Двигатель с газотурбинным наддувом представляет собой комбинированную установку, состоящую из двигателя, газовой турбины и нагнетателя. При работе на переменных режимах каждый из этих агрегатов имеет свою характеристику, представляющую собой связь между различными показателями рабочего процесса.
При повышении среднего индикаторного давления увеличивается число оборотов газотурбонагнетателя, повышается температура газов перед турбиной и за турбиной, увеличиваются давление наддувочного воздуха, температура воздуха до и после холодильника. Наибольшее допускаемое значение температуры газов перед турбиной ограничивается жаростойкими свойствами материала лопаток газовой турбины.
В период эксплуатации необходимо контролировать температуру подшипников газотурбонагнетателя, частоту вращения ротора, давление наддува и температуру выхлопных газов и наддувочного воздуха.
Предельная нагрузка дизеля может быть определена по температуре выхлопных газов. Чрезмерное повышение температуры выхлопных газов может вызвать обгорание, коробление и другие повреждения лопаток газовой турбины, поэтому работа двигателя при температуре выхлопных газов, превышающей пределы, предусмотренные инструкцией для данного дизеля, запрещается.
При постоянных мощности и частоте вращения вала двигателя с увеличением температуры окружающей среды уменьшается степень сжатия в нагнетателе, повышаются температура газов до газовой турбины и эффективный удельный расход топлива.
При одновременном уменьшении давления, увеличении влажности и температуры атмосферного воздуха температура выхлопных газов может повыситься на 20-25% по сравнению с номинальным значением, что заставляет уменьшать нагрузку двигателя.
Температуру наддувочного воздуха за охладителем поддерживают в пределах 30 - 40° С. Она не должна быть ниже точки росы, чтобы не препятствовать выделению влаги из продувочного воздуха при низкой температуре забортной воды, которая прокачивается через воздушный холодильник и охлаждает наддувочный воздух.
Наивыгоднейший режим работы воздушных холодильников выбирают из таблиц предельной влажности наддувочного воздуха в зависимости от давления, температуры и влажности его.
Вода, выделившаяся в ресивере из наддувочного воздуха или поступившая в ресивер через неплотности в воздушном холодильнике, вместе с наддувочным воздухом поступает в цилиндры двигателя, в результате чего нарушаются процессы смазки и горения топлива в цилиндре, особенно при использовании топлива с большим содержанием серы. Удаление воды из коллектора наддувочного воздуха осуществляется через сливные краны в его нижней части.
Повседневный уход за газотурбонагнетателем заключается в обеспечении нормальной смазки, охлаждения и работоспособности агрегата.
После остановки двигателя продолжительность вращения ротора газотурбонагнетателя по инерции служит признаком исправной работы последнего. Это время указывается в инструкции по эксплуатации газотурбонагнетателя и обычно равно 1 - 1,5 мин.
В зависимости от конструкции и условий эксплуатации газотурбонагнетатель разбирают для осмотра и проверки износа деталей примерно через 8000 ч работы двигателя. Перед осмотром полость охлаждения промывают и очищают от накипи.Изношенные цинковые протекторы заменяют новыми. Внутренние полости воздуходувки и турбины очищают от масла, пыли и нагара. При осмотре газотурбонагнетателя обращают особое внимание на плотность посадки рабочего колеса на валу, отсутствие следов задевания вращающихся и неподвижных деталей, на целость и исправность бандажей и лопаток.
У соплового аппарата проверяют отсутствие коробления, трещин или поломки лопаток. Проверяют радиальный зазор-между лопатками и сопловым аппаратом, а также осевой зазор между турбинным диском и сопловым аппаратом. При повреждении шариковых подшипников их заменяют новыми. Газотурбонагнетатель, имеющий даже незначительные дефекты, к эксплуатации не допускается. Плоскости разъема корпуса газотурбонагнетателя чистить шабером или наждачной бумагой нельзя (чтобы не нарушить газоплотность соединения).
Вибрация газотурбонагнетателя может появиться вследствие нарушения уравновешенности ротора, искривления оси вала ротора, неисправности подшипников, неисправности системы смазки и т. д. При появлении вибрации газотурбонагнетатель останавливают, выясняют неисправность и устраняют ее.
В случае повреждения колеса, вала или диска агрегат необходимо отправить для ремонта на завод, который имеет соответствующее оборудование для балансировки ротора.
В результате неполного сгорания топлива в цилиндре двигателя, из-за обильной смазки цилиндра и наличия в выхлопных газах солей, обводнения топлива морской водой засоряется; проточная часть турбины (лопатки и сопловой аппарат), в результате чего уменьшается проходное сечение для газов, и, как следствие, число оборотов турбины падает и снижается давление наддувочного воздуха. Неравномерное отложение нагара на лопатках вызывает неуравновешенность ротора, что приводит к вибрации турбины. Для предотвращения попадания посторонних предметов из цилиндров двигателя в турбину проверяют состояние фильтра.
Для смазки подшипников ротора применяют турбинное масло вязкостью не выше 7 – 9° ВУ при температуре 50° С. Заменяют масло в системе смазки газотурбонагнетателя через 2000-3000 ч работы последнего.
При выходе из строя газотурбонагнетателя допускается работа двигателя без него. В этом случае, для того чтобы предохранить газотурбонагнетатель от повреждения и получить от двигателя максимальную мощность, необходимо:
- заклинить ротор газотурбонагнетателя (обычно применяется специальный стопор);
- при наличии нескольких газотурбонагнетателей установить в нагнетательном патрубке аварийного газотурбонагнетателя диск с отверстием, пропускающим воздух из ресиверав аварийный нагнетатель, благодаря чему последний охлаждается;
- при наличии одного газотурбонагнетателя с наддувочного коллектора снять фланец и вместо него установить сетку, что даст возможность воздуху поступать в цилиндры двигателя, минуя аварийный газотурбонагнетатель;
- при длительной работе без газотурбонагнетателя вынуть ротор.
Режим работы двигателя с отключенным агрегатом наддува должен соответствоать указаниям заводской инструкции по эксплуатации.
Мощность, которую можно получить при работе с заклиненным ротором турбонагнетателя, ограничивается температурой и дымностью отработавших газов.
Периодичность осмотров продувочных насосов ротативного типа зависит от их конструкции, указывается в инструкции по эксплуатации двигателя и составляет 1000-1200 ч работы двигателя. Неисправности продувочных насосов обычно вызываются попаданием посторонних предметов в приемную полость насоса, чрезмерным износом его деталей, плохим состоянием клапанов, неправильной смазкой.
Попадание посторонних предметов в полость продувочного насоса может быть обнаружено по ненормальному шуму при работе последнего. В этом случае двигатель немедленно останавливают, выясняют причину появления шума и устраняют ее.
При переборке продувочного насоса ротативного типа замеряют зазоры между роторами, между роторами и корпусом, между роторами и торцевыми крышками, между зубьями шестерен привода насоса, в подшипниках. Величина этих зазоров не должна быть больше указанных в инструкции по эксплуатации двигателя. Во время работы насоса роторы нагреваются, и размеры их увеличиваются. Малая величина зазоров может привести к касанию роторов между собой, а также о корпус, что вызовет повышенный износ деталей продувочного насоса. Нарушение величины зазоров между зубьями шестерен привода насоса вызывает несинхронное вращение роторов насоса, что может привести к аварии. Мелкие риски на поверхности роторов не являются серьезным дефектом и устраняются зачисткой наждачной бумагой.
При неплотности клапанов и различных уплотнений в продувочном насосе производительность его резко уменьшается. Неплотности устраняют притиркой клапанов и заменой или подтягиванием уплотнений.
Сетка приемной полости продувочного насоса или фильтра должна быть чистой и исправной. Работа с поврежденной или снятой сеткой не допускается.
При обильной смазке или неисправных масляных уплотнениях в рабочую полость продувочного насоса попадает масло, которое затем вместе с воздухом поступает в цилиндр двигателя, нарушая исправную работу последнего. Поэтому из воздушного ресивера периодически спускают скопившееся масло, открывая сливные краны в нем, и очищают ресивер от грязи.
