某轮主机增压器喘振原因及对策摘要目前

某轮主机增压器喘振原因及对策摘要目前，船用低速二冲程柴油机大都采用减速运行的节能措施，由此引起的增压器喘振时有发生。

本文根据增压器喘振产生的机理，对某轮二冲程柴油机增压器喘振的原因进行了分析，并针对该事故的原因对增压器喘振提出相应的预防措施，供轮机管理人员参考。

关键词船用二冲程柴油机增压器喘振原因分析预防措施1．引言现代海船主机多采用大型低速二冲程柴油机。

上世纪90年代以后，随着燃油价格的不断上涨，船用低速二冲程柴油机大力发展推行减速及烧重渣油的节能措施以提高经济效益。

由于柴油机长期处于低负荷运行，偏离其最佳工况太多，使燃烧工况恶化，造成增压器喘振时有发生。

连续性的增压器喘振对增压器的转子、轴承损害极大，特别是对压气机叶轮的损害最大，会严重威胁着船舶和人身的安全，也会给船公司造成较大的经济损失。

因此如何消除和预防增压器喘振，保证柴油机安全正常的运行是轮机管理人员必须十分注意的问题。

2．事故经过某轮主机为MANB＆W6L60MC大型低速二冲程直流扫气柴油机，6缸，缸径为600mm，行程为1944mm，额定功率为9878kW，额定转速为111r/min，常用转速为82r/min，使用1500s(RedNo.1)，增压器型号BBCVTR564A-32，单级定压增压。

在一次航行中，值班大管轮经常发现2号增压器压气机端会发出周期性的“呼嗤、呼嗤”的气流声，主机转速骤然降低，主机第六缸排气高温报警，排气冒黑烟，立即报告轮机长后采取减速检查的紧急措施。

检查中发现第6缸扫气箱道门温度过高，扫气箱过热，打开扫气箱放残阀有火花冒出，判断为扫气箱着火，便切断第6缸燃油供油量，同时加大第六缸汽缸油注油量，进一步将主机减速微速航行。

但由于火势较大，为防止出现更严重的机损事故，轮机长决定首先采用高温热水喷淋扫气箱外壁，以降低其表面温度，之后开启蒸气阀进行灭火，经上述处理之后，火被扑灭。

为查明扫气箱着火原因，避免今后再次发生次类事故，轮机长将上述主机状况告知船长后要求停车检修。

3．喘振的机理与原因分析我们知道，增压器喘振的机理是当压气机流量减少到一定限值时，气流在压气机叶轮进口和扩压器叶片内产生强烈的气流分离，造成空气流量忽大忽小，压力值剧烈波动，同时伴随着压气机叶轮产生剧烈振动，并发出沉重的喘息声或吼叫声。

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工作，从而引起喘振。

3．1空气流通阻力的增加柴油机增压系统由柴油机、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，压气机的负荷增加，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。

3．2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。

（3）压气机端油封、气封的密封圈严重老化损坏。

大家知道，在废气涡轮增压器中，有压气机和废气涡轮两个油池，用轴环飞溅或泵压注油，润滑油受到增压器轴环或轴面每分钟几千到上万次的冲击，使润滑油凝聚的油珠破碎而生成油雾。

在废气涡轮增压器油池中的油雾，因受到压气机的气体高速流动的影响，向油封和气封运动，由于该密封环失去密封作用，使压气端漏油，漏出的透平油进入了压气的气流混入扫气，而后随扫气运动，与扫气箱的碰撞，油雾分子结聚在一起，落在扫气箱底部。

另外，当扫气箱放残阀进行放残而无法放残时，导致扫气箱积聚大量可燃物。

当这些可燃物遇到高温热源时，会造成扫气箱着火。

而扫气箱着火使气缸内温度增加，废气能量增加，增压器转速增加，增压压力增加，配合运行点移向喘振线的高处，喘振裕量减小，使增压器喘振。

（4）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、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。

为此要查明主机排烟温度高的原因，并做相应保养和调整，使主机在良好的工况下运行。

（5）长期低速运行的原因。

该轮采用减速节能措施，主柴油机长期处于低速运行状态，而长期低速运行的后果是：①使增压压力下降。

节能减速运转，柴油机往往在低于额定功率的50%（转速约为额定的80%）以下运行，造成增压空气压力降低。

增压空气压力过低，会使进入气缸的空气量较少，过量空气系数减小，压缩终点压力温度降低，导致燃烧不良，不良燃烧产生的烟垢积碳、油垢等污染、脏堵排气通道（透平喷嘴环和动叶片、废气锅炉烟道等）和扫气通道（空冷器、口琴阀、扫气箱、扫气口等），严重时将引起增压器喘振。

②使喷油雾化不良。

由于每循环喷油量减少及柱塞运动速度减小，喷射系统难于适应大幅度供油量变化，喷油压力下降，燃油雾化变差，雾化形状、雾花在燃烧室的分布不均匀。

增压压力下降，压缩终点压力变低，也会使燃油雾化变差，使混合气混合质量变差，造成燃油燃烧缓慢，燃烧不充分，后燃加剧，容易形成结碳。

③使气缸油量过多。

作为船舶推进动力的柴油机,其转速与功率之间的关系是：Pe=cne3。

由于MANB＆W型柴油机气缸注油量是随转速进行调节，假设柴油机在标定转速nb下工作，发出标定功率为Pb，而当转速为0.8nb时，其功率降为0.83Pb=0.512Pb。

这样当柴油机在低负荷运行时，由于它的功率大为减少，注油量就变得相对过大，容易形成结碳和粘环。

④使劣质燃油燃烧不良。

由于每循环喷油量减少及单位时间内燃烧次数减少，气缸热状态变差，压缩终点压力和温度进一步降低，会导致燃油着火困难并阻碍燃烧的进行。

这对劣质燃油影响更严重，滞燃时间加长并更易导致燃烧不完全。

燃用的燃油品质越低劣，低负荷运行能力就越差，气缸温度越低,劣质燃油的差别就越大，进一步导致燃烧缓慢，燃烧不充分，后燃加剧，容易形成结碳。

因此，主柴油机长期在低负荷慢车运行是相当有害的。

低负荷时，柴油机的工况远离设计工况，从而燃烧不良，燃烧缓慢，燃烧不充分，后燃加剧，容易形成结碳。

气缸内结碳增加使活塞环粘环。

引起活塞环异常磨损，造成废气能量增加，增压器转速增加，增压压力增加，而柴油机对空气的需求量不变，造成压气机背压越变越大，压气机流量减小，使增压器喘振。

3．3运转中的增压器和柴油机暂时失配和船体阻力增大（1）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。

（2）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。

（3）水下船体外表面附生物太多，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。

此时应进坞清除附生物并重新油漆4．故障排除从上述的故障现象我们可以判断出造成增压器喘振的原因是由于扫气箱着火引起的。

而造成扫气箱着火的原因是压气机端油封、气封的密封圈严重老化损坏，使压气端漏油，漏出的透平油进入了压气的气流混入扫气，而后随扫气运动，与扫气箱的碰撞，油雾分子结聚在一起，落在扫气箱底部形成可燃物；加上柴油机长期低速运行，柴油机的工况远离设计工况，而使燃烧不良，燃烧缓慢，燃烧不充分，后燃加剧，形成结碳，引起活塞环异常磨损，高温的燃气漏到扫气箱造成的。

通过上述分析，我们制定了如下的检修措施：（1）检查并试验了改进的6个气缸的油头。

（2）检查并调整了气阀间隙。

（3）对增压器涡轮喷嘴环、叶轮和压气机的叶轮和扩压器进行了清洗。

（4）更换增压器的油封和气封，清除第6缸扫气箱的残油和油泥。

（5）第6缸进行吊缸检修，清除活塞环内的积碳，活塞环全部换新，消除燃气下漏。

（6）增加主机的转速至102r/min，增压器喘振消除。

5．预防措施从以上分析中可以看出，造成增压器的原因是由于管理不当引起的，尤其是采用降速航行，更增加了管理的困难，因此，除了一般的维护保养外，还应特别注意以下的预防措施。

（1）在缸套上部加装活塞清洁环。

有条件的话，可以对主机缸套进行改造，在缸套上部加装活塞清洁环。

清洁环的内径一般比缸套直径小0.4~0.5mm，其下部保持锐利刃角，如图1所示。

由于清洁环的内径比缸套直径小，组合后形成了阶梯形，活塞头上的积碳在往复运动中不断被清洁环的刃口刮除，减少了活塞和缸套的磨损，从而减少燃气向扫气箱下窜。

（2）保持合适的负荷。

应避免柴油机长时间低速运行，尽量使主机在高转速下运行，负荷不应低于额定负荷的70%，如确要开经济航速节约燃料，主机也应保持额定转速的90%左右，以免燃烧不良，造成积碳，引起活塞环缸套异常磨损，高温燃气下窜。

（3）定期清除扫气箱的油泥。

一般主机扫气箱内的残液，含油大量3~5mm的颗粒，这些颗粒和残油混合在一起，粘度大，流动性很差，很难通过又长又细且水平放置的放残总管，再通过内径很小的节流孔，进入扫气箱放残柜，造成可燃物的堆积。

针对本船不合理的放残阀管路，建议采取必要的改进，改用直径较大（不能过大，过大会使扫气压力降低过多）且弯头少的放残管路及阀件替换，减少扫气管路脏堵。

同时定期清洗扫气箱及疏通放残管路，每天航行中至少两次手动放出扫气箱下部的残油，以减少可燃物的堆积。

（4）定期清洗涡轮增压器。

涡轮端每星期用清水冲洗十分钟，而压气机端每三天用清洁剂化学冲洗一次，冲洗时主机应在高速下运行，以保证增压器良好的工作状态。

根据废气透平进、出口温度和温差，及时解体清洁检查透平喷嘴环、涡轮叶片以及压气机叶轮、扩压器等，同时应按说明书规定对增压器的油封和气封进行及时更换，防止密封圈长期使用出现老化失效而产生漏油。