矿用卡车柴油发动机涡轮增压器的故障分析与预防措施

李东炜

（内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

1 引言

涡轮增压技术是当前提高内燃性机能指标的有效方法，目前，此项技术在各种内燃发动机上得到了广泛应用，在矿用卡车、工程机械的柴油发动机上也应用较为普遍。

2 涡轮发动机工作的性能、特点以及工作环境

涡轮增压器主要是利用发动机排出的废气，利用废气产生的驱动力，带动气泵轮等部件进行工作，这样做可以提高一定的进气量，同时可以增加气缸中混合气体的含量，一定程度上可以在气缸容积一定的前提下，提高发动机气缸压缩比，提高相应的转速，提高发动机的效率，增强发动机的输出功率。

矿用卡车长期处于一些灰尘大，不容易冷下来的环境，同时工作周期长，工作负荷大，工况复杂，长时间的连续作业，会导致发动机废气的温度很高，利用发动废气的涡轮增压器的工作温度也会很高。

由于发动机涡轮增压器工作温度很高，装配的泵轮与壳体之间的径向间隙就有一定的长度限制，保证转子与壳体之间的间隙在一定的范围之内，避免高温工况下热胀冷缩影响零部件装配精度及涡轮正常工作。

3 故障原因及维修措施分析

3.1 故障原因分析

在矿山工作环境中，灰尘及高温极容易造成空气过滤器堵塞，使得管道产生变形以及截面变小等情况，造成泵轮的进口阻力在一定程度上也变大。同时，涡轮的壳流道的特殊构造等原因，使得发动机由于长时间在低负荷条件下工作造成发动机燃烧不良，涡轮的壳流道以及叶轮是在发动机排出的高温废气中进行工作，这样发动机在燃烧不充分的情况下或者长期低负荷条件下工作，使得发动机涡轮容易在涡轮段的叶轮道以及叶轮的背面产生一些严重积碳，涡轮的气体流动阻力增大，进气量产生一定损失，同时还会造成增压器工作温度进一步升高，另一方面还会使得进气压力下降，涡轮的效率也会有一定程度的降低，这是机器本身以及进气管系统本身的故障造成的，我们知道压缩气体的压力降低，就会使得发动机的功率在一定程度上发生变化，进而影响发动机的输出功率，常见的故障表现为低马力、动力不足等[1]。

积碳影响进气压力的同时，还会使得排气门的密封性能受一定影响，使得排气口附近产生关闭不严的情况，增加了排气管内部废气的压力，进一步使得涡轮温度升高，同时还会造成气缸内部气体减少。为了保证发动机有效的功率输出，就需要加大燃油的供给，这样就形成了恶性循环，排气管内部的废气温度以及压力进一步升高等[2]。同时，如果燃油供给系统出现问题，会使得混合气体在气缸内部产生燃烧不良等情况，因此，要及时对发动机及涡轮的积碳进行处理，保证气缸内的混合气体进行充分燃烧，避免产生严重的发动机后燃的情况；结合矿上的特殊工作环境，涡轮增压器很多故障情况是燃烧不完全，外加扬尘及煤粉过多造成的，矿用卡车在长时间灰尘大的条件下高负荷工作，很容易在冷器流道中结合形成一些比较厚的物质，当泵轮因为进气通道的横截面积变小或者是因为压力产生剧烈的周期性变化，造成增压器的泵轮产生振动，进而导致增压器转子发生抖动，压力周期可能也会发生一些严重的变化，进气燃烧不同步，发动机功率降低。

涡轮增压器的润滑系统也很有可能因为密封不好，使润滑油系统进入杂质等，那么发动机在工作过程中，润滑油内部压力大和回油管内部密封不彻底，会造成涡轮的增压发生变化，类似这种情况，涡轮增压器工作情况产生变化的主要原因就是增压器回油管道内部堵塞，涡轮端密封环漏油，使得涡轮的密封性降低，涡轮增压器的的积炭性增加，同时泵轮端的密封性受到一定的影响。

另一方面，受涡轮增压器制造精度的限制，转子的直径会有一定的误差，在高速旋转的过程中，转子的部件可能会产生很大的惯性，同时，由于旋转不平衡情况的存在，使得增压器不够灵敏，增压效果可能会不如原先设计的工作效果。

3.2 预防措施及一些维修方法

首先，要保证设备的正确操作使用以及制定比较科学的预防措施，进一步加强设备的管理，这些都是正确维护好设备，保证设备正常使用，减少故障的基本方法，同时，涡轮增压器的使用寿命也会比原来更长[3]。在发生故障时，需要能够及时找出故障发生的原因并进行修理，保证增压器能正常进行工作。在日常使用过程中需要注意的事项有，发动机启动以后要慢慢加速，不能突然加速，在冬季，长时间停机的设备要定期预热。同时，要求发动机在启动时要带中速的空载运转，大约5min左右，然后再进行慢慢加速，这样启动涡轮增压器，会使启动后的运转速度比较高，与此同时，需要润滑油泵提供足够流量以及压力的润滑油，这样对增压器的轴承可以进行一定程度的润滑、冷却，以保证轴承在后期的工作进程中可以正常工作。

在停机之前应该使发动机在一定的低速下运转大约5min，使设备缓慢降温，避免高负荷工作后立即停机，如果发动机突然停车，会使得润滑油的压力以及流量突然降低，造成润滑油压力下降之后仍然处于高温中的发动机和涡轮增压器不能进行缓慢冷却，这样会加速密封环老化以及轴承产生烧损的现象，同时增压器中存在的润滑油燃烧以及后期形成胶状的物质，可能会一直存在于增压器内，对后期发动机的运转更会产生严重的影响。

因为增压器转子的工作的平稳性可能会影响到后期的工作性能，因此，在安装的时候一定要保证转子轴向的间隙，涡轮以及泵轮与壳之间的间隙，尽量符合工程的要求，同时，在设备投入使用后要定期检查转子转动的具体情况，如检查转子有没有出现异常的噪声以及转子具体的转动情况，如果发现异常，应该及时进行检修，以避免影响发动机后期的正常工作。如果要避免转子在运转的时候，出现一些比较严重的情况，可以在检查转子的时候定期测量转子轴向的间隙，涡轮以及泵轮壳体之间的径向间隙，一旦发现不符合要求，一定要及时向领导报告，并请求专业工作人员进行调整，运用技术方法，及时对转子进行维修，以避免后期发动机出现难以修理的问题，导致最后影响整个机器的使用。

矿用卡车发动机涡轮增压器的空气过滤器，以及进气排气管，油管密封软件等非常重要，必须严格控制其质量及装配精度，严禁使用不合格的配件或精度不够的替代品[4]。与此同时，这些零部件虽然看起来和普通的元件没有很大区别，但是其工作条件及原理等方面和一般的器件有很大区别，如涡轮增压器的密封原理，和其他低速机械相比有很大不同，其主要是通过涡轮转子工作实现密封，当连接增压器的管路出现气体泄漏时，会使得两侧气体压力不均衡，从而引起增压器两侧或单侧产生漏油现象。因此，针对后期运行过程中增压器产生的漏油现象，需要及时进行维修。矿用自卸车发动机涡轮增压器对于发动机后期的使用有很大关系。对于出现的故障，需要及时进行处理修复；进气排气的管路，润滑油的管路，一定要经常保持清洁，定期更换空气滤清器，严禁使用旧的空气滤清器。针对管路密封以及润滑系统密封，一定要定期进行检查并清洗油路，在检修安装之后，还需进行一定的模拟实验，定期保养维护，日常使用过程中要严格遵守保养点检制度，确保发动机后期的正常使用。

4 结语

通过以上的分析研究，对于发动机涡轮增压器的工作原理及常见故障处理方法，故障预防措施等，维修人员和设备管理人员都要有基本的了解，这样才能制定合理的设备管理制度和维修点检制度，在设备出现问题后才能采取正确的维修处理方法，及时修复，保证设备的可用率，延长设备使用寿命，保证矿山的生产能力，进而提高经济效益。