【讲解】学习知识之增压器喘振(Surging of turbocharger)
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2025-07-23 13:40:05
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海机务之家

船舶发动机“喘振”(Surging)是柴油机或燃气涡轮机(特别是带有涡轮增压系统的)在运行中出现的一种不稳定工作状态,其表现为发动机进气系统中气流周期性倒流和压缩机压力波动,就像人喘不过气一样,因此称为“喘振”。

一、什么是喘振?

喘振是指涡轮增压发动机在运行中,**增压器压缩机出口压力过高而气流无法顺畅排出时,发生反向气流(气体倒灌)**的现象。通常会伴随发动机振动、噪声变化,严重时可能导致熄火或机械损坏。

下面示意图为正常情况。

二、喘振的主要原因

  1. 涡轮增压器运行状态异常

    • 压缩机工况偏离稳定区,工作点落入喘振区(通常是低流量高压力区域)。

  2. 进排气阻力不平衡

    • 空气滤清器堵塞、进气管漏气或变形;

    • 排气背压过高(如排气管堵塞、排气阀故障)。

  3. 涡轮增压器控制故障

    • 增压控制阀(如废气旁通阀)故障或响应迟缓;

    • 增压压力调节器故障。

  4. 发动机工况突变

    • 发动机突然减负荷或关闭大负载设备;

    • 快速减速操作,造成气流匹配失衡。

  5. 喷油系统问题

    • 喷油量过小,导致燃烧不完全,排气能量不足带不动增压器。

  6. 环境条件影响

    • 海况恶劣、大风倒灌等因素使进气不畅。

三、喘振可能带来的后果
  1. 机械损坏

    • 压缩机叶轮受反向气流冲击,可能发生叶片断裂;

    • 涡轮轴承损坏;

    • 增压器壳体破裂(极端情况下)。

  2. 发动机效率降低

    • 空气供给不稳定,混合气不理想,燃烧效率下降;

    • 动力输出波动甚至熄火。

  3. 排放恶化

    • 喘振时燃烧不充分,会产生更多碳烟和有害气体。

  4. 安全隐患

    • 持续喘振可能导致发动机熄火,造成航行中断;

    • 可能诱发火灾或爆炸风险。

四、如何预防和应对喘振
  • 保持进排气系统通畅(定期检查空气滤清器、排气管等,定期进行清洗);

  • 保养和校准增压系统控制装置;

  • 避免操作上的突变(如急剧减负荷);

  • 在设计上使用防喘振阀或旁通控制策略;

  • 定期检测发动机增压器运行曲线,避免运行在喘振区域。

在柴油机设计过程中就要考虑增压器与主机参数的匹配:

现在很多船级社要求在台架试验时,会有要求做试验证明喘振余量是足够的。

1. 来自CCS的规范(中文版代表):

2. 来自BV的规范(英文版代表):

本文部分文字来源于网络,截图来源船级社规范,在此感谢原作者!

来源:Marine Diesel

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