are posibilitatea de scurgere de aer. Ulterior, supraveghetorul motorului a dezasamblat și a inspectat conducta de răcire a discului turbinei din camera de admisie a gazelor de eșapament a turbocompresorului principal din dreapta al motorului. S-a constatat că îmbinarea manșonului filetat de la cotul în unghi drept al țevii de admisie de răcire a discului turbinei din camera de gaze de eșapament a căzut și s-a lipit de inelul duzei împreună cu articulația ruptă a conductei de răcire de la rădăcina răcirii. teava.
Din motive de siguranță, a fost efectuată și o inspecție pe conducta de răcire cu aer a discului turbinei turbocompresorului motorului principal din stânga și s-a constatat că șuruburile manșonului de răcire cu aer din camera de admisie a turbinei turbocompresorului motorului principal din stânga erau doar slăbite și nedeteriorată.
Când apar defecțiunile menționate mai sus, nava a ieșit din fabrică de mai puțin de 1 an, iar motoarele principale din stânga și dreapta au funcționat mai mult de 1000 de ore și sunt încă în garanție. Personalul de conducere a navei a raportat prompt situația de mai sus supervizorului de întreținere a flotei și furnizorului principal de servicii pentru motoare. După primirea feedback-ului, producătorul principal de motor a acordat o mare importanță și a trimis furnizorii de servicii relevanți să înlocuiască ansamblul manșonului de admisie al motorului principal din dreapta și să strângă din nou manșonul de răcire cu aer al turbocompresorului principal din stânga. Componenta țevii de răcire a aerului discului turbinei detașat a fost blocată de inelul duzei și nu a intrat în capătul rotorului turbinei de evacuare a turbocompresorului, ceea ce nu a provocat accidente mecanice grave.
Odată ce diametrul piesei detașate este mai mic decât deschiderea canalului de evacuare a aerului inelului duzei, piesa detașată intră în paletele turbinei, ceea ce poate provoca deteriorarea palelor sau chiar poate face inutil întregul turbocompresor, rezultând pierderi semnificative.
Conexiunile filetate sunt predispuse la defecțiuni la temperaturi ridicate din cauza materialului și asamblarii necorespunzătoare, precum și relaxarea tensiunilor. Relaxarea tensiunilor șuruburilor la temperaturi ridicate este un fenomen tipic de relaxare. Colțul din mijloc al conductei de răcire cu aer a discului turbinei de pe această navă este conectat printr-un manșon filetat. Odată ce firul conectat se slăbește, vibrația manșonului filetat liber se va intensifica sub transmiterea vibrațiilor motorului principal și a vibrațiilor de impact cu gaz. Aerul presurizat care circulă în interiorul traheei este răcit, în timp ce exteriorul traheei este supus erodării fluxului de gaze de eșapament la temperatură înaltă, provocând nu numai stres termic, ci și stres pulsatoriu asupra tubului de răcire a discului turbinei.
Pe baza deteriorării conductei de răcire cu aer a discului turbocompresorului, se poate deduce că cauza acestei defecțiuni este că conducta de răcire cu aer a discului turbocompresorului a motorului principal drept s-a slăbit mai întâi la conexiunea manșonului filetat din mijloc. Țeava de răcire slăbită a suferit defecțiuni prin oboseală în condiții de stres termic ciclic repetat și stres pulsatoriu.
După ce apare defecțiunea menționată mai sus, producătorul echipamentului trimite un furnizor de servicii pentru a înlocui ansamblul conductei de răcire cu aer al discului turbocompresorului de pe motorul principal din dreapta, iar manșonul filetat liber al conductei de răcire cu aer de pe turbocompresorul principal din stânga a motorului este re strâns. Designul conductei de răcire a aerului turbocompresorului are defecte grave și trebuie îmbunătățit înainte de a putea fi utilizat. Înainte ca producătorul să facă orice îmbunătățiri la turbocompresor, singura soluție a fost să scurteze intervalul de inspecție pentru conductele de răcire cu aer ale discului turbinei, să inspecteze și să strângă manșoanele filetate de conectare pentru a preveni slăbirea acestora.
Există două planuri de îmbunătățire: (1) Reproiectează conductele de răcire cu aer ale discului turbinei turbocompresorului, folosind materiale cu rezistență la oboseală mai puternică și adoptând metode de conectare mai fiabile; (2) Scoateți țevile de răcire cu aer ale discului turbinei și înlocuiți discul turbinei care nu necesită răcire.