东风4D型内燃机车增压器喘振的原因分析与预防处理

何满刚，高可全，侯栋材（兖矿集团有限公司铁路运输处机务段,山东　邹城　273500）

东风4D型内燃机车增压器喘振的原因分析与预防处理

何满刚，高可全，侯栋材
（兖矿集团有限公司铁路运输处机务段,山东邹城273500）

摘要：内燃机车运用废气涡轮增压系统，可以利用燃烧后的废气能量，有效的增加柴油机的功率输出，提高柴油机的工作效率，同时，在运用过程中，增压系统会出现一系列故障，比如，增压器喘振就是内燃机车运用中较为常见的故障，文章分析了东风4D型内燃机车在运用中增压器喘振的原因，并相应提出了预防与处理方法。

关键词：柴油机；增压器；转子；叶片；喘振

1　引言

目前，我处所运用的13台东风4D型内燃机车均采用废气涡轮增压系统，废气涡轮增压系统能有效的利用废气能量，增加内燃机车的功率输出，提高工作效率，实现了废气的再利用，但是，在运用过程中，往往会出现一些故障，比如增压器的喘振就是较为常见的故障之一，增压器的喘振不仅仅会影响到机车的动力性能、经济性能和运转时的平稳性，严重时可能还会使增压器损坏，甚至使柴油机无法正常运转，因此，能正确判断处理和预防增压器的喘振显得尤为重要。

2　原因分析

增压器产生喘振的原因较为复杂，但通常认为是由于压气机进气量大于出气量，使进入压气机的空气流向与压气机叶片入口之间产生冲角，当达到17o～18o时，进气流与压气机叶片之间就会有较为严重的气流-叶面分离，使得压气机进出口的部分空气始终滞留在压气机的叶片之间，由于气流的涡旋不但产生刺耳的响声，还会造成增压器前的进气管道振动、增压器的转子轴高频的轴向颤动，并使柴油机的工作状态趋于不稳定，增压器与柴油机的工作寿命也由此受到影响，以下对引起增压器喘振的原因做具体分析。

（1）柴油机突然降转速、突然卸载，或者载荷出现较大波动时，增压器转子的转速不能及时根据柴油机转速的变化及时作出调整，会出现增压器转子转速的变化滞后于柴油机转速的变化，这就会造成增压器的喘振。

增压器的转速会随着柴油机的转速的变化而变化，当压气机转速越高，进气量就会越大，进而柴油机发出的功率也就相应的越大。当柴油机突然降转速、突然卸载或者载荷出现较大波动时，柴油机所需要的空气量会随着极具减少，由于惯性的原因，增压器的转子转速不会在第一时间随着柴油机转速的降低而降低，这样就会造成压气机的进气量暂时的大雨于出气量，从而造成增压器的喘振。

（2）联合调解器的故障。联合调节器的降速针阀或减载针阀开度过大，也会造成增压器短时间内的喘振。联合调节器的降速针阀或者减载针阀开度过大，会使柴油机减载时降速过快，增压器的转子减速跟不上柴油机的减速，造成压气机的进气量短暂的大于出气量，从而造成增压器的喘振。

（3）当柴油机负载过大或载荷发生较大波动时，会影响柴油机气缸内的燃烧状态，使柴油机气缸内的燃烧状态会变差，导致排气支管温度上升，进而使排气总管温度上升，排出的废气能量增加，这些废气流经增压器时会使增压器的转子转速上升，使压气机的进气量大于出气量，这样就会产生增压器的喘振。

（4）增压器长时间使用会使其喷嘴环积碳，从而减小了喷嘴环的截面积，依据伯努利原理，会使燃烧废气流经喷嘴环时因喷嘴环截面积的减小而造成气流速度加快，这就会带动增压器转子的转速上升，会使部分空气滞留在压气机的进口处而产生增压器的喘振。

（5）空气滤清器的故障。比如：空气滤清器太脏、进气道变形等，这样就会使进入压气机的空气受到阻力，从而造成进取柴油机气缸内的新鲜空气量减少，进而造成柴油机燃烧室内的燃烧状态变差，排出的燃烧废气能量增加，这样就会造成增压器的喘振。

（6）中冷器的故障。比如中冷器冷却水温度过高或其他原因造成中冷器的冷却质量下降，经过增压器后的空气会因中冷器的故障导致空气因为冷却不足密度变小，因而柴油机气缸内燃烧所需要的新鲜空气量不足，使柴油机气缸内的燃烧质量变差，造成排气温度上升，进而使增压器转子转速上升，进气量增加，从而造成增压器的喘振。

（7）柴油机气门故障。当柴油机气门打不开或者关闭不严时，会使燃烧室对增压后的空气需求量减少，从而使柴油机气缸内的燃烧质量变差，排气温度升高，废弃能量增加，当燃烧废气流经增压器时使其转子转速上升，增加进气量，导致增压器的喘振。、

（8）喷油器的故障。由于喷油器的故障导致其柴油雾化质量变差，柴油机气缸内的燃烧状态变差，排气温度上升而导致的增压器喘振。

3　预防与处理

（1）如果是某种外界原因造成的柴油机转速发生较大波动，会造成增压器的喘振，但是这种增压器的喘振只是暂时的，也是正常的，无需作任何处理。

（2）如果是因降手柄过快造成的增压器短时间喘振，无需处理。为了防止因降速、减载过快造成增压器喘振，首先，要求机车乘务人员严格按照操作规程操作机车，防止因降手柄过快而引起的喘振，其次，应调整好降速针阀和减载针阀的开度，将其调整在合适的位置，防止其开度过大而造成增压器喘振。

（3）如果是空气滤清器故障造成的增压器喘振，应及时查看空气滤清器，并按照相关操作规程做清洗工作，一般情况下，当空气阻力增加到2.45kΡа以上时应对空气滤清器予以清洗。如机车运行区段是风沙等条件恶劣的地区，则应根据具体情况对空气滤清器制定一个合理的清洗规定。

（4）严格控制中冷器冷却水的进口温度，对焊堵冷却水管过多的冷却单节应及时予以更换，防止因中冷器冷却效率的下降而造成增压器喘振。

（5）对进、排气门打不开或关闭不严的故障，应尽可能早发现，早处理。同时，每次辅修机车时，更换喷油器，保持喷油器雾化质量良好。

（6）当增压器发生喘振时，可以将压气机蜗壳上的两个测试堵卸下，或安装防喘阀，进行放气，以缓解喘振。

4　总结

增压器喘振通常是由于压气机的进气量大于出气量所致，因此，应经常保持空气流道和燃气流道的清洁和畅通，按时检查和维修，同时，乘务人员在机车运行过程中，回手柄的时候不能过急，同时，要尽量防止柴油机突然卸载的情况出现，这样，才能有效的预防和控制增压器的喘振。

参考文献：

[1]李晓村.内燃机车柴油机[M].北京：中国铁道出版社,2010.

[2]大连机车车辆厂.东风4D型内燃机车(1)[M].大连:大连机车车辆有限公司,2011.

[3]大连机车车辆厂.东风4D型内燃机车(2)[M].大连:大连机车车辆有限公司,2011.