柴油机透平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。这不仅会使压气机进气阻力增大，供气量减少，压缩比减低，而且会导致柴油机排温上升，废气能量增大，增压器转速随之上升，容易引起超速和喘振。所以当压差超过100MM 水柱时，要及时清洁进气滤网，对损坏的压差计要恢复使用。有的船舶进气滤网过厚，造成进气量不足，排温升高，必要时申请正规的进气滤网。拆检增压器时，检查消音器的污染、阻塞状况，必要时用化学剂清洁。

（2）压气机叶片和扩压器严重结垢。工作叶轮以及扩压器叶片在长期工作后，常会累积一些污垢。这时，在同样转速下，压气机的

效率和压缩比都将减低。一方面，因阻力的增加而使流量减少；另一方面，又因效率下降使同样转速下的压缩比下降而影响压气机的流量特性。当结垢到一定程度，会发生喘振。所以除做好涡轮增压器的定期检修外，正常运行时做好压气端的清洗工作。压气端清洗虽然比较简单，但要严格根据说明书的要求进行，清洗程序要粘贴在增压器旁边。由于压气机在运转中清洗往往是将一定量的水或水和化学剂的混合物喷入压气机，使得扫气中带有水份，清洗时要加大气缸油的注油量一倍左右，清洗完柴油机运行一段时间后调回。

（3）空冷器分海水侧和空气侧脏堵。

A、当船舶航行在高温海域时，海水温度和外界环境温度升高，如果空冷器水侧脏堵时，空冷器冷却效果减低，换热效果较差，从而造成叶轮的空气入口温度较高，流量减少，增压器和柴油机二者匹配关系改变而引起喘振。这里要说明一点，在高增压柴油机系统中，运行时空气压力比海水压力高，如果空冷器管子因腐蚀而穿孔，空气会进入海水中，使冷却海水管充满气泡而影响冷却效果，扫气温度一直降不下来，这种现象不少船上发生过。

B、由于空气中灰尘、压气机的水洗，空气侧容易脏堵，引起气流的流通面积减少，气体流量减少，流动阻力增大，压气机背压升高而发生喘振。所以对空冷器空气面定期进行化学清洗，清除赃物，一般每条船都有专门的空冷器化学清洗管路和设备，要根据说明书的要求进行操作，空冷器的压差不超过200MM水柱，损坏的压差计要恢

复工作。

（4）气缸进排气口（阀）积炭和油污，口琴阀脏污或阀片损坏等造成气口气流面积减少，使流阻增大。致使压气机的空气流量减少、背压升高和发生喘振。所以要经常检查清洁扫气箱和进气口；有口琴阀柴油机的要定期拆检清洁，保证进气畅通，如果口琴阀片损坏或断裂，会引起扫气倒流，使工作缸扫气压力不足，柴油机燃烧不良、排温升高，而且还会使扫气道压力升高，压气机背压升高。

（5）废气涡轮侧积炭。柴油机烧重油和长期燃烧不良，在涡轮的喷嘴环和叶轮的叶片上会有积炭和附有氧化物，导致涡轮通道截面减少和流量下降，喷嘴环截面的减少又促进增压器转速的提高，增压压力提高，因而结垢严重到一定程度时，也会使增压器工作点进入喘振区而发生喘振。所以除定期拆检清洁外，运行中要根据说明书的要求进行水洗或干洗。这里要说明一下的是：如果长期未冲洗的，不主张再进行冲洗，因为这时候的冲洗反而会因叶轮的局部位置冲洗不干净而造成转子的不平衡而使增压器振动，损坏轴承等增压器重要部件。目前的冲洗方法很多，设备和操作程序也较复杂，冲洗时的冲洗程序必须张贴在主机透平旁边，严格按照操作程序进行，不论那种型号的透平，水冲洗前检查透平的排污(放残)阀是否畅通？如果排污不畅通，万万不可冲洗透平，一旦冲洗透平，冲洗下来的烟灰水不能排出，就会造成透平液击，严重损坏透平。另一点要注意的是：冲洗后要让透平有足够的满负荷工作时间，以便透平内的烟灰水迅速蒸发干

燥，这是因为烟灰的硫份与水混合后形成很强的酸性腐蚀，对增压器的喷嘴环、叶轮、叶片和蜗壳都会产生严重腐蚀，除使叶片顶部和喷嘴环罩间隙增大外，蜗壳会腐蚀而变薄而漏水。船舶副机的增压器水洗往往多是在停发电机时进行，冲洗后要保持运行一段时间，使增压器内彻底干燥，千万不能冲洗透平后马上停车。

（6）废气总管到涡轮前面的废气保护格栅因赃物或异物堵塞，引起涡轮效率下降，导致流经的压气机的空气流量减少而发生喘振。有些柴油机，由于燃烧不好等各种原因，很容易使格栅孔堵塞，有的甚至要用钻头去钻才能清通格栅孔。也曾发现格栅损害，起不到保护作用，而且损坏的格栅卡阻在喷嘴环处，碰到了叶片，使叶片受损。所以一定要定期检查排气总管和格栅，及时清除赃物或异物，发现格栅受损要更换。

（7）废气锅炉烟道积炭脏堵，涡轮后背压上升，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。所以要按时给废气锅炉吹灰和内部烟道打开清洗:目前生产的船用废气锅炉，都设计安装了蒸汽吹灰器或加药粉使烟灰松散，航行中，主管人员必须按说明书要求定时对废气锅炉进行吹灰或加药。

1.2 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，