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《淺析船用柴油機廢氣渦輪增壓器喘振》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、船用柴油機廢氣渦輪增壓器喘振故障的分析駐軍某部裝備部洪哲摘要:本文對廢氣渦輪增壓器喘振原因進行了理論分析，并結(jié)合實例給予剖析及對策。關(guān)鍵詞:柴油機；廢氣渦輪增壓器；喘振原因；實例分析；對策在柴油機修理中，我們經(jīng)常遇到柴油機廢氣渦輪增壓器喘振故障，外觀表現(xiàn)為柴油機在某個工況的某個狀態(tài)點，廢氣渦輪增壓器離心式壓氣機一端發(fā)出“呼嚕、呼?！钡穆曇?，或在個別機型還出現(xiàn)短促的放炮聲,有的瞬間消失，有的反復(fù)出現(xiàn)；有的在柴油機非常用工況出現(xiàn)，有的在柴油機常用工況出現(xiàn)。廢氣渦輪增壓器發(fā)生喘振時，柴油機即處于一種極端不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，嚴重時，可導(dǎo)致
2、增壓器軸承損壞甚至燒毀。由于引發(fā)增壓器喘振故障的原因較多，既有增壓器本身的原因，也有柴油機及系統(tǒng)（含船體）的原因，更有人員在不同海況操縱的原因，或者幾方面原因交織在一起。所以有必要對柴油機廢氣渦輪增壓器喘振故障的機理分析、原因及處理方法進行探討，并提出相關(guān)對策。一、廢氣渦輪增壓器喘振機理分析增壓器產(chǎn)生喘振故障的原因從根本上講，是由于在壓氣機出口產(chǎn)生了較高背壓，使壓氣機的實際流量小于該轉(zhuǎn)速下引起喘振的限制流量，造成氣流與葉片的強烈撞擊與脫離而發(fā)生的宏觀現(xiàn)象。從對葉輪進口情況的分析來看，當實際流量與設(shè)計流量相吻合時，氣體的流速方向與
3、葉片曲面相切，氣流流動完全與葉片通道形狀匹配。但是，當由于某種原因?qū)嶋H流量小于相應(yīng)的設(shè)計流量時，氣體的相應(yīng)流速方向不再與葉片進口幾何曲面相切，而是在進口處與凸面分離，構(gòu)成一個沖角，由于流動氣體的慣性，葉輪轉(zhuǎn)動將使分離加劇。在分離區(qū)域內(nèi)，氣流產(chǎn)生渦漩，壓力下降并波動，還以壓力波的形式向后傳播。在實際流量大于相應(yīng)設(shè)計流量時，氣流也會在葉片進口凹面處產(chǎn)生分離，但是由于流動氣體的慣性作用，葉片旋轉(zhuǎn)時迫使氣流壓向凹面，使分離現(xiàn)象減輕，區(qū)域縮小，一般只保持在葉片邊緣處，不再擴大。對出口壓力和排量無明顯影響。在葉片式擴壓器中也有同樣情況，當實
4、際流量小于相應(yīng)的設(shè)計流量時，也會發(fā)生氣流分離，部位是在葉片凹面，分離現(xiàn)象較輕時，分離區(qū)域內(nèi)氣壓與排量雖有波動，但對整個壓氣機來說氣壓與排量基本上還是穩(wěn)定的，但嚴重時分離現(xiàn)象可以擴展到所有葉片及全部通道。此時出口壓力將急劇下降，甚至發(fā)生出口氣體向進口方向明顯倒流。隨著分離和倒流的發(fā)生，出口壓力也隨之回升。但誘發(fā)因素只要還存在，氣體還會再次發(fā)生分離，繼續(xù)出現(xiàn)倒流與降壓。就這樣，使出口壓力明顯忽高忽低，如此反復(fù)進行，并同時發(fā)出“呼嚕、呼?！钡穆曇?，對個別機型還發(fā)出連續(xù)而短促的爆裂聲，直至渦輪增壓器與柴油機的不當匹配改變?yōu)楹线m匹配為止。
5、6由此可見，渦輪增壓器發(fā)生喘振歸因于渦輪增壓器與柴油機工況失配，無論是渦輪增壓器本身或柴油機及其系統(tǒng)的故障，還是操縱、船體、海況等等方面的原因，也不管一個方面因素，還是數(shù)個方面因素的疊加，凡能導(dǎo)致使渦輪增壓器與柴油機工況失配的，都會導(dǎo)致渦輪增壓器瞬時或在一段時間內(nèi)發(fā)生喘振。二、廢氣渦輪增壓器喘振故障的原因1、柴油機原因當柴油機噴油系統(tǒng)有故障時，如氣缸燃燒不良、活塞環(huán)粘著、氣伐燒損等，都可能使熱負荷加大，排溫升高。如果供油量不變，則柴油機轉(zhuǎn)速下降，而排溫高意味著廢氣能量增加，使增壓器轉(zhuǎn)速升高，供氣量增多。這破壞了增壓器和柴油機的正
6、常匹配關(guān)系，導(dǎo)致壓氣機在高背壓、小流量的狀態(tài)下工作，嚴重時就會發(fā)生喘振。一臺脈沖增壓柴油機采用多臺增壓器工作時，各增壓器并聯(lián)地向一根進氣總管供氣。當出現(xiàn)氣閥規(guī)時、間隙調(diào)整不好、油頭卡死等故障時，各缸負荷會出現(xiàn)嚴重不均，渦輪功率不足的增壓器轉(zhuǎn)速下降，供氣能力也下降。而其它增壓器工作正常，壓氣機的出口背壓仍與正常運轉(zhuǎn)時相同。這對于燃燒較差的氣缸所聯(lián)增壓器而言，背壓就顯得過高，其壓氣機的排量減少，就會引發(fā)喘振。對一臺增壓器而言，在脈沖增壓時，柴油機各缸的工作不平衡，也會造成壓氣機喘振，2、氣流通道原因柴油機運行時，增壓系統(tǒng)的氣體流動路
7、線是：壓氣機進口慮清器和消音器→壓氣機葉輪→壓氣機擴壓器→空氣冷卻器→掃氣箱→柴油機進氣口→排氣伐→排氣管→廢氣渦輪噴嘴環(huán)→廢氣渦輪葉輪→廢氣鍋爐→煙道→大氣，其中，各組成部分的流通面積都是固定的，只有各氣缸的進排氣口是按照一定的發(fā)火順序輪流開關(guān)，頻度、時間與柴油機轉(zhuǎn)速有關(guān)。但無論什么時刻，至少總有幾個汽缸的進排氣口是相通的。上述流通路線中的任一環(huán)節(jié)發(fā)生阻塞，如臟污、、結(jié)炭、變形等，都會因流阻增大而使壓氣機流量減少，背壓升高，引起喘振。其中容易臟堵的部件是壓氣機進口慮清器、壓氣機葉輪和擴壓器、空氣冷卻器、汽缸進氣口與排氣口、廢氣
8、渦輪噴嘴環(huán)和葉輪。此外，渦輪噴嘴環(huán)還容易發(fā)生熱變形。管理中應(yīng)檢查上述部件的污損，并加以清潔。這樣，就可以防止和排除因流道堵塞而引起的喘振。3、多臺壓氣機并聯(lián)工作耦發(fā)喘振兩臺或多臺壓氣機并聯(lián)工作發(fā)生喘振時，往往是一臺壓氣機由于某種原因先發(fā)生喘振，其它壓氣機相繼發(fā)生
