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