浅析增压器喘振及管理
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摘 要：涡轮增压器是现代大型柴油机提高功率的主要方式，随着科技的不断发展，高增压技术在现代船舶中应用越来越广泛，而喘震是船舶主机增压器常见故障之一。因此涡轮增压器在船舶机械中的地位越来越重要，其工况的好坏直接影响柴油机的正常工作。增压器的喘振不仅使压气机达不到预期的增压比，而且还有可能因为喘震，而造成转子、叶片及轴承的损坏。因此，了解船舶柴油机增压器喘振的原因，在操作中尽量消除喘振是我们轮机工作的重要内容。本文结合笔者曾经工作的“德翔轮”出现的喘振现象，对喘振的原因作出分析，并提出了日后维护和管理中应对的防措施。
关键词：增压器 喘振 措施
1.引言
笔者所在的“德翔轮”是交通部九五期间建造的最大的远洋救助拖轮，其配备两台，WartsiLa 8L38 主机，持续最大功率为14361BHP，额定转速为600rpm，增压器型号为：VTR454P11，增压器采用等压增压。某次在进行大行拖航时，当主机负荷加到90%时，右主机突然出现剧烈喘振现象。本文根据故障的实际情况，对右主机增压器故障进行了全方面的分析，较好地解决了这个问题。
故障现象：一次在进行大型拖航时，双车负荷加到90%时，突然右车增压器发生剧烈的喘振，此时右车排温明显的比左车要高50°C左右，且增压器转速也明显的要比左车高1000RPM左右，此时，为了保证船舶的正常航行，只好将右车的负荷降到85%左右，此时喘震现象消失，排温有所下降，拖行到目的地，再具体解决问题。
2.喘振原因分析
压气机与涡轮机同轴相连构成废气涡轮增压器，其基本原理是利用柴油机排出的废气的能量，带动增压器涡轮叶轮旋转。涡轮叶轮带动压气机叶轮旋转，对进入的气体进行压缩，提高其压力，从而提高了空气密度，增加了空气量，这样就可以燃烧更多的燃料，使平均有效压力提高，进而提高了柴油机的功率。
压气机在工作中，由于种种原因使进入压气机的空气流量减少，导致气流在扩压器中发生漩涡分离，从而产生压力波动.因而引起涡轮增压器的结构震动，并发出嚎叫声.这种喘振现象产生的根本原因是在压气机出口产生了较高的背压，由于流量小于设计值很多时，叶轮进口和扩压器叶片内，产生了剧烈的气流分离引起的宏观现象.当分离现象较轻时，分离区域内气压与排量虽有波动，但对整个压气机来说，气压与排量基本上还是稳定的.但严重时，分离现象可以扩展到所有叶片及全部通道，甚此时出口压力急剧下降，甚至发生倒流，随着分离和倒流的发生，出口压力也随之上升，但只要此时的诱发因素只要还存在，就会再次发生分离.如此反复，并同时出现呼噜呼噜的声音，由此可见增压器喘振的发生不但是增压器本身有关，还与整个柴油机的匹配有很大关系，下面就本人曾在船多年的管理主机经验及其增压器工作实际，来谈一下自己解决此问题的思路。
2.1增压系统流道阻塞因素的影响
增压器流道阻塞直接后果之一，就是会增加气流在系统中的阻力，柴油机运行时，增压系统气体流动路线：压气机进口滤器和消音器压气机叶轮扩压器空冷器扫气箱扫气口排气阀排气管废气涡轮增压器的喷嘴环废气涡轮叶轮排烟管。若其中的任一环节脏堵都会引起被压升高流量减小，引起喘振。其中容易脏堵的部件是压气机进气滤器，压气机叶轮，扩压器，空气冷却器，喷嘴环，叶轮.通常涡轮增压器的气流通道阻塞是造成喘震的主要原因。
2.1.1空气滤器太脏进气道脏污造成压气机吸气量不足.
2.1.2空冷器的水腔，气腔脏堵。
2.1.3增压器涡轮喷嘴环积炭或喷嘴环截面积过小都会使涡轮机效率降低，压气机进气量减少引起喘振。
2.2柴油机方面的原因
2.2.1检查，进排气阀是否正常，扫气口是否有脏堵，因为排气阀泄漏，能引起排温高废弃能量过大而引起喘震。
2.2.2测爆压、看排温、检测喷油正时，看燃烧情况是否况良好。
3.故障的解决
根据上述造成增压器喘振的原因，我们采取了由易到难的解决方案。
对于2.1.1的原因我们清洗了空气滤网，进气道发现均比较干净，排除此原因。
对于2.1.2涉及到空冷器的原因我们基本上可以一下子排除，因为此空冷器我们刚清洗过。
对于2.1.3增压器的原因请来了服务商发现了增压器的喷嘴环，叶轮均比较干净因此也排除这个原因。
对于柴油机方面的原因，为了保证一次解决问题我们对八个缸的喷油器全部抽出进行了雾化试验，全部正常，进排气阀的正时也正常，高压油泵的喷油定时也正常，因此柴油机方面原因也可排除。
事已到此，引起增压器喘振的原因基本都排除了，可是问题仍然没解.思路到这已经陷于僵局.经过重新思考后，我们决定对每个环节重新进行检查，特别是对刚出舱清洗过的空气冷却器.对每一个细节，也不能放过.拆掉增压器到空冷器的M气管路，用手电照空冷器的气腔，发现气腔稍微有点脏，为了确定气腔内部脏堵程度，先采用了过水试验法，即在上边用水管往气腔加水，看水的通畅程度，就能大体确定气腔的脏堵程度了。水刚注入时，下的很快可几秒钟后，水就基本上不下了，也就是说气腔脏堵严重，为了更加验证气腔的脏污程度我们用一个轴流式鼓风机，这样就更能看出有多少气体通过空冷器进入扫气箱了。此时只要一开轴流风机热继电器就起到保护作用，后来经过检查确认轴流风机机械部分没有问题，于是，调大热继电器的保护电流后，继续让风机才工作。可此时通过空冷器气腔进入扫气箱的气体只有很少的一部分，很大的一部分可能因为被压太高一直穿不透气腔。这时我们才明白刚才轴流风机一直热保护，是因为被压太高而造成的。事情到了这一步，可以肯定的确定空气冷却器的气腔脏堵的非常厉害了，这可能就是涡轮增压器喘震的主要原因吧！此时，将空冷器重新出舱，在机务部门现场监督下，重新进行超声波清洗，经过16小时的连续不断的清洗，装复。在试航期间该主机的负荷达到95%时，且持续3小时，该主机仍没有发生喘振，并且各缸的排气温度，爆压都在正常范围之内。可是，为什么我们刚清洁不到两个月的空冷器，就一下子变脏了呢？为了探究此事，笔者特意向上次清洁空冷器的服务商，打电话询问此事，此事他说了实话，因为他当时的清洗设备有点问题，再一个他看到我们空冷器的气腔表面也不是太脏，也没有把空冷器给彻底的给解体（此空冷器是有螺栓将三部分完整的连接在一起的），就用高压水枪给循环的冲洗了一段时间，这样做的后果就是表面的污物是给冲掉了，而处在中间那部分的赃物却越发的结实了。
事已至此，增压器喘振的原因，经过大家的努力，终于解决了。但是回过头来，再看我们解决问题的思路，思路虽然比较清晰，但是有时我们会想当然的认为：“什么东西刚刚修过”，我们就以为他是正常的，也正是我们的这种惯性思维，导致了我们今天走了许多的弯路。
4.结束语
喘振是压气机的固有特性，是没有办法从根本避免的。其实我们只要牢牢的把握一下几大环节：空气滤网，压气机，空气冷却器，扫气箱，进气阀，排气阀，涡轮端，烟囱等。只要任何环节出现问题，都可能导致增压器喘振。因此为了避免喘振现象的发生，我们不光要加强增压器的维护和保养，还要对柴油机的工况进行及时的检测。
本文详尽地介绍了增压器喘振的机理和原因，基于尽可能小拆部件的原则，总结出这套发生喘振时的处理方法。希望能根据此法，减小轮机员的工作量，为船舶的安全航行提供帮助。同时也提醒我们的轮机管理人员，平时要多注重柴油机相关理论的学习，养成一丝不苟，严肃认真，做到精通理论，技艺熟练，观察敏锐，善于在错综复杂的故障现象中，抓住主要矛盾，由表及里，去伪存真，不受表面现象的迷惑，找出真正的原因，给于正确的处置。同时也奉劝我们的轮机管理人员，在进行一些关键性部件的修理时，一定要亲身亲历，加强责任心，做好修理的监控工作，以防一些服务商的不作为，而给船舶的安全留下隐患！
参考文献：
[1] WartsiLa主机说明书.
[2]杜荣铭.船舶柴油机.大连海事大学出版社.