导读

某船 2 台瓦锡兰 8L46C 型主机废气增压系统采用增压空气旁通阀和废气旁通阀提高增压器效率， 改善主机工作状态。 

旁通阀异常开启严重影响主机正常运行，危害船舶安全。

一、旁通阀工作原理

1、增压空气旁通阀

增压空气旁通阀安装在扫气箱与增压器废气进口端连通管上， 在主机低负荷时使增压器有足够的喘振裕度。 

当主机低负荷运行时，主机耗气量小、增压压力增大，容易引起压气机背压高，增压器发生喘振。 

因此，打开增压空气旁通阀， 减小压气机背压， 增大转子动能，增加喘振裕度。

旁通系统由主机的转速和负荷控制。

增压空气旁通阀由 1 个电控气动阀控制，控制信号来自串联连接的转速继电器及增压空气压力传感器。

增压空气压力代表主机负荷，当主机转速小于 425r/min 且增压空气压力大于 0.35bar 时，增压空气旁通阀打开，部分增压空气从压气机进入增压器前的排气管，增加增压器的转速。

2、废气旁通阀

废气旁通阀安装在增压器废气进口端连通管上，使主机在高负荷时保持最佳工况。 

主机 85%负荷时处于最佳工况，即高增压压力，低排气温度、低燃油消耗率； 

当负荷超过 85%时， 增压压力及气缸燃烧压力过高， 废气旁通阀使部分废气绕过增压器从而减少进入涡轮端的废气流量。

废气旁通阀由 1 个电控气动阀控制， 其控制信号来自增压空气压力传感器。

系统在主机增压空气压力大于 3bar 时，废气旁通阀动作，一部分废气不经涡轮叶片而直接从排烟总管排出， 将增压压力和气缸燃烧控制在最佳水平。

3、增压空气旁通阀与废气旁通阀的管路布置

废气增压系统管路示意见图1。 

▲图1 废气增压系统管路示意

增压空气旁通阀 5 位于与扫气箱相连的管路 A 处，当 5 开启时，增压空气从扫气箱 7 经管路 A 与管路 B 到达废气总管，增加废气涡轮的转速。 

废气旁通阀 4 位于绕过增压器涡轮通向排气管路 C 处，当增压压力过高时，4 动作，使部分废气不经过废气涡轮，而经管路 B 和管路 C 直接排出。

二、增压空气旁通阀异常开启故障

1、故障现象

某年9月12日，某船右主机在高负荷下无法达到额定功率，平均排温超过 450 ℃并报警（正常主机排温应该低于 430℃），主机增压压力升高，排烟变黑，扫气温度上升，检查发现增压空气旁通阀为异常开启状态。

2、故障危害

主机在高负荷下工作，增压空气旁通阀异常开启，此时废气压力大于扫气压力，高温废气进入扫气箱，与增压后的新鲜空气混合进入气缸，与燃油混合燃烧。

废气的进入导致新鲜空气严重不足， 由于废气中含有大量的氮硫化合物，降低进气中的含氧量，燃烧恶化，出现滞燃现象，造成排温升高，直接影响排气阀寿命。 

同时，部分废气进入扫气箱，影响进入废气涡轮的废气量， 使废气涡轮转速下降； 

同轴的压气机转速下降，进一步减少进气量。

高温废气与增压后的新鲜空气混合，导致增压空气温度升高；

高温气体的进入，导致进气阀的阀座及阀线高温老化，最终造成进气阀关闭不严，严重时造成气门弹簧断裂。

3、故障解决

对增压空气旁通阀拆解发现，该电磁阀阀芯膜片损坏，导致管路 A 与管路 B 之间不能关死。 

更换电磁阀后，故障解决。

4、对策

定期对增压空气旁通阀进行功能测试，确保设备状态良好。

（1）主机停车时增压空气旁通阀应处于关闭状态，接线箱内连接增压空气旁通电磁阀的端子上应无电压；通过执行器目视检查蝶阀阀瓣位置，查看阀位指示位置与实际位置是否对应。

（2）将压力传感器检验工具与检验端口 6 相连。

慢慢升高压力，检查压力开关是否在 0.35bar时打开。 

此时，测量接线箱内连接增压空气旁通阀的端子上有 24V DC，说明增压空气旁通阀已打开。 

废气增压系统功能测试见图 2。

▲图2 废气增压系统功能测试

三、废气旁通阀异常开启故障

1、故障现象

某年7月26日，某船左主机低负荷状态下增压压力降低，各缸排气温度上升，其中 1#，4#，7# 和 8# 缸排气温度均超过 520℃，平均温度超过 450℃，增压器后排气温度超过 430℃；增压器转速下降，增压器前后排气温度差值过小，主机排烟变黑。 

检查发现，废气旁通阀为开启状态。

2、故障危害

主机在低负荷状态下工作，废气旁通阀异常打开，部分废气被旁通；

增压器废气涡轮转子动能不足，压气机转速下降，造成增压压力下降，引起供气量不足。

同时，多缸排温升高，导致主机自动降负荷。 

此时，主机转速小于 415r/min 且扫气压力大于 0.35bar， 增压空气旁通阀打开，相当于增压空气旁通阀、废气旁通阀同时打开。

在这种情况下，废气通过增压空气旁通阀大量进入到扫气箱， 扫气温度迅速上升、 进气含氧量迅速降低，致使主机进、排气阀迅速高温老化变形。

3、故障解决

拆检废气旁通阀发现， 主机增压空气压力传感器破损，造成控制信号异常（在增压空气压力小于 3bar时向系统发出错误信号），废气旁通阀异常开启。 

更换增压空气压力传感器后，故障排除。

4、对策

对废气旁通阀进行功能测试，确保设备状态良好。

通过测试阀 6 向主机上的压力变送器 5 模拟增压压力，观察废气旁通阀的动作。 

当模拟的增压压力小于3bar 时废气旁通阀开始动作， 说明增压空气压力传感器破损或者失灵，应对其进行更换或校准。

当模拟的增压压力大于 3bar 时废气旁通阀应开始动作，此时会出现 2 种异常情况：

（1）电控系统能够给出正确的信号（废气旁通阀的端子上有 24 V DC），但废气旁通阀不动作。

应检查控制空气压力是否过低，不足以驱动气缸动作；

如控制空气压力正常，但废气旁通阀、定位装置和气压动力缸有卡滞现象，应解体废气旁通阀，清洁并更换损坏的密封件。 

（2）电控系统未给出正确信号，应检查电控系统接线或压力变送器是否正常。

模拟测试完成后，需进行运行测试。

将主机负荷慢慢升高至废气旁通阀开启设定点以上，观察电控系统功能及废气旁通阀位置是否正常。 

当增压空气压力小于3bar 时废气旁通阀动作， 或者大于3bar 不动作时，需停机查明原因，及时排除故障。

四、结束语

采用增压空气旁通阀和废气旁通阀，瓦锡兰8L46C型主机废气增压系统可有效提高增压器的效率。

原创作者系：

中国卫星海上测控部

刘昕 左红稳

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