PA6 柴油机相继增压器常见故障的分析.docx
一、相继增压器的结构及特点
1、结构及原理
柴油机相继增压，是指单台柴油机布设两台或者两台以上涡轮增压器并联组成的增压系统，也称为顺序增压。
PA6柴油机安装有两台相同涡轮增压器，采用的是瑞士BBC生产的VTC254-213型,目前已经国产化。在柴油机与增压系统的结构基本不变的条件下，满足航行特征提出的要求，其方法是从部分负荷入手选配一台增压器，适应部分负荷工作，使柴油机具有高的燃烧过量空气系数和尽可能大的扭矩;当进入高负荷工作时受控增压器投入运行。
其结构如图1所示。
图中A列增压器为基本增压器，柴油机启动成功后，立即投入工作运行，而B列增压器不工作，这样A列和B列的排烟全部集中供应给A列基本增压器，驱动A列涡轮转动，A列增压器将新鲜空气压入中冷器，然后再均匀分配给A、B列各气缸;B列为受控增压器，主要由空气蝶阀和燃气蝶阀实现对增压器的控制,其中燃气阀控制B列排烟总管到涡轮的开关，空气阀控制压气机到B列进气总管的开关，当转速、负荷及增压压力升高时，STC控制系统会分别自动打开燃气阀和空气阀，受控增压器投入工作。
由此可以分析得出，PA6柴油机的相继增压可以认为是一种非连续变化的可变截面积涡轮增压系统。
在高负荷，两台增压器全部工作;低负荷时，自动“切除”B列增压器，相当于减小了涡轮喷嘴通流面积，使得涡轮前后仍然具有较高的压力，产生较高的增压压力，满足柴油机低速大扭矩工作时对进气量的要求。
2、特点
PA6柴油机相继增压系统具有以下特点：
（a）良好的匹配特性。
具体体现在增压器始终在高效去工作，瞬态响应快、高速不超温超速、低速增压充分、加速快且不冒黑烟。
（b）低排放、低噪声。
具体表现有提高废气利用率，降低了压气机温度，减少了NOx的排放。
（c）低工况燃油经济性、动力性得到有效的提高。
（d）系统装备相对复杂，需要增加一整套的控制蝶阀以及控制系统，增加了故障点及故障率，提高了维护保养的成本。
二、常见故障及原因分析
1、增压压力下降
造成增压压力下降的原因主要有增压器转速下降、进气通道不畅以及压气机叶轮损坏，具体分析如下。
（1）增压器转速下降
增压器转速下降一般是由于废气能量不足造成的，首先应该检查废气通道的通畅性和密封性。
柴油机长时间运转可能会造成排气管内壁积聚烟灰，带来排气管道流通内径变小，废气流通不畅，除此之外，增压器的喷嘴环也要进行通畅性检查。
而密封性检查主要包括3方面:
一是检查排烟管的密封性，例如16PA6柴油机每列排烟总管分成8部分，每部分分别与各缸的排气歧管做成一体安装在气缸盖上，每缸的排烟总管是靠管箍固定成一体的，柴油机长时间运行会造成管路连接处的密封圈烧损现象，每缸的排烟总管的连接段以及歧管与气缸盖的连接处都会有漏烟隐患;
二是要检查排烟管与涡轮增压器的连接处等是否存在漏烟现象;
三是如果该故障现象出现在低工况，也就是受控增压器没有投入工作状态时，首先应该检查受控增压器燃气蝶阀的气密性，如果燃气蝶阀关闭不严，会带来低工况运行时部分燃气进入到受控增压器，导致基本增压器的燃气量降低，此时判断的依据可以检查受控增压器是否低速运转，如果出现低速运转，说明燃气阀关闭不严，少量燃气驱动受控增压器转动，严重时会造成增压器的喘振。
（2）进气通道不畅和密封性下降
PA6柴油机作为船用柴油机，在不同型号船舶上，其进气方式也不尽相同，主要有机舱进气和舷外进气两种方式。
对于采用机舱进气方式的柴油机，如果机舱风机全是排风机，就会造成机舱的负压现象，从而导致增压器的进气压力和进气量都会降低。
而采用舷外进气方式的柴油机，就需要布设进气通道和进气滤网，柴油机长时间运行之后,会带来进气滤网、进气管路、消音器以及中冷器的脏堵，从而会带来进气受阻，最终会导致进气压力以及进气量的降低。
另外，受船舶以及柴油机的震动影响，进气管路的连接处也有松动的隐患，这样就会带来进气管路漏泄，这样也会带来进气压力的下降。
在低工况运行时，如果受控增压器的空气阀关闭不严，也会导致一部分新鲜空气的漏泄，虽然最终都到达中冷器，但是由于进气截面积的增大会带来进气压力的下降。
最后，还要检查压气机叶片的工作情况。如果该增压器曾经出现过喘振，那么压气机的叶片特别是叶尖处可能会发生变形。那么压气机叶轮损坏，就会造成效率下降，压气量就会大大减少。
2、增压器的喘振
所谓增压器的喘振，是指当增压器转速保持不变，而压气机的流量减小到一定值后，气体进入叶轮和扩压器的方向偏离设计工况，从而造成气体压力产生极大的波动，压气机进人不稳定的工作状态，在压气机端发出吼叫声或者喘叫声。
嚙振一般会加速叶片等内部零件的疲劳损伤并加速扩大已有的裂纹，严重时会导致增压器的报废。
具体造成柴油机喘振的原因分析如下。
（1）柴油机转速不稳或各缸功率不均
柴油机转速波动，废气能量排