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    但是增压器的工况是在高转速、高温下工作，他的润滑、密封都要求的比较高，这就要求我们管理人员具有较高的管理水平，增压器的日常管理故障是经常发生的，而且故障的原因也是不同的，这就需要管理者有丰富的理论知识去判断，有实际的动手能力，去解决发生的各种故障。

    下面从增压器的基本原狸分析增压器喘振的原因：

一、增压器的基本结构和工作原理

1.1 增压器的基本结构

    1）离心式压气机

    离心式压气机主要由进气消音器、压气机叶轮、扩压器、排气蜗壳等组成。空气从消音器滤网被吸入，消音器中的滤网和导流盆使空气转向并对其消音。压气机工作叶轮一般包括前弯导风轮和半开式工作轮。导风轮的方向和角度应适应气流流入叶轮的相对流向，使气流从轴向平滑地过渡到径向，以减少进气流量的损失；直叶片径向布置在压气机叶轮上，并形成叶片间的流道。扩压器叶片间的流道被扩张，相较于圆环形平板圈，叶片环在尺寸上通常要窄一些。

    2）废气涡轮机

    废气涡轮包括轴流式涡轮机和径流式涡轮。在轴流式涡轮机中，废气在涡轮叶片中的流动方向是和涡轮机轴平行的。而在径流式涡轮机中，涡轮叶片中的废气流动方向是从涡轮机的外部流向中心。轴流式增压器一般为大中型船用柴油发动机所使用，而中小型柴油发动机则主要采用径流式涡轮增压器的方式。近年来径流式涡轮增压器也有向大型化发展的趋势。对于轴流式增压器，其废气涡轮包括涡轮和进、排气箱等。此外，涡轮的进、排气箱箱体内部采用水为冷却剂。轴承装在增压器同轴的两端，形成转子。气封和油封的形成可有效地阻止燃气和油气泄露。

    3）转子与轴承

    如图2.1所示，从增压器整体结构看，其转子是由废气涡轮和离心式压气机的叶轮安装在同一根轴的两端所构成的。为了保证良好的平衡，增压器的涡轮轴和废气涡轮之间一般通过摩擦焊进行整体焊接，压气机的叶轮与涡轮轴间采用过渡配合。整个转子的平衡设计上经过十分精确的计算，使得高速工况时的运行也变得非常可靠。

    图2.1 增压器转子

    涡轮增压器转子在径向方向上通过布置在轴承壳体中的涡轮机叶轮和压缩机叶轮之间的2个滑动轴承引导。转子整体的设计上采用内支承，即在两叶轮之间放置一对完全浮动的浮动轴承，这样的转子结构优点是形式简单，轴颈尺寸小、转子的重量轻、刚性好、易清洁等。

1.2 增压器的工作原理

    1）压气机的基本工作原理

    对于废气涡轮增压器，压气机通常采用单级离心式结构。如图22所示，当压气机运行时，外部空气在压差作用下先沿轴向方向被吸入压气机叶轮。随后，气流经通道均匀流入叶轮，能量损失小。进气通道呈渐缩型，气体在其中流过时，压力减小、温度降低，气体流动速度有所增加。当气体被吸入叶轮后，在叶轮作用下，气体开始加速回转，最终流到叶轮的外边缘并被压缩。此时，压气机叶轮对气体做功，使被吸入空气的流速、压力和温度有所增高。随后，气体流入扩压器，此时的流道呈渐扩型，由能量转化知气体流速将降低，压力有所升高。最后，当气体流入排气蜗壳时，气流通道也呈渐扩型，故此时气体压力继续升高，流速降低。

图2.2 离心式氧气机工作原理

    压气机中的能量损耗主要来源于气流损耗，叶轮摩擦损耗，轴承摩擦损耗和空气撞击损耗等。

    2）涡轮机的基本工作原理

    “育鲲”轮NA40/S型增压器的涡轮机采用单级轴流式结构。在工作时，经气缸排出的废气流入喷嘴。喷嘴呈收缩型，废气流过喷嘴时流道截面积渐渐变小，相同时间下流过的流道轴向长度增大。此时废气速度增大，压力降低。在流出喷嘴之后，经加速后的气体流入工作叶轮，并且由于离心力的存在，使叶轮不同曲率的表面上产生不同的压力值。这些不同的压力产生一个作用合力，作为冲动力作用在增压器涡轮机的叶轮叶片上，并对增压器涡轮机的轴系产生一个相应的作用力矩。此外，因为废气涡轮的叶轮叶片气体流动通道形状也是缓慢缩小的，废气流过时流道截面积渐渐变小，动能增大，将产生一个相反力矩作用在涡轮上。上述两个力矩具有相同的方向，涡轮机叶轮在其复合作用下动作。

浅析船舶主机增压器喘振原因及日常管理

1.3 滑油系统

    涡轮增压器的轴承润滑主要取决于主机的润滑油系统。图1.2为二冲程涡轮增压器的滑油系统。如图所示，增压器转子由两个滑动轴承支撑，固定于压气机叶轮和涡轮机转子间的轴承壳体（5）上。压气机侧轴承被用来进行轴向定位和承受轴向推力。滑油系统通过供给管路（1,3和5.1）向压气机侧的定位轴承提供滑油润滑，通过管路（1,3和5.2）向涡轮侧的滑动轴承提供滑油润滑，同时滑油也被用于轴承冷却。

图1.2   二冲程主机滑油系统图

1-主机供液管；2.2-节流孔；3-涡轮增压器供液管；4-单向阀：5-涡轮增压器；6旁通单向阀；7-后润滑油箱；8-溢流管；9-排水管；10-通风箱：11-滑油柜/曲轴箱；12-通风管；13-压力表；14-压力控制器

    此外，二冲程柴油机涡轮增压器所需的滑油压力可通过进油管（3）分支前管路中的节流孔（2.2）进行调节，止回阀（4和6）之间的两个进油管（5.1）和（5.2）处的测量接头则用于监控滑油压力。

1.4 密封空气系统

    除用于对增压系统密封外，密封空气还有如下作用：

    ◇防止滑油漏入涡轮；

    ◇防止废气流入油空间；

    ◇减少作用在定位轴承上的轴向推力等

    图1.3为二冲程柴油机涡轮增压器的密封空气系统。如图所示，当密封空气系统工作时，密封空气通过空气管路（4）向涡轮侧空间供气，空气应从增压空冷器的下游（2）排出。当密封空气从空冷器或辅风机排出时，应注意选择恰当的排气点以防止积灰或凝水，一般将其设置在增压空气管路（3）的上方。此外，密封空气也通过管路向涡轮增压器供气，并依据增压器的相应尺寸，通过节流孔（5）向相关阀件进行供气量的调整。

图1.3二冲程主机涡轮增压器密封空气系统

1-涡轮增压器；2-增压空气冷却器；3-增压空气管；4密封空气管；C压气机；T-涡轮

    压气机叶轮后的压缩空间通过轴承上的钻孔向气体出口通风，以此减少作用在压气机叶轮后侧的轴向推力。

二、喘振故障分类及其原因

2.1 喘振的产生机理

    1）作为柴油机增压器的常见故障，喘振在现代船舶运行中的影响愈发不容忽视。其机理是在增压器运行期间，当进气流量低于限制流量时，气体流动时在压气机叶轮入口或扩压器叶片中产生分离现象并伴随较强振动，随后气体回流导致增压器振动，影响其运行性能。喘振一方面会使柴油机实际运行中的增压比低于设定值，与此同时还会降低压气机叶轮运转的稳定性，引发叶片疲劳断裂并损坏增压器轴系等。

图2.1   工作轮叶片前缘附近的空气流动情况[2]

    在设计工作条件下，由图3.1中的（a）可知，气体平稳地流入工作轮叶片前缘，气体流过时与叶轮叶片间基本不发生任何的撞击或分离；当实际进气流量大于计条件下的进气限制流量时，由图3.1中（b）可知，气体从叶片前缘处凸面冲入，此后与凹面分离。然而，由于压气机叶轮叶片旋转方向压向空气产生分离的区域，一定程度上削弱了这种分离的趋势，使分离区不会变的过大；当流量小于设计流量时，由图2.1中（c）可知，W为气体流动时的相对速度，其方向与压气机叶轮叶片进口几何形状成冲角，气流在叶轮叶片凸表面上形成涡旋。由于气流的惯性作用，该涡旋区域不断扩大，造成气流与叶片表面间发生很大程度地分离。流量越小，分离越严重。当流量小到某一流量值以后，气流所形成的强烈涡流造成压气机的排量忽增忽减，出口压力增减反复变化，机件发生强烈振动，引起喘振。类似地，叶片式的压气机扩压器中也存在这样的过程。

    2）喘振本质上是由离心式压气机的工作特性决定的，前者也是后者的固有属性。此外，离心式压气机的工作参数会随不同工作条件而变化调节。在各种转速条件下，增压器压气机的排压和效率随空气流量的变化规律称为其运行特性，表示这种变化规律的曲线称为其特性曲线[3]。如图2.2所示，图中的曲线1、2、3和4均为等转速线，表示当转速恒定时离心式压气机的工作特性。由图示可知，等速线的位置高度随转速的增大而增大，但其整体的变化规律相似。曲线D表示等效率线，从曲线形状上看近似呈下凸的椭圆型，且位置越靠近外围表示的效率越低，椭圆中心为最高效率点。最高效率曲线A是由不同转速下对应的最高效率点连接得到的。当离心式压气机由于某些原因导致进气流量减小并达到一定限度时，其工作状态开始严重失去稳定性，发生喘振现象。喘振线B是将不同转速下对应的喘振点相连所得，其左侧区代表喘振区，右侧代表稳定区。正常工况下通常不允许离心式压气机在喘振区运行。

图2.2离心式压气机特性曲线[4]

    当涡轮增压器采用离心式压气机和柴油机协同工作时，增压器的气体供应能力和压力大小应与柴油机的性能参数相适应。此时，在柴油机各种不同负荷下压气机的排压与空气流量间的作用规律曲线称为增压器的工作特性曲线或配合工作特性曲线。如图3.2中的C线所示，由于压气机运行的最高效率线A与喘振区太过靠近，为尽可能地减少或延后喘振的发生，故实际的工况特性曲线选择往往比A右移一些。这样尽管压气机的实际运行性能不能保持在最佳状态，但这种做法却使得压气机能更多地在稳定区运行。

    3）喘振现象的产生与增压器的运行特性密切相关。如图2.3所示，在不同负荷下，柴油机的增压压力与柴油机增压空气流量之间的关系曲线称为柴油机进气特性曲线[5]。在正常工作条件下，柴油机螺旋桨推进特性曲线为C，与喘振线B的上部距离较大，下部距离较小，即空气流量较大时喘振余量较大，不易发生喘振现象。空气流量较小时，喘振余量较小，进入喘振区工作的可能性增大。但若做好增压系统的管理保养工作，使其不至流量降的太低或背压升的过高，则正常运行时，也不会过多地发生喘振现象。当增压系统出现脏堵、结垢等情况，将使得进气流量降低，气流阻力升高，背压升高。若增压空气流量实际值降低到某临界流量点如Q时，则增压系统在负荷较低时将发生喘振。为了有效地减少喘振发生的频率，轮机管理人员不仅应注意好增压器和柴油机特性间的选配问题，也应严格地做好双方设备日常的清洁工作。

图2.3   柴油机进气特性曲线

B-喘振线   C、C`-柴油机工作特性曲线   Q-增压空气流量

P-柴油机增压压力   Q-喘振发生点增压空气流量

2.2 增压器喘振的危害

    当增压系统发生较为连续的喘振现象时，气流振动剧烈，不仅会使压气机的进气流量减小，还会使其叶轮叶片等部件的运行变得很不稳定，并发出很大的声响。喘振削弱了增压器的工作效率，也使气缸燃烧效率降低，功率损耗变大。与此同时，喘振还会减少增压器轴承等部件的使用寿命。此外，喘振还带来了很大的噪声污染，对机舱人员的正常作业造成干扰。当增压器喘振时，整个设备的运行会失去稳定性，部件之间的配合关系也变得不够精确，对机舱人员的健康工作构成较大的潜在威胁。

2.3 增压器喘振的原因分类

    根据对增压系统喘振的机理分析知，造成喘振的本质原因是压气机处的实际进气流量低于了所处转速下引发喘振的限制流量。故分析喘振的故障原因也即是分析各种可能造成压气机“小流量、高背压”的工况。本文以此为思路，分析了造成喘振的直接原因即直接改变了进气流量的影响因素，以及间接原因-即通过影响压气机背压的大小改变了进气流量的相对大小。

    2.3.1 增压系统气流通道阻塞

    由图2.4可知，当柴油机工作时，对于增压系统，气流首先从进气滤网流向压气机叶轮，空气从叶轮流出后，随后进入扩压管以及空冷器。被空冷器冷却后的气体进入扫气箱，之后通过气缸进气口流入气缸。从气缸排气口排出后，气流经排气管流向废气涡轮的喷嘴环和叶片。最后，进气从烟囱流向大气。在以上气体流动路径中，每个部分的流通面积都是确定的。如果任何一个环节因污染、积碳或结垢等原因被阻塞，流动阻力将增加，压气机负荷增大，造成进气流量减少，使柴油机和增压器的工况配合曲线靠近喘振区，发生喘振。其中，增压系统的进气滤网、消音器，压气机叶轮和空冷器等组件比较容易脏污，而气缸进出口则易积碳。对于此种情况，平时应严格做好增压系统的清洁工作，保持气流通道畅通，以避免喘振的发生。

图2.4   增压系统气体整体流通图

    2.3.2 非流道阻塞因素的影响

    1 增压器和柴油机的运行失配

    1）船舶阻力增大引起的喘振。对于采用非全制式调速器的船舶，当船舶满载、顶风、污底或在大风浪天航行时，会导致外部负荷变大，船舶航行阻力增加，柴油机转速下降，且下降后的转速对应下的最大油门低于目前实际工况下的油门，造成高负荷。此时，在调速器的作用下，供油量增加，柴油机在低转速和高负荷的条件下运行。随后，废气能量增大，导致增压器涡轮端受到的废气驱动力增大，则增压器转速和压气机排气量随之增大。然而，此时柴油机转速低，空气消耗量低于实际工况所需的耗气量，那部分未被消耗的气体就会使压气机的背压升高。这种情况使柴油机和增压器之间的匹配关系遭到影响和改变，二者的配合运行工况曲线向喘振区靠近，从而可能引发喘振。当船舶阻力增大时，为避免此时可能发生喘振，可以采取通过降低油门来降低柴油机负荷的方法进行处理。

“育鲲”轮采取电子调速器，利用调距桨来适应此类情况，当风浪天恶劣海况时，调距桨通过减小螺距值保持定速航行，由于螺距的减小，抵消掉了船舶负荷的增加。

    2）操作不当引起的暂时性喘振。如果机舱人员操作不当，可能使增压器与柴油机的配合关系在短时间内被破坏。然而，增压器和柴油机的这种配合关系很快又得到恢复，喘振自发地消失。例如，当船舶主机在高速工况下运行，则停车时需要很快地将操纵杆操作至停油点。由于柴油机运动部件惯性较大，轴系和桨受到的阻力很大，在很短时间内就会停止运行。但增压器因本身的转速很高，不能在短时间内停止转动。此时相当于柴油机气缸对气体的需求能力降低，即此种工况下增压器所供应的空气无法被柴油机正常消耗，导致压气机的背压升高，引发喘振。等到增压器转速减小后，增压器喘振现象很快又会自发地消失。柴油机转速被迅速减小时和上述情况类似。

2 柴油机自身设备故障

    当柴油机燃油喷射设备发生故障时，会导致燃烧不良和严重的后燃现象。当柴油机的活塞环断裂或气阀烧损时，可能导致气缸漏气，热负荷增大以及废气温度升高。这时，如果燃料供应量没有改变，主机转速会因指示功率或有效功率减少而降低。而废气温度增高导致废气中的能量会有所增加，即废气涡轮增压器可利用能量增加，驱动透平的动力增加，则压气机气体供应量增多。上述关系导致从压气机排出的气体无法被柴油机正常消耗，从而未被消耗的部分气体就会使压气机背压升高。由此破坏了柴油机和增压器之间正常的配合关系，导致压气机在小流量条件下运行，当流量偏低时将引起喘振。

此外，当船舶遭遇大风浪时，螺旋桨可能会因为剧烈的纵摇从水面漏出。此时，桨叶的阻力矩大大减小，迫使柴油机转速迅速上升，导致“飞车”现象。随后，调速器将自动停止供给燃油。由于废气能量的减少，涡轮增压器转速将降低。飞车现象实质是导致了负荷突降，破坏了柴油发动机和增压器间的配合关系，由此可能会导致增压系统发生喘振。

3 柴油机各缸负荷不均

    对于脉冲增压系统，一台增压器通常连接到多个气缸。同一台柴油发动机有多台增压器，它们被并联布置并共同向一根进气总管供应空气。如果其中一个气缸熄火，则与其连接的废气涡轮功率降低，增压器转速减小，压气机气体供应能力减弱。而其它增压器仍然于正常条件下运行，压气机侧出口的背压值大小未发生明显变化。这将使得相较于其他增压器，连接到熄火气缸的涡轮增压器背压太高，导致其压气机气体排量减小且其运行特性曲线向喘振区靠近。由于熄火气缸处发生的喘振，压气机出口处的压力值不断反复变化。在严重的情况下，可能引发其它增压器喘振。由其他原因引起的各缸负荷不均时也会引起类似的喘振现象。此时为消除喘振，可以减小其他未熄火气缸的供油量或者为熄火缸排除故障使其重新正常运行。

4 环境温度的变化

    因为温度的变化会导致空气密度的变化，空气密度的变化会影响压气机进气量或背压的大小，进而形成直接或间接造成喘振的因素。若柴油机增压系统在温度较低的海域匹配设备时，未安装空冷器，则当其船舶航行至温度较高的海域时，空气密度变小，未经空冷器冷却后的进气量减少，易导致气流与压气机叶片间产生分离，使柴油机与增压系统的性能匹配关系失调，发生喘振。

    类似地，若柴油机增压系统在温度较高的海域匹配设备时，己安装空冷器，则船舶航行至温度较低的海域时，空气密度变大。这意味着当气流被空冷器冷却至相同温度时，低温海域的压气机背压更大，使空气流动通道的进气阻力增大，进气量变小，易造成工作特性曲线向喘振区靠近，从而引起喘振。

    2.3.3 喘振原因的进一步探究

    对于废气涡轮增压器而言，涡轮先由废气进行驱动，随后带动另一侧的压气机运转。空气被压气机吸入后进行压缩，然后流入空冷器进行冷却，经冷却后的空气进入扫气箱，压气机侧背压即扫气总管的压力。

由本文前述分析知，通过影响压气机背压的大小可以改变进气流量的相对大小。例如压气机流量大小绝对值未变，但因某些故障导致背压升高，使升高后的压力值所对应的进气流量需求量大于目前工况下的实际值，此时相当于进气流量减少了，将可能发生喘振；另一方面，喘振本质上是气流和叶片之间背离导致的，这种背离是由转速和进气速度的不匹配造成的，而进气速度是受外界空气压力、扫气总管等的压力变化影响，转速则由负荷、供油量、燃烧情况等因素决定。因此，燃油系统、废气系统、扫气系统等处发生的故障也会直接或间接地导致压气机侧背压升高，气流流量减小，诱发增压系统喘振。本文对以上几种系统可能造成喘振的常见故障进行了如图2.5所示归纳。

图2.5 喘振常见故障原因分类图

    如上图所示，鉴于篇幅原因，本文此处以燃油系统中含水故障为例分析对喘振产生的影响，对其它情况可以按照同样的思路进行分析。柴油机喷油泵是以容积为单位喷油的，当燃油由于某些原因导致含水量增多时，将使其含油百分比低于正常工况下的含油百分比，故燃烧后产生的废气能量降低。涡轮端受到的废气能量减少，驱动透平的动力减少，意味着对应的扫气压力需求量降低；另一方面，由于扫气总管的稳压作用，当气缸活塞到达下止点时，扫气口打开，进气量仍然是一样的，这将导致实际工况下的压头高于此时真正所需要的压力值，即此时能够产生的压头和实际运行中的压力不匹配，相当于压气机侧背压升高，故最终可能导致增压系统喘振。

三、增压器的管理与维护

    鉴于喘振本质上是由离心式压气机的工作特性决定的，不可能根本性的消除。作为轮机管理人员，可以通过在日常生活中严格规范的操作加以预防。对各种可能的喘振现象做好分析总结，在喘振发生时迅速采取相应的措施减轻或停止喘振现象，有利于减少喘振带来的损失，提高机舱人员工作的安全性。

3.1 增压器喘振的临时处理

    根据上述对增压器喘振原因的分析，本文将喘振发生时的工况分为恒定负载、运行中、波动负载、以及停车四种情形。对四种工况下发生喘振时的临时处理方法和进一步处理方法进行如下归纳：

    若柴油机增压器在恒定的负载下喘振，可以采取通过迅速打开空气瓶上的安全阀或者废气旁通阀的方法来降低扫气压力，以此减小压气机侧背压和降低柴油机负载，使喘振停止；若柴油机在运行时喘振，则除应迅速打开扫气瓶上的安全阀和废气旁通阀外，还应该快速打开辅风机进行通风，并保持充气流通顺畅，以此增加增压器的进气流量，直至喘振停止；若柴油机增压器在不稳定的负载下喘振，在条件允许的情况下应该迅速调整调速器，并转换开关对燃烧参数进行调节，以此来稳定柴油机负载，使喘振停止；如果柴油机在熄火停止时发生涡轮增压器喘振，则可能是由于负载降低过快导致，此时为消除喘振，应采取更缓慢地减少柴油机负载的措施。待喘振消除后，可对引发喘振的原因再进行进一步的排查。在遇到上述各种工况时采取对应的临时处理措施后，需进一步检查废气涡轮增压器喘振的原因，本文认为应着重对表3.1所示参数进行检查：

表3.1 废气涡轮增压器检查参数表

    如果发现增压器转速偏离正常范围或祸轮前后的温度不在正常范围内，则应该清洗涡轮，并检查排气总管相关部件是香有松动、祸轮的保护格栅气流通道是否通畅无堵塞；若流过空冷器前后的压力降高于正常值，则说明空冷器内部有堵塞，应清洗空冷器，并应在主机停止时进行清洗，以防止液体进入气缸，加剧缸套磨损。清洗扫气空冷器的空气侧时，可通过喷雾设备注入化学清洗液进行清洗，然后再将废液通过滤器回收至化学清洗柜；此外，如果主机的最大燃烧压力/平均指示压力排气阀后温度/压缩压力明显异常或偏离其他气缸相应值时，应该检查燃油泵、阀是否故障、燃油压力和温度是否偏低、回流管上的阀件是否故隙，以及排气阀是否损坏。在条件允许的情况下对故障进行维修；当发现排气总管压力高于正常值时，则应该检查废气涡轮至烟囱的气流通道是否有堵塞；当扫气温度偏高时，应检查冷却器的供水是否正常；当通过废气祸轮空气滤器的压力降明显偏高时，则应清洗或更换滤器；如果上述检查参数都无明显异常时，则可检查扫气口是否积碳、消音器是否存在故障，以及空气管的各处气流通道是否畅通；在进行上述检查和相应措施后，如果喘振仍未停止，可依据相应的设备说明书标准进一步对涡轮增压器叶轮、壳体、喷嘴环、压气机以及消音器进行检查，以探明喘振详细原因。

3.2 增压器的水洗与清洁

    气流通道堵塞是导致增压器喘振的一个重要原因。当柴油机运行时燃烧产生的废渣可能聚集在喷嘴环的叶片或涡轮机上，而污垢的长期累积和运行性能的逐渐恶化可能会导致压气机喘振或引发叶轮叶片的强烈振动。日常管理中，涡轮增压器需要定期清洁，污垢发生时可通过进气压力上升、废气温度升高等指标来指示。故此，为有效减少喘振的发生，在对增压器的维护保养中应注意做好对设备的清洗工作。

    3.2.1 压气机端的清洗

    此处本文以“育鲲”轮为例，介绍增压器压气机端清洁过程中的注意要点。由于本轮的涡轮增压器尺寸相对较小，故压气机叶轮叶片及喷嘴环叶片处的积灰可能会造成增压器效率显著降低。当压气机叶轮、空气扩散器和压气机蜗壳等处积灰时，船上往往通过蒸汽喷射来进行清洁。此时应注意不要使用含氢清洁剂，以免对压气机叶轮表面造成腐蚀损坏。此外，还应注意避免清洁剂或未溶解的积灰漏入滑油系统造成污染。对于压气机的清洁，一般在船舶运行期间通过注水清洗。在水洗时，淡水是专门使用的，通常不使用海水、化学试剂以及其他清洁剂等，并应当在主机工作温度和全负荷条件下进行作业。对用于清洗增压空冷器的清洁剂，应从压气机的下游引入。如果空气过滤垫已按规定进行清洁或更换，则在运行期间，无需对NA48以上尺寸的压气机进行清洁。

图3.1   压气机端水洗示意图

1-螺旋盖；2-蓄水箱；3-比重计旋塞；4增压空气管路；5-中冷器；6-增压器压气机；

    如上图3.1所示，水洗增压器压气机端时，应首先使柴油机在全负荷下运行。随后，打开螺旋盖，将蓄水箱内装满干净的淡水。待淡水充满水箱后，转动螺旋盖关闭水箱。最后按下比重计旋塞的按钮约20秒，压气机端被冲出的水雾清洗。此过程应注意，压气机的水洗应在主机温度适宜且必须全负荷运行时才能进行。此外，还要注意在清洗过程完成后不要立即停止主机，以免由于负荷突降导致水箱内的清洁水回流，损坏设备。

    3.2.2 涡轮机端的清洗

    废气涡轮的清洁有干洗和水洗两类。对于“育鲲”轮，干洗采用核桃粉，每天进行一次。通常在涡轮机上游加入1-1.5mm尺寸大小的核桃粉，当主机正常负荷时通入压缩空气。在干洗过程中，主机负荷不需要减小。清洗设备应在20-30秒的时间里引入一定数量的核桃粉。干洗方式能够防止速度突然降低和压气机喘振，尤其是对于并联运行的涡轮增压器。涡轮机水洗流程示意图如图3.2所示。

图3.2 涡轮机端水洗示意图

A-停止旋塞：B-三通旋塞（零位-吹洗-清洗）；C清洗喷头：D放水旋塞：E-放水旋塞

    在对涡轮机进行水洗时，为了避免水洗时涡轮叶片因热冲击发生过载，首先应降低柴油机负荷。螺旋桨驱动时将发动机负荷降至10%，发电机驱动时降至0%。待主机负荷降低后，应先等待15分钟再打开放水旋塞，也可以将放水旋塞E通流位置设为1-3位。随后应将三通旋塞置于“吹洗”位置，打开停止旋塞，将减压阀处的水压设置为2bar并检查压力表读数。待水压设置完成后，打开所有的清洗喷头，并将三通旋塞设置到冲洗位。清洗时间大约为10-15分钟，直到清水从污水排放口流出。当清洗结束后，应先关闭停止旋塞，将三通旋塞暂时设置为“吹洗”，然后转到零位。随后再关闭放水旋塞和冲洗喷头。注意应在主机负荷降低后继续运行10分钟，以干燥涡轮，最后再缓慢增加负载。

    在清洗过程中应确保涡轮增压器不会产生过多振动。如果振动过多，应重复清洗过程。此外，如果发现振动是由不规则积灰产生的，并且不能通过水洗除去，则此时应对涡轮增压器进行拆卸，并将涉及的零件机械清洗。如果发现增压器转速偏离正常范围或涡轮前后的温度不在正常范围内，则应该清洗涡轮，并检查排气总管相关部件是否有松动、涡轮的保护格栅气流通道是否通畅无堵塞；若流过空冷器前后的压力降高于正常值，则说明空冷器内部有堵塞，应清洗空冷器，并应在主机停止时进行清洗，以防止液体进入气缸，加剧缸套磨损。清洗扫气空冷器的空气侧时，可通过喷雾设备注入化学清洗液进行清洗，然后再将废液通过滤器回收至化学清洗柜；此外，如果主机的最大燃烧压力/平均指示压力/排气阀后温度/压缩压力明显异常或偏离其他气缸相应值时，应该检查燃油泵、阀是否故障、燃油压力和温度是否偏低、回流管上的阀件是否故障，以及排气阀是否损坏。在条件允许的情况下对故障进行维修；当发现排气总管压力高于正常值时，则应该检查废气涡轮至烟囱的气流通道是否有堵塞；当扫气温度偏高时，应检查冷却器的供水是否正常；当通过废气涡轮空气滤器的压力降明显偏高时，则应清洗或更换滤器；如果上述检查参数都无明显异常时，则可检查扫气口是否积碳、消音器是否存在故障，以及空气管的各处气流通道是否畅通；在进行上述检查和相应措施后，如果喘振仍未停止，可依据相应的设备说明书标准进一步对涡轮增压器叶轮、壳体、喷嘴环、压气机以及消音器进行检查，以探明喘振详细原因。

3.3 日常维护与管理

    柴油机和增压器匹配失调会导致喘振现象的发生，这意味着增压器喘振既与其本身运行状态有关，又与柴油机的运转状态息息相关。故此，为了预防喘振现象的发生，轮机管理人员应在日常的管理中应注意做好如下方面：

    1）当柴油机工作时，机舱管理人员应注意观察其在转速或负载不变时扫气压力、温度和排烟温度的变化，做好相关记录。据此可以判断柴油机进、排气通道是否堵塞，也可以判断增压器的运行性能。当气流通道堵塞严重时，扫气压力升高，压气机的工作效率降低，易造成喘振，故需要及时清洁和拆检。当在运行期间对叶轮或空冷器进行清洁时，注意使用专用工具喷入清洗剂。不能将清洗剂直接喷在滤网上，以免污垢进入滑油系统造成滑油污染。

    2）机舱人员应经常检查增压器滑油系统，确保增压器润滑压力稳定，滑油品质良好。这样可以使设备的轴系在良好的条件下运转，从而减少机器的磨损量，增加使用年限。润滑油也应根据实际使用情况及时替换，以确保良好的润滑。

    3）对增压器的水洗工作，应根据设备说明书要求严格完成。当设备工作时间达到说明书规定时，应请专业人员进行相应的检查和测试，对出现问题的部件应及时维修或更换。

    4）避免柴油机在负荷较低的状态下长时间运转工作，并确保各气缸燃烧性能良好。如果柴油机在负荷较低时连续运转时间过长，会使燃烧效率降低，容易产生更多的烟垢，最终造成增压器扫气压力升高，产生喘振。在平时的检查中，机舱人员应多注意每个气缸内部的燃烧情况，严格按照相应要求对设备的各部件进行检修保养。

    5）避免柴油机在高负荷下起动和停止，启动时先要在低负荷下运行几分钟后再慢慢加负荷。在停柴油机时，也应在较低负荷状态下运行一段时间后再停车。这样做可以使柴油机和增压器的工作特性逐渐匹配以避免喘振发生。

    6）对主机排气阀的拆检、喷油器的校验、定期吊缸等应按照相应的设备使用说明书严格执行，从而来确保气缸良好燃烧、柴油机运转正常。此外，为防止船舶“飞车”现象造成喘振，大风浪天不宜采用较大油门航行。

    7）及时检查和更换气缸活塞环，并注意气缸润滑油的布油情况，使布油量保持在规定值。注油时要严格规范操作，防止由于注油量太大造成的气缸活塞环过度磨损，以及气流通道被堵塞等。此外，要尤其注意活塞与气缸的对中，若发现对中不准确时，应对活塞进行准确测量后在进行修复，以防止活塞环断裂或窜气。

    8）由于废气锅炉的翅片脏污后，会导致排气受阻，舍得增压器背压升高，发生喘振。故此平常维护管理中也要注意观察废气锅炉前后的压差，严格做好废气锅炉的清洁工作，发现设备压差变大后，要及时对废气锅炉进行清洗。

结语：

    综上所述，重点分析了增压器喘振机理和成因，并对易导致喘振产生的系列故障现象进行了进一步探究。根据对各类喘振故障原因的总结，本文认为喘振的根本原因是压气机侧的实际进气流量小于了对应转速下引起喘振的限制流量。此外，本文认为喘振的直接引发原因是增压系统气流通道被阻塞，导致进气流量直接减少并低于了相应的限制流量值，导致喘振发生；喘振间接原因是由于船舶阻力或负荷突变等因素导致压气机背压升高，使得压气机升高后的背压值对应的进气流量值更高，即实际工况下的进气流量不足，导致喘振发生。

    本文最后对恒定负载、运行中、波动负载，以及停车四种工况下发生喘振的临时应对措施进行了总结，并对增压器水洗过程和日常维护管理中应注意的事项进行了归纳。