Turbosprężarka

Co tworzy ten typ

Okrętowa turbosprężarka siedzi między kolektorem wydechowym a dolotem silnika: koło turbiny na jednym końcu wspólnego wału, rozpędzane energią spalin, która inaczej by przepadła, i koło sprężarki na drugim końcu, wtłaczające do cylindrów więcej powietrza, niż wolnossanie kiedykolwiek by dało. Bez niej okrętowy diesel oddawałby z tej samej wielkości cylindra może trzecią część mocy znamionowej — dlatego doładowany jest każdy nowoczesny diesel morski, od małych zespołów pomocniczych po największe dwusuwowe silniki główne. Wał kręci się bardzo szybko — do około 20.000 rpm na większych jednostkach okrętowych, na mniejszych jeszcze szybciej — w łożyskach, które muszą przeżyć tę prędkość na samym oleju smarnym, a w niektórych konstrukcjach na małym, niezależnym od układu silnika własnym smarowaniu. Ponieważ nie ma mechanicznego związku z wałem korbowym, stan turbosprężarki jest niewidoczny dla obrotomierza wału; pokazuje się tylko w ciśnieniu doładowania, temperaturze spalin i liczbach zużycia paliwa.

Główne elementy

Koło turbiny i korpus

Spaliny rozprężają się w turbinie, oddając energię; zanieczyszczenie łopatek turbiny osadami z niespalonego paliwa lub produktami zużycia zaworów wylotowych to jedna z najczęstszych przyczyn spadającego z czasem doładowania.

Koło sprężarki i korpus

Zasysa i spręża powietrze doładowania; zabrudzenie tutaj — mgłą olejową albo słonym powietrzem dolotowym (na silnikach czerpiących powietrze blisko komina w ciężką pogodę) — zmniejsza przepływ i podnosi temperaturę dolotu.

Wspólny wał i łożyska

Albo ślizgowe, smarowane olejem z układu silnika, albo — w niektórych nowoczesnych konstrukcjach — zamknięte łożyska toczne z własnym smarowaniem, wybierane po części po to, by mniej zależeć od czystości oleju silnikowego.

Chłodnica powietrza doładowania

Nie jest częścią samej turbosprężarki, ale funkcjonalnie jest z nią nierozłączna — chłodzi sprężone powietrze przed cylindrami, a zabrudzona chłodnica udaje na wskaźnikach słabnącą turbosprężarkę, nawet gdy sama sprężarka jest zdrowa.

Dobór / wymiarowanie

Turbosprężarki dopasowuje producent silnika do konkretnego modelu — według wymaganego doładowania, przepływu powietrza i energii spalin dostępnej przy obciążeniu znamionowym i częściowym; nie są na ogół wymienne między typami silników nawet przy podobnej mocy, bo mapy turbiny i sprężarki muszą pasować do rzeczywistego zakresu pracy silnika. Układ pojedynczy, podwójny lub sekwencyjny (kilka jednostek, stopniowanych po zakresie obciążeń) wybiera się według profilu obciążenia silnika — silnik spędzający dużo czasu w częściowym obciążeniu zyskuje na doładowaniu sekwencyjnym lub regulacji zaworem upustowym, unikając słabej odpowiedzi przy małym obciążeniu z jednym przewymiarowanym urządzeniem.

Przepisy / klasa

Turbosprężarki nie mają osobnej certyfikacji klasowej jako samodzielne urządzenia, ale są integralną częścią zatwierdzonej konfiguracji silnika i jego zgodności NOx według Załącznika VI konwencji MARPOL — zmiana dopasowania turbosprężarki bez zgody producenta silnika i klasy może unieważnić świadectwo EIAPP, bo ciśnienie doładowania i temperatura powietrza wprost wpływają na tworzenie NOx. Klasa obejmuje remont turbosprężarki okresowym schematem przeglądów silnika, a wymagania IACS UR regulują zabezpieczenie zespołu wirującego przed nadobrotami i rozerwaniem.

Typowe usterki

• Zabrudzenie strony turbinowej — osady z niezupełnego spalania lub złej jakości paliwa obniżają sprawność turbiny, co widać jako spadające doładowanie i rosnącą temperaturę spalin przy tym samym obciążeniu.
• Zabrudzenie strony sprężarkowej — osady soli lub mgły olejowej na kole sprężarki zmniejszają przepływ i mogą z czasem wytrącić wirnik z wyważenia.
• Zużycie łożysk od zanieczyszczonego oleju — przy tych obrotach wału nawet drobne zanieczyszczenie oleju albo krótka przerwa w jego dopływie potrafi błyskawicznie zniszczyć łożyska.
• Pompaż — niestabilny, cofający się przepływ przez sprężarkę przy małym przepływie i wysokim ciśnieniu, słyszalny jako wyraźne pulsowanie i niszczący koło sprężarki oraz łożyska, jeśli nie zostanie usunięty.
• Zabrudzona chłodnica powietrza wzięta za usterkę turbosprężarki — objawy nakładają się tak ściśle, że błędna diagnoza prowadzi do zbędnego remontu sprężarki, gdy prawdziwym problemem była chłodnica.

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Potwierdzone dopasowanie do dokładnego modelu i mocy silnika, z aprobatą pierwotnego producenta silnika tam, gdzie turbosprężarka jest zamiennikiem, a nie pierwszym montażem.
• Sieć remontów i jednostek wymiennych w rejonie pływania statku, bo interwały remontów są na tyle częste, że czekanie na serwis ma znaczenie.
• Dokumentacja utrzymania zgodności NOx/EIAPP, jeśli jednostka w czymkolwiek różni się od pierwotnie certyfikowanej konfiguracji.
• Dane wyważenia wirnika i luzów łożysk dołączone do każdej jednostki po remoncie lub wymiennej, nie tylko protokół oględzin.

Stale pnąca się temperatura spalin przy niezmienionym obciążeniu to turbosprężarka albo chłodnica powietrza, która do was mówi — na długo przed ostateczną awarią. Śledźcie liczby jako trend, a nie tylko zerkajcie, czy nie przekroczyły czerwonej kreski.