关于船舶主机增压器喘振的探讨

          　　摘 要：现代船舶上已普遍采用增压方式来提高柴油机的功率，增压是用提高气缸进气压力的方法，增加气缸的空气密度，从而增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均指示压力和柴油机平均有效压力。废气涡轮增压器虽已得到广泛的应用，但由于日常管理不善，常会出现故障，如扫气箱的进气压力异常升高或者降低，轴承的烧损尤其是增压器的喘振等常见故障。
　　文章编号：1674-3520（2015）-12-00-01
　　一、增压器喘振故障现象
　　某日，天津港“某拖轮”轮正在对一艘马士基的远洋船舶拖靠港操作，不久右舷主机的增压器发生“哒哒”异常响声和振动，即增压器发生喘振现象。随后右舷主机排烟温度发出高温报警。
　　二、导致涡轮增压器喘振的具体因素
　　（一）增压器系统阻力增加
　　压气机经过滤网从大气中吸入空气，把从废气涡轮得到的机械功加给吸入的空气使其压力升高，燃烧后废气通过涡轮将废气中部分的废热能和压力能传递给涡轮，之后排出。具体分析如下：
　　1、压气机的进口滤网很脏或是消音器的羊毛毡松脱
　　压气机的进口滤网很脏或是消音器的羊毛毡松脱，使进气空气阻力增加，减少压气机的空气流量，导致进入扫气箱的空气量减少，气缸中的燃油不能完全燃烧，增压器的转速升高容易引起喘振
　　2、压气机叶轮和、或扩压器积垢严重
　　增压器工作一段时间后，工作叶轮以及扩压器上的叶片常会积累一些污垢，厚度可达0.5-1.5mm，如果不及时清楚掉，在同样的转速下，压气机的效率和压缩比都会降低。
　　3、空气冷却器发生脏污或是堵塞
　　空气冷却器发生脏污或是堵塞，空气的流动阻力加大，导致压气机的背压升高，同时流经压气机的空气流量减少，易引起喘振。
　　以上所述都是关于某个部件发生脏赌，使流体阻力增大，最终造成流经压气机的空气流量减少而导致喘振。
　　（二）增压器自身故障
　　由于增压器本身故障，工况改变，增压器压气机可能会工作在喘振区内，而发生喘振。一般原因有：
　　1、压气机的叶轮损坏或过量腐蚀
　　由此造成压气机对空气的压缩能力减弱，从而使流经压气机的进气流量减少，而发生喘振现象。
　　2、涡轮叶片顶部及喷嘴环罩内表面腐蚀
　　侵蚀或是涡轮叶片损坏，使两者之间的配合间隙增大引起涡轮效率下降，导致流经压气机的气体流量减少而发生喘振。
　　（三）柴油机本身的故障
　　1、二冲程发动机的调速器负荷限制不当
　　二冲程发动机的调速器负荷限制不当，当发动机加速时起压气机的运行点可能位于喘振区，而导致压气机喘振。
　　2、采用脉冲增压系统的柴油机一缸熄火
　　采用脉冲增压系统的柴油机一缸熄火，对于一缸熄火增压器的压气机端的背压与正常情况下的背压相比，就显得过高，而最终导致喘振
　　三、发生喘振的原因分析及排除过程
　　轮机长要求起动主机，将主机负荷加到30%时，用水管对增压器的涡论和压气机分别进行水洗，并要求在水洗时观察泄水孔，观察是否有积炭被冲出。观察结果只要少许的颗粒被洗出，轮机长判定增压器内部一定有大量的积炭，要求对其解体彻底清楚内部的积炭。解体后发现，积炭严重，将叶轮叶片放到里面加入ACC清洗剂的清水里浸泡4小时后（同时也将轴承取下浸泡在新透平油里4小时），清除表面的积炭，同时也壳体上的积炭也清楚干净。清洁工作完成后，将增压器重新装复（安装时要特别注意保证轴承的间隙在规定的范围内），并将透平油换新。一切工作结束后，起动主机（此时应注意观察增压器上面的观察镜，是否有油泡喷出，如有在说明润滑正常，如没有应立即停车），逐渐加负荷。加至全负荷后，排烟温度，扫气温度和压力和空气冷却器的进出口温差逐渐恢复正常，增压器不在发生喘振，故障排除。为了避免左舷机的增压器发生故障，随即也对其检查彻底清洁。
　　至此原因也已经查明，由于轮机员对增压器的日常管理不规范，没有按说明书上的要求及时的对增压器进行维护保养，以至造成增压器内部严重积炭，致使涡轮通道截面积减小和流量下降，喷嘴环的通道截面机减小，会使增压器的转速提高，压气机端背压升高，流量减少，同时进气滤网的脏堵进一步使进气流量的减少，最终导致增压器喘振。
　　四、总结及增压器日常维护管理
　　总之增压器的喘振是其固有的属性，是没有办法从根本上绝对避免的，因此只能预防和加强管理，尽量避免喘振的发生。对于轮机管理人员不仅要搞清楚引起增压器喘振的原因，还要尽可能多的的了解引起喘振的因素，判断主要由那些引起的，然后从可能性最大的原因开始排除故障，正确及时处理喘振问题，避免增压器的机损事故的发生。
　　参考文献：
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　　[4]朱建元主编.船舶柴油机.人民交通出版社，2001年.
　　[5]朱梅林编.涡轮增压器原理.华中工学院出版社，1975年.