現(xiàn)代柴油機上越來越多地使用了渦輪增壓器，渦輪增壓器能提高發(fā)柴油機功率和改善經(jīng)濟性能。
柴油機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的工作原理是柴油機排出的高溫和一定壓力的廢氣經(jīng)渦輪殼進入噴嘴，將廢氣的熱能及壓力能變成動能，并以一定的方向流向渦輪葉輪，從而使渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動同軸上的壓氣機葉輪亦高速旋轉(zhuǎn)，新鮮空氣經(jīng)過空氣濾清器被吸入高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機葉輪，使氣流速度增加，壓力提高，再經(jīng)過擴張器與壓氣機殼，使氣流的動能變成壓力能，壓力進一步提高，增大密度的空氣最后進入發(fā)動機的進氣管，以實現(xiàn)進氣增壓提高發(fā)動機功率的目的。
柴油機使用了渦輪增壓器后發(fā)動機具有升功率高，油耗率低，排污較少，指示功率和有效功率都提高了，也就是提高了機械效率，自然可以明顯改善高負荷區(qū)運行的經(jīng)濟性。由于柴油機工況不同，產(chǎn)生的廢氣能量也不同；柴油機燃燒的燃料不同，其廢氣所含成分也不同。增壓系統(tǒng)在工作中經(jīng)常出現(xiàn)故障。
1、增壓器的喘振
產(chǎn)生喘振一般是由于氣流通道的堵塞、增壓器和柴油機的運行失配、脈沖增壓一缸熄火或各缸負荷嚴重不均、環(huán)境溫度的變化等。
1.1增壓系統(tǒng)氣流通道堵塞
增壓系統(tǒng)氣流通道堵塞是引起增壓器喘振的最常見原因。柴油機運行時，增壓系統(tǒng)的氣體流動線路是：壓氣機進口濾器和消音器—壓氣機葉輪—壓氣機擴壓器—空氣冷卻器—掃氣箱—柴油機的進氣口（閥）—排氣口（閥）—排氣管—廢氣渦輪噴嘴環(huán)—廢氣渦輪葉輪—廢氣鍋爐—煙囪。流動路線中的任意環(huán)節(jié)發(fā)生阻塞，都會因流阻增大而使壓氣機流量減小，背壓升高，引起喘振。其阻塞的原因有：臟污、結碳、變形。其中在進口濾器、壓氣機葉輪和擴壓器、空氣冷卻器、氣缸的進排氣口、渦輪的噴嘴環(huán)和葉輪部位容易堵塞。因此在管理中應注意檢查上述部件的污損并加以清潔。這樣可以防止和排除因氣流通道阻塞而引起喘振。
1.2增壓器和柴油機的運行失配
在設計時選配的增壓器和柴油機是根據(jù)計算得出的理論最佳配合，在正常情況下不會發(fā)生喘振，但在海上運行時船舶因裝載、頂風、污底或柴油機本身的故障，或由于輪機員操作不當以及在大風浪天航行，都可能導致柴油機和增壓器匹配不良，引起喘振。
(1)船舶負荷變化引起的喘振。
當船泊滿載、頂風、污底嚴重時，因阻力增加，主機負荷增大，柴油機在低轉(zhuǎn)速高負荷下運行，氣缸耗氣量降低而循環(huán)噴油量增大，廢氣能量增大，使增壓器轉(zhuǎn)速升高，供氣量增多，從而引起增壓器和柴油機匹配不良出現(xiàn)喘振。此時可通過降低油門消除喘振。船舶在風浪天航行發(fā)生飛車時，并聯(lián)增壓系統(tǒng)和單獨增壓系統(tǒng)會發(fā)生喘振。這是因為螺旋槳出水，柴油機轉(zhuǎn)速升高，調(diào)速器自動停止供油，增壓器因廢氣量減少轉(zhuǎn)速下降。在并聯(lián)增壓時，輔助泵因轉(zhuǎn)速高供氣多，使壓氣機背壓較高而流量減少，引起喘振；單獨增壓時，若螺旋槳入水時柴油機轉(zhuǎn)速過低，會造成壓氣機堵塞而發(fā)生喘振。
(2)輪機人員操作不當而使柴油機和增壓器暫時失配而發(fā)生的喘振。
這種現(xiàn)象可以通過調(diào)整恢復匹配關系，喘振自行消失。如高速下停車時，需急速將操縱桿拉到停車位置，這時因為主機運動部件質(zhì)量大，曲軸和螺旋槳阻力增大，很快停止轉(zhuǎn)動；但增壓器轉(zhuǎn)速很高，轉(zhuǎn)動動能很大，一時不能停轉(zhuǎn)，所供出的空氣柴油機不能消耗，致使壓氣機背壓過高而引起增壓器瞬時喘振。待增壓器轉(zhuǎn)速下降后，喘振自然消失。急速降低主機轉(zhuǎn)速時也會出現(xiàn)類似的情況。主機加速過快也會使增壓器發(fā)生喘振。這是因為主機的運動部件質(zhì)量大，轉(zhuǎn)動阻力矩大，轉(zhuǎn)速上升慢；而增壓器轉(zhuǎn)子質(zhì)量小，廢氣能量迅速增加使轉(zhuǎn)速升高。兩者暫時失去匹配關系而發(fā)生喘振。隨著柴油機轉(zhuǎn)速的升高，壓氣機流量增大，喘振會自行消失。
(3)柴油機本身故障。
①噴油設備出現(xiàn)故障，會使柴油機燃燒不良，后燃嚴重。
②柴油機的活塞環(huán)斷裂或粘著、氣閥的燒損、氣閥間隙太小，會導致氣缸漏氣，使過量空氣系數(shù)降低，熱負荷增大，排氣溫度升高，在柴油機每循環(huán)噴油量不變的情況下，柴油機輸出功率下降，柴油機轉(zhuǎn)速降低，而排氣溫度的升高意味著廢氣能量的增加，使增壓器轉(zhuǎn)速升高，供氣量增多。這使原來增壓器與柴油機正常的匹配被破壞，導致壓氣機在高背壓、小流量的狀態(tài)下工作，嚴重時引起增壓器喘振，這時只要排除了柴油機的故障，喘振就會消失。
1.3脈沖增壓一缸熄火或各缸負荷嚴重不均
在脈沖增壓系統(tǒng)中，往往將三個氣缸與一臺增壓器相連接。一臺柴油機有多臺增壓器，它們并聯(lián)地向一根進氣總管供氣。當某缸熄火時，與之相連的渦輪功率減小，轉(zhuǎn)速下降，供氣能力降低。而其他增壓器正常工作，壓氣機的出口背壓仍與正常運轉(zhuǎn)時相同。這使得熄火缸增壓器的背壓顯得過高，其壓氣機排量減小，發(fā)生喘振。由于喘振使得壓氣機出口壓力波動幅度增大，甚至可能引起多臺增壓器交替喘振。若使熄火缸恢復工作或減小另一組氣缸的供油量，則可消除喘振。各缸負荷不均發(fā)生喘振的機理與上述相同。
1.4環(huán)境溫度的變化
在低溫條件下匹配的不帶空冷器的增壓器和柴油機如用在高溫海域時，或者在高溫條件下匹配的帶有空冷器的增壓器和柴油機用在低溫海域時，由于匹配關系的改變，運行點更靠近喘振區(qū)，因而容易引起喘振。
2、增壓器的強烈振動
增壓器產(chǎn)生強烈振動的原因主要是旋轉(zhuǎn)零件損壞和轉(zhuǎn)子失去動平衡所造成的。
2.1葉片的斷裂
葉片斷裂主要是外來活塞環(huán)折斷碎片及其它金屬碎物等沖入渦輪中造成的。這些碎物沖擊造成增壓器發(fā)生強烈振動和噪音。
2.2軸承燒損
軸承損壞的原因主要有：滑油的壓力太低，油量不足或斷油；滑油變質(zhì)或油中混進雜質(zhì)；轉(zhuǎn)子動平衡失調(diào)等。軸承損壞后轉(zhuǎn)子產(chǎn)生攢動，從而使增壓器發(fā)生強烈振動。
2.3轉(zhuǎn)子失去動平衡
轉(zhuǎn)子經(jīng)過長時間的使用，必然會造成葉片的斷裂和變形以及腐蝕、轉(zhuǎn)子軸頸的磨損，這一切都會造成轉(zhuǎn)子失去平衡。此外各處的緊固螺栓松動、安裝不當、違章操作、冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障等都會引起增壓器強烈振動。
3、柴油機在一定轉(zhuǎn)速和功率下增壓壓力的增高或降低
增壓器增壓壓力升高過大的原因多在柴油機方面，主要是柴油機后燃嚴重或排氣閥大量漏氣，造成排氣溫度過高，以致使渦輪進氣量增大。增壓器的壓力降低，增壓器的轉(zhuǎn)速也同時降低，其原因在廢氣渦輪增壓器或機械方面。屬于廢氣渦輪方面的原因是：噴嘴環(huán)葉片變形、葉片變形、渦輪進氣管漏氣或堵塞等。屬于機械方面的主要原因是軸承的損傷、轉(zhuǎn)動件與固定件相刮擦等。若壓力下降而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速沒有變化，則原因在壓氣機方面，主要是進氣濾網(wǎng)堵塞；壓氣機葉輪和擴壓器的氣流通道被灰塵或油垢污損，造成壓氣機效率下降；壓氣機葉輪背面氣封漏氣；掃氣箱漏氣等。
4、軸承燒毀
軸承燒毀時，常常表現(xiàn)為增壓器轉(zhuǎn)速急速下降，滑油出口溫度升高，增壓壓力下降，并出現(xiàn)異常聲響。若在運行中發(fā)現(xiàn)增壓器轉(zhuǎn)速急劇下降、運轉(zhuǎn)聲響異常時，應立即停車檢查增壓器軸承，否則可能發(fā)生嚴重事故，甚至整臺柴油機增壓器報廢。若軸承輕微燒損，軸封葉片均未損傷，可更換軸承；若轉(zhuǎn)子嚴重損傷無法修復時，只好停止增壓器運轉(zhuǎn)。
5、增壓壓力下降
廢氣渦輪和壓氣機通流部分贓污是引起壓力下降的重要原因，包括進口濾器、消音器、空冷器等，運行中應定期清洗增壓器。若增壓壓力下降同時增壓器的轉(zhuǎn)速也下降，說明廢氣能量不足，可能是柴油機方面的原因，如噴油提前角過大、排氣閥開啟較晚、缸套活塞漏氣等；也可能是廢氣渦輪方面，如噴嘴環(huán)變形、渦輪前排氣管膨脹接頭漏氣。此外由于軸封結碳、軸承故障使轉(zhuǎn)子阻力增大也會使轉(zhuǎn)速降低，壓力下降。因此應具體查明情況，予以排除。若增壓壓力下降同時增壓器的轉(zhuǎn)速沒有明顯變化，則可能是壓氣機故障引起的。如壓氣機進口濾器和消音器堵塞，內(nèi)部氣流通道積垢、增壓器軸封、氣封漏氣、掃氣箱漏氣等。
6、增壓壓力升高
增壓壓力升高主要是柴油機引起的。常見的是柴油機負荷過大或噴油系統(tǒng)故障使燃燒不良、后燃嚴重，導致廢氣能量增加，渦輪轉(zhuǎn)速提高，增壓壓力升高。排氣閥漏氣或開啟過早也會出現(xiàn)上述情況。
7、軸承箱中滑油變黑和漏失
滑油變黑是因為排氣漏入軸承箱。這是因為渦輪軸封損壞、密封襯墊間隙過大、密封空氣的通道被阻塞造成的?；吐┦且驗槊芊馄胶饪諝馐プ饔?、密封襯套間隙過大、軸承箱壓力過大、軸承箱蓋壓板螺栓松動漏油造成的。
總之，柴油機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的故障是很常見的，其原因是各不相同的。這就要求輪機管理人員根據(jù)不同的情況進行不同的分析和診斷，同時根據(jù)診斷結果給予修理和排除。對于損壞嚴重的應采取相應的應急措施。在日常工作中，對增壓系統(tǒng)進行實時監(jiān)控和保養(yǎng)。采取預防性措施，減少故障的發(fā)生。
