第四章增压气管理与故障

第五节增压系统的维护和管理一、增压系统的维护管理废气涡轮增压器工作的主要特点是：转于转速高，气流流速高，涡轮工作温度高轮的转速可高达几千转甚至几万转，增压器的尺寸愈小，工作转速愈高。涡轮端的废气温度很高，涡轮进口温度高达500℃一600℃。因此增压器在运转中，应保持转子良好的静平衡和动平衡，轴承要有良好的润滑，流道要清洁并保证可靠的冷却。在拆装管理时应保证安装间隙，防止部件变形和安装不正。

1．增压器的日常管理(1)在运行中应测量和记录下列主要运行参数：各缸排烟温度、涡轮前后温度、增压器的转速、空气滤器和空冷器的压降、扫气箱中的压力、空冷器前后的温度与冷却水的进出口温度及轴承润滑袖的油位、温度和压力等。并根据检查的参数判断涡轮增压器的工作状态，以确定必要的检查、调节和检修方案。

(2)涡轮增压器运行时，应经常用金属棒或其它专用工具细心倾听增压器中有无异常声响和运转是否平稳。转子不平衡时会发出钝重的嗡嗡声.尽量避免突然停车，无特殊情况不要突然停车，否则轴承容易咬轴，并可能发生喘振。

(3)增压器是高速回转机械，应特别注意轴承的润滑。滚动轴承采用自供油方式。维护管理较简单，关键是应特别注意保持润滑油的清洁。更换轴承时从轴承腔拆下的零件切勿弄脏，在重装新轴承之前必须把轴承腔仔细地清洗干净。增压器轴承工作温度高，润滑油必须按规定时间更换，必须采用说明书规定品牌的润滑油。最新高增压增压器转速更高，有的必须使用特殊的合成低摩擦机油，以降低轴承的热负荷、工作温度。应按规定经常检查停车时的油位，及从观察孔观察轴承组工作时的供油情况。应定期检查齿轮泵有无磨损、泄漏。说明书根据多年的统计资料规定了轴承的使用寿命，滚动轴承总成应按此规定的时间进行更换。

滑动轴承采用外部供油方式，由于增压器转速很高，即使短时间的断油也会导致轴承烧坏。因此必须经常检查轴承润滑动态。如应注意检查润滑油柜内的油面高度，应通过观察窗观察滑油的流动情况，特别应注意轴承处滑油的进口压力和出口温度。滑油压力不能过低，出口油温（进出口温差）不能过高。滑动轴承如润滑正常，它的使用寿命是半永久性的，一般每隔1～2万小时检查一次，当轴承磨损间隙超过说明书规定的极限时才更换。

(4)如果柴油机停车时间较长(超过—个月)，应将增压器转子转动一个位置，以防止轴弯曲变形。增压器再次投入使用前，应通过起动空气吹动使之短时转动，用金属棒倾听运转是否平稳、有无杂音和阻滞现象。

(5)拆装增压器时，应事先阅读说明书以了解其内部结构、拆装顺序和所需的专用工具。拆卸时，应注意各可拆零件的相对位置。组装时，应注意装配间隙及间隙的调整方法，对一些重要间隙要严格控制。增压器转子与壳体之间的轴向间隙，以压气机叶轮处为最小。此外，止推轴承有一允许的轴向间隙，

2．废气涡轮增压器的清洗增压器在运行时其内部流道会被灰尘、油雾和炭粒所脏污。这会使流阻增大，增压器效率下降，增压压力降低。有资料表明，增压度较高的柴油机中，增压器综合效率ηTk每降低1％，Tr就会升高10℃，ge增加0.5％左右。增压度越高，气流流速越高，增压器对流道污阻的敏感性也越高。增压度越高，增压器的功率越大，增压器效率ηTk对柴油机的影响也就越大。总之，必须对压气机和涡轮定期进行清洗。试验指出，经水洗后增压器基本上可恢复到原来的性能。脏污严重时还会引起增压器喘振；污物在叶轮上分布不均还可能使转子的动、静平衡不良而引起振动。因此要对增压器进行清洗。增压器的清洗有运转中的清洗和拆开清洗两种。经常定期进行运转中的清洗(一般每周一次)可以清除旋转件上的灰尘和疏松的积炭，使增压器处于良好的工作状态。但运转中的清洗不能代替定期拆检和清洗增压器。运转中清洗废气涡轮有水洗法和干洗法。每运行150～1000小时水洗一次，具体应按柴油机实际使用时涡轮的积炭情况进行规定。建议在多数情况下每隔6天清洗一次，以均匀除去积炭。为了避免水滴蒸发过快，减小水滴撞击【及热能冲击】的效果，水洗应在部分负荷〖（排气温度在300℃以下）〗时进行。即涡轮水洗时要在低负荷下进行。进水管装在没轮保护格栅前的排气管上，清洗水的流量通过接头中的孔板和水压来控制。喷入的水雾通过水对污垢的溶解作用和水滴对污垢的机械冲刷作用将流道中附着不牢固的污垢洗掉。在涡轮排气箱的下部装有排泄阀，以便将清洗下来的污垢和水排出。清洗约需10min。排泄阀流出的水应变清。清洗后，应在低负荷下运转5~10min。如果清洗后发生振动则应重新清洗。图为ABB涡轮增压器的水洗系统图。水洗时，要求柴油机在50％标定功率的转速下运转。转动旋塞使管l与管3相通，以排除污物。关泄水旋塞B、开进水管截止阀C，以使清洗水经接头中的孔板喷入排气管。缓慢开启供水阀D．把压力调到2．5×102kPa，则清洗水由阀C流入，污垢与水由管1泄至舱底。洗完后，关阀D、C，开阀B将管路中水放掉。转动旋塞A，使2路与管1相通，少量压缩空气吹扫排泄管道和排气箱，使管1畅通。在提高转速时，细心倾听涡轮增压器的声音，如振动增大了，应重新清洗。如已不能消除振动，等有机会就进行拆洗。干洗是从涡轮进气道喷人一定数量的已被粉碎颗粒尺寸约为1.5mm的核桃壳或其他类似物体，是用冲击式的方法清除积炭等污物。干洗在全负荷时效果最好，负荷低于50％时不可干洗。如果装有干洗设备时，应按说明书的指示使用。

压气机在运转中清洗时，要在柴油机全负荷运转下进行。方法是将一定量的水在短时间内喷入压气机。一般每运行25～75小时水洗一次。水洗靠的是水滴的撞击作用。水洗用淡水，不要添加带溶解作用的任何溶剂，也不应有冷却水处理剂。水洗尽可能在柴油机高负荷时进行，以增强水滴的撞击作用。清洗前后30min内，应将气缸滑油供给量提高50％一100%，以保护气缸套免受腐蚀。图为ABB增压器压气机的清洗系统。进水管装在压气机进气箱上，水经管道送至压气机叶轮前的进气道中。清洁水盛在容器中，以确保每次清洗只给一定数量的水。容器除有水管与压气机进气箱连接外，还有气管与压气机排出管连接。清洗时按下容器上的按钮，水便在增压压力和进气道压力之差的作用下,在4~10s时间内喷入压气机。喷水后，柴油机要在全负荷下运转一段规定的时间，以使增压器和柴油机完全干燥。如果清洗后增压压力和排气温度变化不大可重复清洗。清洗压气机后，一有机会就应清洗空气冷却器，以洗去从压气机冲洗来的积垢。严格控制喷入水量。过量清水进入压气机和柴油机会造成事故。绝不允许把喷管直接接到机舱的淡水管路上。清洗效果可从增压压力及柴油机排气温度的变化中看出来。如还须清洗，则必须间隔10分钟才能进行。喷水清洗后柴油机至少还得有负荷运行10分钟，以便水分干燥。增压空气冷却器的清洗空冷器冷却水的进口温度和空冷器后的增压空气出口温度之间的差值可作为鉴别空冷器冷却效率的一个重要参数。当柴油机功率保持不变，冷却水温度、流量也不变的情况下，这一温度差值增大，就意味着该空冷器积垢增加。空冷器冷却水侧与空气侧积垢均会导致冷却效率降低，温度差值增大。冷却水侧的清洗间隔时间较长，必须在停车时清洗，详细内容请参阅说明书。当空气流过空冷器的压降达到规定值（约为试验台侧试值的150％）时，即应进行空气侧的清洗。清洗是用安装在进气管内的喷淋设备进行。有的机型停车状态和正常功率运行状态均可进行清洗。有的机型则只允许在停车状态下清洗，以防止清洗剂进入气缸。二、增压系统的故障及排除1．轴承烧损轴承烧损大多是出于滑油压力过低、油量不足或断油及滑油过脏和油中混入金属屑等造成的。轴承烧损时往往表现为增压器转速急剧下降，滑油出口温度升高，增压压力降低，并出现异常的声音。若在管理中发现增压器转速急剧下降、运转声音异常时，应立即停车检查增压器轴承，否则可能造成严重事故，甚至整台增压器报废。2．增压器强烈振动排除喘振的原因，增压器的强烈振动还可能是由于涡轮叶片上有结炭和附着燃烧产物，涡轮叶片折断，压气机叶轮损坏．转于与固定件碰擦．轴承减振弹簧片损坏等原因引起的。柴油机烧重油和长期燃烧不良，会在涡轮喷嘴环和叶轮上结炭和附着氧化物。这些结炭和氧化物在叶片上分布不均，会引起增压器的强烈振动。结炭和氧化物不能用水洗掉．须打开增压器进行专门清洗。叶片断裂大多是由外来物引起的，也可能是由于叶片共振引起的疲劳断裂。叶片断裂的应急处理方法是把与断叶对称的叶片切掉，使叶轮保持大致平衡，仍可将叶轮装复使用。若叶片大量损坏，则只好停增压器运行，厂修时更新叶轮。对于因装配调整不当使转子与固定件发生摩擦或轴承运转磨损引起增压器强烈振动的，应重新装配或更换轴承。此外，应注意检查轴承减振弹簧片的状态，及时更换。3．增压压力下降废气涡轮和压气机通流部分脏污是引起增压压力下降的重要原因，这里包括进口滤器、消音器、空冷器等。运行中应按说明书的要求按时清洗增压器。此外，还必须定时拆开清洗以清除坚实的结炭和污垢。当空气滤器压降超过o．98kPa、空冷器压降超过1．96kPa时，也要进行清洗。

若增压压力降低的同时发现增压器的转速也明显下降，说明废气能量不足。在柴油机方面可能是喷油提前角过大、排气阀开启较晚、缸套活塞漏气等原因引起的；在废气涡轮方面可能是喷嘴环变形使通流面积增大、涡轮前排气管膨胀接头漏气等原因引起的。此外由于轴封结炭、轴承故障使转子阻力增大也会使增压器增压压力下降，转速降低。应具体查明原因，予以排除。若增压压力降低的同时增压器的转速没有明显下降，则可能是压气机故障引起的。如压气机进口滤器和消音器堵塞，内部气流通道积垢，增压器铀封、气封漏气，扫气箱漏气等。4.增压压力升高增压压力升高主要是由柴油机引起的。常见的是柴油机负荷过大或喷油系统故障使燃烧不良、后燃严重，导致废气能量增加,涡轮转速提高，增压压力升高。排气阀漏气、开启过早也会产生类似的情况.5．轴承箱中滑油很快变黑和漏失滑油变黑是因为排气漏人轴承箱。这是由于涡轮机端的铀封损坏、密封衬套间隙过大、密封空气的通道被阻塞造成的。滑油漏失是因密封平衡空气失去作用、密封衬套间隙过大、轴承箱压力过高、轴承箱盖板炽栓松动漏油造成的.

三、增压器损坏后的应急处理在航行中增压器损坏又不能及时修复，只好采取应急措施把损坏的增压器停掉，让柴油机继续运行。采取应急措施后，既要保证增压器不会进一步损坏，又要使柴油机排气温度不超过规定的数值。在航行中发现增压器损坏时，使损坏的增压器停止运转的措施有两种：如果允许柴油机停车的时间很短，必须马上恢复运行，这时只需拆下压气机端和涡轮端的轴承盖，用专用工具把转子轴锁住，并在压气机排出管路装上密封盖板防止增压空气流失；如果允许柴油机停车时间较长，可将转于拆除，并用专用工具封闭涡轮增压器，以防燃气和增压空气外泄。进行了停增压器运行的应急处理后，应降低柴油机的负荷，防止排温过高和冒黑烟。对涡轮的进、排气相继续保持冷却，对外部供油润滑者应切断滑油供应。如果在航行中发现增压器损坏又不允许停车时，应大大降低柴油机的转速,且只能运行一个较短的时间。4.柴油机的换气与增压4.1柴油机的换气过程4.1.1二冲程柴油机的换气过程4.1.2四冲程柴油机的换气过程4.2柴油机的换气机构4.2.1气阀机构的结构形式、功用和工作条件4.2.1.1带阀壳和不带阀壳的气阀机构的组成、结构形式及各部分的作用4.2.1.2气阀的工作条件、气阀与阀座的密封形式和工作特点4.2.2气阀传动机构的原理、结构形式及功用4.2.2.1凸轮轴的组成和结构形式、凸轮轴的齿轮和链条传动机构