柴油发电机增压器的损坏现象及原因

摘要：废气涡轮增压器是装配在柴油发电机上辅助增加进气压力的一个涡轮装置，它利用柴油发电机排出的废气能量驱动涡轮转动，带动同轴的压气机一起高速旋转，将新鲜空气加压后经进气管进入气缸，这样增加了汽缸充气量，从而可以向气缸内喷入更多的柴油。由于废气涡轮增压器安装在排气管上，处在过热、高压和高速运行的工况下，其工作环境非常恶劣，作业要求也比较苛刻。如果使用维护错误极易造成增压器产生损坏，引起柴油发电机组运行不稳、供电不足、油耗增大和排气管冒黑烟或蓝烟等症状。

      该故障表现为增压器转子轴速度上不去，测试策略如图1所示。通常来说，柴油发电机在额定转速作业时，增压器转子轴速度可达60000转/分至240000转/分，流量特性曲线所示。在这一速度下，方可使增压压力达到要求。其详细起因如下：

      增压器外观如图3所示。涡轮机在排烟能量的推动下，带动压气机工作，实现进气的增压。在运行步骤中，如果压气机处于严重的不稳定状态，空气流量忽大忽小，压力值剧烈波动，甚至产生气体倒流，同时伴随着压气机叶轮发生剧烈振动，并发出沉重的频率忽快忽慢声或吼叫声，这种情形称为压气机的喘振。

      喘振状况发生具体因为进气装置发生堵塞，进气不畅，通过增压器输送的空气流量达不到柴油发电机的要求，造成进气不稳定，从而使进气管内增压后的空气压力产生波动或大幅下降，故在压气机端发出如气喘的异响，并伴随着发电机作业不稳，功率下降，排气管冒黑烟。

      图4中μ1为叶轮剖分处的圆周速度，c1为空气进入压气机前缘时的绝对转速，ω1表示气流进入压气机叶片时相对速度。

      增压器流道阻塞的直接后果之一就是会增加气流在装置中的阻力。柴油发电机运行时，增压装置的气体流动路线是：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→柴油发电机扫气口→排烟阀→排烟管→废气涡轮喷嘴环→废气涡轮叶轮→废气锅炉→烟囱。其中各组成部分的流通面积都是固定的。

      若上述流动路线中任一环节产生堵塞，如脏污、结碳、变形等，都会因流阻增大使压气机背压升高，流量减少，致使喘振。其中容易脏污的部件是压气机进口滤器、压气机叶轮和扩压器、空气冷却器、柴油发电机扫气口和排烟阀、废气涡轮喷嘴环、废气涡轮叶轮。一般情形下，涡轮增压器气流通道的阻塞是造成其喘振的主要原由。

（2）大气温度变化致使喘振。在夏季对增压器进行配合试验，在冷天有可能产生喘振，这是因为气温变化使作业点产生变化导致的。

      通常来说，进气压力较高不是增压器本身的问题，而是由发电机致使的，其具体缘由有：

2、因为发电机喷油正时“非法”或其他起因造成补燃期过长，使驱动涡轮的热能增加，转速上升，进气压力提高。

3、涡轮增压器操作时间较长，清理积碳不及时或增压柴油发电机燃烧不好，积碳严重，使喷嘴、涡轮通道阻塞，因此增压器转速升高。

4、增压柴油发电机喷油嘴调速板失灵，或者排烟阀密封不严排气泄漏，均会致使涡轮增压器转速增高，增压压力提升。

      这种故障多数是因为转子与壳体产生碰撞而产生的。因为转子与壳体装配间隙较小，如果装配调节“非法”或轴承严重损坏，或转子叶片变形，均可能发生碰擦。

      增压器机油回油温度通常应低于90～120℃（因机型不一样而异），温度较高的原由有

      废气涡轮增压器采用强制润滑步骤，为了不使机油泄漏，在浮动轴承两端设置有活塞环式密封环。因压气机密封系统靠近叶轮边是低压区，容易发生漏油故障，其详细原由有：

      当空气过滤器因灰尘过多或其他缘由供气不佳时，压缩机进气口的负压会较高，使压缩机一端的内部压力高于外部压力，油在压差的功用下从进气管流出。一端流出。

      如果长时间不换油或空气过滤器失效，过多的灰尘会进入增压器，浮动轴承损伤严重，导致轴承间隙过大，油膜不稳定。在高速运行时，增压器很快就会变得不平衡。转子轴系振动加剧，破坏两端密封，造成润滑油泄漏。

      当发电机长时间低负载时，涡轮增压器涡轮和压气机叶轮后面会产生负压，使流出浮动轴承的油在压差的功用下漏出。

      当机油流出增压器浮动轴承时，靠自身重力流回机油盘。但当回油管变形或堵塞，或油底壳内排烟压力过量导致回油管有压力时，从浮动轴承流出的油不会顺利流回机油盘，并且将从转子轴沿转子轴流出。两端密封圈流出，造成渗油。

（2）有异物进入增压器壳体内，将涡轮或压气机叶轮的叶片打坏，致使叶片被卡死在壳体内。此时，须替换增压器。

      发生废气大故障的详细缘由是使用对策“非法”，使柴油发电机突然熄火。此刻机油泵立即停止作业，机油停止流动，而增压器的转子轴因惯性仍然继续高速旋转，转子轴与浮动轴承处于半干摩擦状态，残留在机油管的机油温度升高，油膜变薄和烧焦，使浮动轴承和密封环过快损伤，导致发电机排出的废气经涡轮增压器润滑油道进入发电机机油盘，通过呼吸帽的排气管排出，即柴油发电机下排气。发电机负载越大，下排气越重，此时应拆检或替换增压器。

      为了确保增压器稳定工作，日常应保持合适的油面高度，按期清洗集滤器和机油滤清器。金属绕线式滤清器清洗后，察看滤清器上的铜丝有无松动或破损，若有损坏可用锡焊补好，但修补面不得超过5c耐。若油路进入空气，油压表指针会左右摆动，此时拆开油路接头查看，会发现有气泡冒出，要替换有关密封垫，处理漏气、渗油故障。 若曲轴箱内的机油量增多时，除查明漏水、漏柴油的原由加以排除外，还应及时更替机油。