柴油快艇廢氣渦輪增壓器常見故障分析及對(duì)策

崔劍南

摘 要：在實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)遇到因廢氣渦輪增壓器故障引起柴油快艇處于不適航狀態(tài)，更嚴(yán)重者會(huì)引起主機(jī)損壞，造成重大機(jī)損事故。本文介紹了廢氣渦輪增壓器的工作原理、故障癥狀，從機(jī)器要素和人為要素兩方面分析廢氣渦輪增壓器故障原因，提出廢氣渦輪增壓器防控對(duì)策，供船舶輪機(jī)部一線工作人員參考。

關(guān)鍵詞：柴油快艇 廢氣渦輪 增壓器 故障 分析

大潮起珠江，40年改革開放給廣東航道帶來翻天覆地的發(fā)展。2018年全省航道維護(hù)里程達(dá)到11233公里，繁重的維護(hù)任務(wù)對(duì)船舶提出更高的要求，采用電控高壓共軌技術(shù)、廢氣渦輪增壓等新技術(shù)的柴油主機(jī)不斷裝備航道系統(tǒng)的工作船舶，新型柴油快艇用來日常巡查航道、航標(biāo)保養(yǎng)，廢氣渦輪增壓器故障是柴油快艇相對(duì)常見的故障，因此一線的管理人員及船舶輪機(jī)人員需要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，掌握工作原理，正確維護(hù)保養(yǎng)機(jī)器。

1.廢氣渦輪增壓器工作原理

1.1廢氣渦輪增壓器原理

廢氣渦輪增壓器是利用船舶柴油主機(jī)排出的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)增壓器的渦輪，并帶動(dòng)同軸上的壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，將空氣壓縮并送入柴油主機(jī)氣缸，燃油就可以和更多的、密度更大的空氣充分燃燒，從而提高船舶主機(jī)功率。

1.2廢氣渦輪增壓器優(yōu)點(diǎn)

廢氣渦輪增壓器能夠在不改變柴油主機(jī)工作容積的情況下提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率及扭矩，并降低油耗及排放。符合現(xiàn)在航標(biāo)工作船船型小、功率大的要求。

1.3廢氣渦輪增壓器缺點(diǎn)

渦輪遲滯。因?yàn)闇u輪增壓是靠廢氣驅(qū)動(dòng)，要先產(chǎn)生廢氣，增壓器才能轉(zhuǎn)起來，所以廢氣渦輪的工作相對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的工作有一定的滯后，同時(shí)，由于渦輪、泵輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有很大的慣性，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)改變工況時(shí)，渦輪增壓器響應(yīng)遲緩，特別是加速性能比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)（非增壓）要差，這就是渦輪遲滯現(xiàn)象。比如日常柴油快艇巡查航道時(shí)，主機(jī)在3600轉(zhuǎn)時(shí)突然拉小油門減速，轉(zhuǎn)速逐漸降低至1000轉(zhuǎn)，這時(shí)再重新推大油門加速，這時(shí)候由于之前拉小油門低轉(zhuǎn)速，進(jìn)氣壓力降低，重新推大油門的話，就需要重新建立高進(jìn)氣壓力，從推大油門，到增壓空氣參與燃燒，是有一個(gè)時(shí)間差的，就能夠感受到這種渦輪遲滯。

不宜長時(shí)間渦輪怠速。廢氣渦輪增壓器要工作，必須要產(chǎn)生廢氣建立一定的壓力，如果長時(shí)間柴油機(jī)低轉(zhuǎn)速怠速，一方面機(jī)油壓力建立不起來，主機(jī)潤滑不良，比如曲軸潤滑、氣缸套潤滑等，影響柴油機(jī)各系統(tǒng)潤滑作用，嚴(yán)重造成機(jī)損事故，另一方面轉(zhuǎn)速低吹不動(dòng)渦輪，導(dǎo)致氣缸進(jìn)氣量減少，容易產(chǎn)生積碳，降低噴油嘴使用壽命。

2.廢氣渦輪增壓器故障實(shí)例分析

2.1廢氣渦輪增壓器故障實(shí)例一

2017年5月，我所在航道站粵標(biāo)巡126柴油快艇出現(xiàn)主機(jī)轉(zhuǎn)速上不去，航速達(dá)不到正常速度?；洏?biāo)巡126船ISUZU五十鈴4JB1TCX柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，額定功率80.9kw，額定轉(zhuǎn)速3200轉(zhuǎn)。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)主機(jī)轉(zhuǎn)速最高2800，冒黑煙，航速40km/h，轉(zhuǎn)速和航速上不去，一般正常情況下，轉(zhuǎn)速可達(dá)3200轉(zhuǎn)，航速50km/h，當(dāng)時(shí)下水檢查螺旋槳沒有纏住異物，排除螺旋槳纏住東西導(dǎo)致負(fù)荷過大的原因，更換新螺旋槳仍存在此現(xiàn)象，排除舊螺旋槳工況不良導(dǎo)致轉(zhuǎn)速上不去的原因，檢查噴油嘴壓力正常，更換燃油濾器，更換使用中石化柴油也存在此現(xiàn)象，排除油路問題，船頭增加壓艙鐵塊也沒明顯改善效果，最后聽從佛山中心船機(jī)主管意見，更換廢氣渦輪增壓器，效果明顯，基本恢復(fù)正常。

2.2廢氣渦輪增壓器故障實(shí)例二

2018年6月，我所在航道站粵標(biāo)118航標(biāo)工作船（雙主機(jī)，濰柴），發(fā)現(xiàn)左主機(jī)冒黑煙，轉(zhuǎn)速上不去現(xiàn)象，一開始懷疑螺旋槳纏住異物，經(jīng)下水檢查，無任何異物，螺旋槳也無異狀，清洗燃油濾器，此狀況仍未改變，懷疑是廢氣渦輪增壓器問題，后經(jīng)拆檢，增壓器葉輪有一片損壞，碎屑導(dǎo)致軸承磨損，經(jīng)更換增壓器，轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常，問題解決。

2.3廢氣渦輪增壓器其他故障癥狀

在實(shí)際船舶輪機(jī)部工作中，渦輪增壓器還容易產(chǎn)生以下癥狀，一是增壓壓力不足，主要是吸氣端濾網(wǎng)堵塞，清洗不及時(shí)導(dǎo)致;二是增壓器冷卻水溫度過高，主要是冷卻系統(tǒng)進(jìn)口濾器容易堵塞，三是增壓器有異響，由于航道工作船及快艇都屬于小型主機(jī)，異響發(fā)生幾率較少。

3.廢氣渦輪增壓器故障原因分析

3.1人員因素

廢氣渦輪增壓器發(fā)生故障，最主要原因還是人員的使用操作、維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)造成的。駕駛?cè)藛T不合理的操作方式，比如主機(jī)啟動(dòng)熱車（怠速）一段時(shí)間后，才可逐漸推大油門加速高速航行，有的駕駛員開機(jī)后直接大油門航行，很容易傷機(jī)器;再比如返航后，主機(jī)也要怠速一段時(shí)間，才關(guān)停主機(jī)，有的駕駛員停泊好后就直接關(guān)停主機(jī)，也容易傷機(jī)器;有的輪機(jī)員沒有定期保養(yǎng)增壓器，比如清潔空氣濾網(wǎng)、更換機(jī)油等，也容易造成增壓器故障。沒有正常操作及定期開展船舶機(jī)械設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)是造成船舶機(jī)器故障的主要人為因素。

3.2機(jī)器因素

廢氣渦輪增壓器發(fā)生故障客觀原因有兩方面因素，一是增壓器本身質(zhì)量不好，容易耗損發(fā)生故障。市場(chǎng)上廢氣渦輪增壓器質(zhì)量參差不齊，價(jià)格不一，有國產(chǎn)品牌，也有進(jìn)口品牌，很難保證質(zhì)量。二是增壓器與主機(jī)配套問題，防止發(fā)生小牛拉大車或者大牛拉小車的現(xiàn)象，選定增壓器主要根據(jù)船舶主機(jī)的功率，主機(jī)功率通常與空氣和燃油量成正比。一旦確定了主機(jī)功率和排量，根據(jù)不同需求考慮增壓器殼體尺寸，很多程度上取決于氣流的要求。例如，想要快速的主機(jī)加速響應(yīng)，就考慮較小的渦輪增壓器或較小的渦輪殼體，小渦輪可以增加排氣背壓，提高油門響應(yīng)，但往往功率較小?；蛘咝枰篑R力高速航行，就考慮一個(gè)更大的渦輪增壓器或渦輪外殼，提供充分進(jìn)氣量，但越大的增壓器，需要長時(shí)間的渦輪怠速，油門不立即響應(yīng)。

4.柴油快艇廢氣渦輪增壓器常見故障處理

4.1增壓壓力不足

增壓器空氣濾器阻塞，進(jìn)氣量不足，造成增壓壓力不足。一般情況下，空氣濾器在使用1000h應(yīng)清洗一次。

4.2增壓器轉(zhuǎn)速上不去，冒黑煙

增壓器葉輪變形損壞或者軸承磨損，造成進(jìn)氣不足，轉(zhuǎn)速上不去，冒黑煙，航速變慢，一般情況下，柴油快艇的廢氣渦輪增壓器考慮直接更換處理。

4.3增壓器冷卻水溫度過高

增壓器冷卻水溫過高，主要是由于整個(gè)主機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻效果不良引起的，通常情況是由于進(jìn)水口濾器堵塞引起，尤其是內(nèi)河低等級(jí)航道，河水垃圾較多，水位較淺，淤泥較多。一般清洗進(jìn)水口濾器就可以解決。

5.廢氣渦輪增壓器防控對(duì)策

5.1人員安全教育

廢氣渦輪增壓器防控對(duì)策，主要以加強(qiáng)人員正確操作和維護(hù)安全意識(shí)教育為主。

駕駛?cè)藛T應(yīng)按照正確駕駛操作規(guī)程操作，開車和停車前，應(yīng)進(jìn)行充分的備車時(shí)間，避免主機(jī)啟動(dòng)后直接出航或者停泊后直接關(guān)停主機(jī)走人。加速或減速時(shí)應(yīng)逐漸拉動(dòng)油門，避免大油門用車。

輪機(jī)人員應(yīng)按船舶輪機(jī)部三級(jí)保養(yǎng)規(guī)定按時(shí)保養(yǎng)，定時(shí)進(jìn)行清潔或更換增壓器空氣濾網(wǎng)，定期拆檢增壓器檢查葉輪和軸承，定期檢查淡水和機(jī)油冷卻系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，絕不能讓機(jī)器帶病運(yùn)行，造成更大損失。

5.2嚴(yán)格執(zhí)行船舶三級(jí)保養(yǎng)制度

船舶三級(jí)保養(yǎng)制度，涉及駕駛部、輪機(jī)部方方面面，不管是駕駛員還是輪機(jī)員，嚴(yán)格按照船舶三級(jí)保養(yǎng)制度進(jìn)行船舶維護(hù)，確保制度執(zhí)行到位。

6.結(jié)束語

綜上所述，廢氣渦輪增壓器在柴油快艇上是比較成熟常見的技術(shù)應(yīng)用，通過對(duì)廢氣渦輪增壓器工作原理分析，常見故障分析和處理，提出加強(qiáng)人員安全意識(shí)教育和嚴(yán)格落實(shí)船舶三級(jí)保養(yǎng)制度的預(yù)防對(duì)策。以點(diǎn)帶面，供航道系統(tǒng)一線船員參考。

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