二手船主機增壓器喘振現象處置

剛接管的老舊二手船（已長時間停航），主機為MITSUI MAN B&W 6L50MC型，額定轉速：120rpm；目前常用轉速：110rpm；共振區：45～55rpm；NA57型廢氣渦輪增壓器一臺，定壓式增壓。增壓器的廢氣渦輪出口通過排煙管直接連接廢氣鍋爐，鍋爐前的排煙管未設旁通煙道。接管船舶時對船舶和設備做了簡單的常規檢查和運行試驗。

故障現象

每當主機加速到85RPM時，出現加速困難，繼續加速增壓器出現喘振，伴隨著震動加劇，增壓器轉速不穩定，增壓壓力下降，主機排氣溫度升高。遂開啟鼓風機，維持主機轉速在80轉左右，觀察主機運行狀況和各參數指標，以便分析故障和采取檢修措施。

故障分析和初步解決措施

1、船舶污底對主機和增壓器的影響：船舶污底增加了船舶阻力，導致主機提速困難，加速時主機負荷增加，相對應的轉速較低，主機在大負荷低轉速下運轉，增壓器轉速升高，壓氣機產生的掃氣量過大，增壓器出現喘振。該輪明顯有船舶污底現象。

2、主機工作狀況對增壓器的影響：如主機某缸燃燒不良、各缸功率嚴重不均勻、供油調節機構故障以及噴油提前角和調速器等方面的因素造成的影響。該輪航行前已對各缸噴油器進行了檢查和壓泵試驗。

3、主機掃氣系統的影響：如掃氣系統不順暢，空冷器堵塞等可能導致增壓器背壓過高，引起增壓器喘振。同時主機供氣量不足，提速困難。

4、增壓器內部臟污或部件出現了缺陷：如渦輪和噴嘴環臟污結碳，以及渦輪或噴嘴環或壓氣端部件出現了缺陷。

根據經驗，主機工況不良或船舶污底引起增壓器喘振時，主機排氣溫度會偏高，增壓器轉速增高，掃氣壓力上升；但是該輪的現象比較復雜，各種現象表明，這是一種綜合性的因素所引起的故障。船舶污底、主機和增壓器工作狀況不良以及掃氣系統出問題，都可能導致主機加速困難和增壓器喘振。首先從主機本身查找原因，同時根據船上的條件和時間逐步檢查排氣系統、掃氣系統以及增壓器。主要進行了以下檢查和處理：

1、測取示功圖檢查各缸工作狀況，并調整各缸爆發壓力至正常值。當時由于轉速較低，均衡各缸爆壓時可能不準確，但基本可做參考；

2、檢查主機VIT機構及供油調節機構，發現一個缸供油齒桿執行動作不靈敏，并做了修整；

3、檢查調速器及執行機構；

4、檢查主機排氣系統，直至廢氣鍋爐端，狀況較好。開航前曾對掃氣箱和空冷器進行了檢查，對空冷器做了簡單的化學沖洗；

5、拆檢增壓器并清理相關部件，發現增壓器各部件狀況良好。

恢復航行后，主機加速狀況有了改善，增壓器在超過85rpm時仍然出現喘振現象。經過幾次試驗，主機轉速超過95RPM后能夠較穩定地運轉，增壓器還會偶爾發生喘振。

根據這種情況，在保障安全的前提下，繼續加速，并采取通過共振區時的加速方式，加快提速越過85至95rpm這個區域，主機運行比較穩定，然后逐漸加速，維持在105rpm左右運轉。但隨著船舶航行區域和海況的變化，增壓器時而出現喘振，影響主機的正常運行。為了維持航行，最大程度地保持主機本身運行狀態的良好，及時調整空冷器的冷卻，并且適當打開掃氣箱的放殘閥和主機活塞底部放殘閥，泄放掉部分掃氣壓力，保持船舶航行。

船舶抵達合適港口后，安排潛水員對船體水線以下部分進行了水下清理。然而，經過一個航次的運行，增壓器仍然發生不規律的喘振現象。通過進一步對排氣溫度、增壓器轉速、增壓壓力等相關參數指標的比較和分析，懷疑增壓器的匹配存在著問題。

針對這種情況，進行了深入和全面的調查了解，通過咨詢了解到，原船東曾更換過增壓器的內部整套部件，因此基本斷定是增壓器匹配不合適。

進一步分析和處理

1、增壓器的匹配。

圖1 增壓器配合特性曲線

在增壓器選配合適的狀態下，于運行條件的全部變化范圍內，雖然增壓器的工作特性曲線C會隨著柴油機和增壓器的工作狀況變化發生偏移，或者各工作點會隨著運行環境發生變化，但是不會進入喘振區，即增壓器不會發生喘振。如果增壓器的選配不合適，增壓器的工作特性曲線過于靠近喘振線B，如圖中的C1線所示。在此處，只要柴油機工作狀況或運行環境發生變化，增壓器特性曲線就會很容易進入喘振區，發生增壓器喘振。

經過前期采取的檢查修理措施以及了解到的情況，綜合分析認為該增壓器在更換內部配件時，選配的部件與該主機不能良好匹配，喘振裕度過小，所以需要進一步對增壓器進行檢修。可采取的措施：一是更換增壓器的內部組件；二是矯正擴壓器葉片的角度或高度；三是改變噴嘴環的葉片角度，增加噴嘴環出口截面積等等。

通過對比分析渦輪流通特性與柴油機工作特性線，從技術和工程經濟性考慮，故認為：采用改變渦輪噴嘴環流通截面積的方式來消除喘振的方案為佳。通過增加其流通截面積，降低增壓器轉子的轉速，達到消除喘振的目的。因為Pk∞nk，增大渦輪噴嘴環出口截面積，使渦輪前燃氣能量在渦輪中的焓降減小，渦輪轉速nk下降，相應的增壓壓力Pk減小。

2、處理措施：改變噴嘴環葉片角度，增加出口截面積。

圖2 渦輪噴嘴環出口截面積對聯合運行線的影響

通過改變噴嘴環葉片的角度，加大噴嘴環出口截面積，通流能力增大，運行線向大流量方向移動（右移），也即喘振裕度增大。如圖2中所示，運行線C的出口截面積大于運行線A的出口截面積。

根據該輪設備裝置的現狀，采用矯正噴嘴環葉片增大其出口截面積的措施，既可解決增壓器喘振故障，又相應改善了排氣流通，增壓器前的排氣溫度也相應降低，總體上有利于設備的良好運行。

接管二手船，尤其是停航時間較長的二手老舊船，會遇到許多意想不到的問題。因此，在接管船舶之時，除了對船體和設備做常規的檢查以及必要的開航準備以外，還要注意以下事項：

一是注意了解船舶以前的運行情況和維修記錄，公司在簽署船舶買賣合同時也要注意船舶文件交接的相關條款，以便交接時船員對相關重要資料的交接或留存檔案，有利于對一些重點問題引起重視和遇到問題時作參考。

二是廢氣渦輪增壓器喘振是一種常見現象，一旦遇到喘振，要及時查看各種參數指標，首先根據排氣溫度、掃氣壓力和增壓器轉速來分析引起喘振的原因是主機工況導致的，還是掃氣通道堵塞引起的。進一步根據各掃氣壓力和溫度指標分析，確認是否增壓器故障，逐步進行檢查排除。若遇到復雜情況難以明確斷定，可根據具體現狀參考本文的相關處理步驟，逐一排查。