29,Основные виды повреждения камер сгорания гту, их сущности. Причины образования трещин в деталях. Причины неисправностей и нарушений работы топливных форсунок и пусковых воспламенителей.

КАМЕРА СГОРАНИЯ. Основными видами повреждений этого элемента ГТУ являются: коробление и прогар жаровых труб; образование трещин в различных деталях; повреждения форсунок.

Прогар жаровых труб обусловлен неравномерностью горения топ­лива и смешения горячих газов с вторичным воздухом в камере сго­рания. Он приводит к короблению металла отдельных мест жаровых труб, вследствие чего нарушается их охлаждение и работа камеры сгорания. В эксплуатации отмечались случаи: прогара жаровых труб, связанные с подсосом горячих газов через отверстия подвода охлаж­дающего вторичного воздуха; из-за производственных дефектов, вы­ражающихся в нарушении формы гофров их цилиндрических секций.

Образование трещин в деталях камеры сгорания является след­ствием постоянного действия переменных термических напряжений, возникающих при периодических нагревах и охлаждении в период пус­ков, остановок и при изменении режимов работы ГТУ. Обычно они об­разуются в местах повышенных концентраций напряжений, например, вблизи отверстий для охлаждающего воздуха, но могут возникнуть: в местах приварки крепления жаровой трубы к кожуху камеры сгорания, стоек к кожуху, на стойках в местах приварки кронштейнов крепления жаровой трубы; по сварным швам фланцев крепления рабочих форсунок и пусковых воспламенителей. При развитии трещин возможен отрыв отдельных элементов жаровых труб, попадание их в проточные части турбин и повреждение облопатывания.

Коробление жаровых труб, нагарообразование, ухудшение распы­ления форсунок снижают качество, и надежность работы камеры сгора­ния приводят к деформации полей температур и давлений газового потока перед турбиной, что может явиться следствием ее поврежде­ния.

Причинами неисправностей и нарушений работы топливных фор­сунок являются: засорение сопловых отверстий и фильтров; образова­ние нагара; негерметичность, увеличение производительности от вы­работки сопел; разрушение отдельных деталей и др. Они могут быть источником повреждений камер сгорания, турбин, а также газовы­пускной системы.

Засорение форсунок и фильтров чаще всего связано с использо­ванием загрязненного топлива; попаданием грязи, производственной стружки и мусора в топливные системы. При засорении форсунок нарушается распыл топлива, искажается топливный факел и процесс горения, что может привести к прогару жаровых труб и пожогу лопа­ток турбин. Такой вид повреждений - частое явление при эксплуата­ции корабельных ГТУ и может быть выявлен во время ее запуска по давлению топлива перед форсунками на холостом ходу. Его величина в зависимости от типа ГТУ может составлять 1,0-1,5 МПа, превышение которого свидетельствует о засорении форсунки.

Негерметичность форсунок является следствием: небрежного мон­тажа; разрушения внутренних деталей и колпачка; ослабления затяж­ки кожухов и изменения торцовых зазоров между деталями распыливаю­щих устройств при нагреве на работающей ГТУ.

Форсунки совместно с запальными свечами являются составными элементами воспламенителей факельного типа. Их ненормальная работа может выражаться в недостаточной поджигающей способности факела из-за нарушения подачи топлива или электропитания.

Нарушения работы пусковых воспламенителей могут быть связаны с дефектами свечей зажигания. Отмечаются случаи закоксовывания торца свечи, которое способствует разрушению ее керамической изо­ляции. Процесс коксообразования обычно происходит на неработаю­щих свечах при отложении на них продуктов неполного сгорания топлива. Отрицательное воздействие на работу свечей зажигания оказывает заливание их топливом.

Для поддержания работы форсунок в нормальном режиме рекомен­дуется производить регулярную проверку на соответствие их парамет­ров (угол конуса распыла топлива, производительность, равномер­ность распыления, герметичность в холодном и горячем состоянии) установленным нормам.

30.Основные виды повреждений подшипников и топливорегулирующей аппаратуры, их причины и последствия. Наиболее распространенные дефекты подшипников. Специфические повреждения подшипников качения. Причины нарушения режима работы подшипников скольжения. Факторы, определяющие износ элементов топливорегулирующей аппаратуры.

ПОДШИПНИКИ. Повреждения этих элементов могут происходить по различным причинам эксплуатационного, конструктивного, технологи­ческого характера.

В судовой практике используются два типа подшипников: качения и скольжения. Причинами повреждений подшипников качения могут быть: нарушение теплового режима работы; масляное "голодание"; воздействие вибрационных нагрузок; загрязнение; прохождение через них электрического тока; коррозионное воздействие, а также откло­нение от правил хранения. Они приводят к превышению прочностных возможностей материала колец, тел качения и сепараторов.

При изменении теплового режима (например, при нарушении ре­жима охлаждения ГТУ после ее остановки, в случае ухудшения смазки и при повышенном трении вследствие высоких контактных нагрузок) возможно повышение температуры. Работа подшипников в таких условиях приводит к искусственному отпуску металла деталей и снижению твердости. В результате перегрева подшипника образу­ются следы качения на беговых дорожках в виде темно-синих полос без выработки.

Причиной масляного "голодания" является засорение масляных жиклеров частицами, оставшимися в системе при некачественной очистке ее магистралей перед сборкой и загрязнении масла. При масляном "голодании" подшипник разрушается вследствие нагрева тел качения и выборки полностью зазоров между ними и кольцами.

Одной из особенностей, свойственной лишь подшипникам качения, является повышенная чувствительность к прохождению через них электрического тока. Ток, проходя через подшипник, пробивает пленку смазки в местах контакта тел качения. Вследствие возникаю­щих при этом кратковременных и сильных разрядов на поверхностях деталей качения образуются небольшие кратеры. В процессе работы подшипника в таких условиях выступы кратеров сглаживаются. Пов­реждения становятся похожими на начало усталостного выкрашивания. Обычно они образуются при разности потенциалов в зоне контакта 0,4-0,5 В. Иногда повреждения выражаются в виде точек и полос с окрашенными краями только после травления. Следует отметить, что подшипники сами порождают электрические токи, вращаясь в магнитном поле, что не всегда верно позволяет определить причины их повреж­дения.

Другой особенностью подшипников качения является высокая чувствительность к вибрационным нагрузкам, особенно отрицательно это сказывается на не работающих подшипниках. Для снижения воз­действия таких нагрузок на подшипники бездействующие ГТУ рекоменду­ется периодически проворачивать и через определенное время вво­дить их в действие.

Вибрационные нагрузки вызывают образование на дорожках качения участков выкрашивания, отличных от усталостных поврежде­ний. Особенно сильное воздействие они оказывают на роликовые подшипники, а также на шариковые с большими внутренними зазора­ми. Возникающие при этом повреждения тел качения и беговых до­рожек выражаются в виде глубоких раковин и трещин. При чрезмерно высоких нагрузках происходит разрушение подшипников.

Распространенными дефектами подшипников являются коррозион­ные повреждения. Они проявляются в образовании поверхностных налетов и раковин. Об этом свидетельствуют результаты, приведен­ные в работе [4].

Коррозия может быть в виде сплошных или местных поражений. Сплошная коррозия менее' опасна, т.к. не вызывает глубоких повреж­дений металла. Местные коррозионные поражения бывают в виде пятен одинаковой глубины и точек различной глубины. Точечная коррозия в отдельных случаях может вызвать образование язвин и сквозных поражений. Опыт эксплуатации показывает, что большинство подшип­ников имеют коррозионные поражения различной степени. Они снижают контактную выносливость и ухудшают качество их вращения.

К металлургическим дефектам деталей подшипников относят: волосовины, заковы, усадочную пористость и раковины.

Определенная группа дефектов вызывается различными отклоне­ниями и нарушениями, допущенными при обработке их деталей. К ним относятся: трещины (закалочные и шлифовочные), ожоги, дефекты ме­ханической обработки.

Причинами поломок подшипников могут явиться грубая механичес­кая обработка и грубое клеймение. При этом на поверхностях дета­лей образуются: риски, царапины, подрезы, вмятины, являющиеся кон­центраторами напряжений.

Возможны повреждения вследствие искажения геометрических форм их деталей из-за допущенных отклонений при изготовлении. Они выражаются в виде образования грубых надиров на телах и дорож­ках качения, в результате которых подшипник заклинивает.

В процессе проведения регламентных и ремонтных работ возмож­ны нарушения, приводящие к: механическим повреждениям, взаимному перекосу колец, несоблюдению посадок, перетяжке и недотяжке и др.

Одним из специфических повреждений подшипников качения яв­ляется образование ожогов. В некоторых случаях происходит выкра­шивание металла на телах и поверхностях качения, а также на поса­дочных поверхностях колец вследствие проскальзывания. Например, проскальзывание внутреннего кольца относительно вала вызывается неплотной посадкой подшипника или ослаблением посадки во время работы. При этом происходит значительный перегрев внутреннего кольца со стороны посадочной поверхности.

В подшипниках главных опор ГТД наблюдаются случаи проскаль­зывания комплекта роликов подшипников относительно внутреннего кольца, приводящие к выработке дорожек качения.

Причинами нарушения нормальной работы подшипников скольжения являются: изменение режима смазки; попадание в подшипник посторон­них твердых частиц; воздействие вибрационных нагрузок; дефекты заливки баббита; неудовлетворительная подгонка вкладышей и упор­ных подушек.

Нарушение режима смазки вызывает перегрев, а при несвоевре­менном обнаружении это может привести к местному подплавлению баббита и его натягу (наволакиванию баббита с нижнего вкладыша в район разъема подшипника). При усилении перегрева может произойти выплавление баббита с большой площади вкладыша, налипание его на шейку вала, что приведет к исчезновению зазора и полному выплавле­нию заливки.

Перегрев баббита приводит к заметному снижению его твердости и увеличению хрупкости, что уменьшает несущую способность подшипника.

При работе в подшипник между шейкой вала и вкладышами могут попадать различные твердые частицы, заносимые маслом. Это приводит к образованию на шейке вала и заливке вкладышей кольцевых рисок и царапин, что вызывает нарушение условий смазки и ухудшение скольжения.

Особенностью работы подшипников скольжения в судовых ГТУ является воздействие на них различных по величине вибрационных нагрузок. При их значительных величинах вследствие ударов шейки вала происходит наклеп баббита. На поверхности заливки появляются белые пятна и мельчайшие трещины. Постепенно трещины сливаются в замкнутые контуры, в которых происходит отслаивание и выкрашивание баббита. Наличие трещин препятствует установившейся работе масляной пленки. Отслаивающиеся и выкрашивающиеся кусочки баббита забивают зазор и нарушают нормальную смазку. В отдельных случаях это может привести к натягу и выплавлению баббита.

В эксплуатации встречаются случаи повреждения подшипников вследствие неудовлетворительного качества заливки. При этом дефект выражается в плохом сцеплении баббитовой заливки с металлом вкла­дыша, что может вызвать образование трещин в нижней части вкладыша.

Дефектом заливки является также неоднородность структуры разли­чных слоев баббита вкладышей вследствие различных скоростей охлаж­дения их нижних и верхних частей.

Нормальная работа подшипника может быть нарушена вследствие плохого состояния поверхностей шеек валов. Одна из причин обуслов­ленного попаданием в него посторонних твердых частиц, заносимых маслом и с их коррозионным повреждением, вызванным обводнением масла, а также неудовлетворительным контролем. Коррозия шеек мо­жет возникнуть в результате несоблюдения и невыполнения порядка консервации подшипников в период бездействия ГТУ.

В эксплуатации встречаются случаи повреждения подшипников с образованием натяга и подплавлением баббита при неудовлетво­рительной пригонке вкладышей относительно шеек валов.

Аналогичные повреждения могут произойти при нарушении тре­бований скорости набора мощности ГТУ, изменения стороны ее вра­щения, подключения дополнительных ГТД, что приводит к появлению значительных временных деформаций гибких валосоединений-рессор и торсионов редукторов, превышающих установленные. При этом по­ложение шеек в подшипниках отклоняется от расчетного и резко воз­растает нагрузка на вкладыши, что в отдельных случаях вызывает их повреждения.

Характер работы подшипников может быть определен по измене­нию их температуры, шуму работы ГТУ, легкости вращения роторов и величине вибрации.

ТОПЛИВОРЕГУЛИРУЩАЯ АППАРАТУРА. Наибольшее количество повреждений и неисправностей этого элемента ГТУ связано с загрязнением и обводнением топлива. Их появление отражается на работе ГТУ, вы­ражающееся в нарушении нормальных запусков в действие, ухудшении приемистости, снижении развиваемой мощности, самовыключении, воз­никновении неустойчивой работы, колебании частоты вращения и т.п.

Неисправности топливорегулирующей аппаратуры ГТУ можно раз­делить на три группы: засорение фильтров, узких каналов регулято­ров и форсунок, заедание золотников регуляторов; вымывание мате­риала стенок каналов, жиклеров, затупление отсечных кромок золотников регуляторов; повышенный износ нагруженных деталей качающего узла насоса-регулятора.

Неисправности первой группы возникают из-за механических примесей в топливе, продуктов коррозии и образования в топливе осадков термического происхождения.

Вторая группа неисправностей связана с эрозионным и корро­зионным воздействием топлива из-за наличия в нем механических примесей, осадков высокотемпературного происхождения, продуктов коррозии и воды.

Основные причины неисправностей третьей группы - это недостаточность противоизностных свойств топлива, а также наличие в нем различных загрязнений.

Значительные нарушения в работе агрегатов топливорегулирующей аппаратуры вызывает коррозия их деталей. Она может привести к "зависанию" плунжеров качающего узла насоса-регулятора и выво­ду его из строя.

Коррозия плунжеров и их подпятников вызывает значительную выработку рабочей поверхности наклонной шайбы качающего узла насоса-регулятора. При коррозионном износе может произойти заеда­ние сопряженных деталей и увеличение протечек топлива. В резуль­тате коррозии и отложений существенно возрастают силы трения плунжеров в гнездах ротора насоса.

Стальные детали топливорегулирующей аппаратуры, имеющие кад­миевое покрытие, также подвержены коррозии вследствие воздействия меркаптанов топлива. При этом сначала происходит его разрушение, а затем коррозия основного металла. Чаще всего подвергаются раз­рушению кадмиевые покрытия различных пружин узлов. Интенсивность коррозионных процессов возрастает при работе ГТД на топливе с по­вышенным содержанием меркаптанов. В этом случае коррозия сопро­вождается выработкой покрытия на глубину 0,0005-0,007 мм на участке против топливных каналов золотника.

В эксплуатации имеет место износ элементов топливорегулирующей аппаратуры, связанный с трением, абразивным воздействием топливной среды и кавитацией.

При работе топливных насосов-регуляторов наблюдается зна­чительный механический износ у сфер плунжеров, распределительно­го золотника, втулок, гильз и золотника центробежного регулятора, штока и втулки гидрозамедлителя.

Абразивный износ является следствием механического воздей­ствия твердых частиц загрязнения топлива на элементы топливорегулирующей аппаратуры. Он возникает на острых кромках отсечных клапанов и золотниках регулятора насоса, жиклерах, в прецизионных парах и тонких каналах. В результате чего изменяются регулиро­вочные и гидравлические характеристики агрегатов и узлов топливорегулирующей аппаратуры.

При длительной работе деталей в топливной среде, протекаю­щей по каналам с большой скоростью (10-60 м/с), возможен их размыв, притупление острых кромок отсечных регулировочных клапа­нов, изменение геометрии сечения проточной части жиклеров и дру­гих дроссельных устройств системы регулирования.

В эксплуатации отмечаются случаи поверхностной эрозии отдель­ных деталей топливорегулирующей аппаратуры, связанные с кавита­цией. Последствия эрозии выражаются в виде вымывания материала на выходных каналах у торцов роторов плунжерных насосов-регулято­ров, поверхности торцовых втулок шестеренных насосов, лопатках колес центробежных насосов.

Возникающие повреждения элементов топливорегулирующей аппа­ратуры оказывают различное влияние на работу ГТД. Так, повреж­дения плунжеров вызывают снижение производительности топливного насоса-регулятора, что не позволяет достичь требуемой мощности, а в некоторых случаях это может привести к остановке ГТД.

При заклинивании одного лишь плунжера происходит колебание частоты вращения в результате возникновения сильной пульсации топлива. В отдельных случаях "зависание" плунжера насоса-регуля­тора вызывает только колебания давления топлива при стабильной частоте вращения.

Заклинивание золотника центробежного регулятора в гильзе может вызвать самопроизвольную остановку ГТД или увеличение его частоты вращения сверх заданной в зависимости от положения зак­линенного золотника.

При заклинивании клапана постоянного перепада может прои­зойти перенастройка наклонной шайбы и уменьшение производитель­ности насоса-регулятора. В конечном итоге это может вызвать само­выключение ГТД и привести к отказу его запуска.