船舶主機(jī)廢氣渦輪增壓器喘振分析

1、目 錄1離心式壓氣機(jī)的工作原理及工作特性.1 2增壓器喘振機(jī)理 .3 3 增壓器喘振原因分析53.1 增壓系統(tǒng)流道阻塞因素的影響. .63.2增壓器或柴油機(jī)本身的故障，柴油機(jī)運(yùn)行工況不良. 63.3運(yùn)轉(zhuǎn)中的增壓器和柴油機(jī)暫時(shí)失配和船體阻力增大. .73.4喘振處理方法. .8 4 實(shí)例分析. . .104. 1案例1. 104. 2案例2. 124. 3案例3. . . .124. 4 案例總結(jié). 13 5 管理措施. 13船舶主機(jī)廢氣渦輪增壓器喘振分析引言現(xiàn)代船舶大型低速柴油機(jī), 大多采用增壓的方式來(lái)提高經(jīng)濟(jì)性, 降低燃油消耗率. 柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)增壓, 可以在氣缸工作容積和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況,

2、 使柴油機(jī)功率增加百分幾十, 甚至成倍增加。若柴油機(jī)采用機(jī)械增壓方式, 則消耗柴油機(jī)的功率。因此, 大功率柴油機(jī)一般采用廢氣渦輪增壓器. 柴油機(jī)功率增加隨增壓壓力的增加而成比例的增加。增壓系統(tǒng)工作的優(yōu)劣與否直接影響著柴油機(jī)性能及其可靠性。近些年來(lái)，船舶柴油機(jī)上的渦輪增壓器故障越來(lái)越令人關(guān)注。在廢氣渦輪增壓器故障中，又以壓氣機(jī)的喘振最容易發(fā)生, 也最為常見。作為增壓器故障之一的增壓器喘振直接影響著主機(jī)的整體性能。因此, 對(duì)出現(xiàn)喘振的原因進(jìn)行分析了解, 以便能在故障發(fā)生時(shí)迅速做出正確處理, 避免不必要的損失。根據(jù)船舶主機(jī)廢氣渦輪增壓器的工作原理及喘振機(jī)理，有必要提出了一套專門用于分析喘振原因的方法

3、，以減少盲目查找所帶來(lái)的不必要的工作，從而迅速解決故障。 1離心式壓氣機(jī)的工作原理及工作特性從柴油機(jī)氣缸排出的廢氣具有很高的溫度(約400500°C 和一定壓力(約0. 20. 4MPa 及較高的流速, 它所含熱量約占燃油燃燒所放出熱量的23%40%。因此將廢氣通入渦輪機(jī), 使渦輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)離心式壓氣機(jī), 由此實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)增壓, 這種增壓形式稱為廢氣渦輪增壓。廢氣渦輪增壓器的壓氣機(jī)一般都采用單級(jí)離心式壓氣機(jī). 它由進(jìn)氣道、工作輪、擴(kuò)壓器和排氣蝸殼組成. 當(dāng)壓氣機(jī)工作時(shí), 新鮮空氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣道軸向進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪. 由于壓氣機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn), 空氣經(jīng)過(guò)空氣濾器消聲器被吸入壓氣機(jī)葉輪。由于通

4、道的導(dǎo)流作用, 氣流能在最小的損失下均勻進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪. 進(jìn)氣道是漸縮流道, 在進(jìn)氣道中, 壓力、溫度略有降低, 流速提高. 正是因?yàn)閴毫档? 空氣才被吸入工作葉輪. 空氣進(jìn)入壓氣機(jī)葉輪后, 隨著葉輪高速回轉(zhuǎn), 因而產(chǎn)生離心力. 在離心力的作用下, 空氣向葉輪外緣流動(dòng)并被壓縮, 其壓力、溫度和速度迅速增加, 其中流速提高最大. 這是因?yàn)槿~輪對(duì)氣體作功, 不葉輪的機(jī)械能變成了氣體的動(dòng)能和壓力能. 然后氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器, 在擴(kuò)壓器中由于流道是逐漸擴(kuò)大, 使空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能, 流速降低, 壓力升高。蝸殼中的通道也是漸擴(kuò)的, 因而空氣流過(guò)時(shí)繼續(xù)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能.離心式壓氣機(jī)在各種不同工況工作時(shí)

5、，它的各主要參數(shù)會(huì)隨之變化。在不同轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)的排出壓力和效率隨空氣流量的變化規(guī)律，稱為離心式壓氣機(jī)的特性。表示這種特性的曲線稱為壓氣機(jī)的特性曲線，圖1為現(xiàn)代壓氣機(jī)的特性曲線。壓氣機(jī)特性曲線上的等轉(zhuǎn)速運(yùn)行線, 通常稱為增壓特性線。它的變化特點(diǎn)是:隨著空氣流量V 的增加, 增壓比c 開始是增加的。當(dāng)流量V 增加至某一值時(shí), c 值達(dá)到最高。然后, 進(jìn)一步增加流量V ,增壓比 c反而降低。這樣, 增壓特性線如似馬鞍形狀。這種變化特點(diǎn)是由于壓氣機(jī)中氣體流動(dòng)特點(diǎn)引起的。我們可以通過(guò)圖2來(lái)解釋這種現(xiàn)象。從理論上講, 一只帶后彎式葉片的壓氣機(jī), 在沒(méi)有流動(dòng)損失的理想情況下, 轉(zhuǎn)速為常數(shù)時(shí), 增壓比c 與空

6、氣流量的關(guān)系是呈線性下降趨勢(shì)的, 如圖2中的a 線。但壓氣機(jī)中的實(shí)際流動(dòng)是有損失的?？梢园褖簹鈾C(jī)中的流動(dòng)損失分為兩類, 即摩擦損失和撞擊損失。摩擦損失包括空氣與壁面的摩擦、空氣流內(nèi)部的相互摩擦以及可能產(chǎn)生的波阻損失。這些損失都隨流過(guò)壓氣機(jī)的氣流速度而變化, 也就是隨空氣流量而變化, 且隨流量的增加而增大。如果沒(méi)有撞擊損失, 壓氣機(jī)消耗的功用來(lái)壓縮空氣和克服摩擦損失。因此, 隨著流量的增加, 摩擦損失增加, 而增壓比 c總是減小的, 如圖2中的b 線。壓氣機(jī)中的撞擊損失是由于非設(shè)計(jì)狀態(tài)下, 壓氣機(jī)葉輪進(jìn)口和葉片擴(kuò)壓器進(jìn)口處, 氣流方向的葉片構(gòu)造角不一致, 即產(chǎn)生一定的沖角, 使氣流撞擊葉片邊緣而

7、引起損失。顯然, 偏離設(shè)計(jì)流量愈大, 撞擊損失也愈大。因此, 考慮了壓氣機(jī)的全部流動(dòng)損失后, 在轉(zhuǎn)速為常數(shù)時(shí), 增壓比c 隨流量V 而變化的關(guān)系曲線, 就如圖2中的c 曲線, 這正是增壓特性線似馬鞍形的變化特點(diǎn)。在b 曲線和c 曲線之間陰影部分就是表示空氣在壓 氣機(jī)中流動(dòng)的撞擊損失。 圖 1 壓氣機(jī)的特性曲線2增壓器喘振機(jī)理增壓系統(tǒng)中增壓器的運(yùn)行特點(diǎn): 柴油機(jī)在各種負(fù)荷下，所需要的增壓空氣流量與增壓壓力之間的關(guān)系，稱為柴油機(jī)進(jìn)氣特性曲線。對(duì)單獨(dú)增壓系統(tǒng)，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳按推進(jìn)特性工作時(shí)的工作特性曲線如圖 3所示。由圖可見，增壓器的工作線是一條上部離喘振線較遠(yuǎn)、下部離喘振線較近的曲線。在運(yùn)行條件

8、的全部變化范圍內(nèi)，增壓器的工作特性曲線不會(huì)進(jìn)入喘振區(qū)。因此，只要設(shè)計(jì)柴油機(jī)時(shí)選配的增壓器合適，在正常情況下是不會(huì)發(fā)生增壓器喘振的。當(dāng)流道堵塞時(shí)，背壓升高，流量減少，故工作特性曲線左移，如圖線 C 所示。這時(shí)工作特性曲線的下部進(jìn)入喘振區(qū)，會(huì)在低負(fù)荷時(shí)發(fā)生增壓器喘振。 圖3柴油機(jī)進(jìn)氣特性曲線壓氣機(jī)與渦輪機(jī)同軸相連, 構(gòu)成渦輪增壓器。渦輪機(jī)在排氣能量的推動(dòng)下, 帶動(dòng)壓氣機(jī)工作, 實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣的增壓。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中, 當(dāng)壓氣機(jī)的流量減小到一定值時(shí)，氣體進(jìn)入工作葉輪和擴(kuò)壓器的方向偏離設(shè)計(jì)工況，造成氣流從葉片或擴(kuò)壓器上強(qiáng)烈分流，同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈脈動(dòng)，并有氣體倒流，引起壓氣機(jī)工作不穩(wěn)定，導(dǎo)致壓氣機(jī)振動(dòng)，并發(fā)出沉重的喘

9、息聲或吼叫聲, 這種現(xiàn)象稱為壓氣機(jī)的喘振。 圖4 空氣在工作葉輪前緣附近的流動(dòng)情況壓氣機(jī)喘振的機(jī)理是當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)值很多時(shí), 氣體進(jìn)入壓氣機(jī)和擴(kuò)壓器的方向偏離設(shè)計(jì)工況，葉輪進(jìn)口和擴(kuò)壓器葉片內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流分離造成的。圖3為壓氣機(jī)流量變化時(shí)空氣在葉輪前緣的流動(dòng)情況。圖中1 為葉輪剖分處的圓周速度,c1 為空氣進(jìn)入壓氣機(jī)前緣時(shí)的絕對(duì)速度, 1 表示氣流進(jìn)入壓氣機(jī)葉片時(shí)相對(duì)速度。流量Q = c ×S,S 為通流面積。當(dāng)S 不變時(shí), Q 與c 成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí), 在設(shè)計(jì)流量下, 如圖4a 所示, 氣流平順地流進(jìn)壓氣機(jī)葉輪, 氣流與葉輪葉片既不發(fā)生撞擊, 也不產(chǎn)生分離。當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)

10、, 如圖4b 所示, 氣流在葉輪前緣沖向葉片的凸面, 與葉片的凹面發(fā)生氣流分離現(xiàn)象。但由于葉片向前轉(zhuǎn)動(dòng), 其凹面壓向氣流, 使分離現(xiàn)象減弱, 因而除了壓氣機(jī)效率降低外, 不會(huì)在壓氣機(jī)中產(chǎn)生較大的氣流分離現(xiàn)象。當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí), 如圖4c 所示, 氣流沖擊葉輪前緣葉片的凹面, 而在葉片的凸面發(fā)生氣流分離現(xiàn)象, 由于葉片向前轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)大了這種分離現(xiàn)象, 導(dǎo)致進(jìn)入壓氣機(jī)的氣流嚴(yán)重撞擊葉片的凹面, 而在凸面產(chǎn)生氣流的旋渦和分離。在擴(kuò)壓器中, 如圖5c 所示,氣流沖向葉片的凸面, 與葉片的凹面發(fā)生分離, 擴(kuò)壓器中氣流的圓周向流動(dòng)也使氣流離開氣流分離區(qū), 從而加劇了氣流分離的擴(kuò)展趨勢(shì)。這種擴(kuò)展使流道

11、變窄, 氣流流動(dòng)受阻, 導(dǎo)致擴(kuò)壓器前空氣堆積, 壓力升高, 出壓力下降, 流量減少。當(dāng)擴(kuò)壓器前后壓差達(dá)到一定值時(shí), 旋渦阻力被沖破, 大量堆積的空氣得以排出, 但卻引起了增壓器強(qiáng)烈振動(dòng), 使排出壓力和流量大幅度波動(dòng)。由于流量過(guò)小這一根本原因未改變, 在擴(kuò)壓器葉片中又出現(xiàn)氣流分離現(xiàn)象，周而復(fù)始，形成了壓氣機(jī)的喘振。 。圖 5空氣在擴(kuò)壓器前緣附近的流動(dòng)情況3 增壓器喘振原因分析通過(guò)以上分析可以知道導(dǎo)致壓氣機(jī)喘振的根本原因是由于壓氣機(jī)的實(shí)際流量小于該轉(zhuǎn)速下引起喘振的限制流量，造成氣流與葉片的強(qiáng)烈撞擊與脫流。根據(jù)公式Q = c ×S , 空氣進(jìn)入壓氣機(jī)的速度降低, 或增壓系統(tǒng)流道堵塞, 都會(huì)

12、引起流量的減少。而柴油機(jī)用氣量減少, 增壓器轉(zhuǎn)速高, 或壓氣機(jī)后的氣流通道堵塞, 則會(huì)使壓氣機(jī)背壓升高。由于設(shè)計(jì)時(shí)已將壓氣機(jī)與柴油機(jī)的配合工作特性線選擇在遠(yuǎn)離喘振線, 故正常情況下不會(huì)發(fā)生喘振。但是當(dāng)工作情況發(fā)生變化后, 壓氣機(jī)配合工作特性線會(huì)發(fā)生移動(dòng), 若部分或全部進(jìn)入喘振區(qū), 則會(huì)發(fā)生喘振。增壓器與柴油機(jī)是需匹配工作的，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速愈高，吸氣量愈大，而柴油機(jī)發(fā)出的功率愈大，所需的空氣量也愈多。當(dāng)柴油機(jī)降轉(zhuǎn)速、卸負(fù)載時(shí)，氣缸內(nèi)所需的空氣量也急劇減少，而增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速卻一時(shí)無(wú)法同步下降，使增壓器壓氣機(jī)吸氣量與柴油機(jī)氣缸所需要的相比顯得過(guò)多，反而使部分多余的空氣堵塞在壓氣機(jī)進(jìn)口處而發(fā)生喘振，只有

13、增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降到與柴油機(jī)基本匹配時(shí)才會(huì)趨于正常。對(duì)于廢氣渦輪增壓二沖程柴油機(jī)機(jī)增壓器喘振, 其發(fā)生機(jī)理可分為流道阻塞和非流道阻塞。任何新造的增壓柴油機(jī)，只要渦輪增壓器與柴油機(jī)匹配良好，使用初期增壓器都不會(huì)發(fā)生喘振。可是隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，增壓系統(tǒng)中各部件就會(huì)污損或出現(xiàn)故障，柴油機(jī)本身某些部件也會(huì)產(chǎn)生故障，致使兩者的性能惡化，導(dǎo)致匹配不良，引起喘振。另外運(yùn)行中某些暫時(shí)的匹配不良也可能發(fā)喘振。3.1 增壓系統(tǒng)流道阻塞因素的影響增壓器流道阻塞的直接后果之一就是會(huì)增加氣流在系統(tǒng)中的阻力。柴油機(jī)運(yùn)行時(shí), 增壓系統(tǒng)的氣體流動(dòng)路線是: 壓氣機(jī)進(jìn)口濾器和消音器壓氣機(jī)葉輪壓氣機(jī)擴(kuò)壓器空氣冷卻器掃氣箱柴油機(jī)掃

14、氣口排氣閥排氣管廢氣渦輪噴嘴環(huán)廢氣渦輪葉輪廢氣鍋爐煙囪。其中各組成部分的流通面積都是固定的。若上述流動(dòng)路線中任一環(huán)節(jié)發(fā)生堵塞, 如臟污、結(jié)碳、變形等, 都會(huì)因流阻增大使壓氣機(jī)背壓升高, 流量減少, 引起喘振。其中容易臟污的部件是壓氣機(jī)進(jìn)口濾器、壓氣機(jī)葉輪和擴(kuò)壓器、空氣冷卻器、柴油機(jī)掃氣口和排氣閥、廢氣渦輪噴嘴環(huán)、廢氣渦輪葉輪，此外渦輪機(jī)的噴嘴環(huán)容易發(fā)生變形。通常情況下, 渦輪增壓器氣流通道的阻塞是造成其喘振的主要原因。(1增壓器渦輪機(jī)噴嘴環(huán)積炭，或噴嘴環(huán)截面積過(guò)小，都使渦輪機(jī)效率降低, 壓氣機(jī)進(jìn)氣流量減小, 發(fā)生喘振。(2空氣濾清器太臟、進(jìn)氣道變形等原因使進(jìn)氣阻力過(guò)大，造成壓氣機(jī)吸氣量不足，增

15、壓器喘振。(3中冷器冷卻水溫過(guò)高或中冷器冷卻水管因泄漏而堵焊過(guò)多，造成中冷器的冷卻能力下降，增壓后的空氣因冷卻不足而密度較小，滿足不了氣缸燃燒的需要，造成排溫升高?？绽淦鞫氯箟簹鈾C(jī)背壓過(guò)高, 流量減小, 造成增壓器喘振.3.2增壓器或柴油機(jī)本身的故障，柴油機(jī)運(yùn)行工況不良（1）壓氣機(jī)葉輪損壞、變形或過(guò)量腐蝕，使壓氣能力減弱；渦輪葉片損壞，引起渦輪效率下降，導(dǎo)致流經(jīng)壓氣機(jī)的空氣流量減少，嚴(yán)重時(shí)增壓器發(fā)生喘振。（2）渦輪葉片和噴嘴環(huán)變形，渦輪葉片頂部及噴嘴環(huán)罩內(nèi)表面被腐蝕，使兩者之間配合間隙增大，都會(huì)引起渦輪效率下降，導(dǎo)致流經(jīng)壓氣機(jī)的空氣流量減少而發(fā)生喘振。（3）壓氣機(jī)端油封、氣封的密封圈嚴(yán)重老化

16、損壞。大家知道，在廢氣渦輪增壓器中，有壓氣機(jī)和廢氣渦輪兩個(gè)油池，用軸環(huán)飛濺或泵壓注油，潤(rùn)滑油受到增壓器軸環(huán)或軸面每分鐘幾千到上萬(wàn)次的沖擊，使?jié)櫥湍鄣挠椭槠扑槎捎挽F。在廢氣渦輪增壓器油池中的油霧，因受到壓氣機(jī)的氣體高速流動(dòng)的影響，向油封和氣封運(yùn)動(dòng)，由于該密封環(huán)失去密封作用，使壓氣端漏油，漏出的透平油進(jìn)入了壓氣的氣流混入掃氣，而后隨掃氣運(yùn)動(dòng)，與掃氣箱的碰撞，油霧分子結(jié)聚在一起，落在掃氣箱底部。另外，當(dāng)掃氣箱放殘閥進(jìn)行放殘而無(wú)法放殘時(shí)，導(dǎo)致掃氣箱積聚大量可燃物。當(dāng)這些可燃物遇到高溫?zé)嵩磿r(shí)，會(huì)造成掃氣箱著火。而掃氣箱著火使氣缸內(nèi)溫度增加，廢氣能量增加，增壓器轉(zhuǎn)速增加，增壓壓力增加，配合運(yùn)行點(diǎn)移

17、向喘振線的高處，喘振余量減小，使增壓器喘振。（4）柴油機(jī)本身原因。柴油機(jī)由于運(yùn)行工況不良，各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均，活塞環(huán)和缸套磨損漏氣、主機(jī)排氣閥泄漏、燃油霧化不良、噴油提前角太小、后燃嚴(yán)重等原因?qū)е屡艤馗撸怪鳈C(jī)在一定轉(zhuǎn)速下，其排出的廢氣能量高，使增壓器轉(zhuǎn)速更高，壓氣機(jī)背壓升高而發(fā)生喘振. 為此要查明主機(jī)排煙溫度高的原因，并做相應(yīng)保養(yǎng)和調(diào)整，使主機(jī)在良好的工況下運(yùn)行。(5氣門打不開或關(guān)不嚴(yán)。造成此種情況的原因較多，如進(jìn)、排氣門的彈簧斷裂、氣門桿彎曲、氣門間隙調(diào)整過(guò)小、氣門閥盤裂紋或掉塊等均會(huì)造成氣門開關(guān)不嚴(yán)；橫臂跳轉(zhuǎn)、橫臂導(dǎo)桿折斷等均會(huì)造成氣門打不開。進(jìn)氣門打不開，該缸就無(wú)法進(jìn)入新鮮空氣，那么增壓

18、后的空氣量過(guò)剩，壓氣機(jī)背壓過(guò)高而影響到壓氣機(jī)前的空氣進(jìn)入；而該缸在氣門重疊階段，廢氣總管中的廢氣會(huì)從排氣門倒流入氣缸內(nèi)。這樣該缸在噴入燃油后的燃燒狀態(tài)變得很差。進(jìn)氣門關(guān)不嚴(yán)，該缸在壓縮過(guò)程中，部分新鮮空氣回流，一方面減少了增壓后的空氣消耗量，另一方面氣缸內(nèi)的新鮮空氣的減少，會(huì)惡化燃燒。排氣門打不開，在排氣過(guò)程中，廢氣不能順利進(jìn)入排氣總管，而當(dāng)進(jìn)氣門打開時(shí)，該缸本身不能順利地吸入新鮮空氣，反而使廢氣竄至掃氣箱，趁別的氣缸吸氣時(shí)乘機(jī)而入，從而惡化其它氣缸的燃燒過(guò)程。排氣門關(guān)不嚴(yán)，在該缸處于壓縮過(guò)程時(shí)會(huì)漏泄出缸內(nèi)的新鮮空氣量，使壓縮壓力減小，在吸氣過(guò)程時(shí)，排氣總管的廢氣會(huì)倒流入氣缸內(nèi)，凡此種種均造成

19、燃燒狀態(tài)惡化。無(wú)論進(jìn)氣門還是排氣門打不開或關(guān)不嚴(yán)，其結(jié)果都是對(duì)增壓后的空氣需求量減少，而氣缸內(nèi)的燃燒惡化，造成排氣總管溫度的升高，增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高而加大增壓能力，從而導(dǎo)致增壓器壓氣機(jī)后背壓過(guò)大而流量減小,最終引發(fā)喘振。（6）在脈沖增壓系統(tǒng)中, 往往將三個(gè)氣缸的排氣管與一臺(tái)增壓器的渦輪進(jìn)口相連, 有時(shí)一臺(tái)持有機(jī)有二臺(tái)或二臺(tái)以上的增壓器并聯(lián)地向一根進(jìn)氣總管供氣. 要是由于某種原因一缸熄火則與該缸相連的增壓器渦輪機(jī)得到的廢氣能量減少, 增壓器轉(zhuǎn)速迅速下降, 但壓氣機(jī)出口背壓未變化, 這對(duì)與與熄火缸相連的增壓器就顯示得過(guò)高, 使該壓氣機(jī)排量減少, 因而可能引起該壓氣機(jī)喘振. 當(dāng)各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均時(shí),

20、與負(fù)荷過(guò)低的氣缸相連的增壓器也會(huì)發(fā)生喘振.（7）長(zhǎng)期低速運(yùn)行的原因, 長(zhǎng)期低速運(yùn)行的后果是：使增壓壓力下降。節(jié)能減速運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油機(jī)往往在低于額定功率的50%（轉(zhuǎn)速約為額定的80%）以下運(yùn)行，造成增壓空氣壓力降低。增壓空氣壓力過(guò)低，會(huì)使進(jìn)入氣缸的空氣量較少，過(guò)量空氣系數(shù)減小，壓縮終點(diǎn)壓力溫度降低，導(dǎo)致燃燒不良，不良燃燒產(chǎn)生的煙垢積碳、油垢等污染、臟堵排氣通道（透平噴嘴環(huán)和葉片、廢氣鍋爐煙道等）和掃氣通道（空冷器、掃氣箱、掃氣口等），嚴(yán)重時(shí)將引起增壓器喘振。使噴油霧化不良。由于每循環(huán)噴油量減少及柱塞運(yùn)動(dòng)速度減小，噴射系統(tǒng)難于適應(yīng)大幅度供油量變化，噴油壓力下降，燃油霧化變差，霧化形狀、油霧在燃燒室的分

21、布不均勻。增壓壓力下降，壓縮終點(diǎn)壓力變低，也會(huì)使燃油霧化變差，使混合氣混合質(zhì)量變差，造成燃油燃燒緩慢，燃燒不充分，后燃加劇，容易形成結(jié)碳。使氣缸油量過(guò)多。由于MAN BW 型柴油機(jī)氣缸注油量是隨轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，假設(shè)柴油機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb 下工作，發(fā)出標(biāo)定功率為Pb ，而當(dāng)轉(zhuǎn)速為0.8nb 時(shí)，其功率降為0.83 Pb=0.512 Pb 。這樣當(dāng)柴油機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于它的功率大為減少，注油量就變得相對(duì)過(guò)大，容易形成結(jié)碳和粘環(huán)。使劣質(zhì)燃油燃燒不良。由于每循環(huán)噴油量減少及單位時(shí)間內(nèi)燃燒次數(shù)減少，氣缸熱狀態(tài)變差，壓縮終點(diǎn)壓力和溫度進(jìn)一步降低，會(huì)導(dǎo)致燃油著火困難并阻礙燃燒的進(jìn)行。這對(duì)劣質(zhì)燃油影響更嚴(yán)重，

22、滯燃時(shí)間加長(zhǎng)并更易導(dǎo)致燃燒不完全。燃用的燃油品質(zhì)越低劣，低負(fù)荷運(yùn)行能力就越差，氣缸溫度越低, 劣質(zhì)燃油的差別就越大，進(jìn)一步導(dǎo)致燃燒緩慢，燃燒不充分，后燃加劇，容易形成結(jié)碳。因此，主柴油機(jī)長(zhǎng)期在低負(fù)荷慢車運(yùn)行是相當(dāng)有害的。低負(fù)荷時(shí)，柴油機(jī)的工況遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況，從而燃燒不良，燃燒緩慢，燃燒不充分，后燃加劇，容易形成結(jié)碳。氣缸內(nèi)結(jié)碳增加使活塞環(huán)粘環(huán)。引起活塞異常磨損，造成廢氣能量增加，增壓器轉(zhuǎn)速增加，增壓壓力增加，而柴油機(jī)對(duì)空氣的需求量不變，造成壓氣機(jī)背壓越變?cè)酱?，壓氣機(jī)流量減小，使增壓器喘振。3.3運(yùn)轉(zhuǎn)中的增壓器和柴油機(jī)暫時(shí)失配和船體阻力增大（1）船舶在滿載、大風(fēng)浪情況下，螺旋槳時(shí)而露出水面，時(shí)而下

23、沉?xí)r，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷發(fā)生突變，或在頂風(fēng)、頂浪時(shí)，此時(shí)主機(jī)油門大而轉(zhuǎn)速低，油門大廢氣能量就大，透平轉(zhuǎn)速升高，壓氣機(jī)產(chǎn)生的掃氣量就多，而此時(shí)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速低，氣缸耗氣量少，從而使壓氣機(jī)在高背壓小流量狀況下工作，嚴(yán)重時(shí)增壓器發(fā)生喘振。這時(shí)要適當(dāng)壓載或減低轉(zhuǎn)速，防止柴油機(jī)發(fā)生飛車。（2）在柴油機(jī)操作過(guò)程中，如果加速或減速過(guò)快，柴油機(jī)突降轉(zhuǎn)速或突卸負(fù)載時(shí)或載荷出現(xiàn)較大波動(dòng)，由于增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能很快地跟隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而下降，引起柴油機(jī)和增壓器暫時(shí)的失配而發(fā)生喘振，當(dāng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，又恢復(fù)匹配關(guān)系，喘振現(xiàn)象自動(dòng)消失，所以在非緊急情況下，輪機(jī)員或駕駛員操作時(shí)要避免緊急停車、加速或減速過(guò)快。（3）水下船體外表

24、面附生物太多，使船體阻力增大，相當(dāng)于主機(jī)運(yùn)行在高負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速下，主機(jī)油門大而轉(zhuǎn)速低，因進(jìn)氣壓力的增加而流量變化不大，此時(shí)運(yùn)行線有可能進(jìn)入喘振區(qū)而發(fā)生喘振。此時(shí)應(yīng)進(jìn)塢清除附生物并重新油漆。(4增壓器的喘振裕度偏小。喘振裕度是指增壓器在與柴油機(jī)配套工作時(shí)，增壓器的每一個(gè)轉(zhuǎn)速下都對(duì)應(yīng)有一個(gè)實(shí)際的空氣流量值和一個(gè)發(fā)生喘振的最小空氣流量極限值。該轉(zhuǎn)速下的實(shí)際空氣流量與最小空氣流量極限的差值除以最小空氣流量的極限值，即為增壓器在這個(gè)轉(zhuǎn)速下的喘振裕度。增壓器在與柴油機(jī)匹配工作中，每一個(gè)轉(zhuǎn)速下的喘振裕度是不同的，如果喘振裕度太小，再加上由于其他促使增壓器喘振的因素，增壓器就較易喘振。此外外界氣溫過(guò)低、空氣稀薄

25、。氣溫過(guò)低時(shí)，空氣密度過(guò)大，氣缸內(nèi)容納不了過(guò)多質(zhì)量的新鮮空氣，而使增壓器背壓高而流量小發(fā)生喘振。海拔高、空氣稀薄，使空氣密度下降，壓氣機(jī)吸氣時(shí)是按容積吸入的，實(shí)際吸入的空氣質(zhì)量卻較少，滿足不了氣缸的需要，使燃燒狀態(tài)變差，排溫變大，易引發(fā)喘振。3.4喘振處理方法根據(jù)以上分析，由于喘振可能有多種原因，當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，多數(shù)輪機(jī)員只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行判斷，這種盲目查找將會(huì)帶來(lái)不必要的工作量，因此，作者結(jié)合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，參考相關(guān)資料，總結(jié)出如下處理方法，如流程圖6所示，希望可以在盡可能少拆零件的情況下找出喘振的原因并解決。 圖6 增壓器喘振處理方法流程圖當(dāng)增壓器發(fā)生喘振的時(shí)候，如圖6所示應(yīng)當(dāng)首先檢查

26、排氣溫度，掃氣壓力，增壓器轉(zhuǎn)速。 由于增壓器喘振的原因有兩個(gè)大方面：一個(gè)是海況和主機(jī)工況不良，另一個(gè)是增壓器流道阻塞。當(dāng)增壓器發(fā)生喘振時(shí)，首先應(yīng)判斷增壓器喘振的是由柴油機(jī)故障導(dǎo)致的柴油機(jī)與增壓器匹配不良引起的還是因?yàn)樵鰤浩髁鞯雷枞鸬?。通過(guò)排氣溫度，掃氣壓力，增壓器轉(zhuǎn)速來(lái)判斷是引起喘振的原因是來(lái)自柴油機(jī)還是增壓器，從而決定下一步的檢查方向。若柴油機(jī)排煙溫度偏高，而增壓器的轉(zhuǎn)速也過(guò)快，柴油機(jī)的掃氣壓力偏高。則極有可能是因?yàn)椴裼蜋C(jī)本身出現(xiàn)故障，從而引起柴油機(jī)與增壓器匹配不良，廢氣能量大，增壓器轉(zhuǎn)速高，增壓能力提高而柴油機(jī)掃氣量并沒(méi)有太大的變化而導(dǎo)致增壓器處于高背壓小流量的工作狀態(tài)下，引發(fā)喘振。這

27、時(shí)應(yīng)按照?qǐng)D示若是柴油機(jī)方面的原因則按上半部分的流程接著檢查。反之則應(yīng)按照?qǐng)D6下半部分進(jìn)行檢查。當(dāng)增壓器喘振是由柴油機(jī)故障引起的時(shí)候檢查順序?yàn)椋?、檢查排氣閥是否正常，掃氣口是否臟堵，若排氣閥泄漏應(yīng)研磨或換新，掃氣口臟堵應(yīng) 清除污垢。因?yàn)榕艢忾y泄漏會(huì)引起排氣溫度過(guò)高，廢氣能量過(guò)大而引起喘振。掃氣口臟堵容易造成增壓器背壓過(guò)大而引起喘振。2、查看示功圖，判斷柴油機(jī)燃燒狀況。燃油霧化不良，滯燃期過(guò)長(zhǎng)，后燃嚴(yán)重等都會(huì)引起柴油機(jī)排溫過(guò)高。判斷是否因燃燒質(zhì)量差導(dǎo)致的排溫過(guò)高。若是則應(yīng)檢查是否噴油定時(shí)不正或噴油器故障等再作出相應(yīng)調(diào)整。3、檢查主機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，檢查海況船況。根據(jù)海況船況判斷主機(jī)負(fù)荷。柴油機(jī)高負(fù)荷

28、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，船舶超載航行, 頂風(fēng)航行或船體污底嚴(yán)重等, 其航行阻力增大, 這時(shí)柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn), 供油量加大, 引起排溫升高，廢氣能量大，而使主機(jī)與增壓器匹配不良引起喘振。這時(shí)可采用暫時(shí)降速（減小油門）處理。當(dāng)增壓器喘振是由增壓器的故障引起的時(shí)候檢查順序?yàn)椋?、檢查渦輪機(jī)噴嘴環(huán)和葉輪，渦輪機(jī)前后溫度。由于渦輪機(jī)是廢氣流道，柴油機(jī)廢氣中含有大量雜質(zhì)，所以廢氣流道最容易阻塞。若渦輪機(jī)阻塞應(yīng)徹底清洗，若葉片嚴(yán)重變形則應(yīng)換新。檢查廢氣鍋爐煙道，廢氣鍋爐煙道若有阻塞會(huì)使增壓器增壓器排出受阻，背壓太大，轉(zhuǎn)速上不去，應(yīng)及時(shí)清除。2、檢查空冷器前后壓降，若壓力降過(guò)大則可能是空氣冷卻器內(nèi)部過(guò)臟，引起堵塞。應(yīng)將空

29、氣冷卻器拆下檢查并徹底清洗。檢查空冷器前后溫差及冷卻水溫度，進(jìn)而判斷冷卻效果，若冷卻不佳則會(huì)導(dǎo)致增壓器背壓變大，流量減小而引起喘振。3、檢查壓氣機(jī)進(jìn)口濾器是否臟堵，若濾器內(nèi)部過(guò)臟，會(huì)使氣流流動(dòng)阻力增大而使空氣流量減小，進(jìn)而引起喘振。應(yīng)將濾器拆下檢查并徹底清洗。4、檢查壓氣機(jī)葉輪和擴(kuò)壓器，若葉輪和擴(kuò)壓器臟污會(huì)使增壓器排氣壓力增大，而導(dǎo)致空氣流量減小引起喘振。應(yīng)徹底清洗葉輪和擴(kuò)壓器，若葉片嚴(yán)重變形應(yīng)換新。此外，掃氣箱著火等特殊情況也可能引起增壓器喘振，這是只要解決了掃氣箱著火，增壓器喘振也就相應(yīng)的解決的。另外柴油機(jī)排氣能量不足會(huì)引起增壓器效率低，而使壓氣機(jī)不能吸入足夠空氣流量也會(huì)發(fā)生喘振。發(fā)生這種

30、故障時(shí)的一般表現(xiàn)是增壓器的轉(zhuǎn)速低，掃氣壓力低。以上是總結(jié)增壓器發(fā)生喘振時(shí)的一般處理方法，具體到實(shí)船發(fā)生喘振時(shí)，應(yīng)根據(jù)船舶具體情況，按照船舶的具體情況和日常的維護(hù)記錄，初步判斷可能的故障原因。然后再按照由易到難的原則逐一檢查：判斷可能的原因。以下利用該方法對(duì)事例進(jìn)行分析驗(yàn)證。4 實(shí)例分析4.1案例1“TA I PLENTY ”輪是中國(guó)臺(tái)灣航業(yè)有限公司所屬的一艘環(huán)球航線的散貨船, 船舶主機(jī)型號(hào)為SULZER 7RTA48 - TB, 缸徑480 mm, 軸功率為10185 kW, 工作轉(zhuǎn)速127 r /min, 一般航行轉(zhuǎn)速為118 r /min。主機(jī)設(shè)計(jì)和常用燃油的規(guī)格為在50 時(shí)380 cSt

31、的HFO (重油 , 于2000年6月在日本下水。T/C (廢氣渦輪增壓器 型號(hào)是VTR 564D- 32, 配備一臺(tái), 且配備有兩臺(tái)電動(dòng)輔助鼓風(fēng)機(jī), 其功率均為30 kW, 該主機(jī)系統(tǒng)為直流掃氣定壓增壓系統(tǒng), 兩臺(tái)電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)在主機(jī)啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行, 當(dāng)掃氣箱壓力達(dá)到某一設(shè)定值( 0. 05 MPa 時(shí), 壓力開關(guān)動(dòng)作, 風(fēng)機(jī)停用, 來(lái)自空氣冷卻器處的新鮮空氣通過(guò)單向閥片組直接進(jìn)入掃氣箱, 供主機(jī)燃用。該柴油機(jī)在營(yíng)運(yùn)中曾發(fā)生兩次增壓器喘振故障，具體如下：（1）故障介紹第一次是2006年6月該輪從臺(tái)灣某港開航去澳洲港口裝礦砂, 航行途中主機(jī)狀況一直良好, 后因遇到大風(fēng)浪天, 可能是螺旋槳葉經(jīng)常

32、會(huì)出水打空, 但當(dāng)時(shí)主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)基本正常, 而船舶主機(jī)增壓器連續(xù)多次發(fā)生喘振, 掃氣壓力從正常0. 16 MPa突然降至0. 06MPa, 主機(jī)排溫均異常偏高, 同時(shí)排煙溫度由原來(lái)400 左右逐漸升到440 左右, 排氣呈黃白色。第二次是在第一次故障后，船舶抵達(dá)菲律賓港口卸貨后機(jī)艙又對(duì)空冷器用熱水稀釋ACC - 9進(jìn)行高壓水槍循環(huán)沖洗10h, 并對(duì)進(jìn)氣端濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。開航后(菲律賓到印度, 空載 的開始幾天主機(jī)增壓器運(yùn)行良好, 而就在到達(dá)印度港的前幾天, 船舶在風(fēng)浪天航行增壓器又突然發(fā)生喘振, 主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)也基本正常, 掃氣壓力從正常0. 16MPa 突然降至0. 07 MPa, 主機(jī)各缸排溫

33、均異常偏高。（2） 故障排除因在此航次開航前已經(jīng)更換了7只汽缸所有的噴油器, 所以排除了由于噴油器霧化不好使燃燒惡化的原因。本船于2005年7月在大連造船廠進(jìn)行了5年一次的塢修工程, 塢修時(shí)對(duì)增壓器的進(jìn)氣濾網(wǎng)和消音器進(jìn)行過(guò)徹底清潔保養(yǎng), 轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡檢驗(yàn), 更換所有軸承組和油泵; 活塞頭全部翻新, 更換全部活塞環(huán), 經(jīng)檢查, 與喘振有關(guān)的結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了檢修、調(diào)整和清潔保養(yǎng), 排除了流道阻塞因素。平時(shí)渦輪側(cè)的顆粒沖洗和壓氣端水洗都按正常周期進(jìn)行。因?yàn)榇舜魏叫泻Ｃ骘L(fēng)浪大且船舶空載, 船舶搖晃得厲害, 螺旋槳葉經(jīng)常會(huì)出水打空。主機(jī)渦輪增壓器喘振的頻率越來(lái)越高, 主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)基本正常, 僅各缸排溫平均就

34、偏高18 左右, 因此, 懷疑喘振是風(fēng)浪所致。將主機(jī)控制部位從集控室切換到機(jī)旁, 但故障依然存在。因當(dāng)時(shí)在航行當(dāng)中且風(fēng)浪較大, 無(wú)法停主機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)詳盡的檢查維護(hù), 所以采取了降速的處理辦法, 但是偶爾還是會(huì)出現(xiàn)喘振征兆, 當(dāng)喘振連續(xù)且掃氣壓力一直未達(dá)到最低值0. 05MPa (即輔助鼓風(fēng)機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng) , 輪機(jī)長(zhǎng)將兩臺(tái)輔助鼓風(fēng)機(jī)改為手動(dòng)并且啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī), 喘振現(xiàn)象消失, 但不久又重復(fù)出現(xiàn)。船舶抵達(dá)澳洲港口后, 輪機(jī)部人員依次打開空冷器, 拆除進(jìn)氣濾網(wǎng)及卸下消音器, 發(fā)現(xiàn)空冷器熱交換片極臟, 因此懷疑可能是修船時(shí)沒(méi)有清理或清理不認(rèn)真, 于是用熱水稀釋ACC - 9, 用高壓水槍循環(huán)沖洗近10h,

35、熱交換片基本沖洗干凈。另外對(duì)于拆下的進(jìn)氣濾網(wǎng)進(jìn)行清洗, 并用壓縮空氣對(duì)消音器進(jìn)行氣洗(空氣吹洗 開航后(澳洲到菲律賓 一切正常。因在澳洲港口及菲律賓港口對(duì)影響增壓器的一些機(jī)器因素都一一做了排除, 且兩次喘振都是發(fā)生在船舶空載的航行狀況下。第一次發(fā)生喘振很可能是由于空氣冷卻器臟堵造成空氣流道阻塞, 使其阻力增大, 進(jìn)氣量減小, 進(jìn)而發(fā)生喘振。而第二次則完全排除機(jī)艙機(jī)器因素,極有可能是風(fēng)浪天螺旋槳葉經(jīng)常出水打空所導(dǎo)致。經(jīng)輪機(jī)長(zhǎng)問(wèn)駕駛臺(tái)得知, 因航線較短, 這兩個(gè)航次空載時(shí)大副并沒(méi)有對(duì)船舶壓載艙進(jìn)行壓水。隨后往壓載艙打入壓載水, 喘振現(xiàn)象消失。至此, 增壓器喘振原因已基本查明: 起初增壓器喘振是因增

36、壓器空氣流道阻塞所致, 而后來(lái)喘振的發(fā)生則完全是因壓載艙未打入壓載水而導(dǎo)致船舶吃水較淺, 使螺旋槳經(jīng)常出水打空所致。分析：按照以上總結(jié)的方法分析，當(dāng)增壓器發(fā)生喘振時(shí)，首先判斷增壓器喘振的原因是匹配不良引起的還是增壓器流道阻塞引起的。套用流程圖的格式，首先檢查排氣溫度、增壓器轉(zhuǎn)速、掃氣壓力。此增壓器發(fā)生喘振時(shí)，三參數(shù)為：排氣溫度過(guò)大，但增壓器轉(zhuǎn)速并沒(méi)有過(guò)大，而掃氣壓力反而下降?？沙醪脚袛嗖⒎鞘且虿裼蜋C(jī)故障引起的，而可能是因?yàn)樵鰤浩髁鞯雷枞鸬?。?yīng)首先檢查增壓器流道。首先應(yīng)檢查渦輪機(jī)噴嘴環(huán)和葉輪，渦輪機(jī)前后溫度，由于渦輪側(cè)的顆粒沖洗和壓氣端水洗都按正常周期進(jìn)行，渦輪機(jī)基本正常。接著應(yīng)檢查空冷器前

37、后壓差，然后檢查進(jìn)氣濾器前后壓差。進(jìn)而判斷需拆檢的部件。此增壓器喘振時(shí)空冷器前后壓力降明顯過(guò)大，因此極有可能是空冷器內(nèi)部臟污，發(fā)生堵塞引起的?？上炔饳z空冷器。發(fā)現(xiàn)空冷器熱交換片極臟，將空冷器清洗后安裝在觀察增壓器運(yùn)行狀態(tài)。第二次發(fā)生故障時(shí)，柴油機(jī)的排氣溫度偏高，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，掃氣壓力降低，且增壓器轉(zhuǎn)速稍低，而增壓器上次發(fā)生喘振時(shí)，對(duì)增壓器流道都做了詳細(xì)檢查，各壓力參數(shù)也正常，結(jié)合具體船況（空載航行）。可能是螺旋槳時(shí)而出水時(shí)而入水，導(dǎo)致主機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，油門忽大忽小，排氣不穩(wěn)定，廢氣能量不足，增壓器效率低引起的。在一些特殊的情況下，如大風(fēng)浪，輕載等會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)和增壓器匹配不良，當(dāng)在這些特殊航行時(shí)，除了

38、正常的檢測(cè)外，也需結(jié)合具體的海況，船況做出判斷。原資料中，因該船舶是在大風(fēng)浪天氣中航行，當(dāng)增壓器發(fā)生喘振時(shí)僅根據(jù)排溫過(guò)高一點(diǎn)即憑直覺(jué)判斷發(fā)生喘振的原因?yàn)楹r不良（大風(fēng)浪）引起的，這種判斷明顯有些偏頗。因?yàn)槿绻遣裼蜋C(jī)與增壓器匹配不良引發(fā)的喘振，有三個(gè)故障現(xiàn)象：排氣溫度過(guò)高，增壓器轉(zhuǎn)速過(guò)快，且掃氣壓力大。資料中，只測(cè)了排溫而忽視了增壓器的轉(zhuǎn)速和掃氣壓力的因素，是開始時(shí)造成誤判的主要原因。當(dāng)增壓器發(fā)生喘振時(shí)，首先應(yīng)準(zhǔn)確判斷引起故障的大方面（是增壓器的故障還是柴油機(jī)的），然后把可能的喘振原因細(xì)化，這樣才能節(jié)省時(shí)間，避免誤操作，及時(shí)處理喘振故障。4.2 案例2隨后，高強(qiáng)輪利用在新加坡加油的機(jī)會(huì)對(duì)該增壓

39、系統(tǒng)流道各環(huán)節(jié)用先易后難的方法進(jìn)行了檢查，采取了以下措施：(1用增壓器自帶的沖洗裝置對(duì)廢氣渦輪葉輪進(jìn)行了沖洗；(2用空氣冷卻器噴淋裝置對(duì)空氣冷卻器進(jìn)行化學(xué)沖洗，并清洗壓氣機(jī)進(jìn)氣濾網(wǎng)；(3打開空氣冷卻器上側(cè)道門檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；(4檢查廢氣鍋爐煙道煙管，未發(fā)現(xiàn)異常；(5打開掃氣箱道門，對(duì)各缸進(jìn)氣口及掃氣箱內(nèi)部進(jìn)行了檢查，并徹底清潔掃氣箱和各缸進(jìn)氣口；(6排氣總管及各缸排氣口及進(jìn)透平的保護(hù)柵欄檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；(7拆除增壓器廢氣端進(jìn)氣管，對(duì)噴嘴、渦輪葉片進(jìn)行了檢查，渦輪葉輪檢查未發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)現(xiàn)噴嘴環(huán)有結(jié)碳、臟堵。于是對(duì)噴嘴環(huán)進(jìn)行徹底清潔，裝復(fù)后試車。當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速至104.8r/min時(shí)，主機(jī)透平未出

40、現(xiàn)喘振，主機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)步升至113.8r/min，透平轉(zhuǎn)速為13800r/min，掃氣壓力升至0.16Mpa, 各缸排氣溫度分別為350、350、355、355、355、360，透平前溫度為420，透平后溫度為310，主機(jī)工況恢復(fù)正常。至此，增壓器喘振故障排除。主機(jī)各缸排氣溫度比原來(lái)溫度均降低15-20，透平前后溫度比原來(lái)溫度均降低30-40，達(dá)到主機(jī)正常排氣溫度。分析：此增壓器發(fā)生喘振時(shí)，根據(jù)流程圖6，首先應(yīng)檢查柴油機(jī)排氣溫度，掃氣壓力，增壓器轉(zhuǎn)速。該柴油機(jī)排溫升高，掃氣壓力低，增壓器轉(zhuǎn)速低，渦輪機(jī)前后溫度升高?？梢猿醪脚懦鰤浩鞅硥捍笫沽髁繙p小而引發(fā)喘振。很可能因?yàn)樵鰤浩髁鞯雷枞鸬?。?yīng)首先

41、檢查渦輪機(jī)前后溫度，廢氣鍋爐煙道。該增壓器渦輪機(jī)前后溫度偏高，則問(wèn)題很可能是出在渦輪機(jī)上。由于開始主機(jī)運(yùn)行參數(shù)基本正常，當(dāng)發(fā)生喘振時(shí)排溫上升，初步判斷可能是由喘振引起的排溫偏高。排氣溫度偏高廢氣能量大，而增壓器轉(zhuǎn)速反而降低，掃氣壓力降低，很可能是渦輪機(jī)流道阻塞引起的。這時(shí)應(yīng)細(xì)心檢查渦輪端流道，在船上可以先檢查渦輪機(jī)前的排氣膨脹接頭是否漏泄，廢氣鍋爐煙道是否堵塞。綜合所知情況，排氣溫度偏大，渦輪機(jī)前后溫度偏大而增壓器轉(zhuǎn)速反而稍低，而廢氣鍋爐煙道也未見異常，則很可能是渦輪機(jī)噴嘴環(huán)或葉片臟污或變形而導(dǎo)致渦輪機(jī)流道通流面積改變而使增壓器效率低，空氣流量減小而引起喘振。在航行期間拆卸渦輪機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可適

42、當(dāng)清洗然后采取暫時(shí)降速處理，待靠港后在進(jìn)行徹底拆卸修理。柴油機(jī)排氣溫度高，廢氣能量大會(huì)引起增壓器轉(zhuǎn)速升高，背壓大流量小而喘振。而增壓器喘振也會(huì)使柴油機(jī)發(fā)生故障。所以柴油機(jī)和增壓器是相互作用的，是一個(gè)整體，只有二者都處在良好的工況下，才能使船舶正常的運(yùn)行，以確保航行的安全。4.3案例3某輪主機(jī)為6ESDZ75160B 型，匹配二臺(tái)增壓器。某日開航出港后，正航約10分鐘，#2增壓器隨后發(fā)出喘振聲。當(dāng)值輪機(jī)員馬上拉小油門慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，喘振即無(wú)，無(wú)異常之處，于是再加大油門，不一會(huì)看到第5缸排氣管處有黑煙冒出。各缸排溫由260升高到300左右，緊接著#2增壓器就喘振起來(lái)，再拉小油門，喘振聲即消除。輪機(jī)長(zhǎng)回想

43、在港內(nèi)航行是低負(fù)荷，增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，出港后剛開始進(jìn)入高負(fù)荷，主機(jī)各缸排溫就高起來(lái)，且冒黑煙，這種突然現(xiàn)象與出口時(shí)動(dòng)用了何設(shè)備有關(guān)呢? 再一想是否與換用廢氣鍋爐時(shí)的轉(zhuǎn)換煙道擋板有關(guān)，于是直奔機(jī)艙高層煙囪處檢查，立即發(fā)現(xiàn)擋板上的手動(dòng)調(diào)節(jié)柄與軸連接處的一個(gè)定位螺釘已脫落，擋板自動(dòng)倒在關(guān)閉的位置上，并隨著排氣上升的氣流在輕微地?fù)u擺著。當(dāng)即將螺釘旋緊，并把手柄放到全開位置，以后再開快車，均正常了。分析：此增壓器發(fā)生喘振時(shí)排氣溫度高而增壓器轉(zhuǎn)速低，根據(jù)流程圖6可直接排除廢氣能量大，導(dǎo)致渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速高，增壓器背壓高流量小的原因。由此判斷此增壓器的喘振很可能是有增壓器流道阻塞引起的。增壓器流道又分為渦輪機(jī)側(cè)流道

44、和壓氣機(jī)側(cè)流道，按流程圖6應(yīng)首先檢查渦輪機(jī)前后溫度，廢氣鍋爐煙道。然后檢查空冷器前后壓力降。再檢查濾器。最后檢查壓氣機(jī)葉輪和擴(kuò)壓器，最終也能順利解決故障。此次喘振發(fā)生在當(dāng)由地負(fù)荷轉(zhuǎn)換成高負(fù)荷時(shí)，該輪機(jī)長(zhǎng)憑經(jīng)驗(yàn)根據(jù)轉(zhuǎn)負(fù)荷時(shí)啟用廢氣鍋爐，鍋爐煙道可能堵塞，從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，排除故障。當(dāng)增壓器渦輪機(jī)側(cè)流道部分阻塞時(shí)，在低負(fù)荷時(shí)柴油機(jī)排氣量少，對(duì)增壓器無(wú)明顯影響，高負(fù)荷時(shí)排氣量大，而流道發(fā)生阻塞使流道通流面積減小，從而廢氣不能順利流過(guò)渦輪機(jī)，而使渦輪機(jī)背壓太大而轉(zhuǎn)速上不去，使增壓器不能與柴油機(jī)工況相匹配，最終引起增壓器喘振。此柴油機(jī)低負(fù)荷時(shí)煙道擋板雖然關(guān)閉，但是尚有余隙可以讓小流量的排氣流出，故對(duì)主機(jī)影響

45、不大，但在柴油機(jī)轉(zhuǎn)為高負(fù)荷時(shí)，排氣量增大，渦輪機(jī)排出受阻，背壓太大，故轉(zhuǎn)速上不去，這樣掃氣壓力相對(duì)柴油機(jī)高負(fù)荷下也稍有不足，燃燒工況惡化后，排溫升高冒黑煙等情況也就出現(xiàn)了，增壓器匹配不良，終于產(chǎn)生喘振。這是一起增壓器先發(fā)生故障，然后導(dǎo)致柴油機(jī)燃燒惡化，進(jìn)而導(dǎo)致排溫升高的事故?？梢姡鰤浩鞯牧己眠\(yùn)行對(duì)柴油機(jī)的整體性能具有重要意義。煙道擋板螺釘脫落是因?yàn)槿粘９ぷ鞑坏轿唬中乃?。在工作中要?xì)心，嚴(yán)格按程序做事，作好細(xì)節(jié)。4.4案例總結(jié)通過(guò)以上幾個(gè)例子分析，可見引起增壓器喘振的多數(shù)情況是增壓器流道阻塞，有壓氣機(jī)流道阻塞也有渦輪機(jī)流道阻塞。常見的容易臟堵的部件有進(jìn)氣濾器，空冷器，渦輪機(jī)噴嘴環(huán)和葉輪壓氣

46、機(jī)葉輪和擴(kuò)壓器，平時(shí)工作中應(yīng)加強(qiáng)這些部件的監(jiān)測(cè)與清洗。本文總結(jié)的喘振處理方法是為了能更直接更明確的找出增壓器喘振的原因，當(dāng)增壓器發(fā)生喘振時(shí)，根據(jù)檢查得到的一級(jí)參數(shù)首先確定故障原因的種類，縮小檢查的范圍，從而達(dá)到節(jié)省檢測(cè)時(shí)間，避免不必要的工作量的目的。首先是根據(jù)排氣溫度，掃氣壓力，增壓器轉(zhuǎn)速這三個(gè)參數(shù)判斷引起喘振的原因是柴油機(jī)方面的還是增壓器方面的。相對(duì)盲目檢查這樣可以節(jié)省一半的檢查量。先在大的方面對(duì)增壓器喘振的原因有一個(gè)方向，以確定下一步優(yōu)先檢查的部件。確定了引起增壓器喘振原因的種類是柴油機(jī)故障還是增壓器流道阻塞后，再繼續(xù)檢查。若是柴油機(jī)方面的故障，一般是排氣溫度高引起的，接著再查找排氣溫度過(guò)

47、高的原因。排氣溫度過(guò)高又可能有很多原因，如排氣閥漏氣，柴油機(jī)高負(fù)荷，燃燒質(zhì)量差。再進(jìn)一步分類，按照由易到難的原則一步一步檢查?？上葯z查排氣閥是否漏泄，檢查海況船況。根據(jù)示功圖判斷燃燒狀況，再檢查柴油機(jī)負(fù)荷。找出排氣溫度過(guò)高的原因，作出適當(dāng)調(diào)整。若是因增壓器流道阻塞引起的，則應(yīng)系統(tǒng)的檢查增壓器流道各部件。因?yàn)閴簹鈾C(jī)進(jìn)氣濾器和空氣冷卻器是最容易臟堵的，所以應(yīng)先檢查這兩個(gè)部件。檢查進(jìn)氣濾器和空冷器的前后壓降，若壓降過(guò)大則可能是它們內(nèi)部過(guò)臟，喘振的原因可能就在這里。若濾器和空冷器都正常，檢查增壓器轉(zhuǎn)速，若轉(zhuǎn)速不足則很可能是渦輪機(jī)流道阻塞，導(dǎo)致增壓器效率過(guò)低引起的。應(yīng)先檢查渦輪機(jī)前膨脹接頭，廢氣鍋爐煙道，然后