關于船舶主機增壓器喘振的探討

摘 要：現代船舶上已普遍采用增壓方式來提高柴油機的功率，增壓是用提高氣缸進氣壓力的方法，增加氣缸的空氣密度，從而增加噴入氣缸的燃油量，提高柴油機平均指示壓力和柴油機平均有效壓力。廢氣渦輪增壓器雖已得到廣泛的應用，但由于日常管理不善，常會出現故障，如掃氣箱的進氣壓力異常升高或者降低，軸承的燒損尤其是增壓器的喘振等常見故障。

文章編號：1674-3520（2015）-12-00-01

一、增壓器喘振故障現象

某日，天津港“某拖輪”輪正在對一艘馬士基的遠洋船舶拖靠港操作，不久右舷主機的增壓器發生“噠噠”異常響聲和振動，即增壓器發生喘振現象。隨后右舷主機排煙溫度發出高溫報警。

二、導致渦輪增壓器喘振的具體因素

（一）增壓器系統阻力增加

壓氣機經過濾網從大氣中吸入空氣，把從廢氣渦輪得到的機械功加給吸入的空氣使其壓力升高，燃燒后廢氣通過渦輪將廢氣中部分的廢熱能和壓力能傳遞給渦輪，之后排出。具體分析如下：

1、壓氣機的進口濾網很臟或是消音器的羊毛氈松脫

壓氣機的進口濾網很臟或是消音器的羊毛氈松脫，使進氣空氣阻力增加，減少壓氣機的空氣流量，導致進入掃氣箱的空氣量減少，氣缸中的燃油不能完全燃燒，增壓器的轉速升高容易引起喘振

2、壓氣機葉輪和、或擴壓器積垢嚴重

增壓器工作一段時間后，工作葉輪以及擴壓器上的葉片常會積累一些污垢，厚度可達0.5-1.5mm，如果不及時清楚掉，在同樣的轉速下，壓氣機的效率和壓縮比都會降低。

3、空氣冷卻器發生臟污或是堵塞

空氣冷卻器發生臟污或是堵塞，空氣的流動阻力加大，導致壓氣機的背壓升高，同時流經壓氣機的空氣流量減少，易引起喘振。

以上所述都是關于某個部件發生臟賭，使流體阻力增大，最終造成流經壓氣機的空氣流量減少而導致喘振。

（二）增壓器自身故障

由于增壓器本身故障，工況改變，增壓器壓氣機可能會工作在喘振區內，而發生喘振。一般原因有：

1、壓氣機的葉輪損壞或過量腐蝕

由此造成壓氣機對空氣的壓縮能力減弱，從而使流經壓氣機的進氣流量減少，而發生喘振現象。

2、渦輪葉片頂部及噴嘴環罩內表面腐蝕

侵蝕或是渦輪葉片損壞，使兩者之間的配合間隙增大引起渦輪效率下降，導致流經壓氣機的氣體流量減少而發生喘振。

（三）柴油機本身的故障

1、二沖程發動機的調速器負荷限制不當

二沖程發動機的調速器負荷限制不當，當發動機加速時起壓氣機的運行點可能位于喘振區，而導致壓氣機喘振。

2、采用脈沖增壓系統的柴油機一缸熄火

采用脈沖增壓系統的柴油機一缸熄火，對于一缸熄火增壓器的壓氣機端的背壓與正常情況下的背壓相比，就顯得過高，而最終導致喘振

三、發生喘振的原因分析及排除過程

輪機長要求起動主機，將主機負荷加到30%時，用水管對增壓器的渦論和壓氣機分別進行水洗，并要求在水洗時觀察泄水孔，觀察是否有積炭被沖出。觀察結果只要少許的顆粒被洗出，輪機長判定增壓器內部一定有大量的積炭，要求對其解體徹底清楚內部的積炭。解體后發現，積炭嚴重，將葉輪葉片放到里面加入ACC清洗劑的清水里浸泡4小時后（同時也將軸承取下浸泡在新透平油里4小時），清除表面的積炭，同時也殼體上的積炭也清楚干凈。清潔工作完成后，將增壓器重新裝復（安裝時要特別注意保證軸承的間隙在規定的范圍內），并將透平油換新。一切工作結束后，起動主機（此時應注意觀察增壓器上面的觀察鏡，是否有油泡噴出，如有在說明潤滑正常，如沒有應立即停車），逐漸加負荷。加至全負荷后，排煙溫度，掃氣溫度和壓力和空氣冷卻器的進出口溫差逐漸恢復正常，增壓器不在發生喘振，故障排除。為了避免左舷機的增壓器發生故障，隨即也對其檢查徹底清潔。

至此原因也已經查明，由于輪機員對增壓器的日常管理不規范，沒有按說明書上的要求及時的對增壓器進行維護保養，以至造成增壓器內部嚴重積炭，致使渦輪通道截面積減小和流量下降，噴嘴環的通道截面機減小，會使增壓器的轉速提高，壓氣機端背壓升高，流量減少，同時進氣濾網的臟堵進一步使進氣流量的減少，最終導致增壓器喘振。

四、總結及增壓器日常維護管理

總之增壓器的喘振是其固有的屬性，是沒有辦法從根本上絕對避免的，因此只能預防和加強管理，盡量避免喘振的發生。對于輪機管理人員不僅要搞清楚引起增壓器喘振的原因，還要盡可能多的的了解引起喘振的因素，判斷主要由那些引起的，然后從可能性最大的原因開始排除故障，正確及時處理喘振問題，避免增壓器的機損事故的發生。

參考文獻：

[1]孫培廷等主編.船舶柴油機.大連海事大學出版社，2002年.

[2]蔡楚明編.船舶發電柴油機增壓器喘振故障分析[J].柴油機.DieselEngine，1996（5）44-55

[3]唐北京.柴油機渦輪增壓器喘振的理論分析及故障排除[J].潤滑與密封，2001（6）.65-67

[4]朱建元主編.船舶柴油機.人民交通出版社，2001年.

[5]朱梅林編.渦輪增壓器原理.華中工學院出版社，1975年.