Турбокомпрессор ТК-34 дизеля 10Д100. Предупреждение помпажа турбокомпрессора.

Введение

Тепловоз ТЭ10М (рис. 1) представляет собой магистральный локомотив с электрической передачей постоянного тока. Предназначен тепловоз для работы с грузовыми поездами на дорогах СССР колеи 1520 мм в различных климатических усло­виях с широким диапазоном (от -50 до +40° С) температуры окружающего воздуха.

Рис. 1. Расположение оборудования на тепловозе:

1 — пульт управления; 2 — ручной тормоз; 3 — вентилятор кузова; 4 — резервуар установки пенного пожаротушения; 5 — тяговый генератор; 6 — вентилятор охлаждения тягового генератора; 7 — тифон; 8 — редуктор вентилятора охлаждения тягового генератора; 9 — воздуходувка второй ступени (цен­тробежный нагнетатель); 10 — воздухоохладитель; 11 — дизель; 12 — выпускное устройство; 13 — турбокомпрессор; 14 — адсорбер; 15 — бак для воды; 16 — подпятник вентилятора; 17 — колесо вен­тилятора; 18 — вал карданный; 19 — охлаждающие секции; 20 — гидропривод вентилятора холо­дильной камеры; 21 — тележка задняя; 22 — топливный бак; 23 — тележка передняя; 24 — скоростемер: 25 — сиденье машиниста; 26 — камера аппаратная правая; 27 — канал забора воздуха на ох­лаждение тяговых электродвигателей передней тележки; 28 — вентилятор охлаждения электродвига­телей передней тележки; 29 — канал забора воздуха на охлаждение тягового генератора; 30 — маслопрокачивающий агрегат; 31 — воздухоочиститель правый; 32 — редуктор распределительный задний; 33 — фильтр грубой очистки масла; 34 — теплообменник; 35 — автоматический привод гидромуфты; 36 — фильтр тонкой очистки масла; 37 — синхронный подвозбудитель; 38 — канал забора воздуха на охлаждение электродвигателей задней тележки; 39 — санузел; 40 — вентилятор охлаждения элек­тродвигателей задней тележки; 41 — топливоподогреватель; 41 — воздухоочиститель левый; 43 — ба­тарея аккумуляторная; 44 — топливоподкачнватощий агрегат; 45 — выпускной канал охлаждения тягового генератора; 46 — редуктор распределительный передний; 47 — компрессор; 48 — двухмашин­ный агрегат; 49 — камера аппаратная левая

Мощность трехсекционного тепловоза позволяет обслуживать поезда унифици­рованной нормы массы на участках с электрической и тепловозной тягой, а также использовать тепловоз для работы на участках железной дороги, имеющих большие затяжные подъемы.

Система обслуживания (по составу локо­мотивной бригады) устанавливается МПС. Управление всеми секциями осуществляет­ся из крайней секции.

Тепловоз ТЭ10М выпускается в двухсекционном (2ТЭ10М) и трехсекцион­ном (3ТЭ10М) исполнении. Конструкционные особенности тепловоза 3ТЭ10М позволяют использовать секции для работы в трехсекционном, двухсекцион­ном (две крайние или средняя в паре с любой крайней) и односекционном (крайние секции) исполнении.

Сочленение секций тепловоза ТЭ10М с секциями тепловоза 2ТЭ10В (на базе которого он построен) конструкцией не предусмотрено.

Секции тепловоза ТЭ10М соединены автосцепкой СА-3, крайние секции одинаковы по конструкции, на средней вместо кабины установлен тамбур, в котором размещено оборудование, необходимое для проведения реостатных испытаний секции и самостоятельного перемещения по деповским путям.

Каждая секция тепловоза представляет собой шестиосный двухтележечный экипаж, объединенный главной рамой с кузовом и кабиной машиниста (для средней секции — тамбуром). Посередине кузова расположена дизель-генераторная группа, состоящая из дизеля и установленного с ним на одной общей раме генератора. Тяговый генератор вырабатывает ток, поступающий к шести тяговым электродвигателям, установленным на тележках. Через зубчатую передачу (пара цилиндрических шестерен) тяговые электродвигате­ли вращают колесные пары тепловоза. При пуске дизеля генератор работает в режиме электродвигателя, получая питание от аккумуляторной батареи.

Регулирование скорости тепловоза и тягового усилия производится путем изменения возбуждения генератора и частоты вращения вала дизеля.

Для расширения диапазона скоростей тепловоза, при которых использует­ся полная мощность дизеля, применены две ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей на 60 и 36%.

Все электрические сигналы (токи) от узла обратной связи (через селектив­ный узел), тахометрического блока и индуктивного датчика объединенного регулятора дизеля подаются на обмотку управления амплистата, ток выхода которого через возбудитель поддерживает оптимальные параметры генератора.

Тепловоз оборудован комплексным противобоксовочным устройством, обес­печивающим получение динамических жестких характеристик генератора, т. е. неизменность его напряжения при боксовании одной или нескольких колесных пар, а также своевременное обнаружение боксования и его прекра­щение с наименьшими потерями силы тяги тепловоза.

Все вспомогательные механизмы, а также отдельные электрические машины (двухмашинный агрегат и синхронный подвозбудитель) приводятся во враще­ние от вала дизеля через редукторы и валопроводы. Работа дизеля обеспечи­вается топливной системой, системами воздухоснабжения, смазки и охлажде­ния. Электрические машины (тяговый генератор и тяговые электродвигатели) оборудованы системой принудительной вентиляции. Кабина машиниста теп­ловоза защищена шумоизоляцией и оборудована отопительно-вентиляционной установкой. Тепловоз оборудован радиостанцией, установкой пожароту­шения и автоматической сигнализацией, предупреждающей о возникновении пожара.

Турбокомпрессор ТК-34 дизеля 10Д100. Предупреждение помпажа турбокомпрессора.

При проведении технического обслу­живания ТО-1 и ТО-2 на работающем дизе­ле проверяют поступление масла к под­шипникам турбокомпрессора (рис. 2). В процессе ТО-3 проверяют давление масла после фильтра турбокомпрессора (не ме­нее 0,25 МПа), состояние дюритовых рука­вов, свободный выбег ротора, который должен вращаться не менее 1 мин после остановки дизеля.

Рис. 2. Турбокомпрессор ТК-34Н (продольный разрез):

1 - корпус компрессора; 2 - рабочее колесо компрессоре; 3 - вставка; 4 - диффузор; 5 - резино­вое кольцо; б - кожух; 7 - ротор; 8 - кожух соплового аппарата; 9 - рабочее колесо турбины: 10 - корпус выпускной; 11 - проушина; 12 - сопловой аппарат; 13 - корпус газоприемный; 14 -подшипник со стороны турбины (опорный); 15- крышка подшипника; 16- штуцер; 17- патрубок; 18 - экран; 19 - кожух ротора; 20 - кронштейн; 21 - штифт; 22 - компенсатор; 23 - подшипник со стороны компрессора (опорно-упорный); 24 — дроссель

Проверяют также осе­вой разбег ротора (0,15-0,25 мм) и плав­ность его вращения, зазоры "на масло" в подшипниках. При работающем дизеле производится безразборная промывка ла­биринтных уплотнений. На текущем ре­монте ТР-1 проверяют, нет ли выброса масла из лабиринта опорно-упорного под­шипника в полость наддувочного воздуха, промывают трубопровод дизельным топ­ливом под давлением 0,3 МПа и проду­вают его сжатым воздухом, промывают элемент и корпус фильтра. Кроме этого, проверяют радиальный зазор между лопат­ками колеса турбины и кожухом соплово­го аппарата и радиальный зазор между ло­патками компрессора и фасонной встав­кой на входе. Осматривают и очищают от нагара защитные решетки.

Повреждения турбокомпрессора свя­заны преимущественно с отложениями на­гара на поверхностях деталей газового тракта, что приводит к ухудшению отвода теплоты, деформации деталей и к механи­ческим поломкам. При ремонтах ТР-2 и ТР-3 и заводских турбокомпрессоры сни­мают для проведения осмотра и ремонта.

Перед снятием турбокомпрессора с дизеля отсоединяют детали выпускного устройства на крыше тепловоза, ослаб­ляют хомуты на дюритовых рукавах дре­нажной трубы, снимают люк крышки теп­ловоза над турбокомпрессором, отсоеди­няют от турбокомпрессора трубопроводы масла, воды, вентиляции картера и гибкое соединение подачи воздуха от воздухо­очистителя к всасывающему патрубку тур­бокомпрессора. Далее отсоединяют выпуск­ные патрубки дизеля от корпуса турбины, выпускную трубу от выпускного корпуса турбокомпрессора, корпус компрессора от воздушного коллектора дизеля, отвер­тывают гайки крепления кронштейнов турбокомпрессора к двигателю. После это­го краном снимают турбокомпрессор с ди­зеля и устанавливают его в кантователе при горизонтальном положении оси ротора. В этом положении снимают масляные тру­бы и масляный фильтр, вывертывают шту­цера подвода масла к подшипникам и сни­мают крышки подшипников опорного и опорно-упорного. Затем турбокомпрессор поворачивают в кантователе компрессо­ром вверх и с помощью специального тор­цевого ключа / отвертывают с конца вала

Рис. 3. Торцевой ключ 121

ротора 2 гайку 3 (рис. 3), снимают шай­бу, отвертывают гайки крепления подшип­ников 23 (см. рис. 2) и с помощью при­способления 1 (рис. 4) выпрессовывают опорно-упорный подшипник 2 из кор­пуса 3, затем снимают компенсатор 22 (см. рис. 2) и пяту 1 с вала ротора 2 (рис. 5). Далее отвертывают гайки креп­ления корпуса компрессора 1 (см. рис. 2) к выпускному корпусу 10, снимают кронштейн и проушины, после чего отсо­единяют корпус компрессора от выпуск­ного корпуса с помощью отжимных бол­тов, как показано на (см. рис 6). После сня­тия корпуса компрессора извлекают диф­фузор 4 (см. рис. 2) и с помощью рым-болта, навернутого на конец вала ротора, вынимают ротор 7 вместе с лабиринтом и теплоизоляционным кожухом 6. Отверты­вают болты крепления кожуха 8 соплово­го аппарата 12 к газоприемному корпусу 13 и снимают сопловой аппарат. Турбо­компрессор поворачивают так, чтобы газо­приемный корпус занял верхнее положе­ние, выпрессовывают опорный подшипник 14 из газоприемного корпуса и, повернув турбокомпрессор в кантователе в горизон­тальное положение, отсоединяют газоприемный корпус от выпускного.

При частичной разборке ротора сни­мают уплотнительные кольца, отворачи­вают болты крепления лабиринта, тепло­изоляционного кожуха и экрана и сни­мают половинки лабиринта. При помощи двух воротков поворачивают экран отно­сительно теплоизоляционного кожуха на 90° для совмещения их по разъему и сни­мают половинки теплоизоляционного ко­жуха с ротора. Детали турбокомпрессора очищают от нагара, накипи; ротор и сопло­вой аппарат перед промывкой в растворе очищают.

Контроль состояния и ремонт деталей турбокомпрессора. Основные возможные неисправности, трещины в теле корпуса и рабочих колесах компрессора и турбины, повышенный осевой разбег, прогиб, бие­ние и трещины ротора, повреждение лопа­ток, подшипников. Водяные полости газо­приемного и выпускного корпусов спрессовывают водой при температуре 70-80 °С и давлении 0,5-0,6 МПа в тече­ние 15 мин. При трещинах в зоне установ­ки подшипников корпусы заменяют. До­пускается заварка одиночных трещин электродуговой сваркой угольными электродами с присадкой алюминия или сваркой в среде аргона.

Рис. 4. Выпрессовка подшипника из корпуса 122

Рис. 5. Приспособление для снятия пяты с вала ротора:

1 - пята; 2 - вал ротора; 3 - съемник пяты

Рис. 6. Отсоединение корпуса компрессора от выпускного корпуса:

1 - корпус компрессора; 2- отжимной болт; 3-выпускной корпус

Покоробленные и поврежденные привалочные поверхности исправляют; кре­пежные отверстия с сорванной резьбой в алюминиевых деталях рассверливают, на­резают резьбу большего диаметра и завер­тывают стальные ввертыши с посадкой их на клеящий состав. После ремонта корпу­сов их вновь спрессовывают, при этом не допускаются течи и запотевания. Трещины в диффузоре заваривают, погнутые лопат­ки выправляют. Проверяют состояние теплоизолирующей массы в теплоизоля­ционном кожухе, при выкрашивании мас­су заменяют или добавляют новую.

Ротор турбокомпрессора осматривают и проверяют состояние шеек вала, рабочих колес компрессора и турбины, проверяют биение вала ротора. Участки вала под под­шипники и уплотнительные кольца прове­ряют на магнитном дефектоскопе; при трещинах ротор подлежит замене. Радиаль­ный зазор в подшипнике (на масло) вос­станавливают хромированием. Задиры, за­боины цапф вала ротора глубиной более 0,3 мм исправляют постановкой втулок (рис. 7), которые напрессовывают пос­ле нагрева в масле до температуры 230-250 °С.

Уплотнительные кольца подлежат за­мене при изломах, износе торцовое по­верхностей, уменьшении толщины колец, изменении размера зазора в замке кольца. Поврежденные лабиринты-гребешки вы­правляют или заменяют.

Рабочее колесо компрессора заменяют при наличии трещин, глубоких забоин, вмятин, дефектов лопаток. Необходимо проверить посадку колеса на валу ротора; причиной ослабления посадки может быть некачественная сборка. Посадку восста­навливают с помощью клея ГЭН-150(В), а также хромированием, осталиванием, цин­кованием. Рабочее колесо турбины заме­няют при трещинах в диске или лопатках, глубоких забоинах и повреждениях лопа­ток. Для конструкции турбокомпрессора с креплением лопаток турбины при помо­щи "елочного замка" возможна замена поврежденных лопаток; разность массы лопаток не должна быть больше 1 г.

После замены лопаток и устранения дефектов ротор подвергается динамичес­кой балансировке до получения остаточного небаланса не более 0,025 Н-см.

Рис. 7. Установка втулок на шейки валов ротора со стороны компрессора (а) и со стороны турби­ны (б)

Биение ротора проверяют по индикатору в цент­рах станка и устраняют механической об­работкой или термической правкой. Осо­бое значение имеет состояние уплотнительных колец, которые из-за закоксовывания лабиринтов выходят из строя, что может привести к прорыву газов от турбины в полость подшипника. При замене втулок подшипников контроль соосности отверс­тий выполняют с помощью технологичес­кого вала; допустимая несоосность от­верстий втулок 0,05. мм.

Техническое состояние соплового ап­парата оказывает большое влияние на на­дежность турбокомпрессора. Характерные неисправности: трещины лопаток, короб­ление, сужение выходных сечений - эти дефекты являются результатом воздейст­вия высокой температуры газов перед тур­биной. Суммарная площадь выходных се­чений должна быть 126—129 см², ее опре­деляют путем обмера с применением спе­циального шаблона; корректировку пло­щади производят подгибанием лопаток.

Масляный фильтр турбокомпрессора разбирают, промывают детали и проду­вают их сжатым воздухом. В случаях об­рыва сетки фильтрующего элемента допус­кается запайка припоем ПОС-30. Пружину фильтра заменяют при потере ею упругос­ти, нал и-ми трещин, надломов. Собранный фильтр спрессовывают дизельным топли­вом под давлением 0,7 МПа в течение 5 мин.

Сборка турбокомпрессора. В первую очередь собирают ротор турбокомпрессо­ра: устанавливают уплотнительные коль­ца на концах ротора, измеряют за­зор в ручьях уплотнительных колец (0,12-0,30 мм) и покрывают кольца кон­систентной смазкой. Устанавливают на ра­бочее колесо компрессора 2 (см. рис. 2) обе половинки лабиринта, вставляют экран 18 в теплоизоляционный кожух и устанавливают его половины на ротор, производят крепление кожуха к ла­биринту.

Затем собирают газоприемный корпус, монтируя сопловой аппарат 12 и кожух 8, и корпусы компрессора с фасонной и пря­мой вставками. На привалочную плос­кость выпускного корпуса 10 наносят тон­кий слой герметика и прокладывают шел­ковую нить с перекрытием концов, но без наложения их друг на друга. Газоприем­ный корпус 13 устанавливают на шпильки выпускного корпуса и затягивают их. Пос­ле этого устанавливают опорный подшип­ник 14 и поворачивают турбокомпрессор в кантователе так, чтобы привалочная плос­кость под корпус компрессора была обра­щена вверх. Собранный ротор осторожно опускают в отверстие корпуса, закреп­ляют лабиринт на корпусе и устанавливают диффузор 4 лопатками вверх.

Подготавливают привалочную плос­кость выпускного корпуса, покрывая ее герметикой и уложив шелковую нить, и устанавливают корпус компрессора 1 на выпускной корпус. Монтируют опорно-упорный подшипник 23 на выпускной корпус и поворачивают турбокомпрессор в горизонтальное положение. Замеряют максимальный осевой ход ротора и осевой ход при затянутом подшипнике; по этим размерам определяют зазор между лопат­ками колеса компрессора и фасонной вставкой (0,8-1,0 мм). Регулировка зазо­ра достигается шлифованием или подбо­ром компенсатора 22.

После сборки проверяют: осевой раз­бег ротора (0,15-0,35 мм), регулируя его шлифованием торца вала ротора со сторо­ны шайбы и изменением толщины регули­ровочных пластин опорно-упорного подшипника; радиальный зазор меж­ду колесом компрессора и вставкой (0,9-1,0 мм); радиальный зазор между лопатками колеса турбины и кожухом соплового аппарата (0,75-0,85 мм). Зазор "на масло" в подшипниках устанавливают при их ремонте. При установке турбокомпрессора на дизеле соединяют корпус компрессора с воздушным коллектором дизеля, выпускной корпус - с выпускной трубой и газоприемный корпус - с вы­пускными патрубками дизеля, подсоеди­няют трубопроводы масла, воды и трубы вентиляции картера.