Обслуживание и ремонт судовых дизелей: в 4 т.
Т. 4 Обслуживание и ремонт турбокомпрессоров и воздухоохладителей. Обкатка и послеремонтные испытания
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Судостроение. Судомоделирование
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Шерстнев Николай Васильевич
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 222
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Специалитет
ISBN: 978-5-16-017460-0
ISBN-онлайн: 978-5-16-110794-2
DOI:
10.12737/1855762
Артикул: 768748.01.01
Доступ онлайн
В корзину
В четвертом томе учебного пособия показаны особенности конструкций основных узлов и деталей турбокомпрессоров и воздухоохладителей, оказывающих влияние на условия их работы и методы технического обслуживания и ремонта. Приведены рекомендации по периодичности регламентированных работ и возможным неисправностям. С примерами из судовой практики рассмотрены методы разборки-сборки, дефектации и ремонта основных узлов и деталей турбокомпрессоров и воздухоохладителей. Предложены рекомендации по обкатке и послеремонтным испытаниям судовых дизелей.
В предыдущих томах показаны особенности конструкций, приведены рекомендации по периодичности регламентированных работ и техническому обслуживанию и ремонту остальных узлов и деталей судовых дизелей.
Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок», и преподавателей вузов. Может быть полезно судовым механикам.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 26.05.06: Эксплуатация судовых энергетических установок
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ ТОМ 4 ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЕЙ. ОБКАТКА И ПОСЛЕРЕМОНТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДИЗЕЛЕЙ Н.В. ШЕРСТНЕВ Москва ИНФРА-М 2022 УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ В ЧЕТЫРЕХ ТОМАХ Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» (квалификация «инженер-механик») (протокол № 7 от 22.09.2021)
УДК 629.5.03(075.8) ББК 39.455.5я73 Ш50 Шерстнев Н.В. Ш50 Обслуживание и ремонт судовых дизелей : учебное пособие : в 4 томах. Том 4. Обслуживание и ремонт турбокомпрессоров и воз- духоохладителей. Обкатка и послеремонтные испытания дизелей / Н.В. Шерстнев. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 222 с. — (Высшее образование: Специалитет). — DOI 10.12737/1855762. ISBN 978-5-16-012671-5 (общ.) ISBN 978-5-16-017460-0 (т. 4, print) ISBN 978-5-16-110794-2 (т. 4, online) В четвертом томе учебного пособия показаны особенности конструкций основных узлов и деталей турбокомпрессоров и воздухоохладителей, оказы- вающих влияние на условия их работы и методы технического обслуживания и ремонта. Приведены рекомендации по периодичности регламентированных работ и возможным неисправностям. С примерами из судовой практики рас- смотрены методы разборки-сборки, дефектации и ремонта основных узлов и деталей турбокомпрессоров и воздухоохладителей. Предложены рекоменда- ции по обкатке и послеремонтным испытаниям судовых дизелей. В предыдущих томах показаны особенности конструкций, приведены реко- мендации по периодичности регламентированных работ и техническому обслу- живанию и ремонту остальных узлов и деталей судовых дизелей. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Эксплуатация судовых энергетических установок», и пре- подавателей вузов. Может быть полезно судовым механикам. УДК 629.5.03(075.8) ББК 39.455.5я73 Р е ц е н з е н т ы: Кирюхин А.Л., доктор технических наук, профессор кафедры экс- плуатации судовых энергетических установок Черноморского выс- шего военно-морского училища имени П.С. Нахимова; Федоровский К.Ю., доктор технических наук, профессор, заведу- ющий кафедрой энергоустановок морских судов и сооружений Сева- стопольского государственного университета ISBN 978-5-16-012671-5 (общ.) ISBN 978-5-16-017460-0 (т. 4, print) ISBN 978-5-16-110794-2 (т. 4, online) © Шерстнев Н.В., 2022 Данная книга доступна в цветном исполнении в электронно-библиотечной системе Znanium
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ….…………..………..………..….……………….…..... 5 1 Техническое обслуживание и ремонт турбокомпрессоров .... 7 1.1 Особенности конструкций и условий работы турбокомпрессо- ров ..................................................................................................... 7 1.2 Состав и периодичность работ по техническому обслужива- нию и ремонту турбокомпрессоров ............................................... 24 1.3 Наружный осмотр и контроль работы турбокомпрессоров ........ 26 1.4 Безразборная очистка воздушной проточной части турбоком- прессоров …………………………………………………….......... 37 1.5 Безразборная очистка газовой проточной части турбокомпрес- соров ……………………………………………………….............. 41 1.6 Очистка воздушных фильтров турбокомпрессоров ..................... 47 1.7 Очистка и ремонт глушителей шума турбокомпрессоров …...... 52 1.8 Демонтаж, разборка-сборка и монтаж турбокомпрессоров ........ 58 1.9 Механическая очистка деталей компрессоров ………………..... 74 1.10 Механическая и химическая очистка деталей турбин …....……. 79 1.11 Особенности конструкций и обслуживания уплотнений турбо- компрессоров ................................................................................... 88 1.12 Особенности конструкций и обслуживания подшипников тур- бокомпрессоров ............................................................................... 94 1.13 Дефектация и ремонт колес компрессоров и диффузоров, колес турбин и сопловых аппаратов, корпусов компрессоров и тур- бин .…………………………………................................................ 105 1.14 Контроль зазоров в турбокомпрессорах ........................................ 114 1.15 Вопросы для самоконтроля …………............................................ 125 2 Техническое обслуживание и ремонт охладителей надду- вочного воздуха .............................................................................. 131 2.1 Особенности конструкций и условий работы охладителей над- дувочного воздуха ........................................................................... 131 2.2 Состав и периодичность работ по техническому обслужива- нию и ремонту охладителей наддувочного воздуха .................... 137 2.3 Наружный осмотр охладителей наддувочного воздуха .............. 138 2.4 Контроль загрязнения охладителей наддувочного воздуха ........ 141 2.5 Контроль внутренней герметичности охладителей наддувочно- го воздуха ......................................................................................... 149 2.6 Очистка охладителей наддувочного воздуха ................................ 151 2.7 Восстановление внутренней герметичности охладителей над- дувочного воздуха ........................................................................... 169 2.8 Осмотр и восстановление протекторной защиты охладителей наддувочного воздуха ..................................................................... 175 2.9 Дефектация и ремонт крышек охладителей наддувочного воз- духа ................................................................................................... 179
2.10 Дефектация и ремонт трубных решеток охладителей надду- вочного воздуха ............................................................................... 181 2.11 Гидравлические испытания охладителей наддувочного воздуха ... 182 2.12 Вопросы для самоконтроля …………............................................ 184 3 Обкатка и послеремонтные испытания судовых дизелей ..... 188 3.1 Обкатка судовых дизелей ............................................................... 188 3.1.1 Назначение обкатки дизелей .......................................................... 188 3.1.2 Программы обкатки цилиндропоршневых групп дизелей .......... 189 3.1.3 Особенности применения приработочных присадок для приработки цилиндропоршневых групп дизелей ................................... 192 3.2 Послеремонтные испытания судовых дизелей ............................. 193 3.2.1 Назначение и состав швартовных испытаний дизелей ................ 193 3.2.2 Проверка пусковых качеств дизелей ............................................. 194 3.2.3 Проверка системы защиты и аварийно-предупредительной сигнализации дизеля ....................................................................... 194 3.2.4 Проверка предельного выключателя дизеля ................................. 202 3.2.5 Испытания дизелей на режимах ..................................................... 203 3.2.6 Проверка регулятора частоты вращения дизеля .......................... 205 3.3 Вопросы для самоконтроля …………............................................ 206 Приложение А. Рекомендации Российского морского регистра судоходства по техническому наблюдению за ремонтом дизелей ( в части турбокомпрессоров и воздухоохладителей) ……… 208 Заключение ..................................................................................... 214 Библиографический список ........................................................ 215 Приложение (доступно в электронной версии книги) ........... 221
ВВЕДЕНИЕ Международной конвенцией о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты (Конвенция ПДНВ) [84] установлены стандарты компетент- ности к кандидатам на получение диплома вахтенного механика (т.е. вы- пускникам специальности "Эксплуатация судовых энергетических устано- вок"). Они структурированы по четырем функциям, одной из которых явля- ется "Техническое обслуживание и ремонт". Для приобретения компетентно- сти по данной функции Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по указанной специ- альности предусмотрены соответствующие дисциплины, где изучаются ме- тоды и средства технического обслуживания и ремонта различных судовых механизмов и оборудования, в том числе дизельных двигателей (дизелей). Судовые дизели являются одним из наиболее сложных и ответствен- ных судовых объектов. Поэтому требуют постоянного внимания обслужива- ющего персонала, обширных и глубоких знаний по методам и средствам кон- троля, поддержания и восстановления технического состояния их деталей и узлов в судовых условиях. Для приобретения этих знаний имеется многочисленная литература. Каждая из известных автору книг со своими достоинствами дополняет дру- гие. Но для учебных целей использовать такое множество литературы не- удобно, а по отдельности – недостаточно. Например, инструкции заводов- изготовителей по эксплуатации и обслуживанию конкретных типов дизелей [7, 18, 22, 67 и др.] (см. библиографический список) предполагают, что об- служивающий персонал обладает необходимыми базовыми знаниями. По- этому они обычно изложены кратко, зачастую без объяснений необходимо- сти выполнения той или иной работы, недостаточно наглядно иллюстрирова- ны и, в любом случае, ограничены особенностями конкретного типа дизеля. В известных учебниках по судовым дизелям, ставших уже классическими [74, 75 и др.], основное внимание уделяется их рабочим процессам, кон- струкции и технической эксплуатации и в меньшей степени – их техническо- му обслуживанию и ремонту. В других учебниках [80, 81, 82 и др.] рассмат- риваются преимущественно методы дефектации и исправления дефектов су- довых дизелей в условиях судоремонтных предприятий, т.е. они ориентиро- ваны на подготовку береговых специалистов и не в полной мере учитывают особенности технического обслуживания и ремонта судовых дизелей силами обслуживающего персонала. Такое положение и побудило автора заняться разработкой данного учебного пособия и демонстрационного приложения к нему, которые являются составной частью лекционного курса для студентов специальности "Эксплуатация судовых энергетических установок" по функ- ции "Техническое обслуживание и ремонт" Конвенции ПДНВ. Очевидно, что при этом частично, с необходимыми дополнениями и изменениями, были ис- пользованы отдельные иллюстрации и фрагменты текстов из упомянутых ис- точников со ссылками на них. В значительной мере они дополнены рекомен-
дациями и фотографиями из судовой практики, наглядно иллюстрирующими выполнение той или иной работы. За эти предоставленные материалы автор выражает глубокую признательность своим студентам и судовым механикам. В связи с большим объемом изложенного материала учебное пособие разделено на 4 тома: том 1. Особенности компоновки, наружный осмотр и контроль работы дизелей. Обслуживание и ремонт узлов и деталей остовов; том 2. Обслуживание и ремонт узлов и деталей групп движения; том 3. Обслуживание и ремонт приводов, механизмов газораспределе- ния и топливной аппаратуры; том 4. Обслуживание и ремонт турбокомпрессоров и воздухоохладите- лей. Обкатка и послеремонтные испытания дизелей. Демонстрационные приложения доступны в электронной версии книги. Автор считает своим долгом выразить признательность профессору Кирюхину Александру Львовичу и профессору Федоровскому Константину Юрьевичу за ценные указания при рецензировании рукописи учебного посо- бия. Памяти старшего механика Носова Евгения Федоровича посвящается. Редактируя неоднократные издания курса лекций, предшествовавших дан- ному учебному пособию, он способствовал изложению материала в простой и наглядной форме.
1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ 1.1 Особенности конструкций и условий работы турбокомпрессоров Турбокомпрессор является основной частью газотурбинной системы наддува дизеля и предназначен для принудительного нагнетания в цилиндры воздуха под давлением. При этом его количество увеличивается, что позво- ляет подавать и сжигать в цилиндрах большее количество топлива и соответственно увеличить мощность дизеля. Место турбокомпрессора в этой системе четырехтактного и двухтактного дизеля показано соответственно на рисунках 1.1 [56] и 1.2 [64]. Отработавшие (выпускные) газы из выпускного коллектора направляются в газовую часть турбокомпрессора. Проходя через сопловый аппарат с сужающимися каналами, газы приобретают необходимое Рисунок 1.1 – Схема газотурбинной системы наддува четырехтактного дизеля
направление и бóльшую скорость и, соответственно, кинетическую энергию. Поступая далее на лопатки турбины, газы передают ей часть кинетической энергии, заставляя ее вращаться. На одном валу с газовой турбиной установлено рабочее колесо центробежного компрессора (нагнетателя). При вращении рабочее колесо сообщает вращательное движение воздуху, находящемуся между лопатками. Возникающие центробежные силы перемещают воздух от центра к периферии колеса, вследствие чего в подводящей полости создается его разрежение, а в нагнетательной – сжатие. Далее сжатый воздух проходит через диффузор с расширяющимися каналами, где его скорость снижа- ется, а давление увеличивается, охлаждается в охладителе, поступает в воз- душный ресивер и распределяется по цилиндрам двигателя. Конструктивные особенности турбокомпрессоров, влияющие на спосо- бы обслуживания, разборки-сборки, восстановления дефектных деталей – до- статочно разнообразны. Одним из основных конструктивных отличий является тип турбины, классифицируемый по направлению подвода газов к колесу – радиальным или осевым относительно оси вращения ротора (рисунок 1.3). Соответствен- но турбину называют радиальной или осевой. Радиальные турбины приме- Рисунок 1.2 – Схема газотурбинной системы наддува двухтактного дизеля
няют в относительно небольших дизелях, как более эффективные, т.к. они обеспечивают бóльшие степени расширения газа при малых его расходах. В последние годы диапазон их применения расширен в сторону увеличения мощности. В более мощных четырехтактных и двухтактных дизелях приме- няют осевые турбины. Они сложнее, но при больших мощностях эффектив- нее радиальных. Существенное влияние на периодичность обслуживания, технологию разборки и сборки турбокомпрессоров оказывает компоновка подшипников ротора и их тип. Различают внутреннее расположение подшипников (между колесами компрессора и турбины) и концевое или внешнее (по концам рото- ра перед колесами компрессора и турбины) (рисунок 1.4) [46]. Внут- реннее расположение подшипников применяют в современных турбо- компрессорах как с радиальными, так и с осевыми турбинами. Обыч- но используют подшипники сколь- жения. Такая их компоновка обес- печивает наибольшую компакт- ность турбокомпрессора. Концевое (внешнее) расположение подшип- ников (обычно качения) применяют в турбокомпрессорах с осевыми турбинами. Считается, что такая компоновка улучшает удобство их обслуживания и обеспечивает более устойчивую работу ротора. Турбина с радиальным подводом газов Турбина с осевым подводом газов 1 – сопловой аппарат (радиальный и осевой соответственно); 2 – колесо турбины; 3 – газовпускной корпус турбины Рисунок 1.3 – Схемы подвода газов к колесу турбины Рисунок 1.4 – Схемы расположения подшипников ротора турбокомпрессора Концевое расположение подшипников Внутреннее расположение подшипников
Другие особенности компоновки и конструкции различных типов тур- бокомпрессоров предлагается рассмотреть на примере их продольных разре- зов и общих видов, приведенных на последующих рисунках. Радиальные турбокомпрессоры (с радиальными турбинами) отече- ственного производства объединены в типоряд ТКР. На рисунке 1.5 [100] представлен продольный разрез радиального турбокомпрессора ТКР-14 со- временной версии, применяемый в дизелях ЧН 18/22 и других. Он состоит из четырех основных частей: корпуса компрессора 1, корпуса турбины 3, кор- пуса подшипников 2 и ротора. Корпус турбины неохлаждаемый, отлит из жаропрочного чугуна, имеет два профилированных канала для подвода газов. В корпусе турбины крепится сопловой аппарат 7, изготовленный из жаро- прочной стали. Корпус компрессора улиточного типа отлит из алюминиевого сплава. Внутренняя полость корпуса образует один профилированный канал подвода сжатого воздуха к всасывающему коллектору дизеля. В расточке корпуса устанавливается профилированная вставка, образующая со стенкой корпуса подшипников безлопаточный диффузор. В некоторых модификациях за рабочим колесом устанавливается лопаточный диффузор. Оба корпуса турбины и компрессора крепятся шпильками к корпусу подшипников, также отлитому из алюминиевого сплава и являющемуся остовом, на котором смонтированы все детали и узлы турбокомпрессора. Корпус подшипников имеет водяную и воздушно-масляную полости. Водяное охлаждение осу- 1 – корпус компрес- сора; 2 – корпус подшипников; 3 – корпус турбины; 4 – колесо компрессора; 5 – подшипник; 6 – вал; 7 – сопловой ап- парат; 8 – колесо турбины Рисунок 1.5 – Продольный разрез радиального турбо- компрессора типа ТКР-14
ществляется со стороны турбины, воздушно-масляная полость предназначена для охлаждения, сбора и слива масла в картер дизеля. Ротор турбокомпрес- сора, состоящий из вала 6, колеса компрессора 4 и колеса турбины 8 враща- ется в бронзовом подшипнике 5, находящемся в расточке корпуса подшип- ников (ранее применяли подшипники качения). Колесо турбины отлито из жаропрочной стали и приварено к валу трением. Колесо компрессора отлито из алюминиевого сплава, соединено с валом посредством шлицов и затянуто гайкой. Смазка подшипника осуществляется от системы смазки двигателя. Для предотвращения попадания масла в проточные части компрессора и тур- бины установлены лабиринтные кольцевые уплотнения. Одним из ведущих зарубежных производителей радиальных турбоком- прессоров является компания MAN Diesel & Turbo (MAN). Общий вид в раз- резе выпускавшихся до недавнего времени турбокомпрессоров серии (типо- ряда) NR и установленных на многочисленные дизели различных типов представлен на рисунке 1.6 [46]. Более подробно конструкция одного из тур- бокомпрессоров этой серии показана на рисунке 1.7 [33]. 1 – глушитель; 2 – вставка направляющая; 3 – корпус компрессора; 4 – колесо компрессо- ра; 5 – диффузор; 6 – корпус подшипников; 7 – газовпускной корпус; 8 – сопловой аппа- рат; 9 – колесо турбины; 10 – газовыпускной диффузор; 11 – газовыпускной корпус Рисунок 1.6 – Общий вид в разрезе турбокомпрессора MAN серии NR
1 – газовпускной корпус турбины; 2 – сопловой аппарат; 3 – колесо турбины; 4 – газовыпускной диффузор; 5 – газовыпускной корпус турбины; 6.1 – глушитель; 6.2 – воздухоприемный патрубок; 7 – вставка направляющая; 8 – колесо компрессора; 9 – диффузор; 10 – корпус компрессора; 11 – корпус подшипников Рисунок 1.7 – Продольный разрез турбокомпрессора MAN типа NR20/R
Доступ онлайн
В корзину