前言

    涡轮增压技术已在船用柴油机中广泛使用，该技术在降低燃油消耗率的同时，大幅提高柴油机输出功率，从而提升船舶经济性。

    船用废气涡轮增压器包括废气涡轮端和压气端，气缸燃烧含有热量和压力的废气通过涡轮喷嘴环驱动涡轮叶片使转子主轴转动，主轴压气叶轮将从空气滤器进来的新鲜空气压缩成高温高压空气，通过空冷器冷却，再进入气缸，使得单位容积可容纳更多的空气和燃油，从而提高柴油机功率和效率。

     随着废气涡轮广泛使用，有关增压器的故障也时有发生，近期，海事安检员在专项检查中发现一起主机废气涡轮转子主轴断裂导致机电故障。

故障概况

故障过程：

    某干货船（总吨：6377，安放龙骨时间：2004年6月3日），自北向南航行，0700时在浙江沿海西航路航行时遇到7级大风，据船方描述：当时船方将车钟“前进四”降为“前进三”，主机转速725转降为550转，减速后，船舶维持5-6节速度航行，船舶排烟温度下降不明显，涡轮废气进口温度为520℃，当日1600时左右，主机废气涡轮增压器发出“砰”的一声，增压器转速大幅下降，主机失速停车。随后，船方向温州VTS中心报告故障，并立即组织开始抢修，经过6小时抢修，轮机员使用盲板隔断增压器废气端和压气端，使主机恢复部分动力，但仅能在“前进一”车令下航行，顶风航速仅能达1节左右，在顺风、顺潮状态航速在3到4节左右，在温州VTS中心协调和拖轮护航下，该船航行至锚地进行彻底检修。后续，海事执法人员登轮对该船开展专项检查，协助船方解决故障。

损坏情况

设备参数：

  主机型号：8DKM-28, 额定功率2500KW；

    废气涡轮增压器型号：VTR304P-11，额定转速：26,600r/min

解体发现：

    对涡轮增压器进行解体，发现增压器涡轮端转子主轴断裂，涡轮叶轮有连续缺口及锯齿划痕，涡轮喷嘴环积碳严重、有线状和硬物碰撞损伤，端盖内部存在大量金属碎屑，废气涡轮端转子气、油封损坏，涡轮端轴承卡死，涡轮端喷嘴环脏污，压气端叶轮和壳体碰撞，叶轮表面存在划痕、变形，压气端气封、轴承被破坏。

损坏增压器转子总成

涡轮增压器废气端转子主轴断裂

涡轮增压器废气端轴承处转子断裂

废气端轴承滑油被污染及大量金属粉末

涡轮叶轮有连续缺口及锯齿划痕，主轴气、油封基座槽全部损坏

涡轮喷嘴环积碳严重、有线状和硬物碰撞损伤

废气端气封、油封完全被破坏

废气端滚珠轴承表面布满金属粉末，滚珠间隙不正常，卡滞

修理过程

应急修理：

     西航路抛锚阶段：解体涡轮增压器，使用隔断盲板将增压器废气端和压气端隔开，主机作为自然吸气柴油机使用，保障船舶在风浪条件下有最基本的操纵性能。

▲增压器压气端盲板隔断

▲增压器废气端盲板隔断照片

彻底修理：

  锚地修理阶段：将增压器壳体解体并取出盲断隔板，对压气端和废气端进行彻底清洁后，完成相关参数测量，待相关备件到船，由厂家工程师上船进行安装调试，发现参数均在控制范围，故障彻底排除。

▲新增压器转子总成

▲新的增压器喷嘴环

▲更换总成作业中

原因分析

故障还原：

    根据船方描述，海事安检员和厂家工程师对故障发生大致过程进行还原：

    1.船舶航行过程中遭遇大风，船舶航行阻力变大，主机负荷大，气缸排气温度一直处于较高状态，涡轮端进气温度在520℃左右，柴油机处于恶劣的燃烧工况，气缸排气阀阀座和阀体处于异常磨损状态。

    2.部分硬质积碳甚至破损的排气阀碎片随着废气进入增压器涡轮端，损坏喷嘴环和涡轮叶片（初始解体设备，发现喷嘴环有硬点碰击痕迹和螺旋状划痕、涡轮叶片有连续锯齿形状的划痕）。

    3.破坏主轴动平衡，振动加剧，导致涡轮端气封、油封被破坏，废气泄漏至轴承处，轴承失去滑油润滑和冷却，出现严重磨损，引起叶轮转子进一步振动、窜动。

    4.由于主轴使用年限久，材料疲劳损伤等因素，振动和窜动产生扭矩超过主轴材料破断极限，主轴在阶梯轴颈处断裂，造成叶轮总成与壳体碰损，压气端气、油封、轴承叶轮全部损坏。

故障原因：

    经核查船方维护保养记录，本次机电设备故障存在下列原因：

    1.设备及材料固有缺陷。该船废气涡轮增压器主轴自船舶交付以来，从未进行更换，运行时间已达20年之久，在废气端高温高转速的热负荷及高转速机械负荷冲击下，可能导致材料已经到达疲劳损伤极限，随时都有可能断裂可能。

    2.船舶维护制度不健全、日常维护保养不到位。经核船舶体系文件，船舶无增压器具体保养周期和维护要求，且增压器操作说明书不齐，船员无法掌握具体保养要求，仅凭自身经验开展工作。近一年以来，该轮增压器于2023年5月在船厂进行两端轴承和滑油更换，平时仅对消耗滑油进行补油，未开展吹灰、叶轮间隙测量等相关保养工作。

    3.船舶长时间、高负荷用车，转子失去动平衡。船方虽将车钟降至“前进三”，但未采取进一步降速航行或避风等措施，使主机在恶劣工况下持续运转9小时之久，主机排气阀破片或硬质积碳进入增压器，破坏转子主轴动平衡，可能是故障发生的一个直接因素。

安全管理建议

相关建议：

   1.进一步加强公司安全体系管理，公司海务、机务人员应强化安全管理体系在船运行的日常监控，配齐船舶相关图纸和说明书，对部分使用年限较长的关键性设备即使无法获取出厂说明书和保养手册，也应对相关设备的保养周期和维护要求进行细化明确。

    2.船方应在日常使用和管理中严格按照说明书或保养手册的要求操作，密切关注关键性设备日常运行、检修的相关参数，对可能出现的机电设备备足备件、强化日常检修。

    3.船舶航行过程中如遭遇大风、涌浪等恶劣气象，应严格按照公司体系要求，采取相应的应急措施，避免相关机电设备长时间、超负荷运行。

来源｜温州海事局

作者｜程棚萍

编辑｜程棚萍

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