柴油发电机组增压器喘振的原因分析
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第四章增压器喘振的具体原因和解决办法4.1 增压系统气流通道堵塞(1)压缩机进口滤网脏堵,使压气机空气流量减小而发生喘振。
解决办法:清洗或更换滤网。
(2)消音器的羊毛毡松脱,使进气空气流动阻力增大流量减小而发生喘振。
解决办法:将松脱的羊毛毡重新铆好。
(3)压气机叶轮和扩压器严重积垢,使压气机空气流通面积变小;涡轮叶片及喷嘴环积垢严重,引起涡轮效率降低,导致压气机空气流量减小而发生喘振。
解决办法:在柴油机运行中对涡轮和压气机进行清洗工作。
(4)空冷器脏堵,使气流阻力增大,压气机背压升高,流量减少而产生喘振。
解决办法:对空冷器进行化学清洗,清除脏物。
(5)气缸进排气口结碳和油污,导致气口气流面积减小,压气机空气流量减少而产生喘振。
解决办法:定期清除进排气口的积碳和污物,确保气流通畅。
(6)废气锅炉烟道积碳脏堵,使涡轮后背压上升,导致压气机的空气流量减少而发生喘振。
解决办法:清洁疏通锅炉烟道。
124.2 增压器或柴油机故障,工况改变,增压器压气机工作点左移,处于喘振区(1)压气机叶轮损坏或过量腐蚀,压气能力减弱,涡轮叶片损坏,导致流经压气机的空气流量减小而发生喘振。
解决办法:换新或修复压气机叶轮或涡轮叶片。
(2)涡轮叶片顶部及喷嘴环罩内表面被腐蚀,使配合间隙增大,导致流经压气机的空气流量减小而发生喘振。
解决办法:换新或修复压涡轮叶片及喷嘴环罩。
(3)废气端或压气端有废气或空气泄漏,引起涡轮增压器效率下降而发生喘振。
解决办法:堵住泄漏。
(4)主机排烟温度高,其排出废气能量高,使增压器转速更高,压气机背压升高而产生喘振。
解决办法:查明主机排烟温度高的原因,并做相应的处理,使主机排温正常。
(5)二冲程柴油机的调速器负荷限位设置不当,当柴油机加速时,其压气机运行点位于喘振区,导致压气机喘振。
消除方法:调整调速器负荷限位。
(6)采用脉冲增压系统的柴油机一缸熄火,对于一缸熄火的增压器其压气机背压与正常增压器一样,就显得过高而引起喘振。
柴油机涡轮增压器喘振的原因及增压系统维护保养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。
中国修船2024年4月经验集锦PA6柴油机涡轮增压器喘振故障分析中图分类号:U672文献标志码:Adoi :10.13352/j.issn.1001-8328.2024.02.0181柴油机增压工作方式PA6柴油机采用相继增压方式。
在低负荷情况下即“1TC ”模式,燃气阀和空气阀关闭,1#涡轮增压器工作,2#涡轮增压器不工作,同时,关闭燃气阀和空气阀来隔离B 排涡轮增压器,确保A 、B 排涡轮增压器的燃气满足1#涡轮增压器工作,以提高柴油机在低负荷情况下空气供给量,提高柴油机的输出转矩,同时也降低排气烟度、温度以及油耗。
在高负荷情况下即“2TC ”模式,燃气阀和空气阀打开,1#、2#涡轮增压器同时工作,满足柴油机在高负荷情况下的空气供给量。
柴油机增压工作方式示意图如图1所示。
2增压器喘振故障现象及处置1)故障现象。
PA6柴油机“1TC ”模式下,涡轮增压器经常发出轰鸣声,同时伴有相继增压控制系统综合报警;在“2TC ”模式下,涡轮增压器、相继增压控制系统工作正常。
2)故障分析。
PA6柴油机“1TC ”模式下工作时,所需进气量减少,若进气量少于设定值,气体进入叶轮和扩压器的方向偏离设计工况,进而导致气体压力产生极大的波动,喘振发生。
同时,结合相继增压控制系统综合报警则可初步判断STC 控制空气阀、燃气阀、旁通阀存在故障。
3)故障树图。
综合PA6柴油机涡轮增压器喘振故障原因,结合相继增压控制系统综合报警实际,梳理建立涡轮增压器喘振及相继增压控制系统综合报警的故障树,故障树图如图2所示。
PA6柴油机“1TC ”转“2TC ”时进排气由蝶阀控制,而蝶阀由0.7MPa 的空气启动执行机构完成,烟灰积聚或者控制空气压力不足易导致蝶阀开关度达不到要求。
若在“1TC ”时,蝶阀关闭不严,少量空气、燃气经蝶阀泄漏,则A 排涡轮增压器进气量减少,使增压器转子的转速下降,造成压气机的实际进气量减少发生喘振。
4)故障处置。
Q u a l i t y M a n a g e m e n t /质量管理25(青岛港国际股份有限公司,山东 青岛 266011)摘要:近年来我国海上运输事业发展态势良好,船舶出海的时间与频率不断增加,其柴油机的使用效率不断提升,柴油机在运行时也会伴随着各类故障问题的出现。
基于此,文章以柴油机增压器作为研究对象,结合柴油机增压器的喘振故障情况,分析故障可能存在的原因,按照相应的故障排查步骤提出故障解决建议。
关键词:柴油机;增压器;喘振故障;故障排查柴油机增压器是船舶柴油机的重要部件,其故障频率比较高,经分析得知,在涡轮增压机中,最常见的故障现象就是喘振故障,该问题一直困扰着设备操作人员。
船舶在行使过程中如果发生了喘振问题,船舶里的柴油机可能会受到影响,进而导致船舶无法正常海上航行,给海上运输事业带来不便。
要求工作人员在柴油机增压器运转时开始进行故障排查,根据实际故障情况决定是否需要将增压器靠码头拆检或进厂修理。
1 柴油机增压器喘振故障情况与原因分析1.1 故障情况描述以某个船舶上的发动机组为例,该发动机组中的柴油机型号是8L23/30,与柴油机相匹配的增压器型号是NR20。
这样的增压器属于废气涡轮类型,以单级离心式压气机为主,设备出现问题后,相关人员立即对增压器的运行情况做出了检查分析。
初次修理后,对船舶进行了系泊试验,发现如果发动机运行到85%的负荷状态时,增压器开始喘振,但此时设备转速没有任何异常,排温等参数也没有异常情况。
通过对柴油机的全方位检查,重新试验时发现在85%负荷段时柴油机增压器喘振故障再次出现。
更换同一型号的增压器后,故障现象消除,可见故障主要来源于增压器。
将增压器拆检下来,该设备已经经过了3次修理,增压器中的转子轴总成已经不是原厂的配件了,而涡轮和压气机的叶片厚度有所增加,增压机轴承位置出现了较为明显的磨损情况。
根据探伤和硬度检查,更换增压器推力轴承、浮动套、挡油环、压块、密封件等部位,测量轴向间隙是0.28 mm,转子摆差测量间隙为0.7 mm,转子轴总成动平衡涡轮端检测数据为7.28 gmm,前压端检测数据为11.52 gmm。