東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車增壓器喘振的原因分析與預(yù)防處理

何滿剛，高可全，侯棟材（兗礦集團(tuán)有限公司鐵路運(yùn)輸處機(jī)務(wù)段,山東　鄒城　273500）

東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車增壓器喘振的原因分析與預(yù)防處理

何滿剛，高可全，侯棟材
（兗礦集團(tuán)有限公司鐵路運(yùn)輸處機(jī)務(wù)段,山東鄒城273500）

摘要：內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)用廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，可以利用燃燒后的廢氣能量，有效的增加柴油機(jī)的功率輸出，提高柴油機(jī)的工作效率，同時(shí)，在運(yùn)用過程中，增壓系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一系列故障，比如，增壓器喘振就是內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)用中較為常見的故障，文章分析了東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車在運(yùn)用中增壓器喘振的原因，并相應(yīng)提出了預(yù)防與處理方法。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；增壓器；轉(zhuǎn)子；葉片；喘振

1　引言

目前，我處所運(yùn)用的13臺(tái)東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車均采用廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，廢氣渦輪增壓系統(tǒng)能有效的利用廢氣能量，增加內(nèi)燃機(jī)車的功率輸出，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)了廢氣的再利用，但是，在運(yùn)用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)一些故障，比如增壓器的喘振就是較為常見的故障之一，增壓器的喘振不僅僅會(huì)影響到機(jī)車的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)性，嚴(yán)重時(shí)可能還會(huì)使增壓器損壞，甚至使柴油機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，能正確判斷處理和預(yù)防增壓器的喘振顯得尤為重要。

2　原因分析

增壓器產(chǎn)生喘振的原因較為復(fù)雜，但通常認(rèn)為是由于壓氣機(jī)進(jìn)氣量大于出氣量，使進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣流向與壓氣機(jī)葉片入口之間產(chǎn)生沖角，當(dāng)達(dá)到17o～18o時(shí)，進(jìn)氣流與壓氣機(jī)葉片之間就會(huì)有較為嚴(yán)重的氣流-葉面分離，使得壓氣機(jī)進(jìn)出口的部分空氣始終滯留在壓氣機(jī)的葉片之間，由于氣流的渦旋不但產(chǎn)生刺耳的響聲，還會(huì)造成增壓器前的進(jìn)氣管道振動(dòng)、增壓器的轉(zhuǎn)子軸高頻的軸向顫動(dòng)，并使柴油機(jī)的工作狀態(tài)趨于不穩(wěn)定，增壓器與柴油機(jī)的工作壽命也由此受到影響，以下對(duì)引起增壓器喘振的原因做具體分析。

（1）柴油機(jī)突然降轉(zhuǎn)速、突然卸載，或者載荷出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不能及時(shí)根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化及時(shí)作出調(diào)整，會(huì)出現(xiàn)增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化滯后于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，這就會(huì)造成增壓器的喘振。

增壓器的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化而變化，當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)氣量就會(huì)越大，進(jìn)而柴油機(jī)發(fā)出的功率也就相應(yīng)的越大。當(dāng)柴油機(jī)突然降轉(zhuǎn)速、突然卸載或者載荷出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，柴油機(jī)所需要的空氣量會(huì)隨著極具減少，由于慣性的原因，增壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不會(huì)在第一時(shí)間隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而降低，這樣就會(huì)造成壓氣機(jī)的進(jìn)氣量暫時(shí)的大雨于出氣量，從而造成增壓器的喘振。

（2）聯(lián)合調(diào)解器的故障。聯(lián)合調(diào)節(jié)器的降速針閥或減載針閥開度過大，也會(huì)造成增壓器短時(shí)間內(nèi)的喘振。聯(lián)合調(diào)節(jié)器的降速針閥或者減載針閥開度過大，會(huì)使柴油機(jī)減載時(shí)降速過快，增壓器的轉(zhuǎn)子減速跟不上柴油機(jī)的減速，造成壓氣機(jī)的進(jìn)氣量短暫的大于出氣量，從而造成增壓器的喘振。

（3）當(dāng)柴油機(jī)負(fù)載過大或載荷發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，會(huì)影響柴油機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒狀態(tài)，使柴油機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒狀態(tài)會(huì)變差，導(dǎo)致排氣支管溫度上升，進(jìn)而使排氣總管溫度上升，排出的廢氣能量增加，這些廢氣流經(jīng)增壓器時(shí)會(huì)使增壓器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升，使壓氣機(jī)的進(jìn)氣量大于出氣量，這樣就會(huì)產(chǎn)生增壓器的喘振。

（4）增壓器長時(shí)間使用會(huì)使其噴嘴環(huán)積碳，從而減小了噴嘴環(huán)的截面積，依據(jù)伯努利原理，會(huì)使燃燒廢氣流經(jīng)噴嘴環(huán)時(shí)因噴嘴環(huán)截面積的減小而造成氣流速度加快，這就會(huì)帶動(dòng)增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速上升，會(huì)使部分空氣滯留在壓氣機(jī)的進(jìn)口處而產(chǎn)生增壓器的喘振。

（5）空氣濾清器的故障。比如：空氣濾清器太臟、進(jìn)氣道變形等，這樣就會(huì)使進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣受到阻力，從而造成進(jìn)取柴油機(jī)氣缸內(nèi)的新鮮空氣量減少，進(jìn)而造成柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒狀態(tài)變差，排出的燃燒廢氣能量增加，這樣就會(huì)造成增壓器的喘振。

（6）中冷器的故障。比如中冷器冷卻水溫度過高或其他原因造成中冷器的冷卻質(zhì)量下降，經(jīng)過增壓器后的空氣會(huì)因中冷器的故障導(dǎo)致空氣因?yàn)槔鋮s不足密度變小，因而柴油機(jī)氣缸內(nèi)燃燒所需要的新鮮空氣量不足，使柴油機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒質(zhì)量變差，造成排氣溫度上升，進(jìn)而使增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升，進(jìn)氣量增加，從而造成增壓器的喘振。

（7）柴油機(jī)氣門故障。當(dāng)柴油機(jī)氣門打不開或者關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)，會(huì)使燃燒室對(duì)增壓后的空氣需求量減少，從而使柴油機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒質(zhì)量變差，排氣溫度升高，廢棄能量增加，當(dāng)燃燒廢氣流經(jīng)增壓器時(shí)使其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升，增加進(jìn)氣量，導(dǎo)致增壓器的喘振。、

（8）噴油器的故障。由于噴油器的故障導(dǎo)致其柴油霧化質(zhì)量變差，柴油機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒狀態(tài)變差，排氣溫度上升而導(dǎo)致的增壓器喘振。

3　預(yù)防與處理

（1）如果是某種外界原因造成的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生較大波動(dòng)，會(huì)造成增壓器的喘振，但是這種增壓器的喘振只是暫時(shí)的，也是正常的，無需作任何處理。

（2）如果是因降手柄過快造成的增壓器短時(shí)間喘振，無需處理。為了防止因降速、減載過快造成增壓器喘振，首先，要求機(jī)車乘務(wù)人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作機(jī)車，防止因降手柄過快而引起的喘振，其次，應(yīng)調(diào)整好降速針閥和減載針閥的開度，將其調(diào)整在合適的位置，防止其開度過大而造成增壓器喘振。

（3）如果是空氣濾清器故障造成的增壓器喘振，應(yīng)及時(shí)查看空氣濾清器，并按照相關(guān)操作規(guī)程做清洗工作，一般情況下，當(dāng)空氣阻力增加到2.45kΡа以上時(shí)應(yīng)對(duì)空氣濾清器予以清洗。如機(jī)車運(yùn)行區(qū)段是風(fēng)沙等條件惡劣的地區(qū)，則應(yīng)根據(jù)具體情況對(duì)空氣濾清器制定一個(gè)合理的清洗規(guī)定。

（4）嚴(yán)格控制中冷器冷卻水的進(jìn)口溫度，對(duì)焊堵冷卻水管過多的冷卻單節(jié)應(yīng)及時(shí)予以更換，防止因中冷器冷卻效率的下降而造成增壓器喘振。

（5）對(duì)進(jìn)、排氣門打不開或關(guān)閉不嚴(yán)的故障，應(yīng)盡可能早發(fā)現(xiàn)，早處理。同時(shí)，每次輔修機(jī)車時(shí)，更換噴油器，保持噴油器霧化質(zhì)量良好。

（6）當(dāng)增壓器發(fā)生喘振時(shí)，可以將壓氣機(jī)蝸殼上的兩個(gè)測試堵卸下，或安裝防喘閥，進(jìn)行放氣，以緩解喘振。

4　總結(jié)

增壓器喘振通常是由于壓氣機(jī)的進(jìn)氣量大于出氣量所致，因此，應(yīng)經(jīng)常保持空氣流道和燃?xì)饬鞯赖那鍧嵑蜁惩?，按時(shí)檢查和維修，同時(shí)，乘務(wù)人員在機(jī)車運(yùn)行過程中，回手柄的時(shí)候不能過急，同時(shí)，要盡量防止柴油機(jī)突然卸載的情況出現(xiàn)，這樣，才能有效的預(yù)防和控制增壓器的喘振。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉村.內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)[M].北京：中國鐵道出版社,2010.

[2]大連機(jī)車車輛廠.東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車(1)[M].大連:大連機(jī)車車輛有限公司,2011.

[3]大連機(jī)車車輛廠.東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車(2)[M].大連:大連機(jī)車車輛有限公司,2011.