二手船主機(jī)增壓器喘振現(xiàn)象處置

剛接管的老舊二手船（已長時間停航），主機(jī)為MITSUI MAN B&W 6L50MC型，額定轉(zhuǎn)速：120rpm；目前常用轉(zhuǎn)速：110rpm；共振區(qū)：45～55rpm；NA57型廢氣渦輪增壓器一臺，定壓式增壓。增壓器的廢氣渦輪出口通過排煙管直接連接廢氣鍋爐，鍋爐前的排煙管未設(shè)旁通煙道。接管船舶時對船舶和設(shè)備做了簡單的常規(guī)檢查和運(yùn)行試驗(yàn)。

故障現(xiàn)象

每當(dāng)主機(jī)加速到85RPM時，出現(xiàn)加速困難，繼續(xù)加速增壓器出現(xiàn)喘振，伴隨著震動加劇，增壓器轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，增壓壓力下降，主機(jī)排氣溫度升高。遂開啟鼓風(fēng)機(jī)，維持主機(jī)轉(zhuǎn)速在80轉(zhuǎn)左右，觀察主機(jī)運(yùn)行狀況和各參數(shù)指標(biāo)，以便分析故障和采取檢修措施。

故障分析和初步解決措施

1、船舶污底對主機(jī)和增壓器的影響：船舶污底增加了船舶阻力，導(dǎo)致主機(jī)提速困難，加速時主機(jī)負(fù)荷增加，相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速較低，主機(jī)在大負(fù)荷低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器轉(zhuǎn)速升高，壓氣機(jī)產(chǎn)生的掃氣量過大，增壓器出現(xiàn)喘振。該輪明顯有船舶污底現(xiàn)象。

2、主機(jī)工作狀況對增壓器的影響：如主機(jī)某缸燃燒不良、各缸功率嚴(yán)重不均勻、供油調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障以及噴油提前角和調(diào)速器等方面的因素造成的影響。該輪航行前已對各缸噴油器進(jìn)行了檢查和壓泵試驗(yàn)。

3、主機(jī)掃氣系統(tǒng)的影響：如掃氣系統(tǒng)不順暢，空冷器堵塞等可能導(dǎo)致增壓器背壓過高，引起增壓器喘振。同時主機(jī)供氣量不足，提速困難。

4、增壓器內(nèi)部臟污或部件出現(xiàn)了缺陷：如渦輪和噴嘴環(huán)臟污結(jié)碳，以及渦輪或噴嘴環(huán)或壓氣端部件出現(xiàn)了缺陷。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，主機(jī)工況不良或船舶污底引起增壓器喘振時，主機(jī)排氣溫度會偏高，增壓器轉(zhuǎn)速增高，掃氣壓力上升；但是該輪的現(xiàn)象比較復(fù)雜，各種現(xiàn)象表明，這是一種綜合性的因素所引起的故障。船舶污底、主機(jī)和增壓器工作狀況不良以及掃氣系統(tǒng)出問題，都可能導(dǎo)致主機(jī)加速困難和增壓器喘振。首先從主機(jī)本身查找原因，同時根據(jù)船上的條件和時間逐步檢查排氣系統(tǒng)、掃氣系統(tǒng)以及增壓器。主要進(jìn)行了以下檢查和處理：

1、測取示功圖檢查各缸工作狀況，并調(diào)整各缸爆發(fā)壓力至正常值。當(dāng)時由于轉(zhuǎn)速較低，均衡各缸爆壓時可能不準(zhǔn)確，但基本可做參考；

2、檢查主機(jī)VIT機(jī)構(gòu)及供油調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)一個缸供油齒桿執(zhí)行動作不靈敏，并做了修整；

3、檢查調(diào)速器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

4、檢查主機(jī)排氣系統(tǒng)，直至廢氣鍋爐端，狀況較好。開航前曾對掃氣箱和空冷器進(jìn)行了檢查，對空冷器做了簡單的化學(xué)沖洗；

5、拆檢增壓器并清理相關(guān)部件，發(fā)現(xiàn)增壓器各部件狀況良好。

恢復(fù)航行后，主機(jī)加速狀況有了改善，增壓器在超過85rpm時仍然出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。經(jīng)過幾次試驗(yàn)，主機(jī)轉(zhuǎn)速超過95RPM后能夠較穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓器還會偶爾發(fā)生喘振。

根據(jù)這種情況，在保障安全的前提下，繼續(xù)加速，并采取通過共振區(qū)時的加速方式，加快提速越過85至95rpm這個區(qū)域，主機(jī)運(yùn)行比較穩(wěn)定，然后逐漸加速，維持在105rpm左右運(yùn)轉(zhuǎn)。但隨著船舶航行區(qū)域和海況的變化，增壓器時而出現(xiàn)喘振，影響主機(jī)的正常運(yùn)行。為了維持航行，最大程度地保持主機(jī)本身運(yùn)行狀態(tài)的良好，及時調(diào)整空冷器的冷卻，并且適當(dāng)打開掃氣箱的放殘閥和主機(jī)活塞底部放殘閥，泄放掉部分掃氣壓力，保持船舶航行。

船舶抵達(dá)合適港口后，安排潛水員對船體水線以下部分進(jìn)行了水下清理。然而，經(jīng)過一個航次的運(yùn)行，增壓器仍然發(fā)生不規(guī)律的喘振現(xiàn)象。通過進(jìn)一步對排氣溫度、增壓器轉(zhuǎn)速、增壓壓力等相關(guān)參數(shù)指標(biāo)的比較和分析，懷疑增壓器的匹配存在著問題。

針對這種情況，進(jìn)行了深入和全面的調(diào)查了解，通過咨詢了解到，原船東曾更換過增壓器的內(nèi)部整套部件，因此基本斷定是增壓器匹配不合適。

進(jìn)一步分析和處理

1、增壓器的匹配。

圖1 增壓器配合特性曲線

在增壓器選配合適的狀態(tài)下，于運(yùn)行條件的全部變化范圍內(nèi)，雖然增壓器的工作特性曲線C會隨著柴油機(jī)和增壓器的工作狀況變化發(fā)生偏移，或者各工作點(diǎn)會隨著運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化，但是不會進(jìn)入喘振區(qū)，即增壓器不會發(fā)生喘振。如果增壓器的選配不合適，增壓器的工作特性曲線過于靠近喘振線B，如圖中的C1線所示。在此處，只要柴油機(jī)工作狀況或運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化，增壓器特性曲線就會很容易進(jìn)入喘振區(qū)，發(fā)生增壓器喘振。

經(jīng)過前期采取的檢查修理措施以及了解到的情況，綜合分析認(rèn)為該增壓器在更換內(nèi)部配件時，選配的部件與該主機(jī)不能良好匹配，喘振裕度過小，所以需要進(jìn)一步對增壓器進(jìn)行檢修?？刹扇〉拇胧阂皇歉鼡Q增壓器的內(nèi)部組件；二是矯正擴(kuò)壓器葉片的角度或高度；三是改變噴嘴環(huán)的葉片角度，增加噴嘴環(huán)出口截面積等等。

通過對比分析渦輪流通特性與柴油機(jī)工作特性線，從技術(shù)和工程經(jīng)濟(jì)性考慮，故認(rèn)為：采用改變渦輪噴嘴環(huán)流通截面積的方式來消除喘振的方案為佳。通過增加其流通截面積，降低增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，達(dá)到消除喘振的目的。因?yàn)镻k∞nk，增大渦輪噴嘴環(huán)出口截面積，使渦輪前燃?xì)饽芰吭跍u輪中的焓降減小，渦輪轉(zhuǎn)速nk下降，相應(yīng)的增壓壓力Pk減小。

2、處理措施：改變噴嘴環(huán)葉片角度，增加出口截面積。

圖2 渦輪噴嘴環(huán)出口截面積對聯(lián)合運(yùn)行線的影響

通過改變噴嘴環(huán)葉片的角度，加大噴嘴環(huán)出口截面積，通流能力增大，運(yùn)行線向大流量方向移動（右移），也即喘振裕度增大。如圖2中所示，運(yùn)行線C的出口截面積大于運(yùn)行線A的出口截面積。

根據(jù)該輪設(shè)備裝置的現(xiàn)狀，采用矯正噴嘴環(huán)葉片增大其出口截面積的措施，既可解決增壓器喘振故障，又相應(yīng)改善了排氣流通，增壓器前的排氣溫度也相應(yīng)降低，總體上有利于設(shè)備的良好運(yùn)行。

接管二手船，尤其是停航時間較長的二手老舊船，會遇到許多意想不到的問題。因此，在接管船舶之時，除了對船體和設(shè)備做常規(guī)的檢查以及必要的開航準(zhǔn)備以外，還要注意以下事項(xiàng)：

一是注意了解船舶以前的運(yùn)行情況和維修記錄，公司在簽署船舶買賣合同時也要注意船舶文件交接的相關(guān)條款，以便交接時船員對相關(guān)重要資料的交接或留存檔案，有利于對一些重點(diǎn)問題引起重視和遇到問題時作參考。

二是廢氣渦輪增壓器喘振是一種常見現(xiàn)象，一旦遇到喘振，要及時查看各種參數(shù)指標(biāo)，首先根據(jù)排氣溫度、掃氣壓力和增壓器轉(zhuǎn)速來分析引起喘振的原因是主機(jī)工況導(dǎo)致的，還是掃氣通道堵塞引起的。進(jìn)一步根據(jù)各掃氣壓力和溫度指標(biāo)分析，確認(rèn)是否增壓器故障，逐步進(jìn)行檢查排除。若遇到復(fù)雜情況難以明確斷定，可根據(jù)具體現(xiàn)狀參考本文的相關(guān)處理步驟，逐一排查。