第四章增壓氣管理與故障

第五節(jié)增壓系統(tǒng)的維護和管理一、增壓系統(tǒng)的維護管理廢氣渦輪增壓器工作的主要特點是：轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)速高，氣流流速高，渦輪工作溫度高輪的轉(zhuǎn)速可高達幾千轉(zhuǎn)甚至幾萬轉(zhuǎn)，增壓器的尺寸愈小，工作轉(zhuǎn)速愈高。渦輪端的廢氣溫度很高，渦輪進口溫度高達500℃一600℃。因此增壓器在運轉(zhuǎn)中，應保持轉(zhuǎn)子良好的靜平衡和動平衡，軸承要有良好的潤滑，流道要清潔并保證可靠的冷卻。在拆裝管理時應保證安裝間隙，防止部件變形和安裝不正。

1．增壓器的日常管理(1)在運行中應測量和記錄下列主要運行參數(shù)：各缸排煙溫度、渦輪前后溫度、增壓器的轉(zhuǎn)速、空氣濾器和空冷器的壓降、掃氣箱中的壓力、空冷器前后的溫度與冷卻水的進出口溫度及軸承潤滑袖的油位、溫度和壓力等。并根據(jù)檢查的參數(shù)判斷渦輪增壓器的工作狀態(tài)，以確定必要的檢查、調(diào)節(jié)和檢修方案。

(2)渦輪增壓器運行時，應經(jīng)常用金屬棒或其它專用工具細心傾聽增壓器中有無異常聲響和運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子不平衡時會發(fā)出鈍重的嗡嗡聲.盡量避免突然停車，無特殊情況不要突然停車，否則軸承容易咬軸，并可能發(fā)生喘振。

(3)增壓器是高速回轉(zhuǎn)機械，應特別注意軸承的潤滑。滾動軸承采用自供油方式。維護管理較簡單，關鍵是應特別注意保持潤滑油的清潔。更換軸承時從軸承腔拆下的零件切勿弄臟，在重裝新軸承之前必須把軸承腔仔細地清洗干凈。增壓器軸承工作溫度高，潤滑油必須按規(guī)定時間更換，必須采用說明書規(guī)定品牌的潤滑油。最新高增壓增壓器轉(zhuǎn)速更高，有的必須使用特殊的合成低摩擦機油，以降低軸承的熱負荷、工作溫度。應按規(guī)定經(jīng)常檢查停車時的油位，及從觀察孔觀察軸承組工作時的供油情況。應定期檢查齒輪泵有無磨損、泄漏。說明書根據(jù)多年的統(tǒng)計資料規(guī)定了軸承的使用壽命，滾動軸承總成應按此規(guī)定的時間進行更換。

滑動軸承采用外部供油方式，由于增壓器轉(zhuǎn)速很高，即使短時間的斷油也會導致軸承燒壞。因此必須經(jīng)常檢查軸承潤滑動態(tài)。如應注意檢查潤滑油柜內(nèi)的油面高度，應通過觀察窗觀察滑油的流動情況，特別應注意軸承處滑油的進口壓力和出口溫度?；蛪毫Σ荒苓^低，出口油溫（進出口溫差）不能過高。滑動軸承如潤滑正常，它的使用壽命是半永久性的，一般每隔1～2萬小時檢查一次，當軸承磨損間隙超過說明書規(guī)定的極限時才更換。

(4)如果柴油機停車時間較長(超過—個月)，應將增壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個位置，以防止軸彎曲變形。增壓器再次投入使用前，應通過起動空氣吹動使之短時轉(zhuǎn)動，用金屬棒傾聽運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)、有無雜音和阻滯現(xiàn)象。

(5)拆裝增壓器時，應事先閱讀說明書以了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、拆裝順序和所需的專用工具。拆卸時，應注意各可拆零件的相對位置。組裝時，應注意裝配間隙及間隙的調(diào)整方法，對一些重要間隙要嚴格控制。增壓器轉(zhuǎn)子與殼體之間的軸向間隙，以壓氣機葉輪處為最小。此外，止推軸承有一允許的軸向間隙，

2．廢氣渦輪增壓器的清洗增壓器在運行時其內(nèi)部流道會被灰塵、油霧和炭粒所臟污。這會使流阻增大，增壓器效率下降，增壓壓力降低。有資料表明，增壓度較高的柴油機中，增壓器綜合效率ηTk每降低1％，Tr就會升高10℃，ge增加0.5％左右。增壓度越高，氣流流速越高，增壓器對流道污阻的敏感性也越高。增壓度越高，增壓器的功率越大，增壓器效率ηTk對柴油機的影響也就越大?？傊?，必須對壓氣機和渦輪定期進行清洗。試驗指出，經(jīng)水洗后增壓器基本上可恢復到原來的性能。臟污嚴重時還會引起增壓器喘振；污物在葉輪上分布不均還可能使轉(zhuǎn)子的動、靜平衡不良而引起振動。因此要對增壓器進行清洗。增壓器的清洗有運轉(zhuǎn)中的清洗和拆開清洗兩種。經(jīng)常定期進行運轉(zhuǎn)中的清洗(一般每周一次)可以清除旋轉(zhuǎn)件上的灰塵和疏松的積炭，使增壓器處于良好的工作狀態(tài)。但運轉(zhuǎn)中的清洗不能代替定期拆檢和清洗增壓器。運轉(zhuǎn)中清洗廢氣渦輪有水洗法和干洗法。每運行150～1000小時水洗一次，具體應按柴油機實際使用時渦輪的積炭情況進行規(guī)定。建議在多數(shù)情況下每隔6天清洗一次，以均勻除去積炭。為了避免水滴蒸發(fā)過快，減小水滴撞擊【及熱能沖擊】的效果，水洗應在部分負荷〖（排氣溫度在300℃以下）〗時進行。即渦輪水洗時要在低負荷下進行。進水管裝在沒輪保護格柵前的排氣管上，清洗水的流量通過接頭中的孔板和水壓來控制。噴入的水霧通過水對污垢的溶解作用和水滴對污垢的機械沖刷作用將流道中附著不牢固的污垢洗掉。在渦輪排氣箱的下部裝有排泄閥，以便將清洗下來的污垢和水排出。清洗約需10min。排泄閥流出的水應變清。清洗后，應在低負荷下運轉(zhuǎn)5~10min。如果清洗后發(fā)生振動則應重新清洗。圖為ABB渦輪增壓器的水洗系統(tǒng)圖。水洗時，要求柴油機在50％標定功率的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動旋塞使管l與管3相通，以排除污物。關泄水旋塞B、開進水管截止閥C，以使清洗水經(jīng)接頭中的孔板噴入排氣管。緩慢開啟供水閥D．把壓力調(diào)到2．5×102kPa，則清洗水由閥C流入，污垢與水由管1泄至艙底。洗完后，關閥D、C，開閥B將管路中水放掉。轉(zhuǎn)動旋塞A，使2路與管1相通，少量壓縮空氣吹掃排泄管道和排氣箱，使管1暢通。在提高轉(zhuǎn)速時，細心傾聽渦輪增壓器的聲音，如振動增大了，應重新清洗。如已不能消除振動，等有機會就進行拆洗。干洗是從渦輪進氣道噴人一定數(shù)量的已被粉碎顆粒尺寸約為1.5mm的核桃殼或其他類似物體，是用沖擊式的方法清除積炭等污物。干洗在全負荷時效果最好，負荷低于50％時不可干洗。如果裝有干洗設備時，應按說明書的指示使用。

壓氣機在運轉(zhuǎn)中清洗時，要在柴油機全負荷運轉(zhuǎn)下進行。方法是將一定量的水在短時間內(nèi)噴入壓氣機。一般每運行25～75小時水洗一次。水洗靠的是水滴的撞擊作用。水洗用淡水，不要添加帶溶解作用的任何溶劑，也不應有冷卻水處理劑。水洗盡可能在柴油機高負荷時進行，以增強水滴的撞擊作用。清洗前后30min內(nèi)，應將氣缸滑油供給量提高50％一100%，以保護氣缸套免受腐蝕。圖為ABB增壓器壓氣機的清洗系統(tǒng)。進水管裝在壓氣機進氣箱上，水經(jīng)管道送至壓氣機葉輪前的進氣道中。清潔水盛在容器中，以確保每次清洗只給一定數(shù)量的水。容器除有水管與壓氣機進氣箱連接外，還有氣管與壓氣機排出管連接。清洗時按下容器上的按鈕，水便在增壓壓力和進氣道壓力之差的作用下,在4~10s時間內(nèi)噴入壓氣機。噴水后，柴油機要在全負荷下運轉(zhuǎn)一段規(guī)定的時間，以使增壓器和柴油機完全干燥。如果清洗后增壓壓力和排氣溫度變化不大可重復清洗。清洗壓氣機后，一有機會就應清洗空氣冷卻器，以洗去從壓氣機沖洗來的積垢。嚴格控制噴入水量。過量清水進入壓氣機和柴油機會造成事故。絕不允許把噴管直接接到機艙的淡水管路上。清洗效果可從增壓壓力及柴油機排氣溫度的變化中看出來。如還須清洗，則必須間隔10分鐘才能進行。噴水清洗后柴油機至少還得有負荷運行10分鐘，以便水分干燥。增壓空氣冷卻器的清洗空冷器冷卻水的進口溫度和空冷器后的增壓空氣出口溫度之間的差值可作為鑒別空冷器冷卻效率的一個重要參數(shù)。當柴油機功率保持不變，冷卻水溫度、流量也不變的情況下，這一溫度差值增大，就意味著該空冷器積垢增加?？绽淦骼鋮s水側(cè)與空氣側(cè)積垢均會導致冷卻效率降低，溫度差值增大。冷卻水側(cè)的清洗間隔時間較長，必須在停車時清洗，詳細內(nèi)容請參閱說明書。當空氣流過空冷器的壓降達到規(guī)定值（約為試驗臺側(cè)試值的150％）時，即應進行空氣側(cè)的清洗。清洗是用安裝在進氣管內(nèi)的噴淋設備進行。有的機型停車狀態(tài)和正常功率運行狀態(tài)均可進行清洗。有的機型則只允許在停車狀態(tài)下清洗，以防止清洗劑進入氣缸。二、增壓系統(tǒng)的故障及排除1．軸承燒損軸承燒損大多是出于滑油壓力過低、油量不足或斷油及滑油過臟和油中混入金屬屑等造成的。軸承燒損時往往表現(xiàn)為增壓器轉(zhuǎn)速急劇下降，滑油出口溫度升高，增壓壓力降低，并出現(xiàn)異常的聲音。若在管理中發(fā)現(xiàn)增壓器轉(zhuǎn)速急劇下降、運轉(zhuǎn)聲音異常時，應立即停車檢查增壓器軸承，否則可能造成嚴重事故，甚至整臺增壓器報廢。2．增壓器強烈振動排除喘振的原因，增壓器的強烈振動還可能是由于渦輪葉片上有結(jié)炭和附著燃燒產(chǎn)物，渦輪葉片折斷，壓氣機葉輪損壞．轉(zhuǎn)于與固定件碰擦．軸承減振彈簧片損壞等原因引起的。柴油機燒重油和長期燃燒不良，會在渦輪噴嘴環(huán)和葉輪上結(jié)炭和附著氧化物。這些結(jié)炭和氧化物在葉片上分布不均，會引起增壓器的強烈振動。結(jié)炭和氧化物不能用水洗掉．須打開增壓器進行專門清洗。葉片斷裂大多是由外來物引起的，也可能是由于葉片共振引起的疲勞斷裂。葉片斷裂的應急處理方法是把與斷葉對稱的葉片切掉，使葉輪保持大致平衡，仍可將葉輪裝復使用。若葉片大量損壞，則只好停增壓器運行，廠修時更新葉輪。對于因裝配調(diào)整不當使轉(zhuǎn)子與固定件發(fā)生摩擦或軸承運轉(zhuǎn)磨損引起增壓器強烈振動的，應重新裝配或更換軸承。此外，應注意檢查軸承減振彈簧片的狀態(tài)，及時更換。3．增壓壓力下降廢氣渦輪和壓氣機通流部分臟污是引起增壓壓力下降的重要原因，這里包括進口濾器、消音器、空冷器等。運行中應按說明書的要求按時清洗增壓器。此外，還必須定時拆開清洗以清除堅實的結(jié)炭和污垢。當空氣濾器壓降超過o．98kPa、空冷器壓降超過1．96kPa時，也要進行清洗。

若增壓壓力降低的同時發(fā)現(xiàn)增壓器的轉(zhuǎn)速也明顯下降，說明廢氣能量不足。在柴油機方面可能是噴油提前角過大、排氣閥開啟較晚、缸套活塞漏氣等原因引起的；在廢氣渦輪方面可能是噴嘴環(huán)變形使通流面積增大、渦輪前排氣管膨脹接頭漏氣等原因引起的。此外由于軸封結(jié)炭、軸承故障使轉(zhuǎn)子阻力增大也會使增壓器增壓壓力下降，轉(zhuǎn)速降低。應具體查明原因，予以排除。若增壓壓力降低的同時增壓器的轉(zhuǎn)速沒有明顯下降，則可能是壓氣機故障引起的。如壓氣機進口濾器和消音器堵塞，內(nèi)部氣流通道積垢，增壓器鈾封、氣封漏氣，掃氣箱漏氣等。4.增壓壓力升高增壓壓力升高主要是由柴油機引起的。常見的是柴油機負荷過大或噴油系統(tǒng)故障使燃燒不良、后燃嚴重，導致廢氣能量增加,渦輪轉(zhuǎn)速提高，增壓壓力升高。排氣閥漏氣、開啟過早也會產(chǎn)生類似的情況.5．軸承箱中滑油很快變黑和漏失滑油變黑是因為排氣漏人軸承箱。這是由于渦輪機端的鈾封損壞、密封襯套間隙過大、密封空氣的通道被阻塞造成的?；吐┦且蛎芊馄胶饪諝馐プ饔?、密封襯套間隙過大、軸承箱壓力過高、軸承箱蓋板熾栓松動漏油造成的.

三、增壓器損壞后的應急處理在航行中增壓器損壞又不能及時修復，只好采取應急措施把損壞的增壓器停掉，讓柴油機繼續(xù)運行。采取應急措施后，既要保證增壓器不會進一步損壞，又要使柴油機排氣溫度不超過規(guī)定的數(shù)值。在航行中發(fā)現(xiàn)增壓器損壞時，使損壞的增壓器停止運轉(zhuǎn)的措施有兩種：如果允許柴油機停車的時間很短，必須馬上恢復運行，這時只需拆下壓氣機端和渦輪端的軸承蓋，用專用工具把轉(zhuǎn)子軸鎖住，并在壓氣機排出管路裝上密封蓋板防止增壓空氣流失；如果允許柴油機停車時間較長，可將轉(zhuǎn)于拆除，并用專用工具封閉渦輪增壓器，以防燃氣和增壓空氣外泄。進行了停增壓器運行的應急處理后，應降低柴油機的負荷，防止排溫過高和冒黑煙。對渦輪的進、排氣相繼續(xù)保持冷卻，對外部供油潤滑者應切斷滑油供應。如果在航行中發(fā)現(xiàn)增壓器損壞又不允許停車時，應大大降低柴油機的轉(zhuǎn)速,且只能運行一個較短的時間。4.柴油機的換氣與增壓4.1柴油機的換氣過程4.1.1二沖程柴油機的換氣過程4.1.2四沖程柴油機的換氣過程4.2柴油機的換氣機構(gòu)4.2.1氣閥機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、功用和工作條件4.2.1.1帶閥殼和不帶閥殼的氣閥機構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)形式及各部分的作用4.2.1.2氣閥的工作條件、氣閥與閥座的密封形式和工作特點4.2.2氣閥傳動機構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)形式及功用4.2.2.1凸輪軸的組成和結(jié)構(gòu)形式、凸輪軸的齒輪和鏈條傳動機構(gòu)