Den ekonomiska driften av moderna stora dieselmotorer är beroende av avgasturboladdare, vilket kan öka dieselmotorernas effekt med cirka 30 %. För att möta efterfrågan på turboladdare i dieselmotorer med hög effekt har MAN-företaget använt de senaste utvecklingsprestationerna och tillverkningsteknologin, förlitat sig på sin erfarenhet av oberoende tillverkning av dieselmotorer och turboladdare, för att utveckla TCA-serien av turboladdare som är lämpliga för dieselmotorer med effekt från 5400 till 30000 kW.
Ett räddningsfartyg är utrustat med två MAN6L48/60CR dieselmotorer med elektronisk bränsleinsprutning, med en effekt på 7200kW × 2, och varje huvudmotor är utrustad med en TCA55-42W-turboladdare. Den maximala hastigheten för turboladdarens rotor under kortvarig drift är 19800r/min, och den maximala hastigheten för rotorn under kontinuerlig drift är 19400r/min. Det maximala laddtrycket kan nå 4 bar, och den högsta tillåtna insugningstemperaturen för avgasturbinen är 600 grader.
En dag när fartyget seglade normalt visade den högra huvudmotorns övervakningsdator på maskinrummets kontrollpanel plötsligt ett larm om "lågt turbinskiva kyllufttryck" och utlöste en begäran om att minska belastningen på höger huvudmotor. Den tjänstgörande ingenjören underrättade omedelbart bryggan om denna situation, och höger huvudmotor måste reduceras till under 50 % belastning för drift. Efter att ha mottagit meddelandet gjorde föraren omedelbart en lastminskningsoperation på höger huvudmotor. I detta ögonblick trycker ingenjören på återställningsknappen för mute-larmet på den högra huvuddatorn för övervakning av kontrollpanelen, och larmet för lågt luftkylningstryck från turboladdarens turbinskiva försvinner.
Därefter konsulterades bruksanvisningen för huvudmotorns turboladdare. Handboken föreskrev att den maximala belastningen på huvudmotorns turboladdarturbinskiva inte får överstiga 70 % utan luftkylning (tillverkaren ställer in kyltrycket för turboladdarens turbinskiva motsvarande turboladdarens hastighet i övervakningsdatorprogrammet. När kyltrycket avvikelsen är större än det inställda värdet ± 50mbar, kommer larmet att utlösas efter en fördröjning på 60 sekunder, förutsatt att turboladdarens varvtal är större än eller lika med 11600r/min, och övervakningen av turboladdarens turbinskivs kyltryck träder i kraft). Manualen gav dock inte specifikt anledningen till larmet för lågt kylande lufttryck för turboladdarens turbinskiva.
Kylsystemet för turboladdarens turbinskiva visas i diagrammet.
Av diagrammet kan man se att kylsystemet för turboladdarens turbinskiva huvudsakligen består av turbinskivans kylluftintagsrör 2 (8), kylrörets tryckgivare 4, kyltrycksgivarens inloppsrör 3 och värdstyrsystemet 5.
Huvudorsakerna till det låga luftkylningstrycket på turboladdarskivan i huvudmotorn är följande: (1) Trycksensorn på kylröret är skadad, vilket resulterar i falska larm; (2) Inloppsröret till kylrörets trycksensor läckte luft, vilket gjorde att trycksensorn kände lågt tryck; (3) Läckage av kylrör orsakar larm för lågt kyltryck.
Efter att fartyget lagt till, utförde motorövervakaren först ett kalibreringstest på kylrörets trycksensorer på vänster och höger huvudmotorbooster. Testvärdena för vänster och höger trycksensor var desamma och trycksensorfelet uteslöts. Därefter genomfördes en inspektion av insugningsröret till kylrörsgivaren till höger huvudmotor, och det visade sig att rörledningen var normal utan luftläckage.
Kylrörets inloppsrör är uppdelat i två delar: de inre och yttre delarna. Kylluftsintagsröret för turbinskivan på utsidan är lätt att inspektera, välanslutet och har ingen möjlighet till luftläckage. Därefter tog motorövervakaren isär och inspekterade kylröret på turbinskivan i avgasinloppskammaren på den högra huvudmotorns turboladdare. Det visade sig att den gängade hylsförbandet i rät vinkel på turbinskivans kylinloppsrör i avgaskammaren hade fallit av och fastnat vid munstycksringen tillsammans med den trasiga kylrörskarven vid roten av kylningen rör.
Av säkerhetsskäl genomfördes även en inspektion av luftkylningsröret på den vänstra huvudmotorns turboladdarturbinskiva och det visade sig att bultarna till luftkylhylsan i insugningsrummet på den vänstra huvudmotorns turboladdarturbin endast var lösa och inte skadad.
När ovan nämnda fel uppstår har fartyget varit borta från fabriken i mindre än 1 år och vänster och höger huvudmotor har varit igång i mer än 1000 timmar och är fortfarande under garanti. Fartygsledningen rapporterade omedelbart ovanstående situation till flottans underhållsövervakare och huvudmotorserviceleverantören. Efter att ha mottagit feedbacken lade huvudmotortillverkaren stor vikt och skickade relevanta serviceleverantörer att byta ut den högra huvudmotorns insugningshylsa och dra åt den vänstra huvudmotorns turboladdarluftkylningshylsa igen. Den fristående turbinskivans luftkylningsrörkomponent blockerades av munstycksringen och kom inte in i turboladdarens avgasturbinrotorände, vilket inte orsakade allvarliga mekaniska olyckor.
När diametern på den lossade delen är mindre än öppningen på munstycksringens luftutloppskanal kommer den lossnade delen in i turbinbladen, vilket kan orsaka skador på bladen eller till och med göra hela turboladdaren oanvändbar, vilket resulterar i betydande förluster.
Gängade anslutningar är benägna att gå sönder vid höga temperaturer på grund av felaktigt material och montering, samt spänningsavslappning. Spänningsavslappningen av bultar vid höga temperaturer är ett typiskt avslappningsfenomen. Det mellersta hörnet av luftkylningsröret på turbinskivan på detta fartyg är anslutet med en gängad hylsa. När den anslutna gängan lossnar kommer vibrationen från den löst gängade hylsan att intensifieras under överföringen av huvudmotorns vibrationer och gasstötsvibrationer. Den trycksatta luften som cirkulerar inuti luftstrupen kyls, medan utsidan av luftstrupen utsätts för högtemperaturavgasflödeserosion, vilket inte bara orsakar termisk stress utan också pulserande stress på turbinskivans kylrör.
Baserat på skadan på turboladdarskivans luftkylningsrör kan man dra slutsatsen att orsaken till detta fel är att luftkylningsröret på turboladdarskivan på höger huvudmotor först lossnade vid anslutningen av den mittersta gängade hylsan. Det lösa kylröret drabbades av utmattningsbrott under upprepad cyklisk termisk stress och pulserande stress.
Efter att ovannämnda fel har inträffat skickar utrustningstillverkaren en serviceleverantör för att byta ut luftkylningsröret på turboladdarskivan på höger huvudmotor, och den lösa gängade hylsan på luftkylningsröret på vänster huvudmotorsturboladdare återställs. åtdragna. Utformningen av turboladdarens luftkylningsrör har allvarliga defekter och måste förbättras innan det kan användas. Innan tillverkaren gjorde några förbättringar av turboladdaren var den enda lösningen att förkorta inspektionsintervallet för turbinskivans luftkylningsrör, inspektera och dra åt de anslutande gängade hylsorna för att förhindra att de lossnar.
Det finns två förbättringsplaner: (1) Konstruera om luftkylningsrören i turboladdarens turbinskiva, genom att använda material med högre utmattningsmotstånd och anta mer tillförlitliga anslutningsmetoder; (2) Ta bort luftkylningsrören från turbinskivan och byt ut turbinskivan som inte kräver kylning.