摘要:渦輪增壓器是船舶動(dòng)力裝置的重要部件,它的工作狀態(tài)是否良好對(duì)改善氣缸的燃燒條件、降低燃油消耗和提高柴油機(jī)的 功率有著十分顯著的意義。由于渦輪增壓器的工況十分惡劣,使用中易發(fā)生故障,因此作為船舶輪機(jī)人員必須掌握渦輪
增壓器運(yùn)行中的故障判斷,分析產(chǎn)生故障的原因和排除故障的方法以及預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞:船舶主機(jī) 渦輪增壓器 喘振 軸承
目前,大多數(shù)船舶采用的是廢氣渦輪增壓器,其原理是回收和利用廢氣產(chǎn)生的能量驅(qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)與其同軸的壓氣機(jī)高速旋轉(zhuǎn),壓氣機(jī)再將空氣壓入柴油機(jī)氣缸內(nèi),增大了柴油機(jī)的進(jìn)氣量以利于燃油在氣缸內(nèi)充分燃燒,從而提高了柴油機(jī)的工作效率,同時(shí)又利用了廢氣能量,減少了有害氣體的排出,有利于當(dāng)代社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求。由于廢氣渦輪增壓器是安裝在柴油機(jī)進(jìn)排氣支管上,處于高溫高速的工況,此種惡劣的工作狀況易使其產(chǎn)生故障,導(dǎo)致柴油機(jī)有效功率下降、排溫升高、產(chǎn)生黑煙、燃油量消耗增加,還可能導(dǎo)致柴油機(jī)噪音加大。以下分析產(chǎn)生故障的原因:
喘振
渦輪增壓器工作時(shí),當(dāng)壓氣機(jī)的排出壓力和流量減少時(shí) ,其工作點(diǎn)落在壓氣機(jī)的喘振區(qū)時(shí),壓氣機(jī)排出壓力忽高忽低,空氣流量忽正忽負(fù),引起機(jī)器強(qiáng)烈的振動(dòng),并發(fā)出沉重的喘息或吼叫聲,產(chǎn)生這種原因主要有以下幾點(diǎn):
增壓系統(tǒng)的流道堵塞。流道堵塞是增壓器喘振常見(jiàn)原因,特別是外來(lái)雜質(zhì),如油漆,粉塵顆粒等污垢進(jìn)入進(jìn)氣管道,排氣管積炭進(jìn)排氣管道變形等,使流道阻力變大,壓氣機(jī)流量減小,背壓升高引起喘振,另外,柴油機(jī)長(zhǎng)期燃燒不良,渦輪噴嘴,葉片輪盤及氣封間隙兩旁壁面等地方積聚大量未燒盡碳粒的油垢,停車后油垢會(huì)冷卻凝固,這樣就加大了增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械阻力,致使增壓壓力下降而喘振。在日常管理中應(yīng)該定期清除氣缸進(jìn)氣口和排氣口的積炭并經(jīng)常對(duì)空氣濾器、壓氣機(jī)進(jìn)氣流道、空冷器、渦輪噴嘴環(huán)和葉輪進(jìn)行清潔,當(dāng)阻塞嚴(yán)重時(shí),須將增壓器拆開(kāi)進(jìn)行清洗。
增壓器與柴油機(jī)運(yùn)行匹配失調(diào)。柴油機(jī)與增壓器匹配良好是指,柴油機(jī)達(dá)到預(yù)期的增壓指標(biāo),增壓器在柴油機(jī)全部工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定的運(yùn)行,不喘振也不超速,并盡可能的在高效區(qū)工作。機(jī)器本身故障或船舶滿載,頂風(fēng)航行,以及輪機(jī)員操作不當(dāng)?shù)?都有可能造成柴油機(jī)與增壓器匹配不當(dāng)而引起喘振。柴油機(jī)噴油系統(tǒng)出現(xiàn)故障,會(huì)使燃料燃燒不良,引起后燃燒,柴油機(jī)活塞環(huán)斷裂或者粘著,可能導(dǎo)致氣缸漏氣,熱負(fù)荷增大,排溫升高,若柴油機(jī)供油量不變,因有功功率下降而導(dǎo)致柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降,而排溫升高,引起廢氣能量增加,增壓器轉(zhuǎn)速升高,供氣量增大,從而破壞了柴油機(jī)與增壓器的正常匹配關(guān)系。導(dǎo)致壓氣機(jī)大背壓小流量的工作狀況,易發(fā)生喘振,此種情況,噴油系統(tǒng)故障排除后,喘振便消失。另外當(dāng)船舶滿載,頂風(fēng)航行時(shí),主機(jī)負(fù)荷加大,柴油機(jī)處于高負(fù)荷低轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài),燃油系統(tǒng)供油量加大,后燃引起廢氣能量升高,而氣缸耗氣量卻因?yàn)椴裼蜋C(jī)轉(zhuǎn)速的降低而減少,這也會(huì)引起增壓器與柴油機(jī)匹配不當(dāng)而發(fā)生喘振,針對(duì)由此引起的喘振,減小油門即可消除。
柴油機(jī)各缸負(fù)荷不均勻。由于負(fù)荷不均而引起的喘振排除故障的方法是使柴油機(jī)每組氣缸的供油量趨于均勻。
柴油機(jī)負(fù)荷驟變。若船舶遇到大風(fēng)浪時(shí),螺旋槳露出水面,柴油機(jī)負(fù)荷驟然減少,轉(zhuǎn)速升高,各缸供油量減少,使得供給增壓器的廢氣量減少,增壓器轉(zhuǎn)速下降,從而使壓氣機(jī)流量減少,達(dá)到一定程度發(fā)生喘振,預(yù)防措施是避免飛車的發(fā)生。
軸承燒損
軸承在增壓器中很重要,不僅保證轉(zhuǎn)子安全可靠地運(yùn)行還要保證轉(zhuǎn)子的準(zhǔn)確定位。高溫高速和輕負(fù)荷條件下工作的增壓器,漏油量過(guò)少或短時(shí)間斷油均會(huì)造成軸承甚至整臺(tái)增壓器損毀的大事故,柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用中,滑油沉積的污垢在滑油觀察鏡中形成污痕造成虛假油位;工作中因視角上的失誤而導(dǎo)致滑油量不足,滑油壓力過(guò)低甚至斷油,從而造成軸承燒損。平時(shí)維護(hù)管理,特別是巡回檢查時(shí),應(yīng)注意檢查軸承潤(rùn)滑油的壓力和溫度,通過(guò)觀察鏡檢查滑油的流動(dòng)情況,不允許流量減少和斷油,當(dāng)油量不足時(shí)及時(shí)補(bǔ)充。軸承損壞是軸承箱滑油快速減少最常見(jiàn)的故障現(xiàn)象,在增壓器運(yùn)行中應(yīng)該經(jīng)常使用探聽(tīng)棒來(lái)聽(tīng)增壓器內(nèi)部的聲音有無(wú)異常,以使軸承缺油或損壞被及時(shí)發(fā)現(xiàn)以免造成更大的損失和嚴(yán)重后果。
增壓器壓力下降或升高的原因
1、壓氣機(jī)空氣濾器、葉輪、擴(kuò)壓器、及渦輪噴嘴因長(zhǎng)時(shí)間使用而臟污。
2、柴油機(jī)供油系統(tǒng)故障:常見(jiàn)的有噴油過(guò)遲,后燃現(xiàn)象嚴(yán)重,使廢氣能量增加,氣缸排度升高,這將產(chǎn)生兩方面的影響,一是渦輪進(jìn)口的能量增大,使增壓器轉(zhuǎn)速上升,從而導(dǎo)致增壓器壓力亦上升;二是渦輪的流量減少,使壓氣機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)向喘振線移動(dòng),這會(huì)使掃氣壓力上升,同時(shí)導(dǎo)致排氣溫度過(guò)高,甚至排氣管和渦輪管發(fā)紅。使用中應(yīng)該及時(shí)排除故障調(diào)整噴油定時(shí),減少甚至消除后燃現(xiàn)象,這樣既節(jié)約油耗又能保護(hù)渦輪機(jī)。
3、柴油機(jī)氣閥漏氣或開(kāi)啟過(guò)早。
4、廢氣渦輪噴嘴環(huán)變形。
5、增壓壓力調(diào)節(jié)閥失靈。
綜上所述,渦輪增壓器工作狀況的良好,可使柴油機(jī)大大提高輸出功率,降低燃油消耗,同時(shí)也可減少?gòu)U氣中有害有毒氣體的含量,因此輪機(jī)人員應(yīng)重視渦輪增壓器的正確使用及日常維護(hù)保養(yǎng)工作,以確保柴油機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。
(作者單位:廈門海隆對(duì)外勞務(wù)合作有限公司)
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