Uzroci otkazivanja turbokompresora ( turbine )

kvarovi turbine


Ispravnost, odnosno moguće nepravilnosti i kvarovi turbokompresora dijagnosticiraju se prema najčešćim simptomima, odnosno nepravilnostima:

• Motor slabo vuče - ako motoru nedostaje snage, potrebno je utvrditi je li uzrok u turbokompresoru ili motoru. Najvažnije je provjeriti tlak prednabijanja, mjeračem tlaka (manometrom) koji se postavlja iza turbokompresora. Ovis
no o vrsti motora i turbokompresora tlak treba biti od 0,8 do 1,2 bara. Ako je tlak prenizak tada je problem u turbokompresoru.
Mogući uzroci:
- otpori (začepljenja) ili propusnost u ispušnom vodu, prije turbine
- otpori (začepljenja) ili propusnost u tlačnom vodu, iza kompresora
- zaprljan ili oštećen hladnjak stlačenog zraka (intercooler)
- propuštanje zraka na usisnoj grani (brtvi)
- zaprljan filtar zraka
- oštećenje turbine i rotora, zbog ulaska vanjskih dijelova: matica, vijaka, dijelova prstena, ventila...
- istrošenje rotora, odnosno ležajeva
- neispravan ventil za podešavanje tlaka nabijanja
- začepljen dovod ulja turbo punjaču
- blokiran mehanizam za zakretanje statorskih lopatica turbine, kod VNT turbotunjača (ako snage nedostaje samo na niskim ili samo na visokim okretajima)

• Crni dim u ispuhu - ovaj je simptom najčešće posljedica općeg istrošenja motora, odnosno nepodešene, odnosno istrošene visokotlačne pumpe goriva. Čak i ako je turbokompresor potpuno ispravan, čađa u ispuhu može žačepiti (blokirati) ulaz u turbokompresor, odnosno taložiti se na lopatice turbine. Tako nastaje dinamičko neuravnoteženje, koje kod visokih okretaja (i do 250.000/min) stvara velike inercijske sile, koje povećavaju opterećenje ležajeva i rotora. Zbog toga je, i ako je turbokompresor ispravan, nakon dovođenja motora u red, nužno čišćenje i dinamičko uravnoteženje motora. Mogući uzroci su:
- zaprljan filtar zraka
- otpori (začepljenja) ili propusnost u ispušnom vodu, prije turbine
- otpori (začepljenja) ili propusnost u tlačnom vodu, iza kompresora
- zaprljan ili oštećen hladnjak stlačenog zraka (intercooler)
- propuštanje zraka na usisnoj grani (brtvi)
- oštećenje turbine i rotora, zbog ulaska vanjskih dijelova: matica, vijaka, dijelova prstena, ventila...
- istrošenje rotora, odnosno ležajeva
- neispravan ventil za podešavanje tlaka nabijanja
- začepljen dovod ulja u turbokompresor

• Plavi dim u ispuhu - ukazuje na prisutnost ulja u komori za izgaranje, što je najčešće posljedica istrošenih klipnih prstenova ili ventila (sjedišta ventila), začepljenog oduška uljnih para. Mogući su uzroci:
- zaprljan filtar zraka
- začepljenje ili propusnost u dovodu/odvodu ulja turbokompresora
- otpori (začepljenja) ili propusnost u ispušnom vodu, prije turbine
- zaprljan hladnjak stlačenog zraka (intercooler)
- oštećenje, odnosno istrošenje vitalnih dijelova turbokompresora
- istrošenje rotora, odnosno ležajeva

• Buka iz turbokompresora - najčešće se čuje fijukanje, kod dodavanja gasa, što je manji problem od struganja ili vibriranja. Mogući su uzroci:
- istrošenje ležaja rotora
- začepljenje ili propusnost u tlačnom vodu turbokompresora
- propuštanje zraka na usisnoj grani (brtvi)
- oštećenje turbine i rotora, zbog ulaska vanjskih dijelova: matica, vijaka, dijelova prstena, ventila...
- otpori (začepljenja) ili propusnost u tlačnom vodu, iza kompresora

• Curenje ulja na kompresorskoj strani – ako se smanjuje razina ulja u motoru treba posumnjati na gubitak ulja na turbokompresoru. Češći je problem na kompresorskoj strani, što se prepoznaje po uljnim mrljama u na kućištu, dovodu ulja ili tlačnom vodu. Mogući uzroci:
- curenje ili začepljenost dovoda/odvoda ulja turbokompresora
- začepljenje otvora za uljne pare
- zaprljan hladnjak stlačenog zraka (intercooler)
- istrošenje ležaja turbo punjača
- otpori (začepljenja) u tlačnom vodu, iza kompresora

• Curenje ulja na turbinskoj strani - ako se smanjuje razina ulja u motoru treba posumnjati na gubitak ulja na turbokompresoru. Češći je problem na turbinskoj strani, što se prepoznaje po uljnim mrljama u na kućištu, dovodu ulja ili tlačnom vodu. Mogući uzroci:
- curenje ili začepljenost dovoda/odvoda ulja turbokompresoru
- začepljenje otvora za uljne pare
- istrošenje ležaja turbokompresora otpori (začepljenja) u ispušnom vodu, prije turbine


UZROCI OTKAZIVANJA TURBOKOMPRESORA

Većina kvarova na turbokompresoru izazvana je problemima izvan turbokompresora. Ukoliko je turbokompresor neispravan, veoma je važno, pored zamjene turbokompresora, utvrditi i otkloniti uzrok kvara turbokompresora, kako se ugrađeni turbokompresor ne bi ponovo pokvario. Po preporukama najvećih svjetskih proizvođača turbokompresora Garrett, Holset, Borg Warner (KKK i Schwitzer), MITSUBISHI i IHI a na osnovu dugogodišnjeg iskustva u remontovanju turbokompresora, izvršen je pregled Vašeg turbokompresora i utvđeno je sljedeće:

 

Ulazak stranog tjela sa filtera za zrak


Oštećenje turbokompresora je izazvano ulaskom stranog tjela u kućište kompresora. Strano tjelo je oštetilo kompresorsko kolo sa čeone, ulazne strane koje se ogleda u lomljenju lopatica. Ovo oštećenje prouzrokuje pojavu debalansa rotora turbokompresora i samim tim i trošenje ležajeva i zaptivnih karika turbokompresora. Kao krajnji rezultat imamo potrošnju ulja, motor nema snagu i pojavljuje se crni ili bjeli dim na auspuhu. Ovu pojavu često prati i piskav zvuk u radu turbokompresora. Strano tjelo se u usisnoj grani može naći usljed oštećenja filtera za zrak, usljed rupe ili pukotine na crijevima za zrak ili ako su propale šelne na spojevima crijeva, ili ukoliko nije očišćena instalacija prilikom prethodnog remonta turbokompresora.

Analiza


Na slici je prikazano kompresorsko kolo oštećeno krupnijim stranim tjelom
 
Analiza
 
Na slici je prikazano kompresorsko kolo oštećeno stranim tjelom
 
Prije ponovne ugradnje turbokompresora potrebno je pronaći odakle je turbokompresor uvukao strano tjelo i eliminirati mogućnost ponavljanja iste neželjene pojave,a to znači prekontrolirati i isprati crijeva usisne grane, provjeriti i po potrebi zamjeniti šelne na crijevima i zamjeniti filter za zrak, u protivnom ponovo će doći do istog kvara.

Analiza
  
Na slici je prikazano kompresorsko kolo oštećeno prašinom
 

Ulazak stranog tjela sa motora

Do oštećenja turbokompresora, došlo je usljed ulaska stranog tjela u zonu rotacije turbinskog kola. Strano tjelo je moglo doći iz bloka motora (dio ventila, sjedište grijača ili vodilice), ali također, isti kvar može prouzrokovati i krzanje unutrašnjih zidova ispušne grane. Oštećenje rotora turbine dovodi do debalansa rotora turbokompresora, i samim tim i trošenje ležajeva i zaptivnih karika turbokompresora, pa se pojavljuje potrošnja ulja, motor nema snagu i pojavljuje se bijel ili plav dim na auspuhu.
Analiza
 
Na slici je prikazan rotor oštećen stranim tjelom, sa naslagama čađe

Ovu pojavu često prati i piskav zvuk u radu turbokompresora, a najčešće se ošteti i kompresorsko kolo. Prije ponovne ugradnje turbokompresora potrebno je pronaći odakle je došlo strano tjelo u turbokompresor i tako eliminirati uzrok kvara. U protivnom ponovo će se doći do istog oštećenja. To znači prekontrolirati ispušnu granu i provjeriti stanje motora.
Analiza

Na slici je prikazan rotor oštećen stranim tjelom

 

Blokada motorne kočnice / katalizatora


Demontažom turbokompresora utvrđeno je oštećenje karakteristično za pojavu djelimičnog ili potpunog začepljenja cjevi za odvod ispušnih plinova (auspuha). Djelomično ili potpuno začepljenje cjevi stvara veliki pritisak ispušnih plinova u turbinskom kućištu, i pošto ispušni plinovi ne mogu nesmetano da odlaze iz motora, guraju rotor turbokompresora naprijed, ka kompresorskoj strani. Na čeonoj strani turbinskog kola vide se tragovi nedozvoljenog habanja turbinskog kola o zaštitnik plamena, pa turbokopresor propušta ulje. Sve ovo prouzrokuje gubitak snage motora i potrošnju ulja, bijel ili plavi dim na auspuhu. Uzrok kvara je neispravna (blokirana) motorna kočnica (neispravan cilindar kočnice ili je zapekla osovina leptira motorne kočnice), ili je neko strano tjelo blokiralo auspuh.
Prije ponovne ugradnje turbokompresora mora se otkloniti uzrok kvara, a to je u ovom slučaju motorna kočnica i prekontrolisati cijevi auspuha.
Analiza
 
 
Oštećenje rotora turbokompresora izazvano začepljenjem auspuha

 

Začepljenje katalizatora

Na putničkim vozilima u auspuhu motora ugrađen je katalizator. Vremenom usljed taloženja gareži i čađe, dolazi do djelimičnog ili potpunog začepljenja katalizatora. Djelomično ili potpuno začepljenje cijevi stvara veliki pritisak ispušnih plinova u turbinskom kućištu, i kao u prethodnom slučaju ovo prouzrokuje gubitak snage motora i potrošnju ulja, bijeli ili plavi dim na auspuhu i oštećenje radnih kola rotora turbokompresora.

 

Pritisak ulja u karteru motora

Demontirani turbokompresor ima kvar koji se ogleda u potrošnji ulja, a prema obliku i vrsti oštećenja djelova pouzdano je utvrđeno da motor na kome je ugrađen ovaj turbokompresor ima efekat visokog pritiska ulja u karteru motora. Ovaj kvar turbokompresora prate i simptomi kvara na motoru kao što su gubitak snage, velika potrošnja ulja i bijeli ili plav dim na auspuhu. Karakterisitični znaci nasilnog propuštanja su pojavljivanje "živog ulja" na turbinskoj strani. Kućište kompresora je u usisnoj zoni zaprljano uljem, pa s obzirom da turbo usisava zrak, spomenuto ulje može doći samo sa oduška motora, tzv. "iberlaufa". Ukoliko pregledate usisno crijevo vidjet će te da se ulje prostire od oduška prema turbokompresoru. Usljed nekog problema na motoru pojavljuje se povišeni pritisak u karteru motora. Povišeni pritisak podiže nivo ulja u karteru, pa se "živo ulje" pojavljuje na odušku motora i istovremeno, pošto je turbokompresor povezan sa karterom motora preko odvoda ulja turbokompresora pritisak ulja oprerećuje zaptivne karike u turbokompresoru, pa ulje nasilno prolazi na zaptivnim karikama iako one nisu fizički oštećene. Vremenom povišeni pritisak ulja u karteru oštećuje zaptivne karike turbokompresora, pa je neophodan remont turbokompresora.
Kod ove vrste kvara, obično veći dio potrošnje ulja je na motoru, a manji dio na turbokompresoru, pa se remontom turbokompresora ne rješava kompletan problem potrošnje ulja.
Analiza

Na slici je prikazan utjecaj pritiska ulja u karteru motora na turbokompresor
Do pojave povišenog pritiska u karteru može doći usljed najrazličitijih uzroka:

  1. Zapušen odušak motora (iberlauf). Kod ovog slučaja usisno crijevo na turbokompresoru je suho.
  2. Cijev za odvod ulja iz turbokompresora do kartera: presavijena, zapušena, smanjen protok, mora imati odgovarajući ugao za odvod ulja.
  3. Zaprljan filter zraka
  4. Previsok unutrašnji pritisak u motoru, kao rezultat istrošenosti djelova i sklopova motora; (pohabane karike i drugi djelovi motora). Prije ponovne ugradnje turbokompresora mora se rješiti problem povišenog pritiska ulja u karteru. Bilo da, na takav motor, ugradite vaš remontovan ili drugi nov turbokompresor desiti će se isto: turbokompresor će nasilno propuštati ulje.

Prljavo ulje

Demontažom centralnog sklopa turbokompresora utvđeno je veliko trošenje kliznih površina ležajeva i osovine turbokompresora. Jasno se vide tragovi trošenja - brazde na karakterističnim mjestima, usljed prljavštine u ulju za podmazivanje. Ulje se kontaminira produktima sagorjevanja i opiljcima djelova motora. U zavisnosti od stupnja zaprljanosti ulja, vremenom dolazi do povećanja zazora između ležajeva i osovine što prouzrokuje trošenje zaptivnih karika i pojave debalansa roto grupe turbokompresora, pa čak i do kačenja lopatica turbinskog i kompresorskog kola o kućišta turbokompresora. Turbokompresor troši ulje, motor nema snagu i pojavljuje se bijeli ili crn dim na auspuhu. Prilikom montaže crijeva sa priključcima za dovod i odvod ulja ne smije se koristiti zaptivna masa, već zamo orginalni dihtunzi.
Analiza
Na slici je prikazan radijalni ležaj oštećen prljavim uljem

 

Prljavo ulje nakon izvršenog generalnog remonta motora

Prilikom velikih popravki, kao što je generalni remont motora, kada se izvrši demontaža motora, često zaostali opiljci od remonta dospjevaju u ulje i troše i cijeli motor. Pošto se rotor turbine okreće nekad i po 50 puta brže od ostalih osovina na motoru trošenje ležaja na turbu je mnogo veće i brže. Nakon završetka generalnog remonta obavezno dobro isprati karter motora. Prije ponovne ugradnje turba mora se otkloniti uzrok kvara. Potrebno je obavezno zamjeniti ulje i filter za ulje i očititi karter motora, u protivnom ponovo će doći do istog kvara .
Analiza
Na slici je prikazano oštećenje osovine turba prouzrokovano prljavim uljem

 

Prekid podmazivanja

Demontažom centralnog sklopa turbokompresora utvđeno je oštećenje kliznih površina ležajeva i osovine sa turbinskim kolom. Pored tragova trošenja karakteristična je i promjena boje osovine na mjestu trošenja. Loše podmazivanje ili prekid podmazivanja turba prouzrokuje trošenje i povećanje zazora između ležajeva i osovine. Vremenom dolazi do pojave debalansa roto grupe, trošenje zaptivnih karika, pa turbo troši ulje. Kao posljedica tog debalansa rotora i oštećenja lopatica radnih kola, motor gubi snagu, a na auspuhu se pojavljuje plavi ili crn dim. Često ovaj kvar izaziva lom rotora turbokompresora. Do prekida podmazivanja može doći usljed začepljenja kanala za podmazivanje krupnim opiljcima u ulju, diht masom ili usljed kvara na motoru.
Analiza
Na slici je prikazano oštećenje osovine turbokompresora prouzrokovano prekidom podmazivanja

Prije ponovne ugradnje turba moraju se provjeriti crijeva za dovod ulja, zamjeniti ulje i filter za ulje i izvršiti ispiranje kartera motora, u protivnom ponovo će doći do istog kvara.

 

Okretanje rotora iznad dozvoljenog broja obrtaja

Demontažom i pregledom djelova turbokompresora, utvrđeno je da je do kvara turbokompresora došlo usljed okretanja rotora turbokompresora iznad dozvoljenog broja obrtaja. Kod starijih tipova turbokompresora koji nemaju VSG ventil, do kvara ovog tipa dolazi usljed poremećaja u sistemu sagorjevanja goriva i tada se javlja veći pritisak i temperatura ispušnih plinova od predviđenog. Pri visokim brojevima obrtaja rotora u materijalu rotora javljaju se unutrašnja naprezanja koja prouzrokuju lomljenje lopatica rotora, ležajevi u turbokompresoru ne mogu da izdrže tolika opterećenja i često dolazi do pucanja radnih kola rotora turbokompresora. Turbokompresori koji poseduju VSG ventil, predviđeni su da rade pri većim brojevima obrtaja nego prethodno spomenuti. Uloga VSG ventila je da kada pritisak ispušnih plinova u turbokompresoru dostigne kritičnu, najviše dozvoljenu vrjednost, preusmjeri ispušne plinove izvan zone okretanja rotora i na taj način smanji broj obrtaja rotora turbokompresora.

Analiza

Analiza

 


Na slici je prikazan karakterističan lom radnog kola turbokompresora 

Kod novije generacije turbokompresora koji posjeduju varijabijalnu geometriju pored spomenute uloge VSG/elektromagnetni ventil regulira i količinu i pritisak ispušni plinova u toku rada turbokompresora. U slučajevima kada je VSG ventil oštećen ili kada se vrši nestručno podešavanje VSG ventila, dolazi do toga da se se rotor tubokompresora okreće većim brojem obrtaja od maksimalno dozvoljenog. Motor troši ulje i gubi snagu, a turbokompresor u radu ima piskav zvuk. Često dolazi i do loma rotora turbokompresora usljed unutrašnjih opterećenja. Kod turbokompresora sa varijabilnom geometrijom dolazi do oštećenja rotora, varijabilne geometrije i centralnog kućišta turbokompresora, pa je jedino rješenje zamjena postojećeg novim turbokompresorom.

 

Visoka temperatura ispušnih plinova


Analiza
Na slici je prikazan utjecaj visoke temperature na rotor turbokompresora

Oštećenje turbinskog kola sa osovinom je izazvano previsokom temperaturom ispušnih plinova. Uzrok ovog kvara turbokompresora je u nepravilnom sagorjevanju u motoru. Ovaj kvar je posljedica neispravnog rada sistema za napajanje gorivom ili nepravilno podešenog sagorjevanja. Visoka temperatura na rukavcima osovine prouzrokuje sagorjevanje ulja, pa kažemo da ulje "koksira". Pri visokim temperaturama materijal zaptivnih karika gubi svoja svojstva, trošenje ležajeva je ubrzano pa turbokompresor troši ulje. Dešava se i lom lopatica rotora turbokompresora ili pucanje kućišta turbine. Izgorjelo ili napuklo kućište turbine prouzrokuje propuštanje ispušnih plinova , pa se u radu turbokompresora čuje piskav zvuk, motor nema snagu i pojavljuje se crni dim na auspuhu. Prije ponovne ugradnje potrebno je prekontrolirati rad sistema za napajanje gorivom, i zamjeniti ulje i filtere za ulje i zrak.

Izvor: kvaroviturbine.blogspot