海船船员考试《主推进动力装置831》复习要点:增压器喘振的原因及消除

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导语

海船船员考试《主推进动力装置831》复习要点:增压器喘振的原因及消除

  1.增压器的喘振现象

  当压气机的流量减少到一定限度时,压气机的工作开始变得极不稳定。流过压气机的气流开始产生强烈脉动,排出压力忽高忽低,瞬时排量忽正忽负。压气机产生强烈振动。并发出沉重的喘息声或吼叫声,这种现象称为压气机的喘振。把不同转速下的喘振点连接起来得到的曲线叫做喘振线。喘振线B的左方为喘振区,右方为稳定工作区,因此喘振线是压气机稳定工作的边界线。喘振是压气机固有的特性。增压柴油机不允许压气机在喘振的条件下工作。

  压气机流量大于或小于设计流量时均在压气机通流部分产生不正常流动。在设计流量情况下,气流相对速度W1的方向与叶片进口构造角相一致,使气流能平顺地进入叶片通道而无撞击。当流量大于设计流量时,气流的轴向分速c1a增加,导致相对速度W1增加,使气流进的方向偏离设计值,气流冲击叶轮进口端叶片的凸面而在凹面发生气流分离现象。由于气体被工作轮带动旋转产生的惯性力,限制了气流分离的扩展。因此它只增加了流动损失,而不会破坏压气机的正常工作。当流量小于设计流量时,气流的轴向分速c1a减小,导致相对速度W1减小,使气流在另一个方向偏离设计值,气流分离现象就在叶片凸面产生,由于叶轮旋转产生的气体惯性力会加剧这气流分离的扩展,这不仅会增加流动损失,严重时也将破坏压气机的正常工作。当流量小于某一临界流量时,分离现象会扩展到整个扩压器和叶轮通道,使气流产生强烈的振荡和倒流,这就是压气机的喘振。所以压气机喘振的基本原因是流量减少,背压升高。

  2.增压器喘振的原因及消除方法

  (1)增压系统流道堵塞

  增压系统流道堵塞是引起增压器喘振最常见的原因。柴油机运行时,增压系统的气体流动路线是:压气机进口滤器和消音器、压气机叶轮、压气机扩压器、空气冷却器、扫气箱、柴油机的进气口(阀)、排气口(阀)、排气管、废气涡轮喷嘴环、废气涡轮叶轮、废气锅炉、烟囱。上述流动路线中的任一环节发生阻塞,如脏污、结炭、变形等,都会因流阻增大而使压气机流量减小、背压升高,引起喘振。

  (2)柴油机在低转速、高负荷下运行

  当柴油机发生故障,或船舶满载、顶风、污底,使柴油机在高负荷(供油量多)低转速下运行时,增压器易发生喘振。柴油机在低转速高负荷下运行时,气缸耗气量降低,喷油量增多,使废气能量增大。这时必然使增压器的转速提高排量增大,排出压力升高。

  (3)脉冲增压系统一缸熄火或各缸负荷严重不均

  在脉冲增压系统中,往往将三个气缸与一台增压器相连接。一台柴油机有多台增压器,它们并联地向一根进气总管供气。当某缸熄火时,与之相连的涡轮功率减小,转速下降,但压气机出口的背压仍与正常运转时相同。这对于一缸熄火时压力就显得过高,使压气机排量减少,发生喘振,甚至发生多台增压器交替喘振。若使熄火缸恢复工作或减小另一组气缸的供油量,可消除喘振。各缸负荷不均引起喘振的机理与上述相同。

  (4)运行中的暂时失配

  高转速下停车时,需急速将操纵杆拉到停油位置,可能使增压器与柴油机暂时失配而发生喘振,但不久又能恢复匹配关系,喘振即自动消失。

  船舶在风浪天航行发生飞车时,并联增压系统和单独增压系统会发生喘振;而串联增压系统不会发生喘振。

  (5)环境温度的变化

  在低温时匹配的不带空冷器的增压器和柴油机如用在高温海域时,或者在高温时匹配的带有空冷器的增压器和柴油机用在低温海域时,由于两者的匹配关系改变,运行点更靠近喘振区,因而容易引起喘振。

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