16V240ZJ型机车柴油机增压器常见故障分析及预防处理
时间：2020-12-13 08:07:32 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(1.呼铁局机务处，内蒙古 呼和浩特 010000；
2.呼铁局集宁机务段乌海救援列车，内蒙古 乌海 016000)
摘 要：文章对东风4内燃机车增压器常见故障进行了分析，指出了喘振的原因及增压漏油的危害等，并提出了预防及处理措施。
关键词：内燃机车；
增压器；
故障预防；
故障处理；
柴油机
中图分类号：U262.11 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2008)04—0107—02
1 东风4内燃机车增压器常见故障分析
1.1 喘振的原因及危害
1.1.1 喘振及其危害
喘振是离心式压气机在工作中出现的一种工作不稳定现象，在一定转速下，压气机的增压比和效率随空气流量的变化而变化，离心式压气机的转速不同，则增压比和流量也就不同，当压气机转速一定，随流量的减少，增压比和效率相应提高，并在某一流量时达到效率最高，随流量的继续减少，压气机的增压比和效率开始下降。这是因为：当流量变化时，气流进入导风轮叶片的相对流动的方向及进入扩压器叶片流道的方向发生改变，气流对叶片的冲击损失和涡流损失均增加，因而造成了增压比和效率相应减少，当空气流量减少到某一极限值时，压力机就会出现工作不稳定现象；
此时，空气压力及流速周期性强烈脉动，压气机内部空气的正常流动被破坏，叶轮和扩压器强烈振动，同时伴随着特殊的音响，这种压气机工作不稳定的现象就是喘振。增压器正常工作时，虽然转速很高但却运转平稳，声响也显得柔和，当发生喘振时，由于压气机进气端空气堵塞，部分空气与压气机叶片间发生脱离，涡旋空气波动而发生刺耳尖叫，导致增压器前的进气管道振动，增压器转子轴发生高频轴向颤动，柴油机的工作状态趋于不稳，极易损坏增压器轴承、油封，使增压器及柴油机的工作寿命受到严重影响。
1.1.2 喘振的原因分析
增压器在与柴油机匹配工作中，产生增压器喘振的原因是较为复杂的，但总的来讲，是由于压气机的吸气量大于出气量，使压汽机进口处的部分空气进不去而聚集在进口处压气机叶片间发生涡流所致，产生这种情况的具体原因有下列几个方面。①柴油机突降转速或突卸负载时；
②柴油机过载或载荷波动大；
③增压器喷咀环积炭或喷咀环截面积过小；
④增压器转子卡滞；
⑤中冷器冷却水温过高；
⑥气门打不开或关不严；
⑦同一柴油机上的两台增压器性能相差较大；
⑧外界因素的影响。
1.2 增压器漏油
1.2.1 现象及危害
由于增压器的转子在正常工作时具有很高的工作转速(比如装有ABB.VTC254-13型或ZN290型增压器的16V240ZJC型柴油机,当柴油机转速为1 000r/min,功率为2 492kW时,增压器转子的转速可达29 500r/min)。为保证其工作的可靠性,对其转子轴承采用压力机油进行循环冷却,但又不允许机油漏入压气机通道和涡轮壳体内,否则会出现增压器漏油现象。由于各种原因,应用中常发生增压器漏油事件,具体处所为：压气机蜗壳出口法兰处向外渗漏，压气机蜗壳与涡轮壳体(对VTC254-13来说为轴承壳体)接合面间向外渗漏。这些情况下，打开压气机蜗壳下方螺堵有机油渗出。
增压器漏油的危害很大。首先：漏入压气机通道的机油会随压缩空气进入气缸,造成燃烧室各零件积炭，寿命降低。漏油严重时,会造成柴油机的油锤事故。其次,会造成增加器内部各部件积炭,改变了与柴油机的匹配性能,加剧了有关零件的磨损和擦伤，使增压器转子转速下降,增压压力降低。再者可使增压器油腔内机油压力降低,导致增压器轴承润滑、 冷却能力下降而损坏。
1.2.2 增压器漏油的原因分析
①油腔进油压力过高；
②增压器油腔回油受阻；
③油封失效；
④轴承损坏。
1.3 增压压力不足
柴油机增压器的增压压力不足会使柴油机的气缸充量减小,不但功率下降,而且在同样负荷下还会使燃烧恶化,造成柴油机燃料消耗率增加和引起排气温度上升。如排气温度上升过大,将严重影响增压器和柴油机工作的可靠性。
造成柴油机增压压力不足的原因主要有：①空气滤清器；
②燃气流道不畅通。
1.4 增压器异常振动
增压器产生异常振动的主要原因有：①增压器转子积炭严重且不均衡，使其动平衡破坏；
②有零件脱落、破损、松动使安装位置发生了变化；
③涡轮轴和轴承磨损严重,致使工作轮和静止零件相碰擦；
④涡轮增压器安装座螺丝松。
3 增压器常见故障的预防及处理
3.1 喘振的预防及处理
3.1.1 如由于各类保护装置动作(误动作)造成柴油机突然停机,此时增压器喘振是自然要发生的,但这属于正常现象,重新起机前,应检查增压器转子的转动情况,若正常则可按规定启机。
3.1.2 柴油机降转或减载时不宜太快,应严格按操作规程操作,掌握好升、降转的时机，保证降转时每秒钟不大于10转。
3.1.3 由于乌海折返段处于风沙地带，特别是最近几年沙尘暴时常袭来。因此，应根据环境情况缩短清洗空气滤清器的间隔（一般为当进气阻力2.45kp以上时或工作300h应清洗一次）。在风沙季节，每5天清洗一次为宜。别一方面，遇风沙来临，应尽量采用内通风，以减少机件磨损和保证进气质量。
3.1.4 密切注意中冷器冷却水的进口温度。对焊堵冷却管过多的冷却单节应予以更换。认真检查冷却片表面的水垢情况，防止中冷器冷却效率下降引发的喘振。
3.1.5 对进、排气门打不开或关不严的故障，由于可能造成高温、高压燃气倒流入进气稳压箱，甚至燃油在进气稳压箱爆燃的恶性事故。因此在运行中可迅速作甩缸处理，回段后再认真查处。
3.1.6 检修中对增压器的喷咀环应加强清洗，去除积炭。特别是发生燃烧状态不良（表现为冒黑烟，排气总管发红等）或柴油机喷机油时应认真查找原因设法消除。并重点清洗喷咀环，因为这种情况会加速喷咀环的积炭过程。
3.1.7 清除增压器的卡滞现象。修理时，重点检查轴承与转子轴颈的磨擦面、压气机叶片与壳体的间隙、涡轮部的积炭、气、油封的老化程度等。使用中，除正确的升、降转外，冬季打温时，应避免低转速长时间运转，防止由于燃烧恶化产生积炭。
3.1.8 保持喷油器喷雾质量处于良好状态。每次启机后应逐缸触摸各缸高压油管了解其爆发脉冲。发现某缸经常性脉冲弱时，应做好记录，整修时及时反应给予调整。以防止由于燃烧恶化，造成喘振。
3.1.9 适当降低功率使用。由于乌海折返段牵引区段线路起伏大，致使升、降手柄过于频繁，造成增压器转子短时间超速运转多（已产生数起增压器故障）。因此：适当降低功率使用也是延长增压器、柴油机使用寿命的有效途径。目前，除特殊情况下，一般规定柴油机转速不超过950r/min。另外，季节变化时，应对柴油机功率作适当的修正。对同一台机车的两台增压器应尽可能选用性能接近的，若其中一台增压器故障需更换，在条件允许时，应将两台全部更换，以保持其一致性，避免由于工作效率不同引起的喘振。合理的喷咀环结构。在起伏比较大的线路上使用的机车，由于升、降手柄在一定程度上受地理条件限制。因此：可用适当增大喷咀环流通截面的办法，降低增压器的最高转速，达到防止喘振的目的。调节器的影响。由于联合调节器是各缸供油的源动力，因此，应经常检查、更换联合调节器工作油，避免由于工作油不足、过脏产生游车而喘振。
3.2 增压器漏油的预防及处理
3.2.1 发现增压器漏油时，首先应观察机车动力间侧壁上的仪表，确认增压器进口油压。如此时显示的油压过高，则应检查增压器机油进油管路上的旁通保压阀（B型机）。一般来说是由于保压阀阀芯打不开所致。如显示增压器进油压力过低时，首先应确认柴油机主机油道的未端压力，若正常则基本上是增压器进油管路上的旁通保压阀芯卡死在开启位或保压阀弹簧断裂失效。（此种情况极易损坏轴承）。如油压正常，则应检查增压器的回油通道是否畅通。当轻微滴油时，可适当降低功率维持运行。大量漏油时，为防止将事故扩大，应立刻停机。
3.2.2 如上述检查没有发现问题，则应考虑油封及轴承是否损坏。微滴油但柴油机不冒蓝烟，可降低功率维持。但漏油严重，特别是同时出现柴油机冒蓝烟、功率下降、增压器转速下降时，应立刻停机，避免油锤造成更大的损失。
3.2.3 为做到预防为主，应定期详细检查增加器。在小、辅修时，派专人对增压器进、出油管路、保压阀、轴承、转子轴、油封的状态进行检查。日常应用中，加强对增压器各有关漏油处的检查，以便及早发现，及时处理。
3.3 增压压力不足的预防
根据使用条件定期清洗空气滤清器；
检查空气进气道及各接口的状态；
努力消除机械阻力；
提高对压气机的组装精度；
注意对喷咀环及涡轮气封的保养；
按规定清除积炭。日常运用中，注意增压器转子的惰转时间明显不足时，应查明原因。
3.2 增压器异振的预防及处理
在检修中要保证增压器转子的动平衡达标。运用中经常检查增压器体的各紧固螺栓。若在运行中发现增压器异常振动，无论什么原因，都必须立刻停机，防止将事故扩大。
2.呼铁局集宁机务段乌海救援列车，内蒙古 乌海 016000)
摘 要：文章对东风4内燃机车增压器常见故障进行了分析，指出了喘振的原因及增压漏油的危害等，并提出了预防及处理措施。
关键词：内燃机车；
增压器；
故障预防；
故障处理；
柴油机
中图分类号：U262.11 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2008)04—0107—02
1 东风4内燃机车增压器常见故障分析
1.1 喘振的原因及危害
1.1.1 喘振及其危害
喘振是离心式压气机在工作中出现的一种工作不稳定现象，在一定转速下，压气机的增压比和效率随空气流量的变化而变化，离心式压气机的转速不同，则增压比和流量也就不同，当压气机转速一定，随流量的减少，增压比和效率相应提高，并在某一流量时达到效率最高，随流量的继续减少，压气机的增压比和效率开始下降。这是因为：当流量变化时，气流进入导风轮叶片的相对流动的方向及进入扩压器叶片流道的方向发生改变，气流对叶片的冲击损失和涡流损失均增加，因而造成了增压比和效率相应减少，当空气流量减少到某一极限值时，压力机就会出现工作不稳定现象；
此时，空气压力及流速周期性强烈脉动，压气机内部空气的正常流动被破坏，叶轮和扩压器强烈振动，同时伴随着特殊的音响，这种压气机工作不稳定的现象就是喘振。增压器正常工作时，虽然转速很高但却运转平稳，声响也显得柔和，当发生喘振时，由于压气机进气端空气堵塞，部分空气与压气机叶片间发生脱离，涡旋空气波动而发生刺耳尖叫，导致增压器前的进气管道振动，增压器转子轴发生高频轴向颤动，柴油机的工作状态趋于不稳，极易损坏增压器轴承、油封，使增压器及柴油机的工作寿命受到严重影响。
1.1.2 喘振的原因分析
增压器在与柴油机匹配工作中，产生增压器喘振的原因是较为复杂的，但总的来讲，是由于压气机的吸气量大于出气量，使压汽机进口处的部分空气进不去而聚集在进口处压气机叶片间发生涡流所致，产生这种情况的具体原因有下列几个方面。①柴油机突降转速或突卸负载时；
②柴油机过载或载荷波动大；
③增压器喷咀环积炭或喷咀环截面积过小；
④增压器转子卡滞；
⑤中冷器冷却水温过高；
⑥气门打不开或关不严；
⑦同一柴油机上的两台增压器性能相差较大；
⑧外界因素的影响。
1.2 增压器漏油
1.2.1 现象及危害
由于增压器的转子在正常工作时具有很高的工作转速(比如装有ABB.VTC254-13型或ZN290型增压器的16V240ZJC型柴油机,当柴油机转速为1 000r/min,功率为2 492kW时,增压器转子的转速可达29 500r/min)。为保证其工作的可靠性,对其转子轴承采用压力机油进行循环冷却,但又不允许机油漏入压气机通道和涡轮壳体内,否则会出现增压器漏油现象。由于各种原因,应用中常发生增压器漏油事件,具体处所为：压气机蜗壳出口法兰处向外渗漏，压气机蜗壳与涡轮壳体(对VTC254-13来说为轴承壳体)接合面间向外渗漏。这些情况下，打开压气机蜗壳下方螺堵有机油渗出。
增压器漏油的危害很大。首先：漏入压气机通道的机油会随压缩空气进入气缸,造成燃烧室各零件积炭，寿命降低。漏油严重时,会造成柴油机的油锤事故。其次,会造成增加器内部各部件积炭,改变了与柴油机的匹配性能,加剧了有关零件的磨损和擦伤，使增压器转子转速下降,增压压力降低。再者可使增压器油腔内机油压力降低,导致增压器轴承润滑、 冷却能力下降而损坏。
1.2.2 增压器漏油的原因分析
①油腔进油压力过高；
②增压器油腔回油受阻；
③油封失效；
④轴承损坏。
1.3 增压压力不足
柴油机增压器的增压压力不足会使柴油机的气缸充量减小,不但功率下降,而且在同样负荷下还会使燃烧恶化,造成柴油机燃料消耗率增加和引起排气温度上升。如排气温度上升过大,将严重影响增压器和柴油机工作的可靠性。
造成柴油机增压压力不足的原因主要有：①空气滤清器；
②燃气流道不畅通。
1.4 增压器异常振动
增压器产生异常振动的主要原因有：①增压器转子积炭严重且不均衡，使其动平衡破坏；
②有零件脱落、破损、松动使安装位置发生了变化；
③涡轮轴和轴承磨损严重,致使工作轮和静止零件相碰擦；
④涡轮增压器安装座螺丝松。
3 增压器常见故障的预防及处理
3.1 喘振的预防及处理
3.1.1 如由于各类保护装置动作(误动作)造成柴油机突然停机,此时增压器喘振是自然要发生的,但这属于正常现象,重新起机前,应检查增压器转子的转动情况,若正常则可按规定启机。
3.1.2 柴油机降转或减载时不宜太快,应严格按操作规程操作,掌握好升、降转的时机，保证降转时每秒钟不大于10转。
3.1.3 由于乌海折返段处于风沙地带，特别是最近几年沙尘暴时常袭来。因此，应根据环境情况缩短清洗空气滤清器的间隔（一般为当进气阻力2.45kp以上时或工作300h应清洗一次）。在风沙季节，每5天清洗一次为宜。别一方面，遇风沙来临，应尽量采用内通风，以减少机件磨损和保证进气质量。
3.1.4 密切注意中冷器冷却水的进口温度。对焊堵冷却管过多的冷却单节应予以更换。认真检查冷却片表面的水垢情况，防止中冷器冷却效率下降引发的喘振。
3.1.5 对进、排气门打不开或关不严的故障，由于可能造成高温、高压燃气倒流入进气稳压箱，甚至燃油在进气稳压箱爆燃的恶性事故。因此在运行中可迅速作甩缸处理，回段后再认真查处。
3.1.6 检修中对增压器的喷咀环应加强清洗，去除积炭。特别是发生燃烧状态不良（表现为冒黑烟，排气总管发红等）或柴油机喷机油时应认真查找原因设法消除。并重点清洗喷咀环，因为这种情况会加速喷咀环的积炭过程。
3.1.7 清除增压器的卡滞现象。修理时，重点检查轴承与转子轴颈的磨擦面、压气机叶片与壳体的间隙、涡轮部的积炭、气、油封的老化程度等。使用中，除正确的升、降转外，冬季打温时，应避免低转速长时间运转，防止由于燃烧恶化产生积炭。
3.1.8 保持喷油器喷雾质量处于良好状态。每次启机后应逐缸触摸各缸高压油管了解其爆发脉冲。发现某缸经常性脉冲弱时，应做好记录，整修时及时反应给予调整。以防止由于燃烧恶化，造成喘振。
3.1.9 适当降低功率使用。由于乌海折返段牵引区段线路起伏大，致使升、降手柄过于频繁，造成增压器转子短时间超速运转多（已产生数起增压器故障）。因此：适当降低功率使用也是延长增压器、柴油机使用寿命的有效途径。目前，除特殊情况下，一般规定柴油机转速不超过950r/min。另外，季节变化时，应对柴油机功率作适当的修正。对同一台机车的两台增压器应尽可能选用性能接近的，若其中一台增压器故障需更换，在条件允许时，应将两台全部更换，以保持其一致性，避免由于工作效率不同引起的喘振。合理的喷咀环结构。在起伏比较大的线路上使用的机车，由于升、降手柄在一定程度上受地理条件限制。因此：可用适当增大喷咀环流通截面的办法，降低增压器的最高转速，达到防止喘振的目的。调节器的影响。由于联合调节器是各缸供油的源动力，因此，应经常检查、更换联合调节器工作油，避免由于工作油不足、过脏产生游车而喘振。
3.2 增压器漏油的预防及处理
3.2.1 发现增压器漏油时，首先应观察机车动力间侧壁上的仪表，确认增压器进口油压。如此时显示的油压过高，则应检查增压器机油进油管路上的旁通保压阀（B型机）。一般来说是由于保压阀阀芯打不开所致。如显示增压器进油压力过低时，首先应确认柴油机主机油道的未端压力，若正常则基本上是增压器进油管路上的旁通保压阀芯卡死在开启位或保压阀弹簧断裂失效。（此种情况极易损坏轴承）。如油压正常，则应检查增压器的回油通道是否畅通。当轻微滴油时，可适当降低功率维持运行。大量漏油时，为防止将事故扩大，应立刻停机。
3.2.2 如上述检查没有发现问题，则应考虑油封及轴承是否损坏。微滴油但柴油机不冒蓝烟，可降低功率维持。但漏油严重，特别是同时出现柴油机冒蓝烟、功率下降、增压器转速下降时，应立刻停机，避免油锤造成更大的损失。
3.2.3 为做到预防为主，应定期详细检查增加器。在小、辅修时，派专人对增压器进、出油管路、保压阀、轴承、转子轴、油封的状态进行检查。日常应用中，加强对增压器各有关漏油处的检查，以便及早发现，及时处理。
3.3 增压压力不足的预防
根据使用条件定期清洗空气滤清器；
检查空气进气道及各接口的状态；
努力消除机械阻力；
提高对压气机的组装精度；
注意对喷咀环及涡轮气封的保养；
按规定清除积炭。日常运用中，注意增压器转子的惰转时间明显不足时，应查明原因。
3.2 增压器异振的预防及处理
在检修中要保证增压器转子的动平衡达标。运用中经常检查增压器体的各紧固螺栓。若在运行中发现增压器异常振动，无论什么原因，都必须立刻停机，防止将事故扩大。
