柴油机透平喘振的原因及增压系统维护保养

《柴油机透平喘振的原因及增压系统维护保养》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柴油机透平喘振的原因及增压系统维护保养（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、增压器喘振是压气机的固有特性，在增压器和柴油机选配上，当 柴油机在高效率区运行时，一般不会发生喘振。但当柴油机或增压器 工作条件发生变化，例如当出现增压器系统空气的通道堵塞，柴油机 负荷过高或过低、负荷不均或负荷突变，柴油机或增压器本身的故障 等情况下，柴油机和增压器的平衡就会破坏，使工作点进入喘振区而 发生喘振。在现代柴油机和增压器的选配上，根据压气机和柴油机的 配合特性，运行配合时所留的余量较小，增压器或柴油机运行工况稍 有变化，极易进入喘振区而发生喘振。增压器喘振时气流强烈颤动，压气机出口压力、气体流量大幅下 降，同时引起压气机叶片强烈震动并伴有噪音，有时会产生很大的“彭 彭”声。喘振会

2、不仅使增压器性能减低，影响柴油机的燃烧，严重时 会使压气机零件和增压器轴承损坏。因此在运行过程中尽量避免增压 器发生喘振。1. 发生喘振的具体原因、消除方法我们都知道，增压器喘振的机理是当压气机在某一小流量下工 作，引起叶轮在扩压管的叶片通道内产生强烈的气流分离所致。下面 各种因素都有可能引起压气机工作在小流量和高背压工况下，从而引 起喘振。1.1 空气流通阻力的增加柴油机增压系统由柴油发动机、导气管、增压器、空气冷却器组 成。柴油机运行时，气体的流动路线是：进气滤网（包括消音器）- 压气机叶轮压气机扩压管空气冷却器（中冷器）扫气箱气缸进气口 （阀）气缸排气口（阀）-排气管（包括隔栅）-废气涡

3、轮喷嘴环废 气涡轮叶片烟管废气锅炉烟囱。在上述气体流动路线中的任一环节， 若因污染、变形、积炭、结垢严重或其他原因引起阻塞，就会使流阻 增大，压气机的负担增加，引起压气机流量减少，背压升高，导致柴 油机和增压器的联合运行工况接近喘振线而发生喘振。其中最容易脏 污的部件是进气滤网、压气机叶轮与扩压管、空冷器和废气涡轮喷嘴 环、叶轮，气缸进、出口（阀）容易积炭。（1）由于机舱的油污，装卸货和空气中的灰尘，压气机进气滤 网和消音器容易脏污阻塞。这不仅会使压气机进气阻力增大，供气量 减少，压缩比减低，而且会导致柴油机排温上升，废气能量增大，增 压器转速随之上升，容易引起超速和喘振。所以当压差超过 10

4、0MM 水柱时，要及时清洁进气滤网，对损坏的压差计要恢复使用。有的船 舶进气滤网过厚，造成进气量不足，排温升高，必要时申请正规的进 气滤网。拆检增压器时，检查消音器的污染、阻塞状况，必要时用化 学剂清洁。（2）压气机叶片和扩压器严重结垢。工作叶轮以及扩压器叶片 在长期工作后，常会累积一些污垢。这时，在同样转速下，压气机的 效率和压缩比都将减低。一方面，因阻力的增加而使流量减少；另一 方面，又因效率下降使同样转速下的压缩比下降而影响压气机的流量 特性。当结垢到一定程度，会发生喘振。所以除做好涡轮增压器的定 期检修外，正常运行时做好压气端的清洗工作。压气端清洗虽然比较 简单，但要严格根据说明书的要

5、求进行，清洗程序要粘贴在增压器旁 边。由于压气机在运转中清洗往往是将一定量的水或水和化学剂的混 合物喷入压气机，使得扫气中带有水份，清洗时要加大气缸油的注油 量一倍左右，清洗完柴油机运行一段时间后调回。（3）空冷器分海水侧和空气侧脏堵。A、当船舶航行在高温海域时，海水温度和外界环境温度升高，如果空冷器水侧脏堵时，空冷器冷却效果减低，换热效果较差，从而 造成叶轮的空气入口温度较高，流量减少，增压器和柴油机二者匹配 关系改变而引起喘振。这里要说明一点，在高增压柴油机系统中，运 行时空气压力比海水压力高，如果空冷器管子因腐蚀而穿孔，空气会 进入海水中，使冷却海水管充满气泡而影响冷却效果，扫气温度一直

6、 降不下来，这种现象不少船上发生过。B、由于空气中灰尘、压气机的水洗，空气侧容易脏堵，引起气流的流通面积减少，气体流量减少，流动阻力增大，压气机背压升高 而发生喘振。所以对空冷器空气面定期进行化学清洗，清除赃物，一 般每条船都有专门的空冷器化学清洗管路和设备，要根据说明书的要 求进行操作，空冷器的压差不超过200MM水柱，损坏的压差计要恢复工作。（4）气缸进排气口（阀）积炭和油污，口琴阀脏污或阀片损坏 等造成气口气流面积减少，使流阻增大。致使压气机的空气流量减少、 背压升高和发生喘振。所以要经常检查清洁扫气箱和进气口；有口琴 阀柴油机的要定期拆检清洁，保证进气畅通，如果口琴阀片损坏或断 裂，会

7、引起扫气倒流，使工作缸扫气压力不足，柴油机燃烧不良、排 温升高，而且还会使扫气道压力升高，压气机背压升高。（5）废气涡轮侧积炭。柴油机烧重油和长期燃烧不良，在涡轮 的喷嘴环和叶轮的叶片上会有积炭和附有氧化物，导致涡轮通道截面 减少和流量下降，喷嘴环截面的减少又促进增压器转速的提高，增压 压力提高，因而结垢严重到一定程度时，也会使增压器工作点进入喘 振区而发生喘振。所以除定期拆检清洁外，运行中要根据说明书的要 求进行水洗或干洗。这里要说明一下的是：如果长期未冲洗的，不主 张再进行冲洗，因为这时候的冲洗反而会因叶轮的局部位置冲洗不干 净而造成转子的不平衡而使增压器振动，损坏轴承等增压器重要部 件。

8、目前的冲洗方法很多，设备和操作程序也较复杂，冲洗时的冲洗 程序必须张贴在主机透平旁边，严格按照操作程序进行，不论那种型 号的透平，水冲洗前检查透平的排污（放残）阀是否畅通？如果排污不 畅通，万万不可冲洗透平，一旦冲洗透平，冲洗下来的烟灰水不能排 出，就会造成透平液击，严重损坏透平。另一点要注意的是：冲洗后 要让透平有足够的满负荷工作时间，以便透平内的烟灰水迅速蒸发干 燥，这是因为烟灰的硫份与水混合后形成很强的酸性腐蚀，对增压器 的喷嘴环、叶轮、叶片和蜗壳都会产生严重腐蚀，除使叶片顶部和喷 嘴环罩间隙增大外，蜗壳会腐蚀而变薄而漏水。船舶副机的增压器水 洗往往多是在停发电机时进行，冲洗后要保持运行

9、一段时间，使增压 器内彻底干燥，千万不能冲洗透平后马上停车。（6）废气总管到涡轮前面的废气保护格栅因赃物或异物堵塞， 引起涡轮效率下降，导致流经的压气机的空气流量减少而发生喘振。 有些柴油机，由于燃烧不好等各种原因，很容易使格栅孔堵塞，有的 甚至要用钻头去钻才能清通格栅孔。也曾发现格栅损害，起不到保护 作用，而且损坏的格栅卡阻在喷嘴环处，碰到了叶片，使叶片受损。 所以一定要定期检查排气总管和格栅，及时清除赃物或异物，发现格 栅受损要更换。（7）废气锅炉烟道积炭脏堵，涡轮后背压上升，引起涡轮效率 下降，导致流经压气机的空气流量减少而发生喘振。所以要按时给废 气锅炉吹灰和内部烟道打开清洗:目前生产

10、的船用废气锅炉，都设计 安装了蒸汽吹灰器或加药粉使烟灰松散，航行中，主管人员必须按说 明书要求定时对废气锅炉进行吹灰或加药。1.2 增压器或柴油机本身的故障，柴油机运行工况不良（1）压气机叶轮损坏、变形或过量腐蚀，使压气能力减弱；涡 轮叶片损坏，引起涡轮效率下降，导致流经压气机的空气流量减少，严重时增压器发生喘振。（2）涡轮叶片和喷嘴环变形，涡轮叶片顶部及喷嘴环罩内表面 被腐蚀，使两者之间配合间隙增大，都会引起涡轮效率下降，导致流 经压气机的空气流量减少而发生喘振。对于有些老龄船，经常发生。（3）柴油机本身原因。柴油机由于运行工况不良，各缸负荷严 重不均，活塞环和缸套磨损漏气、主机排气阀泄漏、

11、燃油雾化不良、 喷油提前角太小、后燃严重等原因导致排温高，使主机在一定转速下， 其排出的废气能量高，使增压器转速更高，压气机背压升高而发生喘 振。所以要查明主机排烟温度高的原因，并做相应保养和调整，使主 机运行在良好的工况下。（4）增压器检修后发生喘振。有些老龄船，由于增压器拆修后 运行工况变好，而柴油机保持原来的运行工况，使得两者失配，引起 喘振。有的由于增压器拆检时各装配间隙没有调好，经重新检查、调 整后喘振消失。1.3 运转中的增压器和柴油机暂时失配和船体阻力增大（1）在柴油机操作过程中，如果加速或减速过快，则可能因柴 油机和增压器暂时的失配而发生喘振，当正常运转时，又恢复匹配关 系，喘

12、振现象自动消失，所以在非紧急情况下，轮机员或驾驶员操作 时要避免紧急停车、加速或减速过快。（2）船舶在轻载、大风浪情况下，螺旋桨时而露出水面，时而 下沉时，柴油机转速和负荷发生突变，或在顶风、顶浪时，此时主机 油门大而转速低，油门大废气能量就大，透平转速升高，压气机产生 的扫气量就多，而此时柴油机的转速低，气缸耗气量少，从而使压气 机在高背压小流量状况下工作，严重时增压器发生喘振。这时要适当 压载或减低转速，防止柴油机发生飞车。（3）船底脏污，使船体阻力增大，相当于主机运行在高负荷、 低转速下，主机油门大而转速低，因进气压力的增加而流量变化不大， 此时运行线有可能进入喘振区而发生喘振。需要刮船

13、底或进坞清洁油 漆船底。14 其他原因（1）增压器和流道的自身结构缺陷。这需要从设计上加以改善。（2）有些大型柴油机或老龄船上配置有两台或两台以上的增压 器，如果一台增压器发生喘振，必然会导致另一台增压器工作不稳定， 从而使两台增压器交替喘振。2. 增压系统的维护保养除以上所述的增压器压气机、废气涡轮机的冲洗等外，还必须：2.1 透平润滑油的定期更换：透平油如果混有杂质、浑浊变质或 油量不足，会很快引起透平轴承的损坏，所以要根据说明书的要求定 时更换和补充。如果运行时间不长透平油颜色变化，一定要找出原因 消除隐患。2.2 起动时检查透平油泵的泵油情况：当主机停车时间过长或刚 更换完透平油，往往

14、会发生油泵不供油，如果时间长了会严重损坏轴 承。所以离港主机动车时，一定要检查油泵的工作情况，如果不供油， 用油壶在油泵上加些油就可解决问题。2.3 增压器拆装前，一定要详细阅读说明书，了解其内部结构、 拆装顺序，准备好专用工具。组装时要注意装配间隙以及间隙的调整 方法。3. 总结喘振是压气机的固有特性，是没有办法从根本上绝对避免的，只 能通过加强维护管理和定期检修来预防喘振的发生。但喘振不只是取 决于压气机的唯一特性，它的工作状况是由整个系统中各个部件协调 配合所决定的，在船舶实际运行中，涡轮增压器、柴油机、废气锅炉 等设备以及船体、海况等因素互相影响，涡轮增压器产生喘振的原因 很复杂，有时由多种因素共同造成。船舶轮机员除加强柴油机、增压 器、锅炉及其附属设备等的维修保养外，当增压器发生喘振时应从不 同环节分析其原因，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，保证船舶柴油机的正常运行，避免增压器大的机 损事故的发生。