導航：安全管理網>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

某船渦輪增壓器爆燃事故的診斷與預防

文檔作者：焦宇飛1，李雷2，徐百匯1，郎勇智3，梁前超2 文檔來源： 1．海軍某裝備部 2．海軍工程大學 3．大連艦艇學院		點擊數：	更新時間： 2025年09月04日
下載地址：點擊這里	文件大?。?1.60 MB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：1.60 MB 共4頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

上一篇：安全殼隔離蝶閥檢測

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

第29卷第1期
2016年2月
中國修船
CHINA SHIPREPAIR
V01．29 No．1
Feb．2016
某船渦輪增壓器爆燃事故的診斷與預防
焦宇飛1，李雷2，徐百匯1，郎勇智3，梁前超2
(1．海軍某裝備部，浙江寧波210000；2．海軍工程大學，湖北武漢430033
3．大連艦艇學院，遼寧大連116000)
摘要：針對某船渦輪增壓器因發(fā)生突然爆燃事故而損壞，從理論上計算并結合系統(tǒng)實際分析
了故障產生的原因和機理，提出了預防該船渦輪增壓器爆燃事故有效方法和措施。經過近4 000
h的實際增壓系統(tǒng)運行且預防措施到位，有效地防止了該型號增壓器爆燃事故的發(fā)生。
關鍵詞：渦輪增壓器；發(fā)動機；爆燃；預防
中圖分類號：U672；TKl2 doi：10．13352／j．issn．1001—8328．2016．01．004
Abstract：To the damage of turbocharger because of diesel exploding combustion，the reason is analyzed to
propose precaution in the theoretical contribution．And the effective action and method have been put forward．
Turbocharger has been taken to work on the system in nearly 4 000 h，which proposes the proper prevention for the
exploding combustion fault．
Key words：turbocharger；engine；exploding combustion；prevention
1渦輪增壓器故障情況
某船在啟動主機時，渦輪增壓器出現報警，同
時聽到機艙發(fā)出異常響聲，經過詳細檢查發(fā)現A
列渦輪增壓器因為主柴油機爆燃而損壞。
該船主柴油機爆燃，造成A列渦輪增壓器燃
氣進氣殼與燃氣排氣殼連接法蘭360。全部斷裂
(見圖1)，并向柴油機排氣管外側移動約100 mm；
燃氣排氣殼出口連接方圓接頭的D12螺栓24根全
部震斷，方法蘭和圓法蘭完全變形，膨脹節(jié)損壞；
壓氣機的排氣殼360。開裂、裂縫間隙為10 mm
(見圖2)。
2渦輪增壓器拆解
拆解增壓器后發(fā)現燃氣排氣殼與燃氣排氣殼連
接法蘭360。斷裂(見圖1)；壓氣機排氣殼與燃氣
排氣殼連接側360。斷裂(見圖2)；增壓器轉子渦
輪端軸彎曲，動葉片已松動，中間隔墻270。斷裂，
軸保護套損壞，壓氣機葉輪和導風輪葉片彎曲，整
根轉子報廢(見圖3)；壓氣機擴壓器葉輪彎曲
(見圖4)；壓氣機進氣殼油池有裂縫(見圖5)；
壓氣機葉片罩殼法蘭斷裂(見圖6)；壓氣機端和
渦輪的軸承已全部損壞(見圖7)。
圖1 渦輪增壓器進氣排殼斷裂
3故障分析及可靠性計算
爆燃的定義是"21當高壓噴油器噴入的高熱量
燃料進入燃燒室后，發(fā)散為許多小的油滴，經過不
斷地蒸發(fā)、擴散并且與空氣混合等物理準備及分解
作者簡介：焦宇飛(1961·)，江蘇揚州人，高級工程師，碩士，主要從事現代熱力學及動力裝置的研究工作。
萬方數據
2016年第1期中國修船第29卷
圖2壓氣機的排氣殼開裂
圖3 渦輪增壓器整根轉子報廢
圖4壓氣機擴壓器葉輪彎曲
圖5壓氣機進氣殼油池有裂縫
氧化等化學準備階段后發(fā)生不規(guī)律或不可控制的自
燃。
?昆合氣著火的2個條件是混合氣濃度和溫度。
圖6壓氣機葉片罩殼法蘭斷裂
圖7軸承損壞
同時滿足2個條件時缸內的區(qū)域為多點自燃且發(fā)火
位置隨循環(huán)不同而不同，著火延遲期內噴人汽缸形
成可燃混合氣的燃料一起燃燒造成汽缸壓力急劇升
高，當壓力升高率大于0．4 MPa／。CA時就是爆燃
現象。產生爆燃現象的主要原因有如下幾點。
1)燃燒室內積碳聚集過多，高壓噴油器熾熱
提前燃燒導致其容積相對變小，致使壓縮比相應變
大，積碳的蓄熱和不導熱性使可燃混合氣由于熾熱
提前燃燒，同時會降低混合氣在壓縮終了時產生的
渦流強度，延長了燃燒時間，增大了自燃傾向。
2)發(fā)動機過熱，當過熱故障較嚴重且得不到
及時改善時，可燃混合氣在進入燃燒室的同時會被
預熱，造成局部混合氣溫度過高，從而引發(fā)爆燃。
3)高壓噴油器燃油使用不當，噴人燃燒室的
油量過多。汽缸內壓力上升太快時就會發(fā)生爆燃現
象，所以油的十六烷值在40一50之間比較合適。
4)高壓泵和噴油器的供油時間發(fā)生過早和過
量現象。噴油器將過量的燃料噴入壓力和溫度都不
夠高的壓縮空氣中，延遲期增長導致工作粗暴、油
耗增高和功率下降。
5)噴油提前角不準確時柴油機性能嚴重下
降。噴油延續(xù)角小則噴油速度過快也會導致柴油機
工作粗暴。
從以上1)、3)、4)、5)幾個方面可以看出，
高壓泵及噴油器的故障是其故障的主要原因，因此
·12·
萬方數據
2016年第1期焦宇飛，等：某船渦輪增壓器爆燃事故的診斷與預防第29卷
進行可靠性分析研究非常重要?？煽啃杂嬎慵胺?
析：零部件的故障分布雖有多種多樣，但常見的是
指數分布、正態(tài)分布、對數正態(tài)分布和威布爾分
布。因為威布爾故障分布包括了常見的幾種形式分
布，所以可以重點研究威布爾分布對艦船故障的影
響，利用現場數據進行可靠性評估時，可以用兩參
數的威爾分布"。o處理并用最小二乘法(線性估計
法)進行分布假設檢驗和參數估計。
威布爾的密度數為：廠(t)=半(￡)一1 exp
[一a
式中：t。為尺度參數；m為形狀參數，m=1時，
(t)為指數分布，m≥3．25時為正常分布(近
似)。
現場數據處理采用殘存比率法計算有關指標：
1)失效比率x(ti+1)，x(ti+1)=At。+1
內失效的樣本數／￡。時刻殘存的樣本數。
2)殘存比率S(t。+1)=1一X(ti+1)。
3)可靠度R(ti)=ⅡS(t。)。
4)置=In(ti)。
5)Yi=lnln[1／R(ti)]。
采用最小二乘法，將威布爾分布函數R(t)
=exp(一￡。／t。)取二次對數后變?yōu)閅=bX+A形
式，其中，x，y計算對于設備一級產品采用如上
4)、5)的公式計算，對于機件一級產品則應按相
應的現場數據計算。
現場數據計算收集了13臺同類型機器的同類
型故障數據，分類統(tǒng)計計算后，得到的結果如圖8
和圖9。計算機程序可以自動計算可靠性各參數值
并分析檢驗分布結果。圖8為實際故障數據為指數
分布的曲線，圖9為實際故障數據為威布爾分布的
曲線。
通過專業(yè)可靠性計算機程序或可靠性軟件包可
以自動分析3)、4)、5)，當實際故障數據為威布
爾分布時計算的數據相關系數r t>0．9時說明回歸
相關好；當r<0．9時可去掉個別異常樣本再計算。
最后可以得到威布爾分布系數參數點估計：形狀參
數豌=b，尺度參數2。=exp a I。
可靠性軟件包計算出的威布爾分布參數，可以
按下列公式計算常用的可靠性參數。
1)可靠度：R(t)=exp(一￡。／￡。)。
圖8 實際故障數據為指數分布圖
圖9實際故障數據為威布爾分布圖
2)失效率：A(t)=(m／t。)t一1。
3)平均壽命：MTBF=rlF(1+1／m)。
4)壽命方差：D(t)=772[廠(1+2／m)一
廠23(1+1／m)]。
5)可靠壽命：P，=叼(一lnR)Ⅳ”。
6)中位壽命：P。，=’7(1nl／2)l／m o
7)特征壽命：即=(t。)l／m。
計算機程序自動計算各參數值，并進行參數估
計后的檢驗，作出檢驗結果是或不是該分布，結果
如下。
1)某高壓泵及噴油器故障分布服從威布爾，
其參數估計值為：m=1．123 4，n=5 823。
由此可見，高壓泵及噴油器故障間隔規(guī)律也十
分接近指數分布。
2)估計值為：MTBF=9 925．71 h，Ra。鵯=
831．930，Rao 90=2 925．303 h，Rao 08=16 217．688 h。
根據計算結論，高壓泵及噴油器的故障間隔為
9 925 h。我們提出在一定程度的保障容余及安全系
數條件下的4 000 h安全檢查措施。也就是說必須在
此期間進行檢查，防止渦輪增壓器爆燃事故發(fā)生。
·13·
萬方數據
2016年第1期中國修船第29卷
通過討論分析爆燃點的部位在增壓器燃氣排氣殼前
段中心，爆燃后的爆炸力向增壓器兩側及排氣殼出
13煙囪擴散，力量太大使增壓器各部件全都報廢。
4預防渦輪增壓器爆燃的可靠性保障措施
從理論上分析故障產生的原因和機理出
發(fā)∞山]：柴油機燃燒室內積碳聚集過多，導致混合
氣由于熾熱提前燃燒突然爆燃損壞、發(fā)動機過熱造
成局部混合氣溫度過高，從而引發(fā)爆燃、燃油使用
不當導致工作粗暴、供油時間過早及噴油提前角不
當導致柴油機工作粗暴等。針對以上幾點意見提出
預防柴油機爆燃措施主要有以下幾點。
1)及時清除燃燒室內積碳。
2)提高冷卻系統(tǒng)的冷卻功能。對高溫的排放
系統(tǒng)采取隔熱措施，降低高溫排放系統(tǒng)對冷卻系統(tǒng)
的影響；改善機艙的通風換氣能力。
3)使用合適的燃油。
4)嚴格按照標準調整供油時間。
5)調整供油提前角滿足說明書規(guī)定的正確
值。使用工廠規(guī)定的專門的調整方法，得到柴油機
噴油泵的正確供油提前角。
5結束語
1)理論上分析了渦輪增壓器因發(fā)生突然爆燃
損壞的成因。從理論上分析了故障產生的原因和機
理：①柴油機燃燒室內積碳聚集過多，導致混合氣
由于熾熱提前燃燒，增大了突然爆燃損壞的可能
性；②發(fā)動機過熱造成局部混合氣溫度過高，從而
引發(fā)爆燃；③燃油使用不當導致汽缸內壓力上升過
快，工作粗暴；④供油時間過早導致柴油機工作粗
，’’’’、
2啟事：
～It《。，
暴；⑤噴油提前角不當導致柴油機工作粗暴。
2)提出了預防某船渦輪增壓器爆燃事故有效
方法和措施。聯系實際系統(tǒng)并及時清除燃燒室內積
碳、提高冷卻系統(tǒng)的冷卻功能、對高溫的排放系統(tǒng)
采取隔熱措施、嚴格按照標準調整供油時間及供油
提前角。
3)在一定程度的保障容余度及安全系數條件
下的4 000 h安全檢查措施，也就是說必須在此期
間進行檢查，防止渦輪增壓器爆燃事故發(fā)生，經過
4 000 h的實際增壓系統(tǒng)運行，預防措施到位，有
效地防止了該型號的增壓器的爆燃事故的發(fā)生。
參考文獻
[1]顧卓明．輪機維護與修理[M]．北京：人民交通出版
社，2008．
[2]蔣世明，何果龍．某船用主機連續(xù)拉缸的故障分析及
其預防措施[J]．中國修船，2009(3)：17—19．
[3]陳冠國．機械設備維修[M]．北京：機械工業(yè)出版
社。1997．
[4]Kytatos，N．P．，Theotokatos，G．and Xiros，N．I．．Main
Engine Control for Heavy Weather Conditions[C]．ISME
6th International Symposium on Marine Engineering．Toky—
O，Japan：October 23—27，2000．
[5]Xiros，N．I．and Kyrtatos，N．P．．A Neural Predictor of
Propeller Load Demand for Improved Control of Diesel Ship
Propulsion[C]．15th IEEE／ISIC 2000 International Sym．
posium on Intelligent Control Engineering．Patras，
Greece：July 17—19，2000．
[6]Kyrtatos，N．P．，Theotokatos，G．，Xiros，N．I．，et a1．
Transient Operation of Large——bore Two——stroke Marine
Diesel Engine Powerplants：Measurements&amp;amp;Simulations
[C]．23rd CIMAC Congress．Hamburg：May 7一10．
2001．
收稿日期：2015—10—21
《現代修船管理》
《現代修船管理》是一部全面系統(tǒng)介紹現代修船管理與技術的專著，是在總結改革開放30年來我國
修船管理和技術成果以及參考國內外先進修船管理與技術資料基礎上編著而成。該書由時風俊同志策劃，
修船學委會組織審核，由當今我國船舶行業(yè)眾多修船業(yè)專家、教授以及來自基層主要修船業(yè)一線權威人士
撰寫而成。全書約20萬字，共分十章，內容涉及修船業(yè)現狀與發(fā)展、經營管理、工藝技術、改裝設計、
修船生產、修船質量、安全生產、修船物資、人力資源管理與海洋工程等。
本書面向修船行業(yè)，對船舶維修保障部門技術與管理人員，特別是修船企業(yè)從事修船管理與技術的員
工有指導意義，也可作為高等院校船舶維修保障工程專業(yè)師生的教材。
本書售價30元(含郵資)，需購買的單位或個人請與《中國修船》編輯部聯系。
電話(傳真)：022—25792835。

網友評論 more

機械安全論文最新內容

09-04