Составители:
Рубрика:
3
1 ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ГТН
Многолетний опыт эксплуатации судовых дизелей с турбонаддувом свиде-
тельствует о том, что в процессе их работы происходит неизбежное постепен-
ное ухудшение технического состояния и характеристик турбокомпрессора
(ТК). Основной причиной изменения характеристик ТК является занос (загряз-
нение) 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 рас-
ход топлива. Таким образом, в процессе эксплуатации степень согласованности
характеристик дизеля и ТК, достигнутая при расчете, проектировании и довод-
ке, частично или полностью нарушается. Агрессивность химических соедине-
ний, входящих в состав отложений, снижает надежность элементов ТК [1, 3].
Процессы образования отложений в ТК. их влияние на характеристики судо-
вых ДВС специфичны и исследованы недостаточно. Малоизученными являются
причины образования заносов, вопросы влияния заноса на характеристики ком-
прессоров 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, об-
ладающие относительно высокой шероховатостью; 2) сажистые мазеобразные
отложения, достигающие толщины 3 мм; 3) твердые пористые отложения, обра-
зующиеся вследствие выгорания отложений второго типа или при работе дизе-
лей на тяжелых высоковязких сортах топлива [2].
Возникновение отложений начинается с образования на лопатках смолисто-
лаковой пленки, появляющейся в результате как высокотемпературного окисле-
ния продуктов сгорания топлива непосредственно на металлической поверхно-
сти, так и конденсации различных продуктов окисления выпускных газов. Ко-
личество 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.
При температуре газов перед турбиной t
Т
< 300 °С, независимо от сорта топ-
лива, отложения имеют консистенцию густой мази с большой смолистостью
(второй тип). Толщина слоя стабилизируется на достаточно высоком уровне
(2…3 мм).
При снижении температуры t
Т
до 200 °С вязкость отложений резко уменьша-
ется, а при t
Т
< 150 °С они становятся жидкими и сдуваются потоком газа.
Переход дизеля на режимы работы с t
Т
> 300 °С приводит к прекращению
роста отложений и их высушиванию. Однако толщина ранее образовавшегося
слоя при t
Т
< 300 °С мало уменьшается, он только уплотняется. При t
Т
> 400 °С
1 ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ГТН
Многолетний опыт эксплуатации судовых дизелей с турбонаддувом свиде-
тельствует о том, что в процессе их работы происходит неизбежное постепен-
ное ухудшение технического состояния и характеристик турбокомпрессора
(ТК). Основной причиной изменения характеристик ТК является занос (загряз-
нение) 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 рас-
ход топлива. Таким образом, в процессе эксплуатации степень согласованности
характеристик дизеля и ТК, достигнутая при расчете, проектировании и довод-
ке, частично или полностью нарушается. Агрессивность химических соедине-
ний, входящих в состав отложений, снижает надежность элементов ТК [1, 3].
Процессы образования отложений в ТК. их влияние на характеристики судо-
вых ДВС специфичны и исследованы недостаточно. Малоизученными являются
причины образования заносов, вопросы влияния заноса на характеристики ком-
прессоров 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, об-
ладающие относительно высокой шероховатостью; 2) сажистые мазеобразные
отложения, достигающие толщины 3 мм; 3) твердые пористые отложения, обра-
зующиеся вследствие выгорания отложений второго типа или при работе дизе-
лей на тяжелых высоковязких сортах топлива [2].
Возникновение отложений начинается с образования на лопатках смолисто-
лаковой пленки, появляющейся в результате как высокотемпературного окисле-
ния продуктов сгорания топлива непосредственно на металлической поверхно-
сти, так и конденсации различных продуктов окисления выпускных газов. Ко-
личество 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.
При температуре газов перед турбиной tТ < 300 °С, независимо от сорта топ-
лива, отложения имеют консистенцию густой мази с большой смолистостью
(второй тип). Толщина слоя стабилизируется на достаточно высоком уровне
(2…3 мм).
При снижении температуры tТ до 200 °С вязкость отложений резко уменьша-
ется, а при tТ < 150 °С они становятся жидкими и сдуваются потоком газа.
Переход дизеля на режимы работы с tТ > 300 °С приводит к прекращению
роста отложений и их высушиванию. Однако толщина ранее образовавшегося
слоя при tТ < 300 °С мало уменьшается, он только уплотняется. При tТ > 400 °С
3
