航浚4006轮主机增压器改造研究与应用

彭光明，闻长生

(中交上海航道局中港疏浚有限公司，上海 200120）

1 改造背景

航浚4006轮为我司1975年在日本三菱下关船厂建造的自航耙吸挖泥船，采用双机双桨驱动，主机制造商：日本神户株式会社，型号：6UET 45/80D×2台，增压器型号：三菱MET350×4台，因原增压器已经使用超过42年，设备老旧，使得主机存在燃烧工况差，燃油消耗大，增压器主要的维修备件停产等弊端。航浚4006轮虽然船龄超过42年，但是该船整体设备状况较好，因吃水小工程适应性强，公司为了更好地发挥该船舶的效率，正常执行增压器的维护保养，提出了是否可以通过对主机4台增压器进行重新选型和改造，从而快速提高该船的整体经济效益的设想。

2 计算、分析和选型

根据航浚4006轮主机相关的技术参数（表1），进行相关的计算和分析。

主要的计算结果如表2。

运用计算结果和市场上在用的成熟增压器产品技术参数进行匹配和选型，并考虑到改造的成本因素，其中ABB公司的VTR321增压器更符合我们的综合要求。根据匹配结果:航浚4006轮主机（型号：6UET45/80D）选用VTR321增压器（规格：F6T26．2DH2CH120)在转速182r/min时，增压器的总效率可以提高到60%左右,排温在原增压器的基础上可以下降15℃左右，扫气压力能提高到0．175bar以上。

对在用的老旧增压器进行整体换新，这是目前国内外普遍采用的一种方式，分析其更换的目的主要有三点。

表1 主机相关的技术参数表

（1）以新型的高效率增压器替代旧型增压器并配之以调整喷油定时，提高低转速下的增压压力，最大燃烧压力和柴油机的平均有效压力，改变增压器的配机点（向低转速工况下移动）等各项措施，从而大幅度的降低燃油消耗率（可达14g/kW·h)和船舶运行的燃油费用。

（2）以信誉卓越、售后服务优良和价格适中的增压器产品替代在这方面没有优势的增压器，从而保证船舶正常运行，并且提高运行的综合经济效益。

表2 主机相关的技术参数计算结果表

（3）改善柴油机在部分负荷下以及启动和加速时的性能。

有专家认为，只要符合上述三个目标中的第一或第二个目标要求，就可以做出增压器换新的决断，以VTR321增压器更换MET350增压器的做法，首先是以第二个目标为决断依据的，但同时第一和第三个目标也得到了改善。

3 改造前后实际效果对比

首先，在增压器结构设计和维护修理方面，VTR321增压器的涡轮和压气机的布置，沿用可靠性高的外支撑转子结构，这种转子结构与MET350的内转子结构相比，最大的特点是可使用滚动轴承和自供润滑的方式，从而在增压器的运行可靠性、工作特性、维护保养、修理时的备件供应、维护修理费用等方面给VTR321增压器带来了具有决定性的优点。

（1）VTR321增压器采用外支承的结构后，对轴承的观察、检查、拆装和更换带来了很大的方便，在不拆卸转子和联接管的情况下，从压气机和涡轮端可方便地拆卸轴承。MET350增压器采用内支承滑动轴承拆卸时，必须先拆卸压气机叶轮和转子轴，这个缺点对大型增压器维修带来了较大的困难度。

（2）VTR321增压器的外支承结构便于轴承润滑油的冷却，压气机端的润滑油由压气机吸入的新鲜空气直接冷却，涡轮端的润滑油则用水管冷却，所以轴承工作温度低，所需的润滑油也少；MET350增压器的内支承轴承位于无水冷却的高温涡轮进气涡壳和压气机叶轮之间，润滑油受到大量的辐射热和涡轮转子传入的热量，工作条件恶劣，不得不加一套冷却循环系统，另外内支承结构对气封和油封布置也较困难，降低了密封的可靠性。

（3）VTR321增压器采用滚动轴承，转动时摩擦损失小，尤其在低转速时更为明显，因此，柴油机在启动、低负荷时的加速性能将得到明显改善。

（4）VTR321增压器自带离心式圆盘润滑油泵及油池，实现自供润滑方式，柴油机运行中不必担心断油而引起增压器轴承支承面的烧坏和表面金属剥落；MET350增压器的滑动轴承采用外部润滑方式，润滑油来自柴油机的滑油系统，且需仔细过滤。此外，在柴油机的运行操作中，带来许多麻烦，启动时必须先向轴承供油，停车后，需继续向轴承供油，否则从涡轮转子传入涡轮端轴承的热量将使轴承中的润滑油过热，造成积碳。

（5）VTR321增压器采用滚动轴承，轴承座上安装有弹性减震片以吸收转子的震动能量，有利于延长轴承的工作寿命，并使增压器运转平稳。此外采用了润滑油杂质离心分离器，以保证滚动轴承对润滑油清洁度的较高要求。

（6）VTR321增压器采用了水冷涡壳，减少了热辐射，有利于降低机舱温度，改善船员工作条件；MET350增压器采用非冷却的涡轮蜗壳，增加了热辐射。

（7）VTR321增压器配件生产已经系列化、专业化和国产化，价格较低；MET350增压器的配件（轴承、气封、油封、转子、蜗壳等）供应困难，该种型式增压器国内无专业生产厂，少量甚至单个配件来样订货时往往不接受，即使接受，也供应周期长，价格贵，无法满足检修要求。

（8）VTR增压器在国内外均有素质良好的维修服务网点，对用户十分方便；多数维修人员对MET增压器的结构不熟悉，加上转子内支承结构的拆检工作量大，维修费用大。

（9）VTR321增压器涡轮压气机综合绝热效率达0．61，它采用了按20世纪80年代中期新研制4系列增压器的F型改进型压气叶轮。在压气机特性图上喘振线平坦，与柴油机的配合运行线与压气机喘振线平行。因此，在柴油机全负荷和部分负荷时压气机均能在高效工作区，根据一般统计，仅就增压器效率的提高一项措施的结果可对二冲程柴油机降低燃油消耗率1～3g/kW·h。所以改用VTR321增压器后，对降低船舶营运的燃油费用也带来好处。

另外，我们通过航浚4006轮在黄骅港航道维护疏浚工程施工过程中采集的数据进行比对，采集数据如表3和表4。

通过改造前后采集数据对比，我们发现主要有以下几点变化：

（1）主机高负荷时扫气压力明显上升，供气更加充分，从而有利于柴油机的燃烧，气缸排气温度有所下降，烟色明显好转，主机热工工况比改造前有很大改善。

（2）主机重载航行时在用转速比改造前有所提高，爆炸压力提高明显，主机的功率能够更好地发挥出来。

（3）重载航行时船速比改造前有所提高，从而缩短了船舶的挖泥周期，提高了船舶的经济效益。

表3 主机主要运行参数（改造前）

表4 主机主要运行参数（改造后）

4 结语

通过对航浚4006轮主机增压器的改造，改善了主机的燃烧工况，使得主机的功率能更好地发挥出来，缩短了疏浚船舶挖泥周期，提高了船舶施工的经济效益；同时新增压器的维护管理更加方便，备件供应更加便捷，维修服务更加成熟，维修成本更加便宜。改造后，新增压器在实际应用中，达到了公司预想的各项要求，实现了通过有限的投入快速提高船舶的整体经济效益。

参考文献：

[1]KOBE HATSUDOKI CO．,LTD．主 机 说 明 书 [UE DIESEL ENGINE INSTRUCTION BOOK]．1975．5,32-36．

[2]MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES,LTD．增压器说明书[INSTRUCTION BOOK FOR MITSUBISHI EXHAUST GAS TURBOCHARGER]．1975．

[3]中国船舶工业总公司四川江津增压器厂． VTR涡轮增压器维修保养说明书．1977．