DF4DD型内燃机车增压器喘振故障研究和处理.doc

DF4DD型内燃机车增压器喘振故障研究和处理摘要：增压是提高柴油机功率最主要、最有效的途径，随着空气增压压力的提高，柴油机的功率成比例提高，因此增压器发生故障对柴油机的工作性能影响很大。本文通过对DF4DD内燃机车配备的ZN290D涡轮增压器喘振故障现象分析，对增压器特性进行探讨，对增压器与柴油机的配合进行讨论，找出发生喘振的原因，并针对性的提出预防和排除机车喘振的方法，提出机车日常运用中对增压器的保护要求。 关键词：增压器；故障分析；处理； DF4DD内燃机车是大连机车车辆有限公司完善东风4D机车产品，开发设计制造的新型调车内燃机车。机车轴列式为C0-C0，装用16V240ZJD型柴油机，标称功率2425KW，最大运用功率2940KW，采用单侧司机室，双操纵台控制，最大运用速度80KW/H。是目前机车功率和牵引力最大的调车机车。普遍使用于铁路重载大编组作业和厂矿小运转运输牵引作业。鹤煤集团公司铁运处自2007年开始使用该型机车，至今已使用7年有余。 增压是提高柴油机功率最主要、最有效的途径。DF4DD内燃机车柴油机采用废气涡轮恒压增压系统，装有两台ZN290D型涡轮增压器。其主要作用为：利用柴油机废气驱动涡轮带动压气机旋转，空气经压气机压缩，压力升高，经冷却后密度提高，这样在同样的汽缸体积下，就可以吸入更多的空气，从而使柴油机能够充分燃烧更多的柴油，实现在不增加柴油机体积的情况下成倍地增大功率。因此增压器作用是否良好对柴油机的工作性能影响很大。最近两年我处机车增压器频繁出现喘振故障，损坏了好几台。增压器的维修和更换非常复杂，经常需要几天，甚至更长时间，给机车的正常运用造成了严重影响，并且也增加了很多配件和维修成本。分析喘振故障的原因，有效的采取处理措施显得尤为必要。 1.喘振故障现象 喘振是指流体机械及其导管系统在特定的周期内，排出压力和排量发生变化时，流体和固体相互作用，引起的一种自激振动。增压器喘振是压气机在某一小流量下工作，引起叶轮的扩压器的叶片通道内产生强烈的气流分离所致。 增压器工作状态正常时，运转平稳，虽然转子高速旋转，但声音柔和。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之间发生脱离、涡旋，空气波动而发生刺耳的尖叫声，造成增压器前的进气管道振动，增压器的转子轴也产生轴向颤动，进排气不稳定，柴油机的工作状态、功率不稳定，增压器与柴油机的寿命也受到影响。在增压器与柴油机匹配工作中，产生增压器喘振的根本原因是增压器两端气体压力的不平衡。 2.原因分析及处理 2.1.柴油机转速突降或柴油机突停时，发生喘振。 由于柴油机转速突降，而增压器转子转速不能很快随之下降而降低，造成柴油机过渡过程喘振。由于柴油机气缸内所需的空气量是与机车功率的大小有关的，发出的功率越大，所需空气量越多。当柴油机转速下降，空气量也急剧下降。在此过程中，增压器转子的转速需与柴油机转速同步下降，才能保证工作过程中增压器与柴油机的良好匹配。柴油机转速从1000转/分下降到430转/分为18秒，而增压器从匹配转速28000转/分下降到3000转/分需要30秒，如果从最高转速降到最低转速短于30秒增压器就会发生喘振。 2.1.1.如因突发事件或机车保护造成柴油机突然停机，发生喘振，而恢复正常工作时，喘振随之消失，则属正常现象； 2.1.2.对乘务员进行业务培训，指导其操纵时造成掌握降手柄时间，避免因降速或减载较快引起喘振； 2.1.3.检查联合调节器减载针阀开度，调整到正常范围。如针阀开度过大，柴油机降速减载过快，使增压器转子转速的下降不能与柴油机转速下降相适应，易造成喘振。 2.2.柴油机过载或载荷波动过大，发生喘振。 当柴油机过载时，柴油机的燃烧状态变差，排气温度升高，排气总管的废气能量增加，使增压器转子的转速升高。当柴油机的转速和载荷出现波动时，柴油机功率不稳定，转子转速不能适应波动的变化时，易产生喘振。日常使用时，应避免柴油机过载或过大的载荷波动。 2.3.增压器部件积碳易发生喘振。 压气机和扩压器叶片严重积垢。增压器工作一段时间后，工作叶轮以及扩压器叶片上常累积一些污垢，厚度可达0.5―1.5毫米；喷嘴环积碳或截面积过小，导致涡轮通道截面减小和流量下降，喷嘴环截面的减小又促使增压器转速提高，增压压力提高，因而当积垢达到一定程度时，将使运行线左移而使工作点进入喘振区，产生喘振。 空气滤清器脏堵，使气流的流动阻力增大，压气机背压升高，同时流经压气机的空气流量也减少而发生喘振。 因此需要定期做好增压器的常规检修工作，按照规范要求对增压器进行全面的检查、维修和清理工作，确保无积碳和污垢。日常使用中如柴油机发生燃烧状态不良，表现在冒黑