不同类型的废气涡轮增压系统的喘振分析

不同类型的废气涡轮增压系统的喘振分析

高涛

安徽信息工程学院，安徽省芜湖市  241000

摘 要：本文主要内容是针对不同类型的船舶废气涡轮增压器的喘振故障分析，采取有效措施，预防或及时解决船舶柴油机的喘振故障，以保障柴油机的正常运转。

关键词：废气涡轮  增压器  喘振  分析

。废气涡轮增压器的应用可以较大幅度地提高柴油机的功率和经济性，目前被广泛使用。但在柴油机长期处于低负荷运行时，就会导致废气涡轮增压器喘振现象的发生，从而影响船舶的正常航行。

喘振的机理是：涡轮增压器由废气涡轮、压气机、转子总成、轴承、中间体和密封装置等组成。柴油机排出的高温高压废气驱动涡轮旋转，废气涡轮再带动同一轴上的压气机共同旋转，经空气滤清器过来的空气被压气机进一步压缩，再经过压气机增压后进入柴油机气缸内。因此当柴油机转速一定时，压气机的进气流量减小时，造成流道中气体的速度不均匀和出现返流现象，引起压气机工作不稳定，伴随着压气机的剧烈振动，并发出吼叫声或喘息声，并引起转轴的振动和整个涡轮增压器的机械颠簸。这种现象就被称为涡轮增压器的喘振。

针对船舶废气涡轮增压器喘振的特点，我们通过分析各种不同的船舶柴油机的增压系统，根据其涡轮增压器供气的变化规律不同，来分析其各自发生喘振的原因。

1.单独增压系统发生喘振的原因及采取的措施：

单独增压系统由于平时疏于检修保养的问题，可能因油污结碳而导致气道堵塞时，会引起涡轮增压器的背压升高，从而导致排气量减小。引发涡轮增压器在低负荷下发生喘振。另外，航行中机舱环境温度过高，高温下空气流量会减少，也可能引起喘振。

措施：做到定期检修，清理气道和中冷器，使它保持流道通畅。在机舱环境温度过高的情况下，要及时打开机舱轴流风机等设备，加强机舱通风。

2.串联增压系统发生喘振的原因及采取的措施∶

串联增压系统在柴油机高负荷情况下却容易发生喘振。因为在柴油机负荷提升其转速也相应增加时，一级增压的涡轮增压器的排出量随着转速提升而加大。虽然这时二级增压的往复泵的泵气量也有所增加，但不如涡轮增压器的排出量增加的快，这就造成了涡轮增压器的排量与往复泵的吸气量不对等，产生逆差。导致二级增压的往复泵不能把一级增压的涡轮增压器的全部排量吸收，从而使增压器排出管路中的背压急剧升高，使得增压器在相应转速下的流量相对减少。随着柴油机的负荷不断加大，柴油机的转速也相应不断提升，就会使这一现象就更为严重。因此，在柴油机高负荷情况下串联增压系统就会因一级增压和二级增压的排气和吸气量的不平衡导致喘振。

另外，因维修保养问题，使增压器内部气道出现油污、结碳堵塞现象；或机舱环境温度过高，高温下空气流量减小，这些也是串联式涡轮增压器发生喘振的另一个原因。

措施：当串联式增压系统在高负荷或上述情况下发生喘振时，可采取逐步降低负荷和柴油机转速的措施来消除喘振。加强涡轮增压器的定期检修保养，高温环境加强机舱的通风换气。

3.并联增压系统发生喘振的原因及采取的措施∶

并联式增压系统中，涡轮增压器与往复泵的排出口是并联的结构。因此，根据这个结构特点，我们发现在柴油机低负荷状态下，此类增压系统反而容易出现喘振。原因是：在柴油机低负荷时，由于柴油机的转速下降，涡轮增压的转速也会随之下降，这样会导致涡轮增压器的排气量迅速下降。但往复泵由于其结构的问题，在柴油机转速下降的同时，往复泵转速虽然也同步下降，但其排量的下降会小于涡轮增压器。这样在并联排出口就会出现涡轮增压器会因为往复泵的出口排出压力高于涡轮增压器出口的排出压力，使涡轮增压器产生高背压，从而引发喘振。

另外，因维修保养不当，使增压器内部气道出现油污、结碳堵塞现象；或机舱环境温度过高，高温下空气流量减小，这些也是并联式涡轮增压器发生喘振的另一个原因。

措施：针对并联式增压系统喘振的原因，可采取在扫气箱上安装专门的放气阀，通过从扫气箱里放气的方式，来提高涡轮增压器排出口的排气量，降低高背压，以消除喘振。另外，加强对涡轮增压器的定期检修保养，高温环境加强机舱的通风换气。

4.结束语

通过对上述几种类型涡轮增压器的喘振原因的分析，可以知道引起涡轮增压器喘振的可能不是单纯的某一种原因所致，而很可能是几种原因的混合而导致。所以要求轮机管理人员在遇到故障问题时，要全面综合分析考虑各种因素。

总之喘振有其固有的属性，是没有办法从根本上绝对避免的，因此对于轮机管理人员要尽可能了解各种引起喘振的因素，然后从可能性最大的原因开始排除故障，正确及时处理喘振问题，避免出现涡轮增压器因喘振而导致机损事故的发生。

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