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船舶废气涡轮增压器喘振现象浅析

作者：周海洋

来源：《中国科技博览》2017年第35期

[摘 要]本文讲述了可能影响船上增压器喘振的因素。主要有柴油机因素，中冷器因素，增压器因素，环境因素。提出了可能导致喘振的具体原因和解决方法。 [关键词]柴油机；废气涡轮增压器；喘振

中图分类号：TP251 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0039-01 1.增压器喘振的机理

增压器喘振现象是发生在增压器偏离工况的情况下的。喘振的具体现象为压气机振动并发出异常的响声。到底有什么因素会导致增压器的喘振现象呢？经过分析，当气流很微弱时，会导致增压器喘振现象的发生。例如：增压器中气流不通畅会引起增压器喘振。当流道阻塞时，增压器内的压力会急剧增高，导致流量减少，破坏了增压器正常工作时的特性曲线。在设计流量下，气流会平静地流进压气机端，气流与其中的部件不会发生撞击，也不会发生分离。如果流量大于设计流量会怎样呢？气流会产生分离现象。经分析可以知道，压气机喘振的主要因素是扩压器叶片内气流的分离。通过学习废气涡轮增压器可以知道，增压器喘振的根本原因是压气端与废气端的能量不平衡导致的。但是，其中的原因也是非常多的。比如：气道和滤网阻塞，柴油机自身零部件问题。

一般刚出厂的柴油机，通常没有喘振现象的发生，因为增压器是新的，慢慢地，时间长了，增压器各个部件就可能发生损坏，导致增压器和柴油机的匹配性能会逐渐恶化，愈发恶劣，从而压气机气流流量会减少，从而引起喘振现象。引起喘振现象的原因很多，一般来讲并不会是单方面的原因，也有可能是由其他因素造成的或者由其二者共同引起的。 2.影响增压器喘振的因素 2.1 柴油机因素

柴油机转速或载荷波动引起喘振

假如柴油机转速突然从高速降速那么会引起喘振吗？答案是肯定的。因为增压器转子转速非常大，它所具有的能量非常高，短时间能量并不能随着转速的减少而减小，此时柴油机内气体量急剧增多造成喘振现象。当柴油机内的气体变少后，柴油机与增压机匹配良好后，喘振现象消失。

配气机构故障引起喘振

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进气口打不开或其他原因导致关闭不严，也会造成喘振现象。如果进气口打不开，压气机空气阻尼变大，会造成柴油机内进气量不足，滞燃严重，产生喘振现象。

同样当进气口关闭不紧时，会造成泄露，引起燃烧不良。渐渐地导致喘振现象。 同理分析，排气口打不开或关闭不严也会导致喘振现象。 后燃严重引起喘振

若柴油机燃烧工况不良、滞燃不良，气缸体积将不能容纳此时的气体总量，最终也会造成喘现象的发生。 2.2 中冷器因素

冷却器的安装是为了来降低空气的温度，从而空气质量变多，而体积没有变化。这样做同样增加了柴油机的功率，提高了经济性和减少了排放。假如中冷器中冷却水水温非常高会导致冷却效果变差，造成空气温度高，充气量减少，燃烧恶化，最终引起喘振现象的发生。 2.3 增压器因素 （1）增压器的喘振裕度

（2）涡轮或压气机的流通面积不足

涡轮进气道上有污泥、异物或残碳，最终导致增压器发生喘振的现象。 2.4 环境因素

（1）空气吸入温度的影响

在寒冷的季节，天气很冷，温度很低，增压器和柴油机工况匹配不良，进入气缸的气体密度会变大，同样质量也会慢慢的增加，最终会引起喘振现象的发生。

在酷热的季节，天气变热，温度很高，增压器和柴油机工况匹配不良，同时因为进入气缸的气体密度会变小，同样质量也会慢慢减小，最终会引起喘振现象的发生。 （2）大气压力的影响

众所周知，大气压力会随海拔高度的升高而变小。大气压力在很低的时候，因为气体密度过小，到达气缸中气体总量不充分，最终引起增压器喘振现象的发生。 3.增压器喘振的具体原因和解决办法

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3.1 增压系统气流通道堵塞

（1）滤网阻塞，阻力变大而发生喘振。解决办法：清洗或更换滤网。

（2）消音器的问题，造成气体在流道里的产生阻塞，流量变小，最终引起喘振现象的发生。解决办法：对消音器进行检修。

（3）压气机叶轮和扩压器问题，造成气体流量减小。解决办法：对其进行清理工作。 （4）冷却器问题，造成气体通流面积减小，空气减少而发生喘振。解决办法：对冷却器进行异物的处理工作。

（5）气缸的进气口和排气口有问题，造成气体阻力增大，压气机气体量变少而引起喘振。解决办法：清理积碳和异物，保持其清洁。

（6）废气锅炉烟气通道的问题，积灰会引起喘振现象的发生。解决办法：清洁或疏通烟道。

3.2 增压器或柴油机故障，增压器压气机工作点左移，处于喘振区

（1）压气机中叶轮的问题，造成气体密度减小，造成压气机气体流量变小而引起喘振现象的发生。解决办法：购买新的叶轮和叶片进行装复。

（2）涡轮叶片表面发生异样，造成匹配间隙变宽，导致压气机气体量变少而引起喘振现象的发生。解决办法：调整间隙或更换叶片。

（3）增压器中存在气体漏泄，造成增压器增压效果变差。解决办法：解决泄漏。 （4）压气机压力变化的影响，压气机内的压力急剧增大而引起喘振现象的发生。解决办法：采取相应的措施是气体温度降至正常工况。 3.3 运行中的增压器与柴油机暂时失配

（1）在升速过程中油门手柄设置不当引起喘振。解决办法：避免此类状况的发生，必要时采取紧急措施。

（2）停车过程中油门手柄变化太快引起喘振。解决办法：避免此类状况的发生，必要时采取紧急措施。

（3）船舶在恶劣的海况航行时容易发生发生飞车现象，同时柴油机的转速将会突然变大或变小引起喘振。