Причины выхода из строя турбины: Неисправности турбины – причины выхода из строя турбокомпрессоров

Неисправности турбины – причины выхода из строя турбокомпрессоров

Ремонт турбин будет максимально эффективным, если перед началом ремонтно-восстановительных работ установлена причина неисправности. В 90% случаев поломки турбины возникают вследствие попадания внутрь устройства посторонних предметов – окалины, фрагментов свечи накала или грязного воздуха из-за:

• забитости воздушных фильтров;
• негерметичной стыковки патрубков в узле;
• высокой изношенности поршней и цилиндров;
• низкокачественного или старого масла;
• низкокачественных расходных материалов.

Наиболее часто встречающиеся неполадки свидетельствуют о проблемах в двигателе.

Основные неисправности турбины – типы повреждений и износа

Специалисты различают четыре типа причин, по которым турбины выходят из строя. Данные предпосылки служат индикатором поломки не только самих турбин, но и двигателя.
Механические причины неполадок

Если на крыльчатках остались царапины, вмятины и непосредственно сами твердые фрагменты, повлекшие за собой поломку агрегата турбонаддува, рекомендуется тщательно продиагностировать на герметичность каналы всоса и вывода газовых масс. Выравнивание лопастей не является восстановительной мерой. Пользоваться турбинами с деформированными лопастями категорически не рекомендуется.

• Если вышла из строя холодная крыльчатка, значит в нее через впускной канал попал посторонний предмет.
• Если повреждена горячая крыльчатка, проблему следует искать в клапанах, сёдлах клапанов, поршнях или выхлопном коллекторе.

Повреждения горячей крыльчатки часто влекут за собой необходимость ремонта не только турбокомпрессорного агрегата, но и других узлов двигателя.

Недостаточное снабжение турбины смазочными материалами

Масляное голодание провоцирует ускорение износа в 2-3 раза быстрее, чем при непрерывном снабжении турбины смазочными материалами.

В результате неполноценной смазки на парах трения возникают характерные следы, свидетельствующие о перегреве.

• Причинами масляного голодания являются:
• Недостаточное количество смазочных материалов в поддоне.
• Значительный простой в работе.
• Наличие в смазочных материалах бензина, ДТ или антифриза.
• Монтаж турбины в систему без наполнения смазочными материалами.
• Недавно замененные фильтры или масло.
• Засорение маслопровода или его механические повреждения.
• Пониженное давление масла в системе.
• Наличие герметика, с помощью которого пытались стыковать фланцы каналов, через которые осуществляется подача смазочных материалов.
• Резкий запуск двигателя без предварительного прогрева.

Главной комплексной причиной недостаточного снабжения турбины маслом является функционирование данного узла в неисправном двигателе.

Высокая степень загрязнения смазочных материалов

Загрязненное масло быстро выводит из строя пары трения закоксованными частицами перегоревшей смазки и грязью.
Если турбина поломалась вследствие использования недостаточно чистых смазочных материалов, причинами возникновения такой поломки турбины может быть:

• эксплуатация неисправного, засоренного или низкокачественного фильтра;
• недостаточная стерильность при ремонте и монтаже турбины;
• использование масла низкого качества;
• неисправность перепускного клапана фильтра, в результате которой смазочные материалы идут в обход фильтрующего узла.

Избежать негативных последствий использования загрязненной смазки можно, регулярно обновляя смазочные материалы в системе и приобретая только высококачественные расходники.

Подобрать и купить турбину для легковых автомобилей можно тут.

Почему турбина вышла из строя?

У Вас сломалась турбина. Что делать?

В первую очередь необходимо выяснить и устранить причину выхода её из строя. Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат и рассчитан на весь срок эксплуатации двигателя. Однако во время своей работы он тесно связан и зависим от исправности практически всех систем автомобиля. Безотказная работа турбины возможна только при полной исправности всех систем двигателя и его своевременном техническом обслуживании. 

Работая в тяжелых условия, до 300 000 об/мин и 900°C, турбина нуждается в безупречной работе слудующих систем: смазки, охлаждения, топливной, выхлопной, вентиляции картерных газов, управления работой двигателя и т.д. И самое главное — это сам двигатель. Если двигатель «парит», то турбина течет, даже если она новая и самая оригинальная. И заменой турбины, двигатель не починишь.

Для определения причины поломки турбокомпрессора его необходимо разобрать, сделать дефектацию. Опытный специалист по ремонту турбин, с вероятностью 90%, определит причину выхода турбины из строя и даст рекомендации, на что необходимо обратить внимание при установке новой турбины. Если поменять турбину ничего не делая, или сделать не всё, что рекомендуют, то вероятность её быстрого выхода из строя равна 99%.

Сами по себе детали турбокомпрессора не выходят из строя. Производители заверяют, что процент брака практически сведен к нулю. Вал сам по себе не ломается и лопатки сами по себе не отваливаются. Повреждения вызваны определенными причинами.

Рассмотрим основные, наиболее часто встречаемые, причины мешающие турбокомпрессору нормально работать.

1. Грязное масло

Любое масло, применяемое в двигателе внутреннего сгорания, имеет определённый срок службы. В процессе работы, масло загрязняется сажей образованной при сгорании топлива и самого масла, а также продуктами износа двигателя. Масляный фильтр не всегда фильтрует масло. При засорении масляного фильтра или при запуске двигателя в холодный период года, срабатывает редукционный клапан, и масло идёт мимо фильтра, прямо из поддона в систему смазки двигателя и турбокомпрессора. 

Если двигатель может кратковременно «пережить» грязное масло, у него обороты в среднем до 5 000 об. мин, и зазоры в деталях больше, то для турбины это «смерть». Рабочие обороты вала турбокомпрессора 80 000 – 150 000 об/мин. (на некоторых моделях и 250 000 – 300 000 об/мин.), а зазоры измеряются в микронах. При таких условиях работы, вал и подшипники турбины испытывают очень большие нагрузки, и любая твердая частица в масле образует царапины на них. Вращаться с высокими скоростям, валу турбины позволяет «масленый клин» образованный между валом и подшипником. Вал «плавает» в масле. Если масло будет чистым и качественным, то пара вал-подшипник будут работать очень долго. Образование царапин приведет к увеличению зазора между валом турбины и подшипниками, ослаблению «масленого клина» и как следствие появления «сухого трения» и интенсивного износа. 

Очень важную роль играет качество моторного масла. Для турбированных двигателей применяются специальные сорта масел, которые способны выдерживать более высокие температурные и механические нагрузки. При высоких температурах, а температура в коллекторе турбины достигает 900°C, некачественное масло начинает сворачиваться и коксоваться образуя нагар и густую смолянистую массу, обычно черного цвета.

Это сокращает срок службы турбокомпрессора. Менять масло в двигателе мы рекомендуем не реже 10 000 км пробега. Не надо ездить на масле 30 000 км. Мы живем не в Германии. Наше топливо хуже и масло загрязняется быстрее.

2. Недостаточное количество проходимого через турбину масла

В турбокомпрессоре с неохлаждаемым корпусом масло выполняет еще одну очень важную функцию – оно отводит тепло от подшипников и вала турбины, прежде всего, со стороны выхлопного коллектора. При уменьшении проходимости масла через турбокомпрессор температура внутри корпуса резко увеличивается, масло начинает сворачиваться и коксоваться как в корпусе турбины, так и в трубках подачи и слива масла. Причиной этому может быть низкий уровень масла в двигателе, неисправность масляного насоса или редукционного клапана, закоксованность или деформация трубок подачи и слива масла. Важную роль играет и качество самого масла. Необходимо применять масла специально предназначенные для использования в турбированных двигателях.

3. Попадание посторонних предметов в область всасывания

Очень часто выход турбины из строя связан с попаданием твёрдых предметов в компрессорное колесо. Пыль, мелкий песок, насекомые и т.д. изнашивают лопатки компрессорного колеса постепенно, порой незаметно для хозяина автомобиля. Лопатки шлифуются этой пылью и стачиваются. Турбина теряет производительность. При попадании более крупных предметов как камни с дороги, окалина из системы рециркуляции выхлопных газов и клапана EGR, сгустки масла из системы вентиляции картерных газов, не удалённые гайки и фрагменты старой турбины из невычищенных патрубков, тряпки забытые при установке, вызывают более значительные повреждения компрессорного колеса. Возникает дисбаланс. Турбина начинает «выть» или разрушается. Надо не забывать, что турбина работает как хороший пылесос и поэтому необходимо обеспечить всасывание только воздуха через воздушный фильтр, а не посторонних предметов. При установке новой турбины необходимо устранить все негерметичные соединения в системе всасывания, заменить порванные патрубки, вычистить систему вентиляции картерных газов и систему рециркуляции отработанных газов.

   

   

4. Попадание посторонних предметов в область турбинного колеса

Лопатки турбинного колеса повреждаются окалиной из выпускного коллектора, отколовшимися фрагментами свеч накала, клапанов и сёдел, прогоревшими поршнями и прокладкой головки блока. Очень часто при установке турбины используют герметики вместо прокладок. После затвердения, вылезшие за края, кусочки герметика откалываются. Вылетая вместе с выхлопными газами эти предметы бомбардируют турбинное колесо и разрушают его. Также, противодавлением, как это ни странно, в турбину засасываются частицы разрушившегося катализатора. При неправильном смесеобразовании и засорении катализатора увеличивается температура в выпускном коллекторе, лопатки вала турбины оплавляются, а на коллекторе появляются трещины. Любое изменение положения и формы лопаток приводит к дисбалансу ротора и разрушению турбокомпрессора.

   

5. Засорение выхлопной системы

Очень важную роль, в безотказной работе турбины, играет проходимость выхлопной системы. Борясь за экологию, на современных автомобилях устанавливаются различные системы (катализаторы и DPF/FAP фильтра) уменьшающие вредность выхлопных газов. При засорении катализатора площадь выхлопной системы уменьшается, газам трудно выходить наружу и они создают осевые нагрузки на вал турбокомпрессора. Опорный подшипник интенсивно изнашивается, появляется осевой люфт вала турбины. Смещаясь по оси, вал и колесо начинают цеплять стенки горячей и холодной улиток, возникает дисбаланс и турбина разрушается. Возможно и «скручивание» вала турбины обратными вихревыми потоками выхлопных газов. Катализаторы и DPF/FAP фильтра подлежат замене каждые 180—200 тыс.км.

6. Превышение допустимой частоты вращения вала турбокомпрессора

Превышение допустимой частоты вращения ротора турбокомпрессора или «перекручивание» турбины возникает при перенаддуве(передуве) . Передув происходит из-за неисправности клапана регулировки(сброса) давления, заклинивании лопаток геометрии, ЧИП тюнинге, неправильном смесеобразовании и т. д. При «перекручивании» турбины возникают повышенные нагрузки на вал и опорные подшипники. Это приводит к вытеснению масла из зоны трения, перегреву и повышенному износу последних. Вал при передуве обычно ломает по опасному сечению.

   

Наиболее распространенные причины отказов ветряных турбин

Энергия ветра

Почему ветряные турбины выходят из строя и что с этим делать? Обладая более чем 20-летним опытом работы в ветроэнергетике, Котес заметил тенденции и высокую вероятность отказа турбины, когда внутри ветряной турбины присутствует неконтролируемый уровень влажности.

Автор Бенджамин Троски

• Энергия ветра

Ветряные турбины подвергаются непрекращающемуся натиску матери-природы 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Ряд исследований, проведенных за последние годы, связывает климатические условия с внутренними и внешними отказами ветряных турбин, как в ветряных турбинах с прямым, так и с редукторным приводом, в разной степени. Компания Cotes не может обеспечить сухость ветряной турбины снаружи, но внутри, где есть множество важных электрических систем и механических компонентов, которые необходимо сохранить сухими, компания Cotes может осушить воздух, отфильтровать соль из воздуха и создать избыточное давление для не допускайте попадания влажного воздуха и попадания сухого воздуха. Решения компании Cotes для сухого воздуха можно легко модернизировать внутри ВТГ на суше, в прибрежной зоне и на море. Никогда не поздно взять под контроль влажность.

 

Внешние отказы ветряных турбин  

Наиболее распространенными внешними отказами ветряных турбин, как правило, являются повреждения лопастей, вызванные столкновением с птицами, ударами молнии, дождем, отслоением фурнитуры лопастей, расслоением, коррозией передней кромки или трещинами лопастей. Частота и серьезность внешних отказов ветряных турбин находятся за пределами компетенции Cotes, в прямом и переносном смысле, поскольку Cotes в основном фокусируется на внутренних отказах ветряных турбин.

 

Внутренние отказы ветряной турбины

Внутри гондолы и башни находятся чувствительные электронные системы и важные компоненты, поэтому неудивительно, что наиболее распространенными неисправностями внутри ветряной турбины являются: 1) El электрические неисправности 2) механические неудачи.

Электрические и механические неисправности отрицательно сказываются на производительности, времени безотказной работы, производительности и надежности ветряной турбины. Если в линейном преобразователе произойдет короткое замыкание или выйдет из строя редуктор, вам может грозить полная остановка турбины и потеря производительности.

Неисправности ветряной турбины

Изображение вверху: Поврежденные модули Delta, которые необходимо заменить из-за влажности, создающей короткие замыкания.

Отказы электрооборудования обходятся дорого и, к сожалению, являются наиболее распространенными отказами, которые мы наблюдаем внутри ветряных турбин. Фраунгофер исследовал электрические сбои внутри ветряных турбин, связанные с влажностью, и пришел к выводу, что условия температуры и влажности внутри шкафов преобразователя способствовали тому, что климат внутри шкафа подвержен ярко выраженным сезонным колебаниям, что приводит к увеличению количества отказов электричества, но проблема выходит за пределы преобразователя. кабинет.

Ни одна ветряная турбина не герметична, поэтому у вас всегда будет фильтрация воздуха снаружи в ветряную турбину, несущую влагу [и соль в зависимости от местоположения]. Конденсат образуется на холодных поверхностях внутри башни и гондолы, когда относительная влажность превышает 60%. Когда на поверхности образуется конденсат, он будет стекать вниз и собираться в нижней части башни или гондолы, а в некоторых случаях собираться внутри электрических компонентов, что может привести к сбоям в электроснабжении и дорогостоящим простоям.

• Подробнее об образовании плесени внутри ветряных турбин
• Ознакомьтесь с глобальным индексом коррозии Cotes, который связывает исторические данные о погоде с местоположением ветряных турбин по всему миру

Климатические условия окружающей среды и работа турбин способствуют чрезмерному повышению уровня влажности, и при отсутствии надлежащей защиты все электрические системы находятся под угрозой. Cotes предлагает клиентам возможность провести испытание на влажность для электронных устройств

Большинству ветряных турбин требуется цикл предварительного нагрева продолжительностью до 24 часов, чтобы избежать проблем с электричеством во время запуска после периодов простоя. Процесс предварительного нагрева можно свести к минимуму или даже полностью исключить за счет надлежащего контроля влажности или защиты во время простоя, что увеличивает время безотказной работы и выработку электроэнергии.

Компания Cotes предлагает проверенное решение по осушению воздуха, позволяющее избежать подобных внутренних электрических сбоев, вызванных влажностью. Проще говоря, Cotes помогает вам избежать электрических неисправностей, удаляя влагу из воздуха, фильтруя соль из воздуха (если она присутствует) и создавая избыточное давление внутри ветряной турбины, поддерживая относительную влажность ниже 60% круглый год.

Механические отказы ветряных турбин

Изображение вверху: Коррозия критически важных механических компонентов внутри ВЭУ

Механические отказы происходят реже, но столь же вредны для ветряных турбин в течение более длительного периода времени. Металлические компоненты реагируют на влагу и со временем ослабляют и разрушают механические детали, такие как коробка передач, подшипники и механизм рыскания, что может привести к отказу компонентов и выходу из строя ветряной турбины, для чего потребуется сервисная бригада (если позволяет погода). Механические поломки обходятся дорого и требуют времени для устранения, а время – деньги. Механических отказов можно избежать в долгосрочной перспективе за счет лучшего контроля влажности внутри ветряной турбины с помощью адсорбционного осушителя Cotes.

«Одной из основных электрических неисправностей, о которых я слышал, является короткое замыкание из-за конденсата. Обычно это происходит после остановки, запланированной или нет. Часто это приводит к повреждению компонентов и необходимости их замены или, в лучшем случае, к сокращению срока службы ветряной турбины», — Келд Селчоу Боннез, старший инженер-конструктор Cotes по техническому ветру.

Изображение вверху: Keld Selchow Bonnez модернизирует решение Cotes по осушению воздуха (адсорбционный осушитель), специально разработанное для ветряных турбин.

Создайте свою собственную стратегию сухого воздуха  

При сбоях электроснабжения и коррозии из-за неконтролируемого уровня влажности [и соли] необходимо учитывать следующее:

1. Климатические условия ветряной электростанции — Где находится Ваш ветряк находится? Морской, прибрежный или наземный? Мы видим, что береговые ветряные турбины подвержены климатическим условиям морского типа из-за их близости к береговой линии с неправильным классом коррозии. Исследуйте
2. Класс коррозии ветряной турбины — Разработана ли ваша ветряная турбина для окружающей среды, которой она будет подвергаться? Ветряные турбины плохо приспособлены для климатических условий более высокого класса коррозии, при этом практически не учитываются проблемы с влажностью. При правильной стратегии сухого воздуха вы можете снизить класс коррозии, не подвергая опасности ветряную турбину.
3. Срок службы ветряных турбин — Владельцы ветряных электростанций ожидают от своих ветряных турбин гораздо больше лет эксплуатации, чем они рассчитывали. Вы можете продлить срок службы вашего ВТГ, но вы должны поддерживать относительную влажность внутри вашей турбины ниже 60%; в противном случае вы рискуете сбоями в работе электрических компонентов и компонентов, дорогостоящим простоем и сокращением срока службы ветряной турбины.
4. Стратегия сухого воздуха для ветряных турбин: Мы считаем, что наиболее эффективным способом борьбы с коррозионным воздействием влаги [и соли] внутри гондол и башен ветряных турбин является создание сухой и свободной от солей среды внутри вашей турбины там, где это важно. наиболее.

СТРАТЕГИЯ SIEMENS GAMESA DRY-AIR STRATEGY С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АДСОРБЦИИ [ДЕЗИКАНТОРА] ОСУШЕНИЯ ВЛАГИ единственная технология, подходящая для осушения ветряных турбин. Помимо стабильной работы, технология также работает при отрицательных температурах. Мы спросили Йенса Ширсинга Томсена, старшего эксперта Siemens Gamesa Renewable Energy, что он думает о роли осушителей в предотвращении коррозии и электрических неисправностей внутри ветряных турбин.

  

Свяжитесь с Келдом Селчоу Боннезом, старшим инженером-проектировщиком Cotes по техническому ветровому давлению, на LinkedIn.

Свяжитесь с Бенджамином Троски, старшим специалистом Cotes по маркетингу и коммуникациям, на LinkedIn.

Свяжитесь с Йенсом Ширсингом Томсеном, ключевым экспертом Siemens Gamesa Renewable Energy, на LinkedIn

 

3 основные причины отказов ветряных турбин – Климатические кафе

Генераторы, редукторы и лопасти турбин — это лишь некоторые из компонентов, которые часто выходят из строя в ветряных турбинах. Из-за удаленного расположения ветряных электростанций, а также размера и высоты турбин текущее техническое обслуживание и проверки ветряных турбин затруднены.

Осматривать сложные поверхности больших лопастей ротора и анализировать их материалы во время планового технического обслуживания может быть непросто. Процессу проверки способствует использование новых технологий, таких как использование дронов для проверки лезвий. Однако это может привести к отказу компонента, если не выполнять регулярный мониторинг и техническое обслуживание.

Содержание

1. Отказ лопастей

Ветроэнергетика ищет способы увеличить выработку энергии ветряными турбинами по мере увеличения спроса на возобновляемую энергию. Увеличение размера лопастей ротора является одним из способов получения большего количества энергии от турбин.

Большие лезвия производят больше энергии. В настоящее время дуги лопастей несущего винта могут достигать 262 футов (или 80 метров). Конструкция и другие части турбины могут испытывать большую нагрузку из-за увеличения размера лопастей.

Считается, что ежегодно происходит 3800 отказов блейд-серверов. Отслоение, разрушение соединения, разрыв вдоль волокон, трещины в гелькоуте и эрозия являются распространенными неисправностями, на которые следует обратить внимание.

Удары молнии, отказ материала или регулятора мощности, повреждение внешними объектами и плохая конструкция — все это факторы риска выхода из строя лезвия. Наиболее частый тип отказа ветряной турбины, отказ лопасти, может привести к дорогостоящему ремонту и потере дохода из-за остановки.

2. Отказ генератора

В ветровой турбине генератор отвечает за производство электроэнергии путем преобразования механической энергии в электрическую. При выходе из строя генератора электроэнергия не вырабатывается, что обходится владельцу ветряной электростанции в немалые деньги.

Генератор может выйти из строя по ряду причин, в том числе из-за ветровых нагрузок, суровых погодных условий и циклического изменения температуры. Чрезмерная вибрация, колебания напряжения, неисправные системы охлаждения и механические или электрические неисправности подшипников могут привести к возгоранию и чрезмерному нагреву.

Генератор может выйти из строя из-за плохой электрической изоляции, неправильной установки, загрязненной смазки, дефектов изготовления или конструкции.

Тщательный график технического обслуживания и ремонта повысит надежность и срок службы генератора, предотвратив дорогостоящие остановки и непредвиденный ремонт.

3. Отказ редуктора

Хотя редукторы рассчитаны на работу в сложных условиях, большинство из них служат в среднем только 10 лет вместо 20 лет, указанных в конструкции. Ежегодно происходит около 1200 поломок коробки передач. Девяносто шесть процентов неисправных деталей коробки передач — это подшипники и шестерни.

Грязная или загрязненная водой смазка, неправильная настройка подшипников, значительные перепады температуры, несоответствующее или нечастое техническое обслуживание и уход, а также переходные нагрузки, вызывающие резкие ускорения и изменения направления зоны нагрузки, являются некоторыми причинами отказа.

Выход из строя коробки передач — дорогое удовольствие. Стоимость редуктора, на которую приходится 13% от общей стоимости турбины, высока. Кроме того, в зависимости от наличия компонентов время простоя турбины во время замены может составлять от нескольких дней до нескольких месяцев. Турбина не приносит денег, когда она не вращается.

Как предотвратить отказы ветряных турбин

Одним из методов снижения вероятности поломок ветряных турбин и увеличения срока их службы является профилактическое обслуживание.