柴油快艇廢氣渦輪增壓器常見故障分析及對策

崔劍南

摘 要：在實際工作中，經常會遇到因廢氣渦輪增壓器故障引起柴油快艇處于不適航狀態，更嚴重者會引起主機損壞，造成重大機損事故。本文介紹了廢氣渦輪增壓器的工作原理、故障癥狀，從機器要素和人為要素兩方面分析廢氣渦輪增壓器故障原因，提出廢氣渦輪增壓器防控對策，供船舶輪機部一線工作人員參考。

關鍵詞：柴油快艇 廢氣渦輪 增壓器 故障 分析

大潮起珠江，40年改革開放給廣東航道帶來翻天覆地的發展。2018年全省航道維護里程達到11233公里，繁重的維護任務對船舶提出更高的要求，采用電控高壓共軌技術、廢氣渦輪增壓等新技術的柴油主機不斷裝備航道系統的工作船舶，新型柴油快艇用來日常巡查航道、航標保養，廢氣渦輪增壓器故障是柴油快艇相對常見的故障，因此一線的管理人員及船舶輪機人員需要不斷學習新技術，掌握工作原理，正確維護保養機器。

1.廢氣渦輪增壓器工作原理

1.1廢氣渦輪增壓器原理

廢氣渦輪增壓器是利用船舶柴油主機排出的廢氣能量來驅動增壓器的渦輪，并帶動同軸上的壓氣機葉輪旋轉，將空氣壓縮并送入柴油主機氣缸，燃油就可以和更多的、密度更大的空氣充分燃燒，從而提高船舶主機功率。

1.2廢氣渦輪增壓器優點

廢氣渦輪增壓器能夠在不改變柴油主機工作容積的情況下提高柴油發動機功率及扭矩，并降低油耗及排放。符合現在航標工作船船型小、功率大的要求。

1.3廢氣渦輪增壓器缺點

渦輪遲滯。因為渦輪增壓是靠廢氣驅動，要先產生廢氣，增壓器才能轉起來，所以廢氣渦輪的工作相對于柴油發動機汽缸內的工作有一定的滯后，同時，由于渦輪、泵輪高速旋轉時具有很大的慣性，當發動機改變工況時，渦輪增壓器響應遲緩，特別是加速性能比自然吸氣發動機（非增壓）要差，這就是渦輪遲滯現象。比如日常柴油快艇巡查航道時，主機在3600轉時突然拉小油門減速，轉速逐漸降低至1000轉，這時再重新推大油門加速，這時候由于之前拉小油門低轉速，進氣壓力降低，重新推大油門的話，就需要重新建立高進氣壓力，從推大油門，到增壓空氣參與燃燒，是有一個時間差的，就能夠感受到這種渦輪遲滯。

不宜長時間渦輪怠速。廢氣渦輪增壓器要工作，必須要產生廢氣建立一定的壓力，如果長時間柴油機低轉速怠速，一方面機油壓力建立不起來，主機潤滑不良，比如曲軸潤滑、氣缸套潤滑等，影響柴油機各系統潤滑作用，嚴重造成機損事故，另一方面轉速低吹不動渦輪，導致氣缸進氣量減少，容易產生積碳，降低噴油嘴使用壽命。

2.廢氣渦輪增壓器故障實例分析

2.1廢氣渦輪增壓器故障實例一

2017年5月，我所在航道站粵標巡126柴油快艇出現主機轉速上不去，航速達不到正常速度。粵標巡126船ISUZU五十鈴4JB1TCX柴油發動機，額定功率80.9kw，額定轉速3200轉。當時發現主機轉速最高2800，冒黑煙，航速40km/h，轉速和航速上不去，一般正常情況下，轉速可達3200轉，航速50km/h，當時下水檢查螺旋槳沒有纏住異物，排除螺旋槳纏住東西導致負荷過大的原因，更換新螺旋槳仍存在此現象，排除舊螺旋槳工況不良導致轉速上不去的原因，檢查噴油嘴壓力正常，更換燃油濾器，更換使用中石化柴油也存在此現象，排除油路問題，船頭增加壓艙鐵塊也沒明顯改善效果，最后聽從佛山中心船機主管意見，更換廢氣渦輪增壓器，效果明顯，基本恢復正常。

2.2廢氣渦輪增壓器故障實例二

2018年6月，我所在航道站粵標118航標工作船（雙主機，濰柴），發現左主機冒黑煙，轉速上不去現象，一開始懷疑螺旋槳纏住異物，經下水檢查，無任何異物，螺旋槳也無異狀，清洗燃油濾器，此狀況仍未改變，懷疑是廢氣渦輪增壓器問題，后經拆檢，增壓器葉輪有一片損壞，碎屑導致軸承磨損，經更換增壓器，轉速恢復正常，問題解決。

2.3廢氣渦輪增壓器其他故障癥狀

在實際船舶輪機部工作中，渦輪增壓器還容易產生以下癥狀，一是增壓壓力不足，主要是吸氣端濾網堵塞，清洗不及時導致;二是增壓器冷卻水溫度過高，主要是冷卻系統進口濾器容易堵塞，三是增壓器有異響，由于航道工作船及快艇都屬于小型主機，異響發生幾率較少。

3.廢氣渦輪增壓器故障原因分析

3.1人員因素

廢氣渦輪增壓器發生故障，最主要原因還是人員的使用操作、維護保養不當造成的。駕駛人員不合理的操作方式，比如主機啟動熱車（怠速）一段時間后，才可逐漸推大油門加速高速航行，有的駕駛員開機后直接大油門航行，很容易傷機器;再比如返航后，主機也要怠速一段時間，才關停主機，有的駕駛員停泊好后就直接關停主機，也容易傷機器;有的輪機員沒有定期保養增壓器，比如清潔空氣濾網、更換機油等，也容易造成增壓器故障。沒有正常操作及定期開展船舶機械設備的維護保養是造成船舶機器故障的主要人為因素。

3.2機器因素

廢氣渦輪增壓器發生故障客觀原因有兩方面因素，一是增壓器本身質量不好，容易耗損發生故障。市場上廢氣渦輪增壓器質量參差不齊，價格不一，有國產品牌，也有進口品牌，很難保證質量。二是增壓器與主機配套問題，防止發生小牛拉大車或者大牛拉小車的現象，選定增壓器主要根據船舶主機的功率，主機功率通常與空氣和燃油量成正比。一旦確定了主機功率和排量，根據不同需求考慮增壓器殼體尺寸，很多程度上取決于氣流的要求。例如，想要快速的主機加速響應，就考慮較小的渦輪增壓器或較小的渦輪殼體，小渦輪可以增加排氣背壓，提高油門響應，但往往功率較小。或者需要大馬力高速航行，就考慮一個更大的渦輪增壓器或渦輪外殼，提供充分進氣量，但越大的增壓器，需要長時間的渦輪怠速，油門不立即響應。

4.柴油快艇廢氣渦輪增壓器常見故障處理

4.1增壓壓力不足

增壓器空氣濾器阻塞，進氣量不足，造成增壓壓力不足。一般情況下，空氣濾器在使用1000h應清洗一次。

4.2增壓器轉速上不去，冒黑煙

增壓器葉輪變形損壞或者軸承磨損，造成進氣不足，轉速上不去，冒黑煙，航速變慢，一般情況下，柴油快艇的廢氣渦輪增壓器考慮直接更換處理。

4.3增壓器冷卻水溫度過高

增壓器冷卻水溫過高，主要是由于整個主機冷卻系統冷卻效果不良引起的，通常情況是由于進水口濾器堵塞引起，尤其是內河低等級航道，河水垃圾較多，水位較淺，淤泥較多。一般清洗進水口濾器就可以解決。

5.廢氣渦輪增壓器防控對策

5.1人員安全教育

廢氣渦輪增壓器防控對策，主要以加強人員正確操作和維護安全意識教育為主。

駕駛人員應按照正確駕駛操作規程操作，開車和停車前，應進行充分的備車時間，避免主機啟動后直接出航或者停泊后直接關停主機走人。加速或減速時應逐漸拉動油門，避免大油門用車。

輪機人員應按船舶輪機部三級保養規定按時保養，定時進行清潔或更換增壓器空氣濾網，定期拆檢增壓器檢查葉輪和軸承，定期檢查淡水和機油冷卻系統。發現問題及時解決，絕不能讓機器帶病運行，造成更大損失。

5.2嚴格執行船舶三級保養制度

船舶三級保養制度，涉及駕駛部、輪機部方方面面，不管是駕駛員還是輪機員，嚴格按照船舶三級保養制度進行船舶維護，確保制度執行到位。

6.結束語

綜上所述，廢氣渦輪增壓器在柴油快艇上是比較成熟常見的技術應用，通過對廢氣渦輪增壓器工作原理分析，常見故障分析和處理，提出加強人員安全意識教育和嚴格落實船舶三級保養制度的預防對策。以點帶面，供航道系統一線船員參考。

參考文獻：

[1]陸家祥.柴油機渦輪增壓技術[M].北京：機械工業出版社，1999，50-70.

[2]郭志忠.關于柴油機渦輪增壓器常見故障分析與對策[J].珠江水運，2010（8）：78-79.

[3]劉建安，郭家建.船舶柴油機增壓器的故障分析與排除[J].中國修船，2019（4）：23-25.