涡轮发动机喘振分析及预防措施

编订：__________________单位：__________________时间：__________________发动机喘振故障的形成原因及防范措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-4642-29 发动机喘振故障的形成原因及防范措施(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。

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摘要：涡轴8系列发动机为自由涡轮式的涡轮轴发动机，具有性能比较先进，尺寸小，重量轻，结构简单，工作可靠，使用维护方便的特点。

发动机的压气机由一级跨音轴流压气机和一级超音离心压气机组成的混合式压气机，具有结构简单、重量轻、增压比高、性能平稳的特点。

本文根据发动机的压气机工作原理分析喘振的原因并提出维护建议及防止喘振的措施。

关键词：发动机喘振空气压力故障1失速与喘振的概述工作叶轮进口处相对失速的方向与叶片弦线之间的夹角叫做攻角。

影响攻角的因素有两个：一是转速，另一个是工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向）。

在攻角过大的情况下，会使气流在叶背处发生分离，这种现象叫做失速。

失速区九朝着与叶片旋转方向相反的方向移动。

这种移动失速比周围速度要小，所以站在绝对坐标系上观察时，失速区以较低的转速与压气机叶轮做同方向的旋转运动，称为旋转失速。

2发动机内部空气系统发动机工作时，外界空气经直升机上的进气道流入压气机，首先在轴流压气机中得到压缩，然后再进入离心压气机被进一步压缩。

柴油机增压器喘振故障分析与排除杜善刚洪哲（驻军某部装备部）在柴油机维修中，咱们常常碰到柴油机废气涡轮增压器喘振故障，在柴油机各个工况下都有可能发生。

装备一台增压器的可能会瞬时或在一段时刻内重复发生喘振，装备多台增压器的可能会显现交替喘振。

其中引发缘故比较复杂，与柴油机本身、系统及人员操纵等诸方面因素都有较大的关系。

现以某船右主机喘振为例，将其喘振故障的缘故分析及处置进程综述如下。

一、故障现象柴油主机型号为12E390VA 型，额定转速为463转/分，双主机呈左右舷布置。

增压器型号为GZ380型，共计4台，左右排各2台，左排2台增压器分为前左、后左，右排2台增压器分为前右、后右。

柴油机每3缸排气供给一台增压器，增压方式为脉冲式增压。

前左、前右两台增压器利用前空气冷却器，冷却空气进入左右扫气箱。

后左、后右两台增压器利用后空气冷却器，冷却空气进入左右扫气箱。

在某次修理后的海试期间右主机发生增压器喘振，具体情形为：在主机加至360转/分后，2台主机运转正常。

达到规按时刻后加至390转/分时，右主机前右增压器当即发生振动并显现呼哧呼哧噪音，用手可感觉到增压器压气端向外吐气，其相关一、二、3号缸排烟温度迅速上升，达430℃左右（单缸排温最大值）。

柴油机转速降至360转/分后，喘振现象当即消失。

二、故障分析与解决结合本机型的具体结构特点，从柴油机利用角度动身，将凡能够引发柴油机废气涡轮增压器喘振的缘故罗列如下：一、空气系统阻力增加。

如消音器滤网阻塞、空冷器污垢阻塞、喷嘴环结碳或变形。

二、负荷转变太快。

如操作人员急加速或急减速。

3、供油系统工作不正常。

如喷油泵柱塞咬死、喷油器喷油压力太低个别缸断油或高压油管断裂等。

4、船体污底严峻、超载、大风浪等。

五、大气条件转变。

如机舱通风机未开或通路受阻，压气机空气流量受阻。

六、两台增压器并联工作时，彼其间工作不平稳。

7、涡轮排气背压高。

如废气道阻塞或废热锅炉排烟受阻等。

八、供空冷器冷却的海水系统故障。

汽车涡轮增压器轻度喘振识别及噪声控制s1、前言随着汽油价格的不断攀升和环境问题的日益突出，制造低油耗低排放的汽车，成为各汽车厂商提升产品竞争力的方向，其中的一个趋势就是采用涡轮增压技术。

涡轮增压技术可在不增加发动机排量的基础上，采用压缩空气的方式向发动机供应额外的新鲜空气，燃烧更多的燃料，从而发出更多的动力。

由于进入气缸的空气增多，燃烧过程得到改善，有害气体的排放减少。

虽然涡轮增压技术可以提高动力性、经济性和减少排放，但它同时会带来新的NVH 问题，涡轮增压器的喘振噪声问题就是其中之一。

目前国内对汽车涡轮增压器喘振的研究，主要集中在深度喘振上[1-3]，关注重点是其对发动机动力性及涡轮增压器可靠性的影响，对于轻度喘振和喘振噪声的研究很少。

国外对涡轮增压器轻度喘振及喘振噪声的研究较为深入，但大多是在台架上进行单体的研究[4-5]，针对整车上具体情况的研究较少。

本文先介绍了整车上涡轮增压器喘振识别工况及各种识别方式的优劣，再从源控制和路径控制两方面系统介绍了涡轮增压器喘振噪声的解决措施，后利用压缩机进口温度和出口压力的波动，识别出某汽车车内令人烦躁的“赫赫”声为涡轮增压器喘振引起，并针对此噪声进行控制。

本文提出了3种整车喘振噪声识别工况，并从压缩机进口温度、出口压力和车内噪声三个维度综合分析，识别出某车的噪声问题是增压器轻度喘振引起。

为解决此问题，设计了一种由多根四分之一波长管组合而成的新型消声器（排箫式消声器），成功的解决了该噪声问题，对后续整车开发具有一定的指导意义。

2、涡轮增压器喘振识别目前汽车行业对整车上的涡轮增压器喘振还没有统一的定义和识别标准，国内的汽车厂商一般都是在实验过程中依靠经验，通过喘振噪声来进行判断。

图1为压缩机运行特性示意图，转子转速一定，当流量减小时，增压比先是增大，随着流量的继续减小，压比值达到最大，最后随流量的减小开始下降。

当压缩机中气体流量减小到某一个值时，涡轮增压器运行工况进入轻度喘振区域，此种喘振对涡轮增压器运行效率影响很小，产生的主要问题是噪声问题。

船用柴油机废气涡轮增压器喘振现象分析摘要：大型船用柴油机广泛应用废气涡轮增压技术, 喘振是增压器一种典型现象，本文阐述了增压器喘振产生的机理和成因,并结合多年来的实际经验对增压器的日常维护管理提出了使用建议。

关键词：船用柴油机；废气涡轮增压器；喘振现象一、概述目前，大型船舶上不论是主动力柴油机还是发电机组柴油机，都普遍采用废气涡轮增压器，其基本原理就是利用柴油机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入发动机的气缸，增加了发动机的进气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了柴油机的功率，并且充分利用柴油机的废气能量，提高了柴油机的经济性。

涡轮增压器是柴油机上主要部件，目前一台柴油机根据气缸数和进气量可以装备有2台增压器和4台增压器（2至3个气缸使用一个增压器）。

增压器处在高温高压和高速运转的工作状况，工作环境恶劣，各种机械故障多发，比如叶片烧蚀、轴承抱死等故障，可以这样说增压系统工作的好坏，直接影响着柴油机的工作乃至整个船舶的正常运营。

近些年来，船舶柴油机上的涡轮增压器故障越来越令人关注，在废气涡轮增压器故障中，又以压气机的喘振最容易发生也最为常见。

因此，对涡轮增压器喘振分析十分必要。

二、喘振概念和机理概念：压气机在工作中,由于种种原因使进入压气机的空气流量减少,导致气流在扩压器中发生旋涡分离,甚至出现倒流,产生压力波动,因而引起涡轮增压器的结构振动，并发出喘叫声,这种现象称为喘振。

机理：当流量小于设计值很多时，叶轮进口和扩压器叶片内产生强烈的气流分离引起喘振。

在叶片扩压器进口处，当转速一定，而流量变化时的气体流动情况如图 1 所示。

当流量等于设计值时，气流速度 c2 的方向与叶片进口的构造角相一致，气流能平顺地进入叶片通道，如图 1（a）所示。

当流量大于设计值时，气流径向分速ω2 增加，使气流速度 c2 增加，且 c2 的方向也偏离设计值，导致气流以某一冲角进入叶道，并在叶片凸面引起气流脱离，如图 1（b）所示。

燃气轮机喘振故障分析摘要：喘振是燃气轮机运行过程中常见的故障之一，导致其发生的原因很多，而且一旦发生将会对设备的正常运行产生严重的影响，不但会增加能耗、降低生产效率，同时还会缩短设备使用年限。

为有效解决燃气轮机喘振故障的发生，就需要结合设备自身特点，从实际生产角度出发，对各项影响因素进行分析，选择合适的措施进行管理，争取不断提高燃气轮机运行效果。

本文对燃气轮机喘振故障原因以及处理措施进行了分析。

关键词：燃气轮机;喘振;振动特征燃气轮机是天然气和电力行业生产中重要设备，具有结构紧凑、运行安全、热效率高以及污染少等优点。

但是其在运行过程中会受外界因素影响，导致设备在运行时出现喘振故障，对设备性能与安全造成影响。

1.燃气轮机喘振故障分析燃气轮机出现喘振故障主要是因为气流脱离，在设备运行过程中，受叶轮旋转因素影响，会使得气流脱离情况迅速扩大到整个燃气轮机通道，造成通道堵塞。

因为前方通道被气流堵塞，出口反压降低，当出口反压降低到一定限度后，通道堵塞情况会解除，这样堵塞在通道内的气流会一涌而下，最终进入到压气机内的空气流量超过设备后方所能排泄的流量，反压急剧增高再次形成通道堵塞现象。

2.燃气轮机喘振故障原因分析2.1机组偏离设计工况在压气机中出现不稳定的喘振现象，主要是因为在压气机在启动和停止的过程中，气体流量减小到一定程度时，继而发生了气流的脱离现象而引起旋转失速，当气体体积流量持续减少时，旋转失速加剧从而引发了不稳定的喘振现象。

2.2防喘放气阀未打开防止喘振的主要方法为在压气机在启动和停止的过程中，压气机内部空气的空气流量和压力的变化幅度较大，用防喘阀通过对压气机进出口气流量的调节，从而防止喘振的发生。

然而在防喘阀失灵、空气流量和压力变化较大，喘振现象也会有发生的可能。

现实工作经常性的维护与巡视，可以有效的避免喘振发生。

2.3气流通道堵塞由于气流中杂质长期累积导致气流通道内结垢堵塞，从而导致了气体流动阻力增加，引起了体积流量减少，从而容易发生喘振的故障。

发动机喘振故障的形成原因及防范措施姓名：XXX部门：XXX日期：XXX发动机喘振故障的形成原因及防范措施摘要：涡轴8系列发动机为自由涡轮式的涡轮轴发动机，具有性能比较先进，尺寸小，重量轻，结构简单，工作可靠，使用维护方便的特点。

发动机的压气机由一级跨音轴流压气机和一级超音离心压气机组成的混合式压气机，具有结构简单、重量轻、增压比高、性能平稳的特点。

本文根据发动机的压气机工作原理分析喘振的原因并提出维护建议及防止喘振的措施。

关键词：发动机喘振空气压力故障1失速与喘振的概述工作叶轮进口处相对失速的方向与叶片弦线之间的夹角叫做攻角。

影响攻角的因素有两个：一是转速，另一个是工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向）。

在攻角过大的情况下，会使气流在叶背处发生分离，这种现象叫做失速。

失速区九朝着与叶片旋转方向相反的方向移动。

这种移动失速比周围速度要小，所以站在绝对坐标系上观察时，失速区以较低的转速与压气机叶轮做同方向的旋转运动，称为旋转失速。

2发动机内部空气系统发动机工作时，外界空气经直升机上的进气道流入压气机，首先在轴流压气机中得到压缩，然后再进入离心压气机被进一步压缩。

压缩后的高压空气进入燃烧室，与燃油混合燃烧，生成高压高温的燃气。

从燃烧室出来的燃气流向涡轮，首先在燃气发生器涡轮中膨胀做功，带动压气机工作；然后燃气进入自由涡轮中进一步膨胀做功，从而向外提供功率，驱动直升机旋翼等工作。

2.1篦齿（或称迷宫）封严装置的密封原理。

篦齿封严装置（或称第 2 页共 6 页迷宫封严装置）是利用篦齿前后空气的压差来达到密封目的。

增压空气从压力高的一侧通过篦齿装置很小的间隙流向压力低的一侧，空气的流量被限制得尽可能小，而且始终沿从压力高到压力低的方向流动，如此，压力较低的那一侧（例如滑油腔）就被空气密封，滑油不能从篦齿处泄出。

2.2发动机前部的内部空气流路。

引用轴流压气机后的压缩空气（p1′），用于压气机前后轴承篦齿封严装置的密封。

航空燃气涡轮发动机喘振问题分析学生：刘哲指导老师：周长春摘要随着我国民航的迅速发展,飞机的数量和种类越来越多,对飞行安全的要求更高,发动机的好坏是保证飞行安全的关键,发动机出问题,直接影响到整个飞行安全,本文通过分析喘振对发动机使用性能及发动机经济性能方面的影响,指出了发动机喘振形成的根本原因,喘振的形成及喘振对飞机的危害,并指出这些影响在飞行中的实际意义和避免喘振的措施。

关键词:发动机；喘振;气流分离;防喘；综述英文摘要:引言1903年12月7日“飞行者”1号,成功载入动力飞行,随着飞机广泛应用在军事、运输领域,航空工业尤其是民用航空业得到迅速发展,人们对飞机的性能也提出了更高的要求,如战斗机较高的机动性能,民用飞机较好的经济性及可靠性等。

飞机性能的提高，在很大程度上取决动力装置的发展，人们需要推力更大，速度、高度性能更好的动力装置。

实践证明。

燃气涡轮发动机能够满足这些要求。

发动机是现代飞机重要的组成部分，发动机的工作对飞机的飞行安全和效益起着决定性的作用，所以装在航线运输机上的燃气涡轮发动机应满足下列基本性能要求：1 发动机推力大，重量轻。

在发动机重量一定时，发动机发出尽可能大的推力，尤其是是起飞推力，可有效改善飞机的起飞、复飞及爬升性能。

2 发动机燃油消耗率低。

在一定的飞行条件下，发动机燃油消耗率越低，发动机工作效率越高，经济性越好；同时油耗越低，航线飞行载油量可相对减小，从而降低运行成本。

3 发动机应具有良好的高空性能和速度性能。

一方面，飞机应能爬升到11，000米左右，因随着高度上升，大气温度降低，可提高发动机的工作效率，改善发动机的经济性，同时，在平流层飞行，气象条件较稳定，增加了飞机安全性和舒适性；另一方面，在确保发动机的工作效率条件下，尽可能提高飞行速度，可缩短飞行时间，目前，高涵道涡扇发动机能确保飞机在高亚音速范围飞行。

4 发动机结构尺寸要小。

发动机的结构尺寸主要是指发动机的迎风面积和长度，适应缩小发动机结构尺寸可减小发动机飞行阻力，减轻发动机重量。

航空燃气涡轮发动机喘振问题分析学生：刘哲指导老师：周长春摘要随着我国民航的迅速发展,飞机的数量和种类越来越多,对飞行安全的要求更高,发动机的好坏是保证飞行安全的关键,发动机出问题,直接影响到整个飞行安全,本文通过分析喘振对发动机使用性能及发动机经济性能方面的影响,指出了发动机喘振形成的根本原因,喘振的形成及喘振对飞机的危害,并指出这些影响在飞行中的实际意义和避免喘振的措施。

关键词:发动机；喘振;气流分离;防喘；综述- 1 -航空燃气涡轮发动机喘振问题分析英文摘要:- 2 -航空燃气涡轮发动机喘振问题分析引言1903年12月7日“飞行者”1号,成功载入动力飞行,随着飞机广泛应用在军事、运输领域,航空工业尤其是民用航空业得到迅速发展,人们对飞机的性能也提出了更高的要求,如战斗机较高的机动性能,民用飞机较好的经济性及可靠性等。

飞机性能的提高，在很大程度上取决动力装置的发展，人们需要推力更大，速度、高度性能更好的动力装置。

实践证明。

燃气涡轮发动机能够满足这些要求。

发动机是现代飞机重要的组成部分，发动机的工作对飞机的飞行安全和效益起着决定性的作用，所以装在航线运输机上的燃气涡轮发动机应满足下列基本性能要求：1 发动机推力大，重量轻。

在发动机重量一定时，发动机发出尽可能大的推力，尤其是是起飞推力，可有效改善飞机的起飞、复飞及爬升性能。

2 发动机燃油消耗率低。

在一定的飞行条件下，发动机燃油消耗率越低，发动机工作效率越高，经济性越好；同时油耗越低，航线飞行载油量可相对减小，从而降低运行成本。

3 发动机应具有良好的高空性能和速度性能。

一方面，飞机应能爬升到11，000米左右，因随着高度上升，大气温度降低，可提高发动机的工作效率，改善发动机的经济性，同时，在平流层飞行，气象条件较稳定，增加了飞机安全性和舒适性；另一方面，在确保发动机的工作效率条件下，尽可能提高飞行速度，可缩短飞行时间，目前，高涵道涡扇发动机能确保飞机在高亚音速范围飞行。

喘振是发动机的一种不正常的工作状态,是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引发的。

喘振是发动机的致命故障,严重时可能导致空中停车甚至发动机致命损坏。

衡量发动机喘振性能的指标叫"喘振裕度",就是说发动机的进口流量变化多少会引发喘振,这个值一般都要求达到15％甚至20%以上。

早期的轴流式压气机多数为单转子轴流式压气机,即各级压气机是安装在同一根传动轴上、由同一个涡轮驱动并以相同转速工作的。

这种压气机结构比较简单,但是当单转子的发动机在工作中转数突然下降时(比如猛收小油门),气流的容积流量过大而形成堵塞,从而导致前面各级(低压压气机)叶片处于小流量大攻角的工作状态。

这时,就像飞机在大攻角飞行时出现失速一样,气流从压气机叶片后部开始分离,这种分离严重到一定程度,就会出现喘振。

在单转子轴流式压气机中,为了降低低压部分在这种情况下的攻角,只好在压气机前加装可调导流叶片以降低气流攻角,或者在压气机的中间级上进行放气,即空放掉一部分已经增压的空气来减少压气机低压部分的攻角。

为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度,人们想到了用双转子来解决问题。

即让发动机的低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下,这样低压压气机与低压涡轮联动形成低压转子,高压压气机与高压涡轮联动形成高压转子。

由于低压压气机和高压压气机分别装在两个同心的传动轴上,当压气机的空气流量与转速前后矛盾时,它们就可以自动调节。

推迟了前面各级叶片上的气流分离,从而增加了喘振裕度。

然而双转子结构的发动机也并不是完美的。

在双转子结构的涡扇发动机上,由于风扇通常和低压压气机联动,风扇为迁就压气机而必须在高转数下运行,高转数带来的巨大离心力就要求风扇的叶片长度不能太长,涵道比自然也上不去,而涵道比越高的发动机越省油。

低压压气机为了迁就风扇也不得不降低转数和单级增压比,单级增压比降低的后果是不得不增加压气机风扇的级数来保持一定的总增压比。

交通大学成人教育学院毕业论文(设计)题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除铁道机车车辆专业学生班级指导老师职称(务)指导单位教研室主任完成日期年月日交通大学成人教育学院毕业论文(设计)评阅书学生班级题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除指导老师职称(务)指导单位教研室主任1.指导教师评语:签名:2.答辩委员会综合评语:经毕业(论文)设计答辩委员会综合评定成绩为:答辩委员会主任(签字):年月日交通大学成人教育学院毕业论文(设计)题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除起止日期年月日至年月日学生班级指导老师职称(务)指导单位教研室主任日期年月日任务及要求1．在查阅分析资料的基础上确定论文研究的主要容及论文提纲2.对我国铁路东风型燃机车废气涡轮增压器喘振的原因进行分析3.探讨影响我国铁路东风型燃机车废气涡轮增压器喘振的具体原因及消除方法4.提出消除东风型燃机车废气涡轮增压器喘振的几点建议5.论文要求容详实、论据充分、条例清楚、结构严谨、有独立见解、有所创新，论文符合《交通大学成人教育学院毕业设计的要求》。

毕业设计（论文）容计：说明书（论文）16页表格0插图0 幅附设计图0完成日期年月日摘要增压是提高柴油机功率最主要、最有效的途径，随着增压压力的提高，柴油机的功率成比例提高，因此增压器一旦工作异常或发生故障对柴油机的工作性能影响很大。

经调查发现，增压器故障在柴油机故障中所占比例正在逐年增大，而其中又以增压器的喘振最为常见，且危害巨大。

本文即深入分析柴油机涡轮增压器的喘振故障，又对增压器的特性进行探讨，并且对增压器与柴油机的配合进行讨论，进而深入分析增压器喘振故障的理论原因，并给出一些实际情况中引起喘振的具体因素和相应的预防、排除方法。

关键词：柴油机涡轮增压器喘振分析排除目录第一章引言································第二章增压器喘振原因的分析················2.1喘振的机理·························2.2增压器的配合及选配··················第三章影响增压器喘振的具体原因及消除方法··3.1 系统阻力增加·························3.2 增压器或柴油机本身故障········3.3 运转中的增压器与柴油机暂时失配····3.4 机车使用时对保护增压器的要求·····第四章几点建议··············结论··················辞··················参考文献····················第一章引言柴油机的功率决定于单位时间喷进柴油机的燃油量及其转化效果(热效率)。

浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施摘要：涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。

本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。

最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。

关键词：涡轮增压器；增压；喘振；预防措施作为当今热效率最高的动力机械，柴油机以其良好的经济性广泛应用于远洋船舶和内河船舶。

为了增加功率，改善热效率，提高经济性，柴油机增压程度不断提高。

增压技术使柴油机的动力性、经济性上了一个台阶，增压也成为提高柴油机功率的主要途径。

船用柴油机增压器一般应用废气涡轮增压的方法，利用柴油机排出的废气能量驱动涡轮高，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入柴油机的气缸，增加了柴油机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，不仅柴油机工作过程得到改善，燃油消耗下降，经济性提高，排放也得到改善。

因此，其工况的好坏直接影响柴油机的工作。

涡轮增压器工作时，当压气机的排出压力和流量减少时，其工作点落在压气机的喘振区时，压气机排出的压力忽高忽低，空气流量忽正忽负，引起机器强烈振动，并发出沉重的喘息声和吼叫声。

如果增压器轴承处于良好保养的状态，这种偶尔发生的喘振是没有危害的。

但是应该避免进一步喘振的发生，因为那将损坏转子，引起增压器转轴振动和整个增压器的机械颠簸，对增压器的安全运行危害极大。

发生喘振的主要因素：1.增压系统流道阻塞增压器系统流道阻塞是引起增压器喘振的最常见的原因，增压系统的气体流动线路为：“空气滤器---压气机---中冷器---进气管---气缸---排气管---废气涡轮---废气锅炉---烟囱---大气”特别是外来杂质，如油气、粉尘等赃物进入进气管道排气管道积碳，进气管道变形等，使流道阻力增大，压气机流量减小，背压升高，特性线左移（如右图）引起喘振。

此外，柴油机长期燃烧不良，涡轮喷嘴、涡轮叶片、轮盘及气封间隙两旁壁面等地方聚集大量未燃尽的碳粒的油垢，增压器停车后，油垢会冷却凝固，加大增压器运转时的机械阻力，使涡轮性能下降，最后使增压压力下降而导致喘振。

涡轮增压器是船舶动力装置的重要部件，其工作状况是否良好，对改善柴油机气缸的燃烧条件，降低燃油消耗，提高柴油机的功率有着十分重要的意义。

目前，船舶柴油机广泛采用废气涡轮增压器，利用柴油机排出的废气能量，驱动涡轮高速旋转，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入发动机的气缸，增加了发动机的进气量，可供更多的燃油完全燃烧，从而提高了柴油机的功率，并且充分利用柴油机的废气能量，提高了柴油机的经济性。

涡轮增压器处在高温高压和高速运转的工作状况，工作环境恶劣；柴油机长期低负荷状态运行，经常偏离其最佳工况，使燃烧工况恶化，造成增压器喘振时有发生。

连续性的喘振容易造成增压器转子和轴承特别是压气机叶轮的损坏，因此，对涡轮增压器喘振故障原因进行分析并探索其排除方法十分有必要。

一、故障发生过程概况某船主机为8L20/27型四冲程柴油机，8缸，缸径为200mm,行程为270mm,额定功率为800kW。

在额定转速1,000r/min时，增压压力≤0.16 MPa～0.20Mpa，单缸爆发压力≤10Mpa，单缸排烟温度≤530℃，单级、径流式涡轮增压器。

2009年坞修修前试航时右主机在840r/min以下运转正常，从840r/min加速到870r/min后，增压器开始出现严重喘振现象。

在修理后首次试航中，当右主机加速到930r/min时，增压器压气机端发出周期性的爆炸声，柴油机不能继续加速，单缸排烟温度达到460℃，比正常时高70℃左右，冒黑烟，随即停车进行检查。

经调查，该舰在2007年中修，修后试航时发现爆发压力高，单缸爆发压力在额定转速时高达11MPa，超出规定的要求。

同时，增压压力接近规定值的上限0.20MPa。

根据通常做法，首先调整喷油提前角降低爆发压力，但爆发压力基本没有改变，于是决定采取降低增压压力的方法达到降低爆发压力的目的。

为此，增压器运输到新中动力机厂进行修理，厂家将原来出口截面为34.92cm2的扩压器换为36.9 cm2的扩压器。

一故障分析及排除方法1.涡轮增压器的喘振涡轮增压器与船用柴油机匹配良好，一般在使用初期，是不会发生喘振的。

增压器的喘振是指压气机中的空气压力和速度发生周期性变化，导致叶轮发生强烈的振动，并使空气流量大大减少的一种物理现象。

发生喘振现象时及时排除缺陷，以防事故发生。

发生喘振的原因主要是柴油机的整个增压装置通道中的气体受阻；柴油机的自身故障导致与增压器匹配不良；柴油机运转转速或负荷改变太快。

此外，涡轮叶轮的叶片或压气叶轮损坏等都会引起喘振。

2．增压器的强烈振动增压器产生强烈振动主要是旋转零件损坏和转子失去动平衡所造成的。

此外叶片受到异物冲击而断裂、轴承损坏、转轴的轴颈磨损或变形、以及紧固螺栓的松动等都会引起增压器强烈振动。

3．增压压力降低当增压压力降低时，蜗轮增压器的转速也同时下降，其原因在于喷嘴环叶片变形、涡轮叶片变形等。

若增压压力降低而转速无明显变化，则主要是由于空气进口滤网阻塞、压气机叶轮与扩压器之间的气流通道被阻，或相应管道严重漏气等。

4．增压器涡轮进口温度过高若发现增压器涡轮进口温度超过规定值时，应立即降低负荷或停车，以免过热烧坏涡轮机零件。

涡轮机进口温度过高的原因如下：①涡轮机的排气背压过高，出口管道有阻塞之物，使气流不能畅通。

② 由于涡轮机喷嘴叶片变成弓形，使通道截面积变小，而引起进口的温度过高。

③柴油因某种原因使排气温度过高。

5.增压器的冷却水温度过高运转中，如果增压器的冷却水出口温度过高会使零件过热，使磨损加剧。

冷却水温度过高的原因大致如下：①进入增压器的冷却水温度过高。

这时，需要采取有效措施降低进水温度。

② 柴油机的排气温度过高，使增压器涡轮机的温度也过高而导致冷却水温度过高。

这时，只需排除柴油机排气温度过高这一故障后即可重新起动。

③ 增压器冷却水腔堵塞，使冷却水量减少。

这时，需要停车将增压器冷却水腔堵塞之物清除。

6．运转中，若发现增压器冷却水温度过高时，应降低负荷或减速运行一段时间。

燃气涡轮发动机压气机防喘措施
燃气涡轮发动机压气机防喘措施是为了防止喘振现象的发生，保证发动机的稳定运行和安全性能。

1. 增加喘振辨识能力：通过安装传感器和监测系统来实时监测压气机的振动情况，及时发现喘振现象的迹象。

2. 调整进气道结构：设计合理的进气道结构，避免气流的不均匀分布和撞击，减少喘振的可能性。

3. 提高压气机的刚度：增加压气机的刚度可以减少共振现象的发生，阻尼器的使用也可以起到类似的效果。

4. 稳定燃料供应：保持稳定的燃油供应，避免燃油过剩或不足的情况，以免引起喘振。

总的来说，燃气涡轮发动机压气机防喘措施是通过优化设计、加强监测和调整燃料供应等手段来减少喘振的发生，确保发动机的正常运行和安全性能。

北京交通大学毕业设计（论文）姓名：潘宁北京交通大学远程与继续教育学院中文摘要喘振是离心式压缩机特性的一个特殊问题,是压缩机入口气量减少到一定程度后产生的一种“飞动”现象。

发生喘振时,机器强烈振动并伴有吼声,运行操作极不稳定。

增压的方法：增压就是柴油机上装一台增压器来提高进气空气的压力，根据增压器所用能量来源的不同，增压基本上可分为三类：机械增压、废气涡轮增压、复合增压。

在各种各样的增压方法中，废气涡轮增压最简单、经济，机车柴油机几乎都采用废气涡轮增压器。

重点介绍废气涡轮增压器的结构和工作原理以及如何避免增压喘振的问题。

采用增压技术的优点：①功率大幅度的提高。

②比容积和比重量小。

③经济性得到改善。

缺点：①热负荷增大。

②机械负荷增大。

③出现工况不匹配的问题。

目录一废气涡轮增压器 ..............................错误！未定义书签。

1 .1 涡轮增压器的总体结构及型号错误！未定义书签。

二离心式压气机结构和工作原理错误！未定义书签。

1 离心式压气机的基本结构 .......... 错误！未定义书签。

2 压气机的流量特性 ...................... 错误！未定义书签。

3 压气机通流部分的气体流动 ...... 错误！未定义书签。

三涡轮机的结构和工作原理 ........ 错误！未定义书签。

1 涡轮机基本结构和工作原理 ...... 错误！未定义书签。

2 涡轮机的特性 .............................. 错误！未定义书签。

四增压器喘振 ................................ 错误！未定义书签。

五涡轮增压器 ................................ 错误！未定义书签。

1 压气机喘振 .................................. 错误！未定义书签。

2 增压空气压力下降 ...................... 错误！未定义书签。

中国民用航空飞行学院高等教育自学考试毕业论文论题涡轮发动机喘振分析及预防措施姓名王强专业航空维修工程管理准考证号 068111342108指导教师杜英杰完成日期 2012年6月16日中国民用航空飞行学院涡轮发动机喘振分析及预防措施摘要发动机是飞机的心脏，发动机的正常运转保证了飞机的安全。

发动机的喘振是发动机的所有故障中最有危害性的一个。

现就从喘振的形成，发生的条件，预防措施及使用维护中注意的事项做以下浅析。

压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率，高振幅的震荡现象。

这种低频率高振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源，它会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成机件的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。

喘振时的现象是：发动机的声音由尖哨转变为低沉；发动机的振动加大；压气机出口总压和流量大幅度的波动；转速不稳定，推力突然下降并且有大幅度的波动；发动机的排气温度升高，造成超温；严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。

因此，一旦发生上述现象，必须立即采取措施，使压气机退出喘振工作状态。

关键词：涡轮发动机；喘振；超温；预防措施；Abstract：The engine is the heart of the plane’s engines ensures the normal operation of the security. The engine surge is the engine of the most dangerous of all faults. Now from the formation of the surge, the change in condition, the preventive measures and use maintenance notices do the following analyzed.Air compressor surge is along the axis of the compressor happened low frequency and high amplitude the oscillation of the phenomenon. This kind of low frequency oscillation amplitude of high flow is a big shock source; it can lead to engine parts of strong mechanical vibration and hot end of overheating, and in a very short period of time cause serious damage to illustrate, so in any state are not allowed into the compressor surge area work.Surge is the phenomenon: the voice of the engine by whistle into deep pointed; The engine vibration increase; Compressor export total pressure and flow of the fluctuation of greatly; Speed is not stable, thrust down and suddenly there is a big wave; The engine exhaust temperature, cause overheating; Serious while happens, the air of interrupts occurred parking stall.Therefore, once the occurrence of the above phenomenon, must take immediate measures to make the compressor exit surge working state.目录摘要 (2)前言 (5)第一章喘振的认识 (6)1.1压气机工作原理 (6)1.1.1基元级速度三角形 (6)1.1.2增压原理 (6)1.2喘振的定义 (8)1.3喘振的表现及危害 (9)1.4案例 (9)第二章造成发动机喘振的原因 (11)2.1气流分离 (11)2.2叶片槽道的扩压性 (13)2.3旋转失速 (14)第三章喘振的预防及应采取的措施 (15)3.1通过改进发动机结构设计以预防喘振 (15)3.2 通过设计喘振控制系统来防止喘振的发生 (16)3.2.1压气机中间级放气 (16)3.2.2可旋转导向叶片 (17)3.2.3控制供油规律 (19)3.3正确操作, 精心维护发动机 (19)3.4 飞行过程中发动机喘振采取的措施 (19)3.4.1 选取合适的主、副油路节流嘴直径 (19)3.4.2 提高升压限制器退出工作点 (20)3.4.3 选择动态性能较好的定压活门 (20)3.4.4 选择合适的层板节流器 (21)第四章结论 (21)第五章致谢 (22)第六章参考文献 (23)前言近几十年来, 随着航空事业的发展, 飞行器的安全性和可靠性越来越引起人们的重视, 特别是民用客机,一旦发生故障,轻则影响飞机的性能,重则机毁人亡,后果不堪设想。

涡轮增压器喘振的原因及处理方法[复制链接]/forum.php?mod=viewthread&tid=88151电梯直达1#发表于 2008-4-13 01:26:30 |只看该作者|倒序浏览从柴油机气缸排出的废气具有很高的温度（约400~500°C）和一定压力（约0.2~0.4Mpa）及较高的流速[1]。

它所含热量约占燃油燃烧所放出热量的23~40%。

因此将废气通入涡轮机，使涡轮机高速旋转来带动离心式压气机，由此实现柴油机增压。

这种增压形式称为废气涡轮增压。

由于压气机叶轮的旋转，空气经过空气滤清消声器被吸入压气机叶轮。

因为离心力的作用，空气在叶轮中被压缩，其压力、温度和速度迅速增加。

从压气机叶轮流出的空气，经扩压器和涡壳之后，气流速度减少，部分速度转变为压力能。

最后，压气机出口的空气经中冷器冷却后进入柴油机进气管并到达各气缸参加燃烧。

图1 压气机的特性曲线图1为一现代压气机的特性曲线。

压气机特性线上的等转速运行线，通常称为增压特性线。

它的变化特点是：随着空气流量V的增加，增压比Πc开始是增加的。

当流量V增加至某一值时，Πc值达到最高。

然后，进一步增加流量V，增压比Πc反而降低。

这样，增压特性线如似马鞍形状。

这种变化特点是由于压气机中气体流动特点引起的。

我们可以通过图2来解释这种现象。

理论上，一只带后弯式叶片的压气机，在没有流动损失的理想情况下，转速为常数时，增压比Πc与空气流量的关系是呈线性下降趋势的，如图2中的a线。

但压气机中的实际流动是有损失的。

可以把压气机中的流动损失分为两类，即摩擦损失和撞击损失。

摩擦损失包括空气与壁面的摩擦、空气流内部的相互摩擦以及可能产生的波阻损失。

这些损失都随流过压气机的气流速度而变化，也就是随空气流量而变化，且随流量的增加而增大。

如果没有撞击损失，压气机消耗的功用来压缩空气和克服摩擦损失。

因此，随着流量的增加，摩擦损失增加，而增压比Πc总是减小的，如图2中的b线。

航空燃气涡轮发动机喘振探析喘振主要是指气流沿航空燃气涡轮发动机轴线方向出现的低频高幅气流振荡情况。

一旦航空燃气涡轮发动机进入喘振状态，不仅会导致航空燃气涡轮发动机自身出现强烈机械振动及热端超温，而且会在较短的时间内导致燃气部件出现严重破坏，最终导致整体航空燃气涡轮发动机出现不稳定运行风险。

为了避免喘振对航空燃气涡轮发动机的影响，对其运行情况进行适当分析具有非常重要的意义。

1航空燃气涡轮发动机喘振表现以航空燃气涡轮发动机特性曲线为入手点，得出若流经航空燃气涡轮发动机空气流量降低到一定限度，进而促使运用工况点下滑到喘振边界左侧。

在这期间空气流量的不稳定变化，不仅会导致航空燃气涡轮发动机内部压力出现不稳定波动，甚至会出现气流由航空燃气涡轮发动机倒流入外界大气的情况。

而气流倒流情况的出现，则会导致航空燃气涡轮发动机内部空气流量减少，进而促使航空燃气涡轮发动机功率下降、发动机推力缩小；航空燃气涡轮发动机推力的下降也会导致发动机整体燃油损耗增加，进而促使航空燃气涡轮发动机经济性能不稳定风险加大；随着燃气消耗率的上升，发动机排气温度指示值也会出现一个较大的上升幅度，最终促使进入航空燃气涡轮发动机燃气室空气量变小，而在航空燃气涡轮发动机内部轴向振动的发生，也增加了航空燃气涡轮发动机裂纹、叶片断裂的风险。

在航空燃气涡轮发动机喘振现象发生后，整体发动机声音及外观也会发生一定的变化，一方面由于严重喘振会导致航空燃气涡轮发动机通道堵塞，促使已压缩局部气体从进气口倒流，而温度骤降不仅会导致进气口周边水汽凝结，而且会促使发动机周边金属粉末剧烈震荡，最终出现冒白雾或白烟现象。

另一方面，航空燃气涡轮发动机正常运行时的声音为连续不间断的啸声，而在航空燃气涡轮发动机出现喘振现象时，由于燃气室内部空气无法完全充分燃烧，而较高的尾喷口由于与空气接触会出现快速燃烧情况，尾喷口的剧烈燃烧情况不仅会导致航空燃气发动机出现低沉声，而且会出现放炮或火舌喷出情况[1]。