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Chapter 9 精密偶件及增压器的检修

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第 9 章:精密偶件及增压器的检修
Chapter 9 精密偶件及增压器的检修
柴油机喷油泵和喷油器的三对偶件是精密零件,称精密 偶件。废气涡轮增压器是一种精密机械。
★ 高压油泵(含柱塞与套筒,出油阀与阀座两对偶件) 与喷油器(含针阀与针阀体偶件)的作用。
★ 精密偶件的精度很高,圆度、圆柱度误差小于 0.001mm,配合间隙为 0.002~0.003mm。
本章以精密零件与精密机械为研究内容,目的是加强对 精密零件与机械的学*与重视,以便在船上的实践中更好的 管理与检修。
§9-1 精密偶件的检修
1 精密偶件的主要损伤形式 2.1 柱塞与套筒: 1)圆柱配合面的过度磨损 高压油泵工作一般时间后,在柱塞和套筒的工作表面产
生磨损,特别是回油孔式油泵的柱塞螺旋槽附*的工作表面 磨损最为严重,如图 9-1a)所示。配合面的磨损使配合间隙

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增大,高压油泵的泵油压力降低,进而使喷油压力降低,雾 化不良,燃烧恶化;各缸油泵的柱塞一套筒偶件磨损不同, 油泵的泵油压力不同,各缸喷油量不等,以致各缸功率不同。
2)柱塞表面的穴蚀 柱塞螺旋槽附*的工作表面上产生穴蚀,如图 9-1b)所
示。穴蚀是由于燃油喷射终了时,螺旋槽的边缘将回油孔打 开的瞬间,套筒内的高压油急速冲出,使套筒内压力骤然降 低。螺旋槽边缘的油压低到该处温度对应的燃油蒸发压力时 燃油汽化形成气泡。随后的高压燃油或其压力波使气泡溃 灭,强大的冲击波作用使该处金属剥蚀,即产生穴蚀。
3)偶件配合面的拉痕和咬死 柱塞和套筒工作表面上还会产生纵向拉痕、磨损,柱塞
与套筒卡紧甚至咬死,这种损坏主要是燃油净化不良,含有 较多坚硬的机械杂质、配合间隙过小和零件材料热处理不当 等引起。
2.2 出油阀与阀座偶件: 出油阀和阀座是高压油泵中的另一对精密偶件,在高压
油泵中起着蓄压、止回和减压作用。等容卸载式出油阀偶件 的结构如图 9-2所示。
出油阀主要在导向面 C、减压凸缘 B、密封锥面 A 处产

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生磨损,出油阀座的锥面和内孔产生磨损。出油阀的 C、B 面和阀座的内孔磨损会使配合间隙增大、泵油量增多,造成 不完全燃烧。A 面和座面的磨损导致密封性下降,高压油回 流,泵油压力下降。此外,还会产生阀与座的卡紧、咬死或 阀关闭不严而处于“常开”的故障。
2.3 喷油器针阀与针阀体: 1)圆柱配合面和锥面配合面的过度磨损
磨损是针阀偶件的主要损坏形式,主要发生在针阀外圆 表面和针阀体的内孔,针阀锥面和针阀体的座面。
针阀偶件圆柱配合面过度磨损后,使配合面的间隙增 大、喷油压力降低和雾化不良等。各缸喷油器针阀偶件磨损 程度不同使各缸的喷油量不等,从而影响柴油机功率*衡和 低负荷运转的稳定性。
针阀偶件的锥面配合面是重要的密封面。在正常工作 时,为了密封和切断燃油迅速,要求针阀的锥角θ ′较针阀 体座面的锥角θ 约大 0.5~10,如图 9-3a)所示;偶件锥面配 合面实际上是一狭窄的环形密封带(称为阀线),其宽度 h 一般为 0.3~0.5mm,如图 9-3b)所示。环形密封带越窄, 压强越大,锥面的密封作用和燃油喷射终了时切断燃油的性 能就越好。

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柴油机运转一般时间后,喷油器针阀偶件的锥面配合面 产生过大的磨损,使针阀下沉、环形密封带变宽或不连续或 模糊不清,针阀升程加大,针阀与阀座的撞击力增强,使锥 面配合面的磨损与损伤更加严重。锥面过度磨损后使针阀下 沉,即针阀位置下移,如图 9-3c)所示。
2)针阀体端面腐蚀 喷油器的结构不同,有的针阀体头部带喷孔,另一端面
与喷油器本体端面相结合;有的针阀体一端不带喷孔而是* 面与带喷孔的喷油嘴结合,另一端面与喷油器本体结合,这 种针阀就有两个端面。
针阀体端面长期使用会因燃油、冷却水使其发生微观电 化学腐蚀,从而使与喷油器本体或喷油嘴结合面处的密封性 下降,产生燃油漏泄和油压降低,雾化不良等。
针阀体端面腐蚀可以从喷油器冷却水循环水箱中有油 星、油迹等现象进行判断。
3)喷孔磨损与堵塞 针阀体或喷油嘴上分布着细小的喷油孔,孔径一般在 0.12~1.0mm 范围之内,喷孔数目约在 1~12 个。喷油器上 的喷孔直径、数目和分布随机型而异。喷孔直径和喷孔的长 径比对燃油的雾化影响很大。

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喷孔直径增大,雾化细度下降,油束射程增加锥角减小; 喷孔直径减小,雾化细度提高,油束射程减小锥角增大。所 以喷油器经过一般时间使用后,由于高速高压燃油的冲刷使 喷孔磨损,孔径变大;燃烧不良,积炭严重时又会使喷孔堵 塞,孔径变小。所以,不论喷孔的磨损或堵塞都破坏了燃油 雾化与燃烧室的配合,不利于与空气的混合。
针阀体喷孔周围积炭严重时形成炭花,如图 9-4a)所示。 这是由于针阀偶件锥面磨损密封不良或针阀关闭不及时,漏 油粘附于喷孔四周,高温下形成炭花。喷孔周围积炭影响燃 油雾化质量,并使针阀体过热损坏。
2 精密偶件的检验 先将高压油泵、喷油器解体,清洗后再检验。 2.1 偶件的清洗 采用轻柴油或煤油清洗偶件,并注意以下几点: (1)针阀体或喷油嘴等外表面积炭采用钢丝刷清除。清
除喷孔周围积炭时切勿损伤喷孔,如喷孔被积炭堵塞应采用 专用通孔工具或钻头疏通喷孔。通孔时,切勿用力过猛,以 免通针或钻头断在喷孔内。图 9-4b)为喷孔通孔工具——通 针。

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(2)偶件配合面应使用软毛刷或软布进行擦洗。清洗 干净后用清洁纸或丝绸擦干,不可用棉纱头或破布擦,以免 灰尘或棉纱毛头粘在偶件工作表面上。
(3)清洗后的偶件放于清洁的专用容器中保存;偶件 不具有互换性不能分开乱放。
2.2 一般检查:借助于放大镜观察表面,并决定其取舍。 要求:不许有裂纹、磨痕。缺口等。
2.2 偶件的磨损检验: 偶件配合面磨损使其配合精度下降,燃油漏泄,压力降
低。生产中可以通过检查偶件的密封性和燃油雾化质量来了 解配合面的磨损部位与磨损程度。
1)密封性检查 (1)油液降压试验法
油液降压试验法(燃油漏损定量法),也是检验偶件密 封性的一种方法。此外,还有油液等压试验法。
油液降压试验法是用通过偶件的油液压力下降一定值 时所需要的时间作为检验密封性的标准,或者是用在一定时 间内油液漏损量作为检验密封性的标准。
柱塞偶件油液降低试验法:试验时将油液自套筒上端泵 人,套筒端面应密封。此时柱塞相对于套筒回油孔的角度位

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置,应相当于喷油泵额定供油量时柱塞配油端面在柱塞额定 供油量有效行程二分之一处。油压从 30MPa 降至 5MPa 的 时间应不少于 20s,表明柱塞圆柱面密封良好。
针阀偶件圆柱配合面密封性油液降压试验法:试验前必 须进行数次喷油,以排净系统内的空气,试验时燃油从喷油 器进液孔进入,允许将喷油器启阀压力调整到比规定值高 2~3MPa。在启阀压力的油压作用下检查针阀偶件的渗油现 象,以手背擦试针阀体头部喷孔周围,手背应无油,表明针 阀偶件圆柱面密封良好。
针阀偶件密封锥面密封性油液降压试验法:试验时,要 求在燃油压力比规定的启阀压力低 2MPa 油压作用下,在 10s 内不得有渗漏,允许针阀体喷孔周围有微量湿润,但不得有 油液集聚现象。针阀偶件锥面密封性检验可与其圆柱面密封 性检验同时进行。
偶件配合面密封性试验是在船上利用喷油器试验装置 来完成,如图 9-5所示。检验柱塞偶件时,将高压油管 4 接 到准备好的待检油泵上。检验针阀偶件时,将待检喷油器装 于试验装置中,如喷油器 2。试验时,用手动泵 8 供油。
如:

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出油阀锥形面密

封性标准

25MPa?10 MPa

出油阀卸载环密

封性标准

25MPa?10 MPa

柱塞与套筒密封

性标准

40MPa?20 MPa

针阀偶件密封性

标准

15MPa?10 MPa

所需时间大于 60 秒 所需时间大于 2 秒 所需时间大于 60 秒 所需时间大于 6 秒

2)滑动性试验检查 定性检验成对偶件的密封性(简易法,常用)。 方法:将偶件倾斜 45o,抽出被包容的偶件长度 1/3,放手
后,让偶件借助于本身的重量下滑 要求:缓慢自由地下滑,不许有卡滞现象。 若下滑速度缓慢、均匀,表明配合面无明显磨损,密封
性较好;若下滑速度较快或很快,表明配合面磨损较大或严 重,密封性不良。若将柱塞(或针阀)转动 900 再次试验, 柱塞(或针阀)下滑缓慢、均匀,表明偶件产生偏磨损。
2.3 雾化检验: 试验时,将启阀压力调至规定值,然后以 40~80 次/
min 的速度进行喷雾试验,喷雾质量应符合以下要求: (1)喷出的燃油应成雾状,无肉眼可见的飞溅油粒、

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连续油柱和局部浓稀不均匀的现象; (2)喷油开始和终了时声音清脆,喷油迅速、利落; (3)喷油开始前和终了后不得有渗漏,允许喷孔周围
有湿润现象。当针阀直径大于 10mm 时,允许喷孔周围有油 液聚集现象,但不得滴漏。
喷油器雾化试验十分重要,根据试验时雾化的形状、分 布等检验喷油器的质量和分析故障原因。图 9-6的雾化状况 分别反映了不同的成因。图 9-6a)雾化不良,是由于喷孔部 分堵塞产生滴油现象;b)为针阀动作不良产生喷雾方向偏 单,油粒粗大;c)针阀锥面磨损,密封性差,在喷雾的同时 有滴油现象;d)为正常喷射,雾化良好,雾花均匀分布,喷 孔周围无滴油现象。
3 精密偶件的修理 表面质量检验合格后,可用以下几种方法修理:
3.1 柱塞偶件的修复 1)尺寸选配法
将一批磨损报废的柱塞、套筒分别精磨和研磨,消除几 何形状误差后按加工后的尺寸重新装配,保证要求的配合间 隙下互研成一对新偶件。

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此法重新选配率较低,一般约为 20%左右。但可使部分 报废零件重新获得使用。
2)修理尺寸法 保留套筒,机械加工消除几何形状误差,按修理后的套
筒尺寸配制柱塞,互研后达到要求的配合间隙。 3)镀铬修复 采用镀铬工艺修复偶件使恢复要求的配合间隙。常采用
偶件之一进行镀铬,即将套筒内孔加工获修理尺寸,使柱塞 外圆面镀铬达到修理尺寸,互研成对,保证恢复要求的配合 间隙和性能。此法效率高,可使 90%以上的偶件恢复使用。
套筒端面腐蚀密封不良时可在*板*础8”字形研磨。 3.2 针阀偶件的修复
针阀偶件圆柱配合面磨损可采用柱塞偶件的修复方法。 锥面配合面磨损后,针阀锥面上的环形密封带出现变宽、中 断或模糊不清等现象,可采用研磨膏进行偶件的互研或不加 研磨膏的互研,使环形密封带恢复正常为止。清洗后,进行 密封性检验。
有时针阀偶件经多次研磨修复,但每次又很快磨损失去 密封性,这可能由于材质不佳或热处理不当造成。
针阀端面腐蚀亦采用*板研磨修复。

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§9-2 废气涡轮增压器主要件的检修
组成:废气涡轮机和离心式压气机,两者装在同一根轴上构 成一个整体,利用柴油机的废气推动涡轮,带动同轴的压气 机旋转,为柴油机提供高压空气,从而提高柴油机的功率。
废气涡轮增压器是在高转速、高的废气温度、空气和废 气的流量和流速大的情况下工作。一般废气的压力为 0.25~ 0.45MPa,废气温度为 500~600℃;转速随增压器尺寸不同, 一般大尺寸增压器最高转速达 10000r/min,小尺寸增压器 最高转速可达 40000~50000r/min,所以,废气涡轮增压器 属于精密机械。
柴油机——废气涡轮增压器联合装置运转时,废气涡轮 增压器容易产生涡轮壳体腐蚀、轴承损坏、叶片损伤、振动 等故障。轮机员日常维护管理工作良好、可减少这些故障的 发生。 1 涡轮壳体的腐蚀与修理
废气涡轮增压器涡轮壳体是由废气进气壳与排气壳(即 废气经过涡轮叶片后排出的部分)组成。进气壳与排气壳通 常采用合金铸铁制成,分为冷却式和非冷却式。冷却式壳体 为双层,形成水夹层。进气壳与排气壳内表面经常与具有腐

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蚀性的高温废气和水接触。壳体内部水夹层——冷却水腔的 冷却水自底部引入,经上部排出。为了防止电化学腐蚀,除 用淡水冷却外,还在淡水中加防锈剂和在壳体*沧胺栏 块等。
1.1 涡轮壳体腐蚀部位 涡轮壳体内表面与废气接触发生腐蚀,特别是在排气壳
的底部 A 处常发生腐蚀烂穿,如图 9-7所示。通常由于对涡 轮壳体腐蚀缺乏认识和应有的重视,不能及时发现腐蚀,以 致故障突然发生,造成增压器不能继续运转,需停航修理。 因此突然故障需临时紧急订购备件,造成很大的经济损失。
1.2 原因分析 壳体一般分为三部分:废气进气壳和排气壳:一般为铸
铁材料,采用冷却水腔冷却。压气机壳,一般为铝壳,无冷 却水腔。受腐蚀的主要是废气进气壳和排气壳。低温酸腐蚀 是主要原因。
1.3 壳体腐蚀的防止与修理方法 1)防止腐蚀的方法
提高冷却水进口温度防止硫酸腐蚀;彻底清除涡轮端喷 水清洗后的残水;选用非冷却式增压器等。在进、排气壳内 表面容易腐蚀部位钎焊一层耐热耐蚀 M 合金的非冷却式增

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压器可使其壳体寿命从 3~6 年延长至 10 年以上。 2)修理 (1)壳体腐蚀使其最小壁厚不小于设计壁厚的 50%,壳
体冷却水腔经 1.5 倍工作压力(不少于 0.4MPa)水压试验, 合格后可继续使用。
(2)壳体腐蚀后,局部最小壁厚超过设计壁厚的 50% 或破损时,允许焊补或用无机胶粘剂修补,1.5 倍工作压力 的水压试验合格后可继续使用。
(3)壳体腐蚀使壁厚很薄或已烂穿时,采用低温焊补 厚度适宜的钢板,经水压试验合格后方可使用。
2 轴承的检修 船用增压器多为滚动轴承,另外还有止推轴承。滚动轴
承摩擦系数小,产生热量少,润滑油消耗量少,一般采用透 *油只要设置油池和自带油泵。滚动轴承拆装方便,但是受 其使用寿命的限制(8000h),使用寿命期满,必须换新。
压气机端轴承采用成对双列向心推力球轴承,除起支承 转子外还起止推作用;涡轮端轴承采用单列向心球轴承或单 列向心短圆柱滚子轴承,起支承转子作用。
径向减震弹簧片安装在轴承外圈和轴承座之间,弹簧片

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间有 0.25~0.55mm 的间隙,用以减少震动;轴向减震弹簧 片用以减震和调整、确定转子的轴向位置。弹簧片是由数个 薄钢片叠成,彼此之间有 0.13~0.18mm 的间隙。涡轮端轴 承中只有径向减震弹簧片,如图 9-8所示。
增压器转子两端的轴承均设有自带油泵,应根据增压器 使用说明书定期进行油泵检查。例如 ABB VTR-…0,1,4 型增 压器每隔 12000h~16000h 对油泵进行一次检查,以掌握其 磨损和漏泄情况。一般应由生产厂专门维修。油泵的轴线必 须与转子同轴,偏差在 0.01mm 以内。注意润滑油的使用和 管理。
3 叶片与气封装置检修 3.1 叶片损伤形式: 涡轮叶片和压气机叶片的损伤形式主要是碰撞引起的
叶片变形、裂纹和断裂。 涡轮叶片变形主要是异物撞击所致。如吊缸检修时由于粗
心使工具等物特别是尺寸不大的工具或螺帽等遗在气缸中, 或者活塞环折断后的碎块,甚至由于安装不良使喷油头落入 中等。当柴油机运转时,这些异物被排气自排气口吹至排气 管和增压器涡轮进口壳,这些高速飞来的异物冲破废气进口

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处的金属隔栅进入涡轮,与高速回转的涡轮叶片相撞击,轻 者使叶片变形、裂纹,重者造成叶片折断,并随之碰撞其它 叶片导致涡轮叶片的大部分乃至全部损坏。例如,某轮副机 在 75%负荷下运转,突然增压器发生剧烈震动和巨响,值班 轮机员立即切换另一台副机。后经检查发现,由于涡轮上有 一叶片折断,其碎块在增压器高速回转时又接连打伤 3 只、 打弯 1 只叶片,因及时停车才免遭更严重的破坏。
3.2 修理: 1)叶片变形:检查有无裂纹存在,如有裂纹,换新。海
上条件下更换叶片不便时,可将断叶取出并将其对称位置的 叶片取下,以保持转子的动*衡性,减少增压器的振动。如 叶片有轻微变形可进行冷校。
2)压气机叶轮叶片的弯曲变形:如果是钢制的,加热矫 正;铝制的换新。涡轮叶片凹面上的撞击伤痕等少量缺陷允 许修磨;磨去深度不得超过相应部位叶片厚度的 1/6,磨去 的面积符合规定要求。叶片上的上、中部区域内的一定缺陷 允许焊补修复(详见 CB/T3563-94)。
3)涡轮叶片的腐蚀:较浅(<0.2mm)时,用砂轮、砂布 打磨;较深时,换新。
增压器的转子或叶片经修理或换新后均应进行动*衡

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试验,并使之符合要求。 3.3 密封装置的检修 1)密封装置 废气涡轮增压器的密封装置包括气封和油封两种。 气封的作用是防止压气机端的压缩空气和涡轮端的燃
气漏泄。压气机端的压缩空气大量漏泄使增压效率降低,涡 轮端燃气漏泄造成涡轮功率下降,高温燃气漏人轴承箱污染 滑油和损坏轴承。
油封的作用是防止增压器轴承箱中润滑油的漏泄。滑油 漏泄不仅增加润滑油的消耗量和造成轴承润滑不良,还会因 润滑油漏至涡轮进气壳燃烧使燃气温度升高以致涡轮叶片 烧毁。
所以,良好的密封装置是废气涡轮增压器正常可靠地工 作不可缺少的组成部分。密封装置的结构分为接触式、活塞 式和迷宫式三种。活塞环式密封装置如图 9-9,常用于小型 废气涡轮增压器中作为油封。
迷宫式密封装置的结构很多,图 9-10a)为大型增压器 的轴向密封装置,b)为径向密封装置。气封片的间隙越小, 密封效果越好。从压气机端引入增压空气到密封装置,可增 强密封效果。

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2)密封装置的安装部位 涡轮端:转子与废气进口壳体之间有一定的径向间隙,
为防止废气进入轴承箱和润滑油泄入废气排气壳,在转子轴 *沧懊怨街嵯蛎芊庾爸茫晃朔乐乖鲅箍掌匝蛊 轮背部与隔热墙之间的间隙漏入涡轮端使转子的轴向推力 增大,所以在压气机叶轮背面和隔热墙之间安装迷宫式径向 密封装置。
压气机端:在转子与进气壳体之间的间隙安装迷宫式轴 向密封装置。
3)密封装置的检修 密封装置的损坏,大多是在增压器拆装过程中不慎碰伤
密封带,或增压器运转中的剧烈振动,或者安装间隙不符合 要求等造成。
密封带顶部有较轻的弯曲变形时,可用于嘴钳将其夹直 校正;若损伤严重时则应换新密封带和压紧丝。在船上条件 下更换新的密封带可按增压器说明书中规定的要求和步骤 进行。
4 增压器振动检修 废气涡轮增压器运转中产生剧烈振动,使转速下降,柴

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油机不能正常运转。作高速回转的精密动力机械的废气涡轮 增压器,要保持*稳、无振动的高速运转的条件:其一是动 *衡精度符合要求,即转子的重心在其回转中心线上或保持 要求的偏心距;其二是增压器的安装精度高,对中性好,即 回转件转子与固定件壳体的对中精度符合要求;其三是运转 中良好的管理与正确地操作,增压器运转中由于种种不能满 足以上条件的原因使增压器产生剧烈振动。
4.1 振动原因: 1)压气机喘振引起强烈振动
这种振动包含径向振动和轴向振动。喘振是由于压气机 流通部分出现气流与叶片强烈撞击与脱流现象的结果。增压 系统流道阻塞是增压器喘振的常见原因。管理中注意压气机 进气滤器、叶轮、扩压器、空气冷却器、进气口和排气口、 涡轮喷嘴环、叶片等流通部分的清洁,就会防止和消除喘振, 也就会使振动消失。
2)轴承损坏引起振动 轴承长时间使用后产生磨损、变形、裂纹和烧伤时,使
摩擦力矩增大,转速下降,振动和噪声大增。轴承中的减振 弹簧片的磨损、变形或断裂等使转子安装位置发生变化,转 子对中不良产生强烈振动。

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为此应按轴承规定的使用期按时更换轴承,发生损坏时 更应即时更换轴承。
3)转子弯曲变形引起振动 增压器转子轴*沧白叛蛊臀新值囊堵值炔考
构复杂、重量大。若船舶停航时间较长,增压器转子就会由 于长期不运转自重使其产生弯曲变形,破坏了转子与壳体、 气封等的配合间隙,使转子失中。严重时转子转动困难,摩 擦严重;运转时产生很大的离心力使增压器产生剧烈振动。
所以,船舶长时间停航,应注意增压器的管理,防止转 子变形。
4)转子不*衡引起振动 增压器经过一段时间的运转,由于涡轮叶片上严重积炭
或叶片变形、折断;压气机叶轮、叶片变形或损坏等都会使 转子质量分布发生变化,改变了转子原有的重心位置,破坏 了转子原有的动*衡精度,即偏心距 e 值增大超过规范要求, 造成转子不*衡。当增压器运转时,由于转子动不*衡而产 生剧烈振动,工作不*稳。
5)增压器装配、修理质量差 增压器进行自修或厂修时,如修理质量差或修后装配不
良时,就会造成增压器运转时转子与壳体或气封相碰,产生

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摩擦导致振动。例如气封、轴封安装不正、轴承安装不正确 或轴承间隙不符合要求、转子轴线不对中等。特别是轴承安 装问题不容忽视。例如 VTR 型增压器压气机端采用双列滚 珠止推轴承,涡轮端为单列滚柱轴承。在轴承座内装有弹性 减振装置,滚动轴承装于其上。弹性减振装置是由一组带孔 的弹簧钢片组成,润滑油在钢片之间形成油膜,产生阻尼作 用,吸收和缓冲转子可能产主的振动,并有助于延长轴承寿 命和使增压器运转*稳。如果减振弹簧片安装不正确或产生 变形、断裂或轴承在减振装置内安装不正确等,都直接影响 轴承的位置,因而与转子轴线对中不良,各配合间隙不符合 标准,增压器运转时产生振动。
4.2 振动检修: 1)清洗
利用增压器上的喷水装置清洗涡轮端和压气机端的叶 片和通道,减轻或完全消除由此引起的振动。
2)换新轴承 若产生振动时轴承已接*换新时间,则可能是因轴承损
坏引起的振动,故应首选换新轴承的措施来消除增压器振 动。
3)检查转子的磨损和变形

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增压器解体抽出转子检查压气机和涡轮的叶轮、气封和 工作轴颈外圆表面有无擦伤、变形和磨损。必要时吊入车间 在*台上检测转子轴线状态,以判断转子的弯曲变形和变形 程度。
4)转子动*衡检验 在专用动*衡试验机上检测转子的*衡精度,依测量出
的不*衡质量的大小与位置进行修理,除去不*衡质量后再 次检验,直至达到要求的*衡精度为止。
5)安装间隙的检查 安装间隙反映了转子与增压器壳体的对中情况。进行粗
检:手动转子使之回转、听声判断对中情况;精检:测量 L、 M 等配合间隙,精确判断对中情况。应该注意的是压气机进 气道壳体如果发生下沉也会影响对中性,从而引起增压器振 动,这种情况虽少见,但在 ABB VTR631-1N 型增压器上曾 出现过,而且一般不易发现是由此引发的振动故障。
5 增压器的拆装与检验(重点) 5.1 拆装: 要求:熟悉增压器的结构、拆装的顺序和要求、采用专
用的工具等。组装时要求保证说明书中规定的装配间隙,并

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按一定方法进行间隙调正与检验。 1)拆装增压器的要求 (1)认真阅读增压器说明书,结合实际掌握增压器内
部结构:压气机和涡轮的结构形式、轴承的结构形式、润滑 方式、叶轮与转子轴的连结方式、密封装置的形式与位置、 各零部件的相对安装位置、配合间隙等。
(2)拆卸时正确使用随机专用拆装工具,才能保证顺 利地拆装。按照规定的拆卸顺序和要求进行,不可破坏零部 件原有的精度与表面粗糙度,尤其是轴承和轴颈工作表面, 应清洁、上油、防止生锈。
(3)安装时应严格按照说明书的安装顺序和要求、规 定的装配间隙进行增压器的组装,并按照一定的方法进行间 隙检验与调整,以保证转子与壳体的对中性,保证增压器可 靠地运转。
2)增压器拆装顺序 在对增压器结构了解、要求明确的基础上进行拆卸和安
装。在船上拆装增压器,不必拆下增压器壳体,只需拆下转 子进行检修。下面以 VTR400 为例简要说明拆下和安装转子 的顺序。
(1)拆卸压气机端:拆开放油旋塞,放出润滑油;拆

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下轴承端盖;拆下油泵(自带油泵式);拆下整个轴承组, 并用蜡纸包好,以免弄脏。
(2)拆卸涡轮机端:拆下放油旋塞放出轴承箱中的润 滑油;拆下轴承端盖;拆下油泵(自带油泵式)。
(3)拔出轴承的内部零件:轴向减震弹簧片组、滚柱 轴承外座圈等。
(4)拆下压气机端的空气进气壳。 (5)把转子从压气机端抽出并用两个木墩支承使之立 放。 在重新安装前应把轴承箱清洁干净、轴承备件准备好、自 带油泵轴线进行检查。按与拆卸相反的顺序进行安装。最后 测量压气机端的 K 值,并应符合要求。 3)涡轮增压器的主要装配间隙 增压器是高温下高速回转的精密机械,为了保证正常运 转,必须严格控制运动件与固定件之间的配合间隙。间隙太 小,引起擦碰,如叶片与壳体、密封装置与壳体相碰,轻者 损坏零件,重者造成严重的事故;间隙过大,漏气损失增大, 使增压器的效率大大降低。 增压器的主要装配间隙如图 9-11所示。图中间隙 A 为压 气机端导风轮与壳体的径向配合间隙;间隙 B 为扩压器与壳

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体的轴向间隙;间隙 L 为压气机叶轮与壳体之间的间隙;间 隙 M 为压气机叶轮背面与气封板之间的轴向间隙;间隙 D 为轴流式涡轮叶片与喷嘴叶片之间的轴向间隙;间隙 E 为轴 流式涡轮叶片与喷嘴外环之间的径向间隙;N 为转子轴向串 动量,或者说是转子轴向热膨胀量。
以上各间隙随机型而异,具体数值在增压器说明书中均 有明确规定。
注意:拆装时,转子轴上的运动件均有确定位置,不可 改动,轴上的零件也不允许随便更换,以免破坏动*衡精度 和与固定件的配合间隙。 5.2 增压器的校中:通过测量推力轴承处的轴向间隙 N 和测 量压气机叶轮前后与壳体的间隙 L 和 M,使之符合说明书的 技术要求,这就是增压器的校中。总装后,检查运动件与固 定件之间的相当位置是否正确,特别是压气机叶轮在壳体中 的位置。粗检是手动增压器转子使之回转,倾听转动时有无 擦碰声音。如果有擦碰说明转子对中不良,应查明原因予以 消除。精检是在粗检合格后采用测量方法进行校中检验。
1)主要测量间隙 (1)间隙 N:N 为压气机端推力轴承与转子轴端面之
间的轴向间隙,即转子的轴向串动量。使在保证转子轴向热

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膨胀的情况下不会产生压气机叶轮或气封与增压器壳体相 碰;
(2)间隙 L:L 为压气机叶轮前方与壳体之间的间隙; (3)间隙 M:M 为压气机叶轮背面与气封板之间的轴 向间隙。 2)测量方法 (1)测量 N:测量前首先取下增压器两端的轴承端盖, 分别在转子轴的左、右端施以轴向推力,使转子轴分别处于 左、右两个极端位置,分别测出转子轴端面至压气机壳体端 面之间的距离 K3、K4 值,则 测量推力轴承轴向间隙 N=K4-K3,如 VTR630 型增压 器的止推轴承轴向间隙 N=0.17~0.23mm。 (2)测量 K:测量压气机叶轮前后的间隙 L 和 M,先 使转子轴恢复到不受轴向力作用的状态,然后测量出转子轴 左端面至压气机壳体端面的距离 K,如图 9-12a)。 (3)测量 L:旋出压气端的连接螺钉 2 的长度约 5mm, 在涡轮端转子轴上施一轴向推力,使转子轴向左移动,间隙 L 消失,测量转子轴左端面至压气机壳体端面的距离 K1,则 压气机叶轮前方与壳体之间的间隙 L=K-K1,如图 9-12b)。 VTR631 型增压器 L=1.055~1.665mm。

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(4)测量 M:将螺母 4、5 及甩油坏 6 拆下,在转子轴 右端装一吊环螺钉,将转子轴向右拉动,使间隙 M 消失, 测量转子轴左端面至压气机壳体端面的距离 K2,则压气机叶 轮背面与气封板之间的间隙 M=K2-K,如图 9-12c)。VTR631 型增压器 M=0.275~1.185mm。
当各间隙值符合要求时说明增压器转子与壳体对中性 良好,否则应查明原因,调整后再度测量。
5.3 动*衡试验 机器运转时,除了作等速移动的构件和作等角速回转运
动且惯性主轴(回转主轴)通过其质心的构件外,作其它运 转的构件均会产生惯性力。惯性力的大小和方向随机器运转 作周期性的变化。这种不*衡惯性力将加速机器中运动副的 磨损和使机器产生振动、特别是高速、精密机器更为严重。 为此应使惯性力得到*衡,消除或减轻振动。
1)刚性回转件的*衡 绕固定轴回转的回转件常因结构不对称、质量分布不均
匀等在回转时产生不*衡。刚性回转件的*衡分为两种: (1)质量分布在同一回转面内的构件:轴向长度小于
直径的回转件,如螺旋桨、叶轮、砂轮、飞轮等,可视为质 量*似分布于同一回转面内。当回转件以等速回转时,所产

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生的离心惯性力构成汇交于回转中心的*面汇交力系。为了 *衡惯性力,在同一回转*面内增加一定的*衡质量(或相 反位置减去),使其产生的离心力与原有质量所产生的离心 力的向量和等于零,该力系为*衡力系,回转件达到*衡状 态,在任何位置可保持静止。这种*衡称为静*衡。
(2)质量分布不在同一回转面内的构件:轴向长度大 于直径的回转件,如电机转子、增压器转子、多缸柴油机曲 轴等,不能视为质量*似分布于同一回转面内,回转件转动 时产生的离心力不再是*面汇交力系,而是空间力系。为了 *衡离心力,可以任意选定两个*面,将各不*衡质量所产 生的惯性力分解到两个*面上,从而将空间力系的*衡转化 成两个*面上汇交力系的*衡。只需将两个*面内分别加以 适当的*衡质量,使两个*面内的惯性力的向量和均为零, 离心力所引起的力偶矩向量和也等于零,回转件达到完全* 衡。这种*衡称为动*衡。
2)回转件的*衡试验 由于计算、制造和安装的误差以及由于材料的不均匀、
毛坯缺陷等,使回转件实际上仍然存在不*衡。因此必须通 过*衡试验来测定不*衡质量的大小和方位,然后再用加重 或减重的方法予以*衡。营运船舶的增压器转子上零部件经

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修理或更换时也必须进行*衡试验,船舶螺旋桨桨叶变形或 经修理后也须进行*衡试验。
根据回转件的结构和转速*衡试验分为静*衡试验和 动*衡试验,如表 9-1 所示。
(1)静*衡试验:静*衡试验是为了测定 D/L≥5 的 回转件不*衡质量的大小和方向,确定*衡质量的大小、位 置和进行调整,使之达到静*衡要求。这种测量方法称为静 *衡试验法。
静*衡试验是将回转件安装在专用心轴上,然后一并装 于静*衡试验架上(导轨式或轴承式),如图 11-21。若回 转件重心偏离回转轴,所产生的静力矩作用于回转轴,回转 件在导轨上滚动或在轴承支架上转动,待运动停止后重心部 位处于最低位置。由此确定重心偏离方位,在其反向加*衡 质量,逐步试验调整*衡质量的大小和位置,直至回转件在 任意位置均可静止不动。最后在回转件上确定部位去掉实测 的重量,回转件达到静*衡。
(2)动*衡试验:动*衡试验是为了测定 D/L≤1 的 回转件不*衡质量的大小和方位。由于不*衡质量不是在一 个回转*面内和不*衡惯性力偶矩不可忽略,必须在任意两 个回转*面内分别加一适当的*衡质量才能达到*衡。利用

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动*衡试验机使回转件在其上试验,测定两个选定*面内所 需加的*衡质量或重径积的大小和方位,从而使回转件达到 动*衡。
一般机械式动*衡试验机是利用补偿重径积法求不* 衡重径积的原理,此外,还有利用电子技术测量校正面内不 *衡量的各种动*衡试验机。激光动*衡试验机、带真空筒 的大型高速动*衡试验机和整机*衡测振动*衡仪等,为高 速、高精度、高生产率和大型挠性回转件的动*衡试验提供 了先进的测试技术。
3)*衡精度 回转件通过*衡试验后,已将不*衡惯性力及其引起的
动力效果减少到相当低的程度,但还会有些残存的不*衡存 在。这种残存的不*衡愈小,不*衡惯性力的不良影响就愈 小,回转件的*衡状况就愈好。所以,把回转件经*衡后的 不*衡程度称为*衡精度,它是用来度量回转件不*衡程度 的物理量。
对于质量分布在同一*面内,轴向长度较小的回转件, 假定其为一重心与回转中心重合的薄圆盘,当距回转半径为 R 处有一不*衡重量 F(或不*衡力 F)时,回转件的不* 衡度为 F? R(N·m),或称为重径积。它反映了不*衡惯

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性力的大小和方向。 不*衡惯性力造成的不良影响由其在轴承中引起的附
加负荷和振动振幅来衡量。轴承附加负荷与回转件的重径 积、回转角速度有关;振动振幅与重径积、轴承刚度和回转 件整机质量有关。所以仅仅依据回转件的重径积大小是不足 以表达出不*衡惯性力所造成的不良影响。用重径积表示回 转件的不*衡度,没有反映出其与回转件质量的关系。因为 同一不*衡度值相对于不同质量的回转件来说,精度是不同 的。例如,重径积为 0.5mN? m 的不*衡度对于 500kg 和 5kg 的转子的精度不同。所以,应采用回转件的不*衡度(重 径积)与其质量中心上的重力之比来表示回转件的*衡精 度,即:
e=FR/G 式中:e——偏心距或偏移量,mm;
G——回转件的重力,N。 偏心距 e 是回转件重心相对于回转中心的距离,或称* 衡精度。例如,当回转件的偏心距 e=10-6m 时,说明回转件 重心相对于回转中心偏移 1μ m 或 0.001mm。 对于动*衡实验的回转件,则应以两个选定*面上的代 替重量和*衡重量的总重心的偏心距 e 和回转件角速度ω 的

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乘积表示惯性力的不良影响,即*衡精度。 目前,我国尚未定出*衡精度的标准,一般均是以回转
件的许用偏心距[e]与回转件的角速度ω 的乘积[e]? ω 表示回转件的*衡精度,并按[e]? ω 分级,如表 9-2。图 9-13 为各种*衡精度等级下,回转件最高转速与许用偏心距 e 的 关系。
对于静不*衡回转件,由图 9-13 中所查到的[e]与回转 件重量 G 的乘积即为该回转件的许用重径积[e]? G;对 于动不*衡回转件、则是在求得许用重径积[e]? G 后, 再将它分配到两个*衡基面上去。
6 增压器损坏后的应急措施 航行中,当废气涡轮增压器发生严重故障时,既不能修
理又无法继续使用,这种情况下只有停止增压器运转。但是 废气涡轮增压器与柴油机是联合装置,工作密切相关,增压 器停止工作后必须采取相应措施保证柴油机的可靠运转。具 体作法可依增压器说明书的规定进行。一般原则如下:
1)航行中主机增压器损坏时的处置原则 (1)为避免事故继续扩大,在海况、海域等情况允许时 应立即停车进行检修;

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(2)在海况及海域等情况恶劣时,如风浪太大或航行 在狭水道等不允许停车的特殊情况下,应使主机转速降至较 低水*保持船舶航行。
2)对损坏增压器的应急处置 (1)允许短时停车时,锁住转子。当主机增压器损坏
停止工作时,主柴油机仍要继续运转,以保证船舶继续航行。 为了防止废气冲击转子,应将转子锁住。
定压增压系统中的增压器损坏时,只需锁住转子的压气 机端;
一般原则:当柴油机的*均有效压力≥0.5MPa(或*均 指示压力>0.57MPa)时,就应锁住转子两端。
当柴油机设有旁通排烟管时为最佳,废气由此排放大 气不再流经增压器;当柴油机无此设施时,废气不断地流经 锁住的转子后排至烟囱。废气不断地加热转子,热量传至压 气机端使叶轮有过热的危险。为此需要一定量的空气循环流 过压气机进行冷却。对于仅设一台增压器的四冲程柴油机, 吸入的空气流经停用的增压器,自然进行冷却。对于具有两 台增压器的二冲程柴油机,当一台增压器损坏停用时,为防 止扫气箱的新气倒灌而漏损,在锁住转子的增压器空气出口 安装封闭的盖板,并在盖板上开一小孔,使由此小孔漏过的

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空气冷却压气机叶轮。封闭盖板上的通气小孔随增压器型号 不同而异。例如,VTR400 型增压器通气小孔直径为 25mm; VTR500 型孔径为 32mm;VTR630 型和 VTR631-1 型孔径为 40mm。
利用随机专用工具锁住转子,并按说明书操作。转子锁 住后,增压器壳体继续冷却,但应停止其轴承润滑。
增压器损坏后锁住转子的应急措施,具有简便、缓解故 障和防止事故扩大的优点,但转子受到高温废气和自重作 用,短时间尚可,长时间作用将会引起转子变形。
(2)允许长时间停车时,可拆除转子。增压器损坏后由 于时间充裕,可采用拆除转子和在增压器壳体两端和中间安 装封闭盖板的措施,如图 9-14所示。此法不仅防止事故扩大, 而且使转子受到较好的保护,但工作量较大,需要较长的工 作时间。




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