На судах эксплуатируются турбонагнетатели различных производителей, каждый из которых имеет конструктивные нюансы. Наиболее распространены агрегаты фирм ABB (серия VTR, TPS), MAN, IHI, Mitsubishi, PBS Turbo, Napier, а также отечественные модели (ТК, ТКР) .

Сравнительная таблица конструктивных типов

Основные элементы конструкции

• Ротор в сборе — вал, на котором закреплены рабочее колесо компрессора (крыльчатка) и турбинный диск с лопатками.
• Корпус турбины — воспринимает тепловые нагрузки от выпускных газов.
• Корпус компрессора — с диффузором и улиткой.
• Подшипниковый узел — опоры скольжения или качения.
• Лабиринтные уплотнения — предотвращают прорыв газов и утечки масла.

Основные неисправности и их диагностика

Опытный механик может определить неполадки турбокомпрессора по косвенным признакам еще до разборки.
Типичные неисправности

1. Закоксовывание проточной части. На лопатках турбины откладывается нагар, на крыльчатке компрессора — грязь и масло. Это снижает КПД, растет температура выхлопных газов, падает давление наддува .
2. Износ подшипников. Увеличение радиальных и осевых зазоров приводит к касанию ротора о статор (рубашку), разрушению уплотнений. У подшипников качения появляются люфты, цвета побежалости, выкрашивание сепараторов.
3. Повреждение лопаточного аппарата. Попадание посторонних предметов (обломки поршневых колец, инструмент) деформирует или обламывает лопатки. Ротор идет вразнос, возникает сильнейшая вибрация.
4. Помпаж. Режим срыва потока воздуха, при котором турбокомпрессор перестает подавать воздух, а давление в ресивере выталкивает поток обратно. Помпаж сопровождается характерными хлопками, бросками давления и температуры. Причинами могут быть загрязнение проточной части, закоксовка окон цилиндров, неисправность топливной аппаратуры.
5. Повреждение уплотнений. Износ или прогар лабиринтных уплотнений ведет к попаданию масла в компрессор (выброс масла во впускной тракт) или в турбину (масло сгорает, появляется сизый дым).

Признаки неисправности в работе

• Падение давления наддува при неизменной нагрузке.
• Повышение температуры выпускных газов по цилиндрам.
• Посторонние шумы, свист, стуки в области турбокомпрессора.
• Повышенная вибрация корпуса (особенно при переходе через критические обороты).
• Масло во впускном или выпускном тракте.
• Помпаж — нестабильная работа, хлопки. 

Балансировка роторов — критическая операция

Ротор турбокомпрессора после ремонта (замены лопаток, подшипников, восстановления шеек) подлежит обязательной динамической балансировке.

Почему это важно?

Дисбаланс ротора даже в несколько грамм-миллиметров на высоких оборотах создает колоссальные центробежные силы, разрушающие подшипники за считанные часы. Кроме того, дисбаланс вызывает усталостные трещины в вале и дисках.

Требования классификационных обществ:

Согласно правилам Регистра (LR, РС, DNV), все роторы компрессоров и турбин, полностью лопатированные и в сборе со всеми деталями (полумуфтами и т.д.), должны подвергаться динамической балансировке на станке соответствующей чувствительности. Балансировка выполняется в соответствии со спецификацией производителя.

Процесс балансировки:

1. Ротор устанавливается на балансировочный станок (например, Schenck с диапазоном до 1600 мм и весом до 1500 кг) .
2. Станок раскручивает ротор, датчики измеряют вибрацию в опорах, определяя величину и угол дисбаланса.
3. В специально предусмотренных местах (балансировочные плоскости на дисках или вале) высверливается лишний металл или устанавливаются корректирующие грузы.
4. Процесс повторяется до достижения допустимого остаточного дисбаланса (обычно класс точности G1.0 или G2.5 для турбокомпрессоров).

Важно: удаление лопаток, диаметрально противоположных оборванным, не восстанавливает полностью балансировку ротора. Требуется полная перебалансировка .

Гидравлические испытания и проверки

Для обеспечения безопасности корпуса турбокомпрессоров, имеющие полости охлаждения, проходят гидравлические испытания. Корпуса опрессовываются давлением, в 1,5 раза превышающим максимальное рабочее давление, но не ниже давления, оговоренного заводом-изготовителем .
Испытания на превышение частоты вращения (overspeed test) проводятся для подтверждения механической прочности ротора. Ротор раскручивается на 5% выше уставки защитного устройства или на 15% выше максимальной рабочей частоты вращения в течение 5 минут .

Обкатка и послеремонтные испытания

После сборки турбокомпрессор, установленный на двигателе, проходит обкатку и испытания :

• Проверка на отсутствие посторонних шумов и вибраций.
• Контроль давления масла к подшипникам.
• Замер параметров работы (давление наддува, температура газов) под нагрузкой.
• Проверка герметичности уплотнений (отсутствие подсосов воздуха и выбросов масла).