東風4D型內燃機車增壓器喘振的原因分析與預防處理

何滿剛，高可全，侯棟材（兗礦集團有限公司鐵路運輸處機務段,山東　鄒城　273500）

東風4D型內燃機車增壓器喘振的原因分析與預防處理

何滿剛，高可全，侯棟材
（兗礦集團有限公司鐵路運輸處機務段,山東鄒城273500）

摘要：內燃機車運用廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，可以利用燃燒后的廢氣能量，有效的增加柴油機的功率輸出，提高柴油機的工作效率，同時，在運用過程中，增壓系統(tǒng)會出現一系列故障，比如，增壓器喘振就是內燃機車運用中較為常見的故障，文章分析了東風4D型內燃機車在運用中增壓器喘振的原因，并相應提出了預防與處理方法。

關鍵詞：柴油機；增壓器；轉子；葉片；喘振

1　引言

目前，我處所運用的13臺東風4D型內燃機車均采用廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，廢氣渦輪增壓系統(tǒng)能有效的利用廢氣能量，增加內燃機車的功率輸出，提高工作效率，實現了廢氣的再利用，但是，在運用過程中，往往會出現一些故障，比如增壓器的喘振就是較為常見的故障之一，增壓器的喘振不僅僅會影響到機車的動力性能、經濟性能和運轉時的平穩(wěn)性，嚴重時可能還會使增壓器損壞，甚至使柴油機無法正常運轉，因此，能正確判斷處理和預防增壓器的喘振顯得尤為重要。

2　原因分析

增壓器產生喘振的原因較為復雜，但通常認為是由于壓氣機進氣量大于出氣量，使進入壓氣機的空氣流向與壓氣機葉片入口之間產生沖角，當達到17o～18o時，進氣流與壓氣機葉片之間就會有較為嚴重的氣流-葉面分離，使得壓氣機進出口的部分空氣始終滯留在壓氣機的葉片之間，由于氣流的渦旋不但產生刺耳的響聲，還會造成增壓器前的進氣管道振動、增壓器的轉子軸高頻的軸向顫動，并使柴油機的工作狀態(tài)趨于不穩(wěn)定，增壓器與柴油機的工作壽命也由此受到影響，以下對引起增壓器喘振的原因做具體分析。

（1）柴油機突然降轉速、突然卸載，或者載荷出現較大波動時，增壓器轉子的轉速不能及時根據柴油機轉速的變化及時作出調整，會出現增壓器轉子轉速的變化滯后于柴油機轉速的變化，這就會造成增壓器的喘振。

增壓器的轉速會隨著柴油機的轉速的變化而變化，當壓氣機轉速越高，進氣量就會越大，進而柴油機發(fā)出的功率也就相應的越大。當柴油機突然降轉速、突然卸載或者載荷出現較大波動時，柴油機所需要的空氣量會隨著極具減少，由于慣性的原因，增壓器的轉子轉速不會在第一時間隨著柴油機轉速的降低而降低，這樣就會造成壓氣機的進氣量暫時的大雨于出氣量，從而造成增壓器的喘振。

（2）聯(lián)合調解器的故障。聯(lián)合調節(jié)器的降速針閥或減載針閥開度過大，也會造成增壓器短時間內的喘振。聯(lián)合調節(jié)器的降速針閥或者減載針閥開度過大，會使柴油機減載時降速過快，增壓器的轉子減速跟不上柴油機的減速，造成壓氣機的進氣量短暫的大于出氣量，從而造成增壓器的喘振。

（3）當柴油機負載過大或載荷發(fā)生較大波動時，會影響柴油機氣缸內的燃燒狀態(tài)，使柴油機氣缸內的燃燒狀態(tài)會變差，導致排氣支管溫度上升，進而使排氣總管溫度上升，排出的廢氣能量增加，這些廢氣流經增壓器時會使增壓器的轉子轉速上升，使壓氣機的進氣量大于出氣量，這樣就會產生增壓器的喘振。

（4）增壓器長時間使用會使其噴嘴環(huán)積碳，從而減小了噴嘴環(huán)的截面積，依據伯努利原理，會使燃燒廢氣流經噴嘴環(huán)時因噴嘴環(huán)截面積的減小而造成氣流速度加快，這就會帶動增壓器轉子的轉速上升，會使部分空氣滯留在壓氣機的進口處而產生增壓器的喘振。

（5）空氣濾清器的故障。比如：空氣濾清器太臟、進氣道變形等，這樣就會使進入壓氣機的空氣受到阻力，從而造成進取柴油機氣缸內的新鮮空氣量減少，進而造成柴油機燃燒室內的燃燒狀態(tài)變差，排出的燃燒廢氣能量增加，這樣就會造成增壓器的喘振。

（6）中冷器的故障。比如中冷器冷卻水溫度過高或其他原因造成中冷器的冷卻質量下降，經過增壓器后的空氣會因中冷器的故障導致空氣因為冷卻不足密度變小，因而柴油機氣缸內燃燒所需要的新鮮空氣量不足，使柴油機氣缸內的燃燒質量變差，造成排氣溫度上升，進而使增壓器轉子轉速上升，進氣量增加，從而造成增壓器的喘振。

（7）柴油機氣門故障。當柴油機氣門打不開或者關閉不嚴時，會使燃燒室對增壓后的空氣需求量減少，從而使柴油機氣缸內的燃燒質量變差，排氣溫度升高，廢棄能量增加，當燃燒廢氣流經增壓器時使其轉子轉速上升，增加進氣量，導致增壓器的喘振。、

（8）噴油器的故障。由于噴油器的故障導致其柴油霧化質量變差，柴油機氣缸內的燃燒狀態(tài)變差，排氣溫度上升而導致的增壓器喘振。

3　預防與處理

（1）如果是某種外界原因造成的柴油機轉速發(fā)生較大波動，會造成增壓器的喘振，但是這種增壓器的喘振只是暫時的，也是正常的，無需作任何處理。

（2）如果是因降手柄過快造成的增壓器短時間喘振，無需處理。為了防止因降速、減載過快造成增壓器喘振，首先，要求機車乘務人員嚴格按照操作規(guī)程操作機車，防止因降手柄過快而引起的喘振，其次，應調整好降速針閥和減載針閥的開度，將其調整在合適的位置，防止其開度過大而造成增壓器喘振。

（3）如果是空氣濾清器故障造成的增壓器喘振，應及時查看空氣濾清器，并按照相關操作規(guī)程做清洗工作，一般情況下，當空氣阻力增加到2.45kΡа以上時應對空氣濾清器予以清洗。如機車運行區(qū)段是風沙等條件惡劣的地區(qū)，則應根據具體情況對空氣濾清器制定一個合理的清洗規(guī)定。

（4）嚴格控制中冷器冷卻水的進口溫度，對焊堵冷卻水管過多的冷卻單節(jié)應及時予以更換，防止因中冷器冷卻效率的下降而造成增壓器喘振。

（5）對進、排氣門打不開或關閉不嚴的故障，應盡可能早發(fā)現，早處理。同時，每次輔修機車時，更換噴油器，保持噴油器霧化質量良好。

（6）當增壓器發(fā)生喘振時，可以將壓氣機蝸殼上的兩個測試堵卸下，或安裝防喘閥，進行放氣，以緩解喘振。

4　總結

增壓器喘振通常是由于壓氣機的進氣量大于出氣量所致，因此，應經常保持空氣流道和燃氣流道的清潔和暢通，按時檢查和維修，同時，乘務人員在機車運行過程中，回手柄的時候不能過急，同時，要盡量防止柴油機突然卸載的情況出現，這樣，才能有效的預防和控制增壓器的喘振。

參考文獻：

[1]李曉村.內燃機車柴油機[M].北京：中國鐵道出版社,2010.

[2]大連機車車輛廠.東風4D型內燃機車(1)[M].大連:大連機車車輛有限公司,2011.

[3]大連機車車輛廠.東風4D型內燃機車(2)[M].大連:大連機車車輛有限公司,2011.