【船机帮】一例ABBVTR160增压器喘振非常规故障的排除及原因分析
船机故障心莫慌，遇事不决船机帮
导读
废气涡轮增压技术因其在提高其功率( 柴油机功率增加随增压压力的增加而成比例的增加)及经济性能(柴油机排出废气所含的热量约占燃油燃烧放出热量的30%一37％，其中排气的可用能约占排气总能量的60％，尤其在大功率船用柴油机中这部分能量的利用犹显重要) 和改善柴油机的排放等全面提高躬由机性能方面的表现优异而广泛应用于绝大部分船用主机和副机，所以增压系统工作的优劣与否直接影口向着柴油机性能及其可靠性。
而作为增压器故障之一的增压器喘振直接影响着柴油机的整体性能。
对于通常情况下增压器的故障应该说并不难排除。
然而有些故障，既非常规性故障排除起来则颇费周折。
本文是基于某轮副机频繁发生增压器喘振故障为切入点，着重介绍轮机部人员对增压器的喘振故障常规定位思路及此次非常规故障根源。
希望本文能为读者在以后的工作中起到启发和借鉴作用，采用纯废气涡轮增压，涡轮增压器型号为ABB VTR160。
一
涡轮增压器的喘振现象机理
压气机与涡轮机同轴相连，构成涡轮增压器。
涡轮机在排气能量的推动下，带动压气机工作，实现进气的增压。
在运转过程中，如果压气机处于严重的不稳定状态，空气流量忽大忽小，压力值剧烈波 动，甚至出现气体倒流，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，这种现象称为压气机的喘振。
VTR系列增压器剖视图
当压气机的流量小到一定值后，气体进入工作叶轮和扩压器的方向偏离设计工况，造成气流从叶片或扩压器上强烈分离，同时产生强烈的脉动，并有气体倒流，引起压气机工作不稳定并有异常的响声。
这种现象为压气机喘振。
原因是当流量小于谢十值很多时，在叶轮进口和扩压器叶片内产生强烈的气流分离。
图1和图2为压气机流量变化时在叶轮前缘和扩压器中的流动状况。
在设计流量下，如两图的(a) 中所示，气流平顺地流进叶片前缘和扩压器，气流与叶轮叶片、扩压器叶片既不发生撞击，也不产生分离。
当流量大于实际流量时，如两图的(b)中所示，气流在叶轮叶片前缘冲向叶片的凸面，与叶片的凹面发生分离：
在扩压器中气流冲向叶片的凹面，与叶片的凸面发生分离。
但是，由于叶轮叶片的转动压向气流分离区，扩压器中气流的圆周向流动压向分离区，气流的分离区受到限制，不致随流量的增加而过分地扩大。
当流量小于设计流量时如两图的(c) 所示，气流在叶轮叶片前缘冲向叶片的凹面，与叶片的凸面发生分离：
在扩压区，扩压器中气流的圆周向流动也使气流离开气流分离区，气流分离区有扩展的趋势。
随着流量的减少，气流分离区会越来越大，以致在叶轮和扩压器中造成气体倒流，发生不稳定流动，最终导致喘振的产生。
二
故障实例
某轮共设有三台发电机组，原动机为瑞士苏尔寿公司生产的6AL20，24型柴油机。
匹配VTR一160增压器一台，本航次起航不久当班轮机员发现3样副机就出现了增压器剧烈振动发出沉闷吼叫声，且越来越响。
排温急剧升高至450摄氏度，功率大幅下降，最后因无法负载运行而被迫停车。
轮机长拟定了故障排除检查程序，逐一核查，消除了故障。
但是机器重新运转不久后，相同原因又出现了喘振现象，这就要求我们把造成喘振的根源进—步查清。
在轮机长的带领下，轮机部人员系统分析，查清其根源，并予以排除。
三
故障的查找与排除
了解了增压器喘振的原因后可以从以下方向上考虑增压器喘振的原因：
(1) 环境温度的变化；
(2)在运转中柴油机工况变化引起的喘振；
(3) 突卸或突增负荷；
(4) 气流通道堵塞；
(5)增压器运转失衡等基于实际情况。
(4)、(5)两项可能的故障无法排除，基于此，轮机长特拟定了故障排除检查顺序。
具体过程如下：
1) 检查机舱顶部烟囱，未见有异常遮挡；
2) 检查增压器压气端进气滤网，亦未见有严重脏堵；
3) 拆检增压器，解体后发现废气涡轮端积炭严重，涡轮喷嘴有堵塞现象这是造成增压器喘振直接原因，需清除积炭。
由于对涡轮机清洗和压气机的清洗要求不同，在大管轮的带领下，我们对涡轮机和压气机逐—进行了清洗。
同时检查涡轮与压气端轴承、喷嘴、叶片、叶轮以及气、油封等部件，均尚属正常；
4)分析积炭原因，首先检查燃油系统。
将各缸所有油头拆下，校验各喷油器的起喷压力和雾化情况，发现其中三只油头有滴油现象，虽并不十分严重，但予以换新；
5) 其次检查配气系统。
折检空气冷却器并清洁气、水道和扫气箱；
检查进，排气口时发现排气口及排气管有较多积炭，为此将各处积炭清除干净，对进排气门进行研磨后装复，并正确调整好进排气门间隙。
经以上排查后，再次起动3号副机进行试运行，但工作不久后又出现了增压器喘振故障，停机重新检查发现增压器又出现涡轮端积炭严重和涡轮喷嘴有堵塞现象。
于是轮机长提出了一些新检查内容，即检查各缸高压油泵及出油阀、喷油定时和进排气定时等，但依然未能找到真正原因。
后经实机调查，得知四个月前该机吊过缸，但吊缸后运行—切正常，由此又排除了活塞刮油环装反的可能性。
故障排除似乎陷入僵局，接下来从轮机日志记载中发现“3号副机换新自带滑油泵一只”，并有迹象表明3号副机更换滑油泵后未按规定试车，当然在—般情况下，滑油泵与增压器似乎没有什么直接联系，因而被疏忽，直到增压器喘振故障一直排除不了，才引起注意。
经对所有进，排气门门杆导套予以换新后，柴油机增压器喘振现象才消失，3号副机恢复了正常运行。
四
非常规故障原因分析
从表面看，似乎是机油泵的更换引起了这一故障的发生，其实则不然，故障的根本原因是进、排气门门杆与导套之间(尤其是排气门杆与其导套之间) 间隙过大，导致过量机油通过气门杆与导套之间的间隙漏入排气口，并与柴油机排出的高温废气在排气口、排烟管 乃至涡轮等处发生不完全燃烧而形成积炭，从而造成涡轮喷嘴积炭堵塞，致使增压器背压升高，气流量减少而喘振。
分析3号副机，机油泵更换前机油压力为0.2MPa(偏低) ，与现在运行由压0.4MPa (正常) 进行比较不难悟出，3号副机机油泵换新前之所以未发生增压器明显喘振，也正是因为机油压力偏低,相对来说通过排气门杆漏入排气口的机油也就较少，故而不至于很快引起增压器堵塞而喘振。
然而更换机油泵后，机油压力提高至正常水平，这本应有利于机器的正常运行，但由于该机长期处于机油压力偏低，润滑不良的情况下运行，致使气门杆与导套之间的磨损加剧，间隙过大。
当机油压力正常后，便出现了上述间隙大使机油过量漏入排气口并与柴油机高温排气发生不完全燃烧而造成积炭，导致涡轮喷嘴堵塞而喘振的不正常现象。
针对阀杆与导套容易发生磨损、烧蚀、粘着的事故，所以在日常管理中应注重以下方面的工作：
1.经常检查摇臂气门的润滑情况，特别应防止因油路堵塞而使机油中断，确保良好润滑。
2.定期检查喷油器工作情况，确保雾化良好，燃烧充分。
3.定期检查保养进，排气门，同时注意测量气门杆与导套之间的磨损间隙，发现超标应及时更换，安装气门时，注意各螺帽松紧一致且预紧适度。
4.定期检查保养增压器、中冷器，保持整个配气系统畅通正常。
本文原创作者系：
江苏海事职业技术学院轮机系 孙祖锋 黄云头
END
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