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[摘 要]某船主柴油機低高速轉換時，增壓器易產(chǎn)生喘振，本文對此現(xiàn)象進行了分析，找出了喘振產(chǎn)生的原因，并進而提出了具體的解決辦法。 [關鍵詞]柴油機增壓；壓氣機；喘振 中圖分類號：U664 文獻標識碼：B 文章編號：1009-914X（2014）31-0234-01 [Abstract] Low speed conversion of a certain ship diesel engine， supercharger are prone to surge， this paper analyzed this phenomenon and find out the causes of the surge， and further puts forward the concrete solution. [Key words] Diesel engine booster； Compressor； surge 1.引言 某船在航行途中多次發(fā)生主機增壓器喘振現(xiàn)象，對主機的安全造成了很大的壓力，最終由于采取了各方面的措施，消除了喘振。但并沒有徹底解決，而且也沒有找到完全有效的辦法，這始終是一個隱患。但是在反復地解決喘振的過程中，也找到了喘振的原因，以及暫時而具體的解決辦法。 2.我船主機增壓系統(tǒng) 我船主機采用廢氣渦輪定壓增壓和氣缸下部掃氣空氣泵增壓串并聯(lián)自動轉換增壓的復合增壓方式。其系統(tǒng)組成如下： ?。?）廢氣渦輪定壓增壓??柴油機各個氣缸的排氣流入一個大容積的排氣總管，然后由此流入廢氣渦輪增壓器；而新鮮空氣通過濾器吸入增壓器并被增壓，然后經(jīng)過空氣冷卻器后進入掃氣箱。 ?。?）氣缸下部掃氣空氣泵增壓??氣缸下部掃氣空氣泵通過濾器吸入空氣并將其壓縮，然后輸出增壓空氣，到達油水分離器和空氣冷卻器。 ?。?）增壓空氣串并聯(lián)自動轉換裝置（以下簡稱轉換裝置）??當發(fā)動機的負荷小于1/4額定負荷時，轉換裝置關閉，冷卻后的氣缸下部掃氣空氣泵增壓空氣進入渦輪增壓器，再次增壓，然后經(jīng)冷卻進入掃氣箱，此為串聯(lián)增壓；當發(fā)動機的負荷大于1/4額定負荷時，轉換裝置開啟，冷卻后的氣缸下部掃氣空氣泵增壓空氣直接進入掃氣箱，此為并聯(lián)增壓。 壓氣機喘振是其固有特性。壓氣機喘振不僅會引起柴油機運轉不穩(wěn)，而且會引起工作葉輪強烈振動，并會因此斷裂，還會嚴重增壓器轉子的使用壽命，造成嚴重事故。 3.本柴油機喘振的產(chǎn)生 當柴油機由低速進到高速時，具體來說，就是由進三（100r/m）到進四（130r/m）的過程中，增壓器的轉速由小于5000r/m升高到6000r/m。此時，轉換裝置應自動動作，由串聯(lián)轉到并聯(lián)，但有時發(fā)生增壓器喘振現(xiàn)象。其表現(xiàn)是，壓氣機工作變得極不穩(wěn)定，轉速上下震蕩，并發(fā)出喘叫聲。 在不同轉速下壓氣機的排出壓力和效率隨空氣流量的變化規(guī)律，稱為離心式壓氣機的工作特性曲線，如圖1所示，其中粗虛線是串并聯(lián)匹配線。其意義是，串聯(lián)時增壓空氣量越多越易喘振，并聯(lián)時增壓空氣量越少越易喘振；同時，壓比越大越容易喘振。當轉換裝置進行轉換時，在此轉換點處，其增壓曲線最接近喘振線，最易產(chǎn)生喘振。 首先，當由串聯(lián)轉到并聯(lián)，這時廢氣渦輪轉速較低，排量較小，但壓氣機的出口背壓較高，所以壓氣機流量很低，此相當于并聯(lián)匹配線向左延伸，越過喘振線，導致喘振。當由并聯(lián)轉到串聯(lián)時，壓比驟然上升，而增壓空氣量的降低不足以抵消其影響時，此相當于串聯(lián)匹配線向右延伸，越過喘振線，導致喘振。但又從圖1中，比較并聯(lián)匹配線向左延伸和串聯(lián)匹配線向右延伸這兩種情況，可以看出，前者更易發(fā)生喘振，而后者或許根本就不會發(fā)生喘振。 這就是喘振都是發(fā)生在此處，而且是在主機由低速到高速，即增壓系統(tǒng)由串聯(lián)到并聯(lián)轉換時的原因。 4.我船主機增壓器產(chǎn)生喘振的因素 4.1 主機及增壓器的老化 新造的增壓柴油機，柴油機與增壓器匹配良好，使用初期不會產(chǎn)生喘振問題。但隨著運轉時間的增長，增壓系統(tǒng)各部件逐漸污阻、變形損壞或出現(xiàn)故障，以及柴油機本身的故障，致使兩者的性能逐漸惡化，壓氣機特性曲線改變，喘振線下移，導致兩者之間匹配不良，使增壓器易工作在喘振區(qū)，引起喘振。而我船的主機已使用27年之久，其老化程度可想而知，無怪產(chǎn)生喘振。這是產(chǎn)生喘振的基本因素。 4.2 增壓系統(tǒng)氣流通道阻塞 增壓系統(tǒng)氣流通道內由于臟污、結炭、變形等都會使流通面積減小，流阻增大，從而使壓氣機流量減小，背壓升高，引起喘振。這是產(chǎn)生喘振的一般主要原因，例如空冷器內有污阻和水垢或凝水過多，則易發(fā)生喘振。 4.3 增壓器和柴油機運行失配 除去設備老化情況之后，運行失配而產(chǎn)生的喘振是意外情況或操作不當?shù)鹊确潜厝粻顩r，只要注意操作，及時排除故障，就可以消除喘振。其具體原因是多方面的，主要有以下幾點： （1）柴油機噴油系統(tǒng)故障導致后燃加劇排溫升高的影響。特別是我船常見的油頭啟噴壓力低，二次噴射，或噴油嘴斷裂脫落，噴油霧化質量太差，均易導致嚴重后燃，排溫升高；而活塞環(huán)斷裂或粘著，導致氣缸漏氣，過量空氣系數(shù)降低，排溫升高。從而使增壓器轉速升高，壓氣機流量增大，壓比升高，配合運行點越過喘振線，產(chǎn)生喘振。這種情況是最多的，特別是此時柴油機由低速進到高速。 （2）柴油機運行工況（負荷、轉速）變化（特別是轉速突變）的影響。當柴油機低速運轉時，突然提速或負荷提升，都將使增壓器獲得能量，流量增大，壓比升高；而柴油機轉速升高緩慢，空氣用量少，導致增壓器氣流通道阻塞，背壓升高，從而運行配合點越過喘振線，產(chǎn)生喘振。我船在這種情況下發(fā)生喘振也十分常見。 （3）柴油機長期低速運轉的影響。柴油機低速運轉時，其運行效率不高，燃燒效果也不好，長期下來，易導致增壓系統(tǒng)內積碳，堵塞氣流通道，從而易引起喘振。 以上所有這些因素，并不是單獨起作用，而是綜合起來發(fā)揮影響，最終造成增壓器喘振。但其直接的關鍵因素卻是燃油系統(tǒng)故障、工況的變化和燃油牌號的不同，而通常的因素――增壓系統(tǒng)氣流阻塞卻無明顯影響，這是值得注意的一點。 5.增壓器喘振的解決辦法 這種綜合因素引起的喘振，只解決其中的某一個因素是不足以徹底消除的，或根本無法消除。只有每一個環(huán)節(jié)都保持良好，特別是直接造成喘振的關鍵因素要保持良好，這樣才能解決喘振問題。而這需要平時認真地維護管理，以及故障發(fā)生時采取正確措施。 ?。?）避免長期低速運轉。若必須長時間低速航行，則可以高低速交替運行，地速可以更低，但每間隔一段時間，要有一定時間的高速運行，以達到總體效果。 ?。?）緩慢提速，避免發(fā)生暫時的失配。 ?。?）若加速時有喘振跡象時，掃氣箱放氣，等增壓器轉速上去之后，再緩慢關閉放氣閥。 ?。?）密切注意排煙溫度，若發(fā)現(xiàn)某缸排煙溫度過高，立即降速乃至停機，對油頭進行檢視。 ?。?）掃氣箱、空冷器要經(jīng)常放殘，凝水不宜積存過多。 ?。?）在緯度變化較大時，其海域溫度變化亦較大，注意調節(jié)增壓系統(tǒng)的冷卻水量以保持溫度。 ?。?）在平時的維護保養(yǎng)中，注意增壓系統(tǒng)的清潔以及轉換裝置正常工作。 6.總結 在采取了上述措施后，很少發(fā)生喘振問題，或即使出現(xiàn)了喘振，仍能在相當?shù)臅r間內予以解決，取得了令人滿意的效果。 參考文獻 [1]杜榮銘，等.船舶柴油機[M] .大連：大連海事大學出版社，1999. [2]錢耀南，等.船舶柴油機[M] .大連：大連海事大學出版社，1999. 作者簡介：殷勝（1979―― ），男，湖北棗陽人，工程師，碩士，主要從事船舶設備維修研究和管理工作。 |
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