Эксплуатация газотурбонагнетателей двс

1 Образование отложений в элементах гтн

Многолетний опыт эксплуатации судовых дизелей с турбонаддувом свидетельствует о том, что в процессе их работы происходит неизбежное постепенное ухудшение технического состояния и характеристик турбокомпрессора (ТК). Основной причиной изменения характеристик ТК является занос (загрязнение) проточных частей турбины и компрессора, приводящий к снижению их КПД и изменению пропускной способности. В результате уменьшается расход воздуха на дизель, повышаются температура выпускных газов и удельный расход топлива. Таким образом, в процессе эксплуатации степень согласованности характеристик дизеля и ТК, достигнутая при расчете, проектировании и доводке, частично или полностью нарушается. Агрессивность химических соединений, входящих в состав отложений, снижает надежность элементов ТК [1, 3].

Процессы образования отложений в ТК. их влияние на характеристики судовых ДВС специфичны и исследованы недостаточно. Малоизученными являются причины образования заносов, вопросы влияния заноса на характеристики компрессоров и турбин, способы борьбы с заносами.

1.1 Занос проточной части турбины

Отложения на лопатках турбины условно можно разделить на три основных типа:

- 1)зольные – сухие пеплообразные отложения толщиной 0,1…0,3 мм, обладающие относительно высокой шероховатостью;

- 2) сажистые мазеобразные отложения, достигающие толщины 3 мм;

- 3) твердые пористые отложения, образующиеся вследствие выгорания отложений второго типа или при работе дизелей на тяжелых высоковязких сортах топлива.

Возникновение отложений начинается с образования на лопатках смолисто-лаковой пленки, появляющейся в результате как высокотемпературного окисления продуктов сгорания топлива непосредственно на металлической поверхности, так и конденсации различных продуктов окисления выпускных газов. Количество отложений и их тип определяются многими факторами — точкой росы паровых микропримесей потока, температурой поверхности лопаток, сортом применяемого топлива, режимом работы дизеля, густотой решеток сопловых и рабочих лопаток и т. д.

Таким образом, можно сделать вывод: занос проточной части турбины — неизбежный фактор эксплуатации; тип отложений и их толщина зависят главным образом от режимов работы дизеля и сорта топлива.

При использовании тяжелых сортов топлива максимальные отложения наблюдаются при работе дизелей на нагрузках, близких к номинальным. Это объясняется наличием в топливе таких элементов, как сера, окислы ванадия, зола, натрий и др. Отложения на рабочих лопатках турбин в этих случаях составляют 2…3 мм, а на сопловых – 5…6 мм [2] и имеют чрезвычайно твердую пористую структуру, близкую к структуре отложений третьего типа. В состав отложений на лопатках турбин входят пятиокись ванадия, сульфат натрия и другие соединения. Образование максимального слоя отложений и его стабилизация происходят в первые 100…200 ч. работы дизеля.

1.2 Влияние отложений на кпд турбины

Опыт эксплуатации показывает: относительная шероховатость отложений первого типа составляет 0,001…0,0015, что приводит к снижению КПД турбины на 3…4 %. ⎯Кш второго типа – 0,003…0,005 и снижает КПД на 6…8 %. Предельное значение ⎯Кш – 0,008 и ее дальнейшее увеличение на КПД турбины практически не сказывается.

Таким образом, теоретический анализ и опыт эксплуатации позволяют сделать вывод о том, что средне-эксплуатационный КПД турбины при отложениях первого типа (работа на дистиллятных сортах топлива и нагрузках, близких к номинальной) ниже стендового уровня на 5…7 % (относительных). При отложениях второго типа — на 8…10 %.