小議船舶柴油機增壓系統使用方法

黃良云++單劍++江峰

摘 要：增壓就是提高氣缸進氣壓力的方法，使進入氣缸的空氣密度增加，進而可以提高噴入氣缸的燃油量，以提高柴油機的平均指示壓力和平均有效壓力Pe。采用廢氣渦輪增壓，由于利用了廢氣能量，柴油機的經濟性同時也得到提高。柴油機功率隨增壓壓力的增大而成比例增加，所以增壓是提高柴油機功率的最有效途徑。該文通過預防性維護保養可有效解決增壓系統出現的故障，提高了船舶運營的經濟性和可靠性。

關鍵詞：柴油機 增壓器 維護 清洗

中圖分類號：TK41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（b）-0074-02

柴油機的發展離不開增壓技術的發展，廢氣渦輪增壓技術的發展使柴油機性能的提高產生飛躍。現代柴油機由于充分利用了廢氣能量，采用廢氣渦輪增壓，渦輪工作溫度高達500 ℃～600 ℃，轉子轉速高達幾萬轉，氣流流速快達每秒數百米，增壓器良好的動平衡和靜平衡顯得十分重要。通過人員對增壓器的維護管理可有效減少增壓系統出現的故障，提高了船舶的安全性、經濟性、可靠性。

1 柴油機廢氣渦輪增壓器構造

柴油機排出的廢氣有一定的溫度和壓力。廢氣中所含熱量約點燃油燃燒放出熱量的30%～40%。廢氣渦輪增壓器由廢氣渦輪和壓氣機兩部分組成。廢氣渦輪增壓就是利用柴油機排出的廢氣吹動渦輪機，由渦輪機帶動壓氣機工作。因這種增壓形式可以從廢氣中回收部分能量。它不但提高了柴油機效率而且還提高了動力裝置的經濟性，從而獲得廣泛應用。船用大、中用型柴油機均采用軸流式增壓器。軸流式增壓器廢氣渦輪由渦輪進氣箱、噴嘴環、工作葉輪、隔熱墻、排氣箱等組成。進、排氣箱內腔用水冷卻。壓氣機由進氣消音器、進氣箱、壓氣箱、壓氣機葉輪、擴壓器、排氣箱等組成。軸承被壓氣機葉輪和渦輪機葉輪裝在同一根軸的兩端形成增壓器的轉子。渦輪止推軸承承受轉子的徑向運動和軸向運動。氣封和油封阻止了燃氣、空氣和滑油泄漏。

2 增壓器軸承的維護管理

增壓器轉速很高，軸承的工作好壞直接影響增壓器的可靠性。

2.1 滾動軸承的維護管理

由于滾動軸承采用自供油方式因此維護管理較簡單，關鍵是應注意要保持潤滑油和滾動軸承的干凈清潔。更換軸承零件不得弄臟，必須將所有備件和附屬零件保護好。新軸承在新裝配前也必須要把軸承和軸承腔清潔干凈，防止細小雜物進入減少軸承使用壽命。潤滑油按制造廠家認可的規定品牌，以及規定時間進行更換。高增壓高轉速的增壓器有部分要使用特殊的合成低摩擦潤滑油，以利于降低熱負荷。要利用柴油機停車期間及時檢查潤滑油油質、油位，以及運轉時從觀察孔觀察軸承組運轉時的供油情況。要定期查看齒輪泵的磨損、泄漏的情況。同時滾動軸承總成必須按規定時間進行更換。

2.2 滑動軸承的維護管理

滑動軸承由于采用外部供油方式，同時增壓器轉速很高，必須保證潤滑油供給。在高轉速下，瞬時斷油也會導致滑動軸承損傷、燒損。因此，必須利用巡查時期檢查潤滑油柜液位高度、油品、油質狀況。在運轉時應通過觀察口觀看潤滑油流動狀態，察看軸承滑油進口壓力和進出口溫度及溫差在正常范國內，防止斷滑油燒壞軸承，損傷增壓器。正常潤滑情況下，該軸承使用壽命很長，一般1～2萬小時檢查一次，當軸承磨損程度達到規定極限時才需要更換。

3 增壓系統主要附件的清洗

增壓系統臟污后會使空氣流動阻力增大，增壓空氣流量減小，增壓系統綜合ητκ明顯降低下。特別是在高增壓柴油機中，增壓器綜合效率ητκ每降低1%，則Tr就會升高10 ℃，ge增加0.5%。增壓度越高，空氣流速越快，對空氣流道臟污敏感性就越高。增壓度越高，增壓器的功率越大，增壓器綜合效率ητκ對柴油機的影響也越大。空冷器臟污時使掃氣溫度升高，密度降低，進入氣缸空氣量減少，排氣溫度升高。從而導致柴油機燃燒惡化，熱負荷增加，可靠性下降，燃油耗油率上升。嚴重臟污時還會發生喘振，增加機損的可能性，經濟效率下降。因此，對整個增壓系統主要部件清洗必須充分重視。

3.1 渦輪增壓器的定期清洗、拆洗

當增壓器內部流道污阻時，增壓器綜合效率就會降低，對柴油機的影響就會很大。

3.1.1 壓氣側的水洗

壓氣側一般運行1～3天水洗一次。水洗用淡水，不要添加帶溶解作用溶劑和冷卻水處理劑。水洗是靠水滴的撞擊進行清洗。應盡可能在柴油機高負荷時進行，以增加水滴的撞擊作用。同時應嚴格控制噴入水量，過量清水進入壓氣機和柴油機會造成機損事故。如再次清洗需間隔10 min后才能進行。噴水清洗后柴油機至少帶負荷運行10 min，以便水分干燥。

3.1.2 渦輪側的水洗

柴油機每運行5～7天清洗一次以均勻除去積炭。水洗應在部分負荷（排氣溫度在300 ℃以下）進行，以避免水滴蒸發過快，減小水滴的撞擊效果。清洗時間約10 min左右，從渦輪側的放水管流出的水才能變清。水洗之后應讓柴油機繼續在該負荷下運轉5～10 min，讓柴油機有干燥時間。在柴油機提高轉速時，應用聽棒細心傾聽渦輪增壓器發出的聲音，如振動增大或者聲音沉悶都應該按操作規程重新清洗。

3.1.3 干洗法

有部分廢氣渦輪增壓器的渦輪側用噴入果殼顆粒的干洗法。如堅硬的細粒核桃殼或者其他類似物體進行干洗，顆粒尺寸約為1.5 mm，用沖擊的方法清除積碳等污物。其優點是清洗工作時可在柴油機全負荷或高于50%負荷進行。不必降低船速。經驗及數據表明，經水洗后增壓器基本上能恢復到原來性能。經過長時間運行的增壓器如水洗不能達到理想效果，則就必須拆洗壓氣機和渦輪機，使其達到額定工況。

3.2 增壓空氣冷卻器的清洗

空冷器冷卻水的進口溫度和空冷器后的增壓空氣出口溫度之間的差值可作為鑒別空冷器冷卻效率的一個重要參數。當柴油機功率保持不變，冷卻水溫度，流量也不變的情況下，這一溫度差值增大，說明空冷器積垢增加。空冷器水側和氣側積垢都會導致冷卻效率降低，溫度差值增大。

3.2.1 增壓空冷器空氣側器清洗

當空氣側積垢后，通過空冷器的空氣壓力增大，會減少進入氣缸的空氣量，同時提高掃氣溫度，這對柴油機的運行情況十分不利。當空氣流過空冷器壓降達到規定值時（約為試驗臺架時試車值150%），必須用安裝在進氣管內的噴淋設備，按要求停車或正常功率運行對空氣側進行清洗。二沖程柴油機可將氣缸潤將滑油供給率提高50%～100%，以保護氣缸套免受水和清潔劑的侵蝕。在運行中空冷器前的空氣溫度可達200 ℃以上，必須用高沸點的清洗劑清洗。

3.2.2 增壓空冷器冷卻水側清洗

由于空冷器冷卻水和主機共用淡水，正常情況下清洗間隔較長。冷卻水側清洗時必須停車進行。如發現結垢嚴重，則要增加冷卻水處理劑改善淡水水質。

4 增壓器的拆裝

拆裝增壓器，應先了解其內部結構、拆裝順序及所需專用工具，不可盲目進行。拆裝時應特別注意軸承的清潔，以保證軸承的壽命。保護好各零部件部配合面，保證兩端軸承的同軸度。每次拆裝必須檢查測量壓氣機葉輪前面軸向間隙和壓氣機葉輪背面軸向間隙。

5 結語

增壓器在運行時應當記錄和測量渦輪前后溫度、各缸排煙溫度、增壓器轉速、掃氣壓力、空氣冷卻器和空氣濾器壓降、溫度差、壓力差等等。渦輪增壓器運行時，應經常用金屬聽捧仔細傾聽增壓器有無異常聲響和運轉是否平穩。柴油機停車時間較長時，應將增壓器轉子轉動一個新位置，防止軸彎變形。航行時增壓器發生故障停止運轉，應急處理后，應降低柴油機的負荷，防止排煙溫度過高和冒黑煙。渦輪的進、排氣箱保持冷卻，外部的滑油供給應當切斷。

參考文獻

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