Новые картриджи для турбин: почему им необходима финальная балансировка?

При поломке турбины и последующем ремонте чаще всего приходится прибегать к замене картриджа. Картридж является основным конструктивным элементом любой турбины. Он состоит из вала, на концах которого закреплены роторы (крыльчатка, турбинное и компрессорное колеса), и корпуса с подшипниками, на которых вращается вал. 

Собранный картридж турбины.

Что угрожает картриджу турбины?

Упомянутые детали картриджа – самые уязвимые в конструкции турбины. Крыльчатка компрессорного колеса может получать повреждения из-за «мусора», проникающего со стороны впускного коллектора. Крыльчатка турбинного колеса, расположенного в горячей части, угрожает гораздо больше посторонних предметов: от отколовшейся с внутренней поверхности выпускного коллектора окалины до фрагментов разрушенного катализатора.

Даже засорившийся сажевый фильтр, из-за которого ухудшается проходимость выхлопной системы в целом, может вызвать образование обратных вихревых потоков выхлопных газов, способных повредить («скрутить») вал турбины. Отдельную опасность для турбины представляют проблемы с моторным маслом, которое смазывает (а также охлаждает) подшипники и вал. Загрязнение масла или его недостаток вызывают интенсивный износ вала и подшипников: задиры и царапины на валу вызывают его дисбаланс и люфт.

При работе вал турбины совершает до 150 000 (на многих самых современных моторах – до 250 000) оборотов в минуту, поэтому любой дисбаланс проявляется моментально и ярко: гулом, биением… Все перечисленное – лишь часть факторов риска, которые могут негативно сказаться на работоспособности турбины.

Детали, из которых состоит картридж турбины

Как поступить с неисправным картриджем?

Во многих случаях для восстановления нормальной работоспособности турбины приходится прибегать к замене картриджа. Конечно, есть еще широко распространенный вариант с покупкой бывшей в эксплуатации турбины. Но тут гарантий никаких: в лучшем случае можно обойтись потерей времени и некоторой суммы денег на установку и возврат «бэушной» турбины, если качество ее работы оказалось неудовлетворительным.

Обычно люди прибегают к установке новых картриджей, тем более что сегодня они не так уж дороги и доступны для всех самых распространенных моделей турбин.

Распакованный новый картридж «из коробки».

Зачем новым картриджам для турбин нужна проверка и финальная балансировка?

Но и тут есть подводные камни. Фактически все картриджи собраны и отбалансированы на заводах-изготовителях, которые дают определенную гарантию на свою продукцию. Обычно на СТО эти картриджи устанавливают на турбины прямо «из коробки», не проводя немаловажной проверки ее балансировки. Вот о чем идет речь.

Результат проверки картриджа «из коробки»: балансировка в пределах допуска (граница допуска обозначена зеленой линией), но биение при скорости вращения порядка 55 000 об/мин едва не выходит за пределы. Другими словами, остаточный дисбаланс картриджа достаточно велик и в первое время эксплуатации никак себя не проявит.

На фото выше представлены результаты проверки балансировки: в целом картридж в норме и будет хорошо служить, но лишь до той поры, пока на нем не соберется нагар, масса которого станет критической для баланса турбины. То есть, фактически картридж хороший, но он едва ли сможет прослужить долго. Что делать? Можно ли продлить жизнь новому картриджу? 

Стенд, предназначенный для проверки герметичности и балансировки картриджа, раскручивает вал до 170 000 – 250 000 об/мин.

Доверяй, но проверяй, или в чем преимущества добалансированных картриджей?

Перед установкой нового картриджа настоятельно рекомендуется проверять его балансировку и при необходимости выполнять добалансировку – то есть балансировать его буквально в идеал, уменьшая остаточное биение до минимума. Впоследствии это положительно скажется на ресурсе картриджа турбины и его устойчивости к определенным поверхностным загрязнениям крыльчатки.

Балансировка выполняется сошлифовыванием металла с ротора: достаточно удалить несколько милиграммов металла в определенных местах для достижения практически идеального баланса.

Результат добалансировки того же картриджа: остаточное биение гораздо ниже допусков и практически отсутствует. Теперь радиальные перегрузки не превышают 0,2g, тогда как биение этого же картриджа сразу «из коробки» достигало почти пограничной величины в 0,6g.

Выполненная добалансировка, сводящая к минимуму остаточные вибрации вала, позволяет увеличить ресурс и срок службы нового картриджа.

Где приобрести добалансированные картриджи для турбин?

Добалансировкой картриджей турбин в Минске занимается компания PolBel. Здесь продают только добалансированные новые картриджи, гарантия на которые составляет 2 года без ограничения пробега (при условии их установки специализированным и квалифицированным сервисом). По опыту компании PolBel, добалансированные картриджи для турбин служат в течение пробега в 250 000 – 300 000 км.

Компания PolBel поставляет отремонтированные турбины и новые добалансированные картриджи в фирменной упаковке.

Компания PolBel прилагает к добалансированному картриджу отчет о динамической балансировке, в котором приведены реальные значения остаточного радиального биения вала в сравнении с предельно допустимыми значениями биения.

Сколько стоит добалансированный картридж от PolBel?

Стоимость добалансированного картриджа от компании PolBel не отличается от стоимости того же самого картриджа (аналогичной модели). Для сборки картриджей компания PolBel использует проверенные высококачественные детали от лидирующих производителей компонентов турбин.

По вопросам приобретения новых добалансированных картриджей для турбин в Минске обращайтесь в компанию PolBel.

+375 29 1555-201+375 29 7333-307

polbel.by

Суррогаты: чем опасны неоригинальные турбины

Турбокомпрессор — высокотехнологичный и ответственный узел. К сожалению, большинство сервисменов и рядовых автовладельцев этого по-прежнему не понимают и относятся к нему слишком пренебрежительно. В погоне за экономией люди готовы покупать китайские копии, которые в разы дешевле оригинальной детали. Такая политика еще может быть оправдана при осознанном подборе кузовных элементов или той же оптики, но никак не турбин.

Игроки на рынке заменителей

Как и в случае с другими запчастями, на рынке есть адекватные производители турбин-аналогов. Нельзя грести всех под одну гребенку, но важно понимать, что качественная копия не может стоить в разы меньше оригинала.

Обрыв лопатки турбинного колеса. Повреждение напоминает результат попадания постороннего предмета. Но на самом деле виноваты дефекты литья и дешевое сырье.Обрыв лопатки турбинного колеса. Повреждение напоминает результат попадания постороннего предмета. Но на самом деле виноваты дефекты литья и дешевое сырье.

Сложная и технологичная конструкция турбокомпрессора подразумевает и особую производственную цепочку. Здесь важную роль играет сырье, качество литья и выходной контроль каждой готовой турбины. В отличие от многих других узлов, картридж турбокомпрессора (вал с крыльчатками в составе корпуса подшипников) требует обязательной балансировки, а турбина в сборе — настройки механизма регулировки давления наддува. Чтобы на выходе получить удешевление продукта в разы, приходится экономить чуть ли не на каждом пункте. То есть это будет суррогат, который, возможно, неработоспособен изначально.

Сквозная раковина корпуса подшипников турбины, через которую свободно вытекает масло. Такой дефект всплыл бы при балансировке, но ее, как видно, не проводили.Сквозная раковина корпуса подшипников турбины, через которую свободно вытекает масло. Такой дефект всплыл бы при балансировке, но ее, как видно, не проводили.

Среди производителей, делающих качественные копии, хорошо себя зарекомендовала, например, китайская компания Jrone. У нее есть вся необходимая технологическая база, чтобы делать продукт, максимально повторяющий оригинал. Кроме турбин в сборе она также производит и их комплектующие, которые активно используют на ремонтном рынке. На свои турбокомпрессоры компания дает полноценную годовую гарантию.

Для понимания, такая китайская копия турбины стоит на 20–30% меньше оригинальной. На эти цифры и следует ориентироваться при подборе аналогов любого производителя. Если турбина существенно дешевле, значит при ее производстве сильно экономили со всеми вытекающими.

Лишние телодвижения

Производители некачественных турбин экономят на всем: сырье; качество литья и обработки; балансировка картриджа и настройка механизма регулировки давления наддува. Каждый из этих пунктов находит свое отражение в результатах реальных экспертиз неисправных турбин.

Отрыв лопатки компрессорного колеса. Разрушение по корневому сечению, где достигаются наибольшие напряжения при вибрации лопаток. Виновато снова дешевое сырье или брак литья.Отрыв лопатки компрессорного колеса. Разрушение по корневому сечению, где достигаются наибольшие напряжения при вибрации лопаток. Виновато снова дешевое сырье или брак литья.

Качество сырья играет крайне важную роль. К примеру, корпусные детали горячей части ТК делают из жаропрочного чугуна, легированного никелем, хромом или молибденом. Сплав турбинного колеса должен содержать около 70–80% дорогостоящего никеля. Компрессорные крыльчатки изготавливают из более дешевых алюминиевых сплавов, но и здесь есть поле для экономии. Суррогатное сырье приводит к фатальным разрушениям крыльчаток и дефектам корпусов турбин.

Некорректная механическая обработка диска компрессорного колеса. При балансировке излишки металла сняли не по технологии. Диск крыльчатки стал недопустимо тонким, и это привело к разрушению колеса.Некорректная механическая обработка диска компрессорного колеса. При балансировке излишки металла сняли не по технологии. Диск крыльчатки стал недопустимо тонким, и это привело к разрушению колеса.

Обязательную балансировку картриджа турбокомпрессора проводят на дорогостоящем оборудовании, которое практически повторяет условия работы узла в составе двигателя. Ротор раскручивают вплоть до номинальных оборотов, а в корпус подшипников подводят горячее моторное масло под давлением. В ходе этой процедуры решают массу задач: правильность сборки картриджа; надежность газодинамических уплотнений вала; обкатка турбины; проверка герметичности соединений. Величина допустимого остаточного дисбаланса играет решающую роль. За пределами этой величины ускоряется износ подшипников и уплотнений, что заметно сокращает ресурс турбины.

При балансировке картриджа турбокомпрессора любые утечки масла сразу же всплывут.При балансировке картриджа турбокомпрессора любые утечки масла сразу же всплывут.

Вскрытие показало

Результаты экспертиз отказавших турбин красноречиво свидетельствуют о последствиях экономии при производстве. Наиболее часто встречающиеся дефекты подробно описаны на примерах нескольких реальных осмотров.

Вскрытие неоригинального турбокомпрессора Garrett

Неоригинальный турбокомпрессор Garrett модели GT1749S для дизельного двигателя Hyundai Porter 2,5 литра. Очень распространенная копия на рынке.Неоригинальный турбокомпрессор Garrett модели GT1749S для дизельного двигателя Hyundai Porter 2,5 литра. Очень распространенная копия на рынке.

Ряд турбин имеют мокрые корпуса подшипников. В них сделана рубашка охлаждения, через которую прокачивается антифриз из системы охлаждения двигателя. Производители оригинальных турбин проверяют ее герметичность методом опрессовки. Дешевые копии такой проверке не подвергаются вовсе.

Эмульсия внутри корпуса подшипников. Антифриз из рубашки охлаждения попадал во внутреннюю полость картриджа и смешивался с маслом.Эмульсия внутри корпуса подшипников. Антифриз из рубашки охлаждения попадал во внутреннюю полость картриджа и смешивался с маслом.

При первичном демонтаже корпусов копии турбины Garrett в компрессорной части обнаружили масло. Дальнейший разбор выявил смесь масла и антифриза в картридже.

Раковина в рубашке охлаждения — дефект литья.Раковина в рубашке охлаждения — дефект литья.

Оказалось, что корпус подшипников имеет технологический брак литья — раковину, соединяющую рубашку охлаждения с внутренней полостью картриджа. В результате антифриз попадал и в систему смазки двигателя. Такой турбокомпрессор уже неработоспособен. Ремонт в этом случае влетит в копеечку, придется менять картридж в сборе. Хорошо еще, что турбина проработала недолго, иначе последствия разбавления моторного масла антифризом оказались бы куда более серьезными как для турбокомпрессора, так и для двигателя.

Распространенные дефекты при обработке и производстве деталей

Хватает и примеров экономии, казалось бы, на мелочах — на качестве изготовления и обработке деталей фиксации.

Плохо обработанные стопорные кольца проточили подшипники, словно резцом.Плохо обработанные стопорные кольца проточили подшипники, словно резцом.

К примеру, экономия на производстве стопорных колец для подшипников турбины резко сокращает ресурс узла в целом. Банальные острые заусенцы по краям проделанных в них отверстий приводят к плачевным итогам: вместо того чтобы фиксировать подшипники, кольца протачивают их.

Неоригинальный турбокомпрессор Cummins/Holset

Продолжение темы про некачественную обработку деталей. На столе у экспертов — турбина с повышенным люфтом вала и повреждениями крыльчаток.

С виду — оригинальная турбина Holset. На самом деле — некачественная копия, которую сложно вычислить по внешнему виду.С виду — оригинальная турбина Holset. На самом деле — некачественная копия, которую сложно вычислить по внешнему виду.

Разбор турбины выявил присутствие частиц металла в масляных каналах, глубокие кольцевые канавки на шейках вала, износ поверхностей опорных подшипников и трещины на одном из них. Вдобавок обнаружено разрушение упорного подшипника и уплотнительных колец картриджа.

Такой сильный абразивный износ деталей подшипникового узла посторонними частицами металла вызвали всего лишь заусенцы на масляных каналах, которые нерадивый изготовитель поленился убрать.

Неоригинальный турбокомпрессор Garrett

Неоригинальный турбокомпрессор Garrett для дизельного мотора 1.6 HDI.Неоригинальный турбокомпрессор Garrett для дизельного мотора 1.6 HDI.

Очень часто на экспертизу приходят турбины с неправильной настройкой механизма регулировки давления наддува. Теневые изготовители либо делают эту процедуру некорректно, либо вообще ее не производят. Обычно это приводит к появлению ошибок в блоке управления мотором по системе наддува и даже переходу двигателя в аварийный режим.

В случае турбин с регулируемым сопловым аппаратом (РСА) игнорирование его настройки особенно опасно как для самого турбокомпрессора, так и для двигателя.

В крайнем положении лопатки регулируемого соплового аппарата (РСА) полностью перекрывают проточную часть турбины.В крайнем положении лопатки регулируемого соплового аппарата (РСА) полностью перекрывают проточную часть турбины.

Вскрыв подобную турбину, эксперты обнаружили неправильную настройку камеры управления РСА. Лопатки системы были полностью сомкнуты, и отработавшие газы вообще не могли проходить дальше. В результате пуск двигателя был попросту невозможен.

Вдобавок на этой турбине обнаружились и другие распространенные проблемы дешевых копий. Между центральным корпусом турбины и улитками не было обязательных уплотнительных колец. Либо их забыли поставить, либо даже не думали этого делать.

Ну и классика жанра — слишком высокий дисбаланс вала турбины. Из-за него идет повышенный износ подшипников, и ресурс турбокомпрессора резко сокращается.

***

Покупка откровенно дешевых аналогов оригинальных турбин на деле только увеличивает расходы владельца. Очень часто такие заменители неработоспособны изначально. Учитывая стоимость копии, а также ремонт для приведения ее в чувство, на выходе получаем сумму, которой с лихвой бы хватило на покупку и установку оригинального узла. Вместе с ним владелец получает гарантию от производителя с мировым именем и уверенность в качестве и длительном ресурсе продукта.

«Турбомастер»