淺談MET18SRC廢氣渦輪增壓器增壓壓力不足的故障原因和對策

導(dǎo)讀廢氣渦輪增壓器充分利用船舶輔機(jī)排煙熱能，產(chǎn)生較高壓力的增壓空氣，供給船舶輔機(jī)使用，起到減輕熱負(fù)荷和提高承載負(fù)荷的目的，通過本文介紹，掌握MET18SRC廢氣渦輪增壓器增壓壓力的故障原因和對策，提高船舶輔機(jī)和廢氣渦輪增壓器的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性。一、引言船舶主發(fā)電機(jī)由一臺柴油機(jī)驅(qū)動,這臺柴油機(jī)稱為船舶輔機(jī),船舶輔機(jī)配置一臺廢氣渦輪增壓器,以提高進(jìn)氣壓力,增加過量空氣系數(shù),使得燃燒更加完全和充分,達(dá)到增加功率,減少熱負(fù)荷,降低油耗和減小船舶輔機(jī)的外形尺寸的目的。當(dāng)廢氣渦輪增壓器增壓壓力不足時,船舶輔機(jī)排煙溫度將異常變高,熱負(fù)荷超標(biāo),無法正常運行。增壓壓力不足的原因分為內(nèi)部原因和外部原因,內(nèi)部原因是增壓器自身出現(xiàn)問題,外部原因是船舶輔機(jī)燃燒不好導(dǎo)致的問題。筆者多年從事船舶輔機(jī)和增壓器技術(shù)管理,在診斷和排查廢氣渦輪增壓器增壓壓力不足的故障原因和對策方面,積累了一些寶貴管理經(jīng)驗和對策,與大家交流分享。設(shè)備基本信息：（1）輔機(jī)。設(shè)備廠家為YAN-MARCO.,LTD.AMAGASAKIPLANT；設(shè)備型號為6EY18；額定功率為550KW；額定轉(zhuǎn)速為720RPM。（2）廢氣渦輪增壓器。設(shè)備廠家為：MitsubishiHeavyIndustriesLtd.；設(shè)備型號為MET18SRC。二、增壓壓力不足的內(nèi)部原因MET18SRC廢氣渦輪增壓器由廢氣渦輪和壓氣機(jī)兩部分組成,廢氣渦輪包括軸承基座、廢氣蝸殼、半開式噴嘴環(huán)、徑流式廢氣葉輪等等；壓氣機(jī)包括進(jìn)氣濾器、消音器、離心式壓氣葉輪、擴(kuò)壓器、排氣蝸殼等等。與其他增壓器相比,MET18SRC廢氣渦輪增壓器采用半開式噴嘴環(huán),而其他增壓器采用整體式噴嘴環(huán),由于結(jié)構(gòu)形式不相同,增壓壓力不足的故障原因和對策也不一樣。1、壓氣機(jī)進(jìn)氣濾網(wǎng)或者葉輪等部件嚴(yán)重污臟當(dāng)進(jìn)氣濾網(wǎng)嚴(yán)重污臟,進(jìn)氣節(jié)流,導(dǎo)致增壓空氣的流量和壓力不足,采取對策是定期拆洗濾網(wǎng)；當(dāng)壓氣機(jī)葉輪嚴(yán)重污臟,進(jìn)氣在高速轉(zhuǎn)動葉輪的離心力作用下,其流動阻力和角度出現(xiàn)變化,影響增壓壓力,另外,葉輪污臟后,重量增加,導(dǎo)致增壓器轉(zhuǎn)速降低,增壓壓力不足。由于MET18SRC廢氣渦輪增壓器沒有配備壓氣端水洗裝置,采取對策是解體廢氣渦輪增壓器,對葉輪及其它污臟部件進(jìn)行徹底清潔。2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不靈活當(dāng)MET18SRC廢氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子不靈活,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將下降,導(dǎo)致了增壓壓力不足,不能滿足船舶輔機(jī)完全燃燒的要求。主要故障原因和對策如下：（1）轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動卡滯。MET18SRC廢氣渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子軸為細(xì)長狀,容易出現(xiàn)彎曲變形,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動不靈活。當(dāng)拆裝增壓端葉輪的鎖緊螺母時,禁止使用榔頭敲擊,避免由于過大沖擊力導(dǎo)致軸擾度超標(biāo)。測量軸擾度的方法是將百分表安裝在機(jī)體上,調(diào)零后逆時針旋轉(zhuǎn)葉輪,觀察表針讀數(shù)變化。記錄好數(shù)據(jù)。以便裝復(fù)時使用。這個數(shù)據(jù)就是轉(zhuǎn)子軸的軸撓度。如果軸擾度超標(biāo),需要更換新轉(zhuǎn)子軸。另外,轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動卡滯的主要原因還可能是軸承安裝不到位或者間隙過小、氣封油封安裝不到位或者間隙過小等等。（2）壓氣葉輪和廢氣葉輪轉(zhuǎn)動卡滯。壓氣葉輪和廢氣葉輪轉(zhuǎn)動卡滯的主要原因有相關(guān)間隙過小、安裝不到位等等,需要重新測量間隙和重新安裝。3、噴嘴環(huán)和廢氣葉輪嚴(yán)重結(jié)碳、腐蝕或變形MET18SRC廢氣渦輪增壓器的噴嘴環(huán)流道呈收縮狀,當(dāng)廢氣進(jìn)入噴嘴環(huán)流道,部分熱能和壓力能轉(zhuǎn)換為動能,如果噴嘴環(huán)和廢氣葉輪的流道出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)碳、腐蝕或變形,廢氣的流動阻力、角度和通流面積均發(fā)生變化,轉(zhuǎn)子驅(qū)動力矩將變小,導(dǎo)致了增壓器轉(zhuǎn)速降低,增壓壓力不足,另外,如果廢氣葉輪嚴(yán)重結(jié)碳,將增加其重量,導(dǎo)致增壓器轉(zhuǎn)速降低,增壓壓力不足。MET18SRC廢氣渦輪增壓器配置了渦輪端水洗裝置,采取對策是每兩天一次進(jìn)行渦輪端水洗操作,在水蒸氣作用下,噴嘴環(huán)和廢氣葉輪的大部分結(jié)碳將出現(xiàn)松脫,自動剝落。當(dāng)噴嘴環(huán)結(jié)碳嚴(yán)重,渦輪端水洗作用不明顯,需要解體廢氣渦輪增壓器,徹底清潔噴嘴環(huán)和廢氣葉輪的結(jié)碳,如有腐蝕和變形嚴(yán)重的部件,需要換新處理。4、噴嘴環(huán)與廢氣蝸殼接觸面漏氣嚴(yán)重MET18SRC廢氣渦輪增壓器采用半開式噴嘴環(huán),底端安裝在軸承基座的臺階上,通過上緊軸承基座的外圈螺絲,上端壓裝到廢氣蝸殼內(nèi)側(cè)。軸承基座與廢氣蝸殼有兩組接觸面,第一組接觸面是由軸承基座端面臺階、軟鐵墊片和廢氣蝸殼外法蘭端面組成的接觸面,這組接觸面要確保密封,防止廢氣漏出；第二組接觸面是由軸承基座內(nèi)側(cè)、噴嘴環(huán)和廢氣蝸殼內(nèi)側(cè)組成的接觸面。安裝時要確保第一組接觸面有效接觸和密封基礎(chǔ)上,再確保第二組接觸面有效接觸,如果噴嘴環(huán)表面和廢氣蝸殼內(nèi)側(cè)出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕或者變形,壓緊后受限于第一組接觸面限制,第二組接觸面可能會留有縫隙（見圖1）,廢氣將從縫隙跑掉,廢氣漏氣嚴(yán)重時,增壓器轉(zhuǎn)子的驅(qū)動力矩變小,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低,增壓壓力不足。圖1噴嘴環(huán)與廢氣蝸殼接觸面間隙采取對策如下：（1）拆卸軸承基座和廢氣蝸殼之前,做好相對位置的馬克標(biāo)志,安裝時按照馬克標(biāo)志定位和上緊螺絲,避免噴嘴環(huán)與廢氣蝸殼接觸面不在原來位置,出現(xiàn)漏氣嚴(yán)重的情況。（2）半開式噴嘴環(huán)長期在高溫廢氣作用下容易變形,建議檢修時不要把噴嘴環(huán)從軸承基座上拆出,以避免變形；如果噴嘴環(huán)已經(jīng)拆出并變形,可以通過在噴嘴環(huán)和廢氣蝸殼接觸面上進(jìn)行壓鉛絲檢測,測量壓緊鉛絲厚度,如果每根鉛絲的厚度幾乎相同,說明變形的噴嘴環(huán)可繼續(xù)使用,如果厚度差距很大,則需要換新噴嘴環(huán)。（3）清潔廢氣蝸殼時,注意不要破壞噴嘴環(huán)原來的接觸面,避免安裝后廢氣漏氣嚴(yán)重的情況出現(xiàn)。（4）如果出現(xiàn)噴嘴環(huán)和廢氣蝸殼接觸面壓不緊,存有縫隙時,可以通過調(diào)整廢氣蝸殼和軸承基座之間的密封墊片厚度,使得噴嘴環(huán)壓進(jìn)去一些,確保可靠壓緊,比如標(biāo)準(zhǔn)墊片的厚度為1mm,可以使用0.8mm、0.6mm、0.4mm厚度的墊片替代；進(jìn)行間隙彌補。三、增壓壓力不足的外部原因當(dāng)船舶輔機(jī)燃燒不良時,將加速廢氣渦輪增壓器噴嘴環(huán)和廢氣葉輪的結(jié)碳速率,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降,增壓壓力不足。主要故障原因和對策如下。1、船舶輔機(jī)長期低負(fù)荷運行船舶輔機(jī)長期低負(fù)荷運行時,氣缸爆壓較低,燃燒不夠完全,廢氣渦輪增壓器的噴嘴環(huán)和廢氣葉輪容易結(jié)碳,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降,增壓壓力不足。采取對策是做好船舶輔機(jī)維修保養(yǎng),保持其性能處于良好狀態(tài),改善低負(fù)荷燃燒質(zhì)量,減緩排煙對噴嘴環(huán)和廢氣葉輪的污染速率,延長保養(yǎng)周期。另外,摒棄負(fù)荷越低設(shè)備越安全的落后管理理念,盡可能避免船舶輔機(jī)長時間低負(fù)荷運行,除了船舶進(jìn)出港、復(fù)雜航區(qū)和大風(fēng)浪等需要開兩臺輔機(jī)以提供充足電力之外,其他時候,如果開一臺船舶輔機(jī)滿足用電需求,就不要開兩臺船舶輔機(jī),避免輔機(jī)長時間低負(fù)荷運轉(zhuǎn)。2、船舶輔機(jī)進(jìn)機(jī)重油溫度過低船舶輔機(jī)燃料可使用輕油或者重油,為了節(jié)省成本,使用重油居多,如果進(jìn)機(jī)重油粘度過高,燃油霧化不好,將出現(xiàn)燃燒不完全和后燃現(xiàn)象,廢氣渦輪增壓器的噴嘴環(huán)和廢氣葉片等部件將嚴(yán)重結(jié)碳,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降,使得增壓壓力不足。日常管理要點如下：（1）進(jìn)機(jī)燃油溫度。根據(jù)說明書要求,船舶輔機(jī)的進(jìn)機(jī)燃油粘度為11-14mm2/s,由于進(jìn)機(jī)管路沒有安裝粘度計,需要從粘溫圖查閱獲得11-14mm2/s粘度對應(yīng)的燃油溫度,比如,180mm2/s重油,進(jìn)機(jī)溫度要求在120-130°C；380mm2/s重油,進(jìn)機(jī)溫度要求在135-145°C。見圖2燃油粘溫圖。圖2燃油粘溫圖（2）管路散熱損失。燃油加熱器通常安裝在燃油供油單元,距離船舶輔機(jī)比較遠(yuǎn)。影響散熱損失有三個方面,一是燃油管路的蒸汽伴熱管；二是燃油管路的絕熱包扎材料；三是燃油管路的燃油流量。如果發(fā)現(xiàn)管路的散熱損失較大,在確定蒸汽伴熱管和絕熱包扎情況都正常后,需要檢查燃油流量,我們知道液體管路的散熱損失與其流量成反比,流量越大,散熱損失越小,可以通過調(diào)節(jié)三通閥、安全閥、背壓閥等等閥門開度,達(dá)到增大燃油流量,減少燃油管路的散熱損失的目的。（3）加熱器燃油溫度。加熱器燃油溫度為進(jìn)機(jī)燃油溫度和管路損失溫度之和,比如,船舶輔機(jī)說明書要求進(jìn)機(jī)燃油粘度為11-14mm2/s,查閱粘溫圖得出380mm2/s重油對應(yīng)的加熱溫度為135-145°C,如果管路散熱損失了10°C,則重油加熱器的加熱油溫為145-155°C。3、船舶輔機(jī)空冷器污臟船舶輔機(jī)空冷器芯子需要定期拆出清洗,清洗氣面和水面,確保冷卻后的空氣溫度在說明書要求范圍內(nèi),防止氣面污臟,導(dǎo)致空氣流量不足,造成燃燒不良,加速廢氣渦輪增壓器的污染速度。4、船舶輔機(jī)燃油高壓油泵出油閥失效或者燃油噴油定時不對高壓油泵出油閥偶件上有密封錐面和減壓環(huán)帶,密封錐面作用是在停供油時,將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕,防止高壓油管內(nèi)的油倒流入噴油泵內(nèi)。減壓環(huán)帶作用是在出油閥下落時,減壓環(huán)落座,管內(nèi)增容減壓,使噴油泵停油干脆,防止二次噴射和滴漏現(xiàn)象。高壓油泵出油閥偶件長期使用后,因出油閥彈簧的作用力和油管中燃油的殘余壓力以及機(jī)械雜質(zhì)的作用,出現(xiàn)出油閥偶件密封錐面、減壓環(huán)帶密封不良,從而造成降壓作用減小,高壓油管內(nèi)的燃油往回漏油,船舶輔機(jī)燃燒不良,廢氣渦輪增壓器的噴嘴環(huán)和渦輪葉片等部件將嚴(yán)重結(jié)碳,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速下降,使得增壓壓力降低。采取對策一是定期檢測出油閥偶件的密封性,常用的檢測方法有直接觀察法、密封性能試驗法、就機(jī)檢查等幾種。二是失效的高壓油泵出油閥及時換新。三是定期檢查調(diào)整燃油噴油定時。5、船舶輔機(jī)氣缸套、活塞令、排氣閥、油頭等部件狀況不好常規(guī)時按照說明書保養(yǎng)周期進(jìn)行保養(yǎng),盡可能不要超期,