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摘 要：内燃机车涡轮增压器的维护保养直接影响到机车的正常应用。对DF4系列内燃机车柴油机用的ZN系列涡轮增压器各种故障原因进行了分析，提出了解决措施。
关键词：增压器转子扫膛;原因分析;解决措施
进入21世纪以来，我国铁路实行了跨越式的发展模式，铁道部制定了中长期网规划，为我国铁路的大发展大繁荣奠定了坚实的基础。近几年随着我国机车牵引定数的增加和机车运行速度的提高，对内燃机车制造质量、运行维护和检修水平提出了更高的要求，以满足日益严格的机车运行安全性、可靠性的质量要求。涡轮增压器作为内燃机车柴油机最重要的部件之一，确保其可靠运用是内燃机车高速重载运行的关键。目前在京通线、通霍线、大郑线上运行的大部分DF4系列内燃机车柴油机配装的增压器都是ZN系列。2010年，在上述线路上因ZN系列涡轮增压器轴承损坏造成的转子扫膛（压气机叶轮与叶轮罩壳接磨）导致DF4系列内燃机车故障56台次，在ZN系列涡轮增压器各类故障中高居榜首。
1增压器故障原因分析
导致ZN系列涡轮增压器发生轴承烧损及其他故障的原因一般都很复杂，是多种因素长期作用的结果。通过对机车运行状态进行调研和对故障增压器的解体检查、分析，总结出可能导致ZN系列涡轮增压器轴承烧损和其他故障的主要因素有以下几方面。
1.1柴油机进气系统的影响
（1）增压器的空气滤清器过脏或堵塞，造成压气机前真空度太大，或者柴油机进气系统泄漏严重，例如压气机出口至中冷器进口间连接用的胶管发生破裂，而机车还要维持原功率运行，导致涡轮增压器长期在超高转速下运行，极大地降低了涡轮增压器轴承的寿命。
（2）增压器的空气滤清器破损，使得部分较大的硬质颗粒进入并打坏压气机，或进气道的焊渣未清理干净，在机车运行中被振落后随着空气进入打坏压气机工作轮的叶片，使增压器转子动平衡受到破坏，增压器振动过大，最后导致轴承损坏，增压器停止工作。
1.2柴油机排气系统的影响
（1）柴油机进、排气气门阀口、阀座破损，气门掉块，或排气支管、排气总管的波纹管衬套裂损，其碎片随废气进入涡轮增压器，打坏涡轮叶片。
（2）柴油机燃烧不良，造成排气温度超限，增压器长期处在高温区域运行，缩短了涡轮的使用寿命。
1.3柴油机机油系统的影响
（1）增压器机油精滤器的滤芯太脏，造成滤清器前后机油压差过大，使进入涡轮增压器的机油压力低于其需求值，轴承不能正常地建立油膜而烧损。
（2）柴油机主机油泵故障或主机油泵零部件磨损，导致柴油机主油路的机油压力偏低，不能满足涡轮增压器对机油进油压力的需求而导致轴承烧损。
（3）增压器机油精滤器的滤芯破损或过滤精度不适合，过滤精度超过50μm时，容易使硬质颗粒进入损坏轴承;过滤精度在20μm以内，容易堵塞机油精滤器，造成轴承因供油不足而损坏。
（4）增压器机油精滤器至增压器间连接管道焊接后未作彻底清理，部分焊渣随着机油进入轴承里导致轴承烧损。
（5）机油稀释或机油指标超差（包括机油黏度、颗粒度等）导致轴承烧损。
1.4机车柴油机超负荷运行
机车柴油机超负荷运行，与其匹配的增压器也始终在超高转速范围内运行，将严重影响增压器轴承及其他旋转件的应用寿命。
1.5操作失误或操作不当
在运行过程中，司机操作失误或操作不当将引发涡轮增压器轴承烧损故障，进而导致涡轮增压器扫膛。主要有以下几种情况：
（1）涡轮增压器机油管路未连或未预先起动机油泵即起动柴油机。
（2）停机后未坚持继续供油3min。
（3）长期快速加载和卸载等操作或常用紧急刹车等。
2解决措施
针对上述不同故障原因，我们采取了以下措施。
（1）对涡轮增压器机油精滤器实行日常监测管理，严格限制机油精滤器前后压力损失控制在0.1MPa以内，并建议该压差达到0.08MPa时就清洗或更换滤芯。做到定期检查和清洗空气滤清器，发现滤芯有破损或有破损迹象时及时更换。空气滤清器清洗还可以按照进气阻力大小来判断，例如在进气阻力达到2.45kPa以上时清洗，或者按照每使用300h清洗一次。如机车运行区段处于风沙较大的地区，则应根据具体情况，适当缩短清洗周期，并且定期更换滤芯。
（2）在机车正常运行期间，定期检查涡轮增压器与中冷器间的连接管道，发现胶管破裂时及时处理。
（3）在安装涡轮增压器时，须仔细检查进气通道，把焊渣等杂质清理干净。
（4）定期检查柴油机的排气系统，尤其加强对柴油机排气支管和排气总管衬套的检查，及时更换有裂纹的零部件。
（5）发现柴油机排温超限时，必须查明原因并=排除后再运用。
（6）对柴油机主机油泵的出口压力进行监测，确保机油压力在柴油机允许范围内。
（7）采用过滤精度在20～50μm之间的涡轮增压器机油精滤器，最好采用过滤精度为30μm的精滤器。
（8）涡轮增压器制造厂给出涡轮增压器与机油精滤器之间的连接管道的详细焊接工艺供各路局和主机厂参考。
（9）定期化验机油，发现机油指标超限后实行全部更换，而不是注入新油，通过稀释机油中的杂质来达到标准。
（10）嚴格要求各路局，不允许柴油机以任何型式的超负荷运行存在。如在高原地区运行，及时对柴油机功率按照相关规定进行修正。
（11）涡轮增压器制造厂加强质量控制，进一步降低涡轮增压器本身的质量事故。
（12）对机车司机进行专业培训和应急故障处理培训，并对他们进行降低质量故障宣传。
3效果
通过采取上述一系列的解决措施，使DF4系列内燃机车柴油机用ZN系列涡轮增压器的故障率明显降低。从2019年运行的DF4系列内燃机车因增压器故障而造成的机车故障数比上一年降低了85%以上，大大提高了DF4系列内燃机车的运行安全可靠性，保证了铁路运输的安全畅通。
参考文献：
[1]王利伟.浅析内燃机车脉冲式涡轮增压器喘振[J].铁道机车车辆工人，2012（05）：34-35.
[2]董青田.分析内燃机维修中的技术误区[J].内燃机与配件，2018（04）：149-150.
[3]夏勇.物理化学方法在线清洗船舶柴油机涡轮增压器[J].后勤工程学院学报，2015，31（04）：47-50.
[4]何洪，曹立峰，吴新涛，吉建波.增压器密封结构改进对漏油的影响研究[J].车用发动机，2014（04）：22-25.
关键词：增压器转子扫膛;原因分析;解决措施
进入21世纪以来，我国铁路实行了跨越式的发展模式，铁道部制定了中长期网规划，为我国铁路的大发展大繁荣奠定了坚实的基础。近几年随着我国机车牵引定数的增加和机车运行速度的提高，对内燃机车制造质量、运行维护和检修水平提出了更高的要求，以满足日益严格的机车运行安全性、可靠性的质量要求。涡轮增压器作为内燃机车柴油机最重要的部件之一，确保其可靠运用是内燃机车高速重载运行的关键。目前在京通线、通霍线、大郑线上运行的大部分DF4系列内燃机车柴油机配装的增压器都是ZN系列。2010年，在上述线路上因ZN系列涡轮增压器轴承损坏造成的转子扫膛（压气机叶轮与叶轮罩壳接磨）导致DF4系列内燃机车故障56台次，在ZN系列涡轮增压器各类故障中高居榜首。
1增压器故障原因分析
导致ZN系列涡轮增压器发生轴承烧损及其他故障的原因一般都很复杂，是多种因素长期作用的结果。通过对机车运行状态进行调研和对故障增压器的解体检查、分析，总结出可能导致ZN系列涡轮增压器轴承烧损和其他故障的主要因素有以下几方面。
1.1柴油机进气系统的影响
（1）增压器的空气滤清器过脏或堵塞，造成压气机前真空度太大，或者柴油机进气系统泄漏严重，例如压气机出口至中冷器进口间连接用的胶管发生破裂，而机车还要维持原功率运行，导致涡轮增压器长期在超高转速下运行，极大地降低了涡轮增压器轴承的寿命。
（2）增压器的空气滤清器破损，使得部分较大的硬质颗粒进入并打坏压气机，或进气道的焊渣未清理干净，在机车运行中被振落后随着空气进入打坏压气机工作轮的叶片，使增压器转子动平衡受到破坏，增压器振动过大，最后导致轴承损坏，增压器停止工作。
1.2柴油机排气系统的影响
（1）柴油机进、排气气门阀口、阀座破损，气门掉块，或排气支管、排气总管的波纹管衬套裂损，其碎片随废气进入涡轮增压器，打坏涡轮叶片。
（2）柴油机燃烧不良，造成排气温度超限，增压器长期处在高温区域运行，缩短了涡轮的使用寿命。
1.3柴油机机油系统的影响
（1）增压器机油精滤器的滤芯太脏，造成滤清器前后机油压差过大，使进入涡轮增压器的机油压力低于其需求值，轴承不能正常地建立油膜而烧损。
（2）柴油机主机油泵故障或主机油泵零部件磨损，导致柴油机主油路的机油压力偏低，不能满足涡轮增压器对机油进油压力的需求而导致轴承烧损。
（3）增压器机油精滤器的滤芯破损或过滤精度不适合，过滤精度超过50μm时，容易使硬质颗粒进入损坏轴承;过滤精度在20μm以内，容易堵塞机油精滤器，造成轴承因供油不足而损坏。
（4）增压器机油精滤器至增压器间连接管道焊接后未作彻底清理，部分焊渣随着机油进入轴承里导致轴承烧损。
（5）机油稀释或机油指标超差（包括机油黏度、颗粒度等）导致轴承烧损。
1.4机车柴油机超负荷运行
机车柴油机超负荷运行，与其匹配的增压器也始终在超高转速范围内运行，将严重影响增压器轴承及其他旋转件的应用寿命。
1.5操作失误或操作不当
在运行过程中，司机操作失误或操作不当将引发涡轮增压器轴承烧损故障，进而导致涡轮增压器扫膛。主要有以下几种情况：
（1）涡轮增压器机油管路未连或未预先起动机油泵即起动柴油机。
（2）停机后未坚持继续供油3min。
（3）长期快速加载和卸载等操作或常用紧急刹车等。
2解决措施
针对上述不同故障原因，我们采取了以下措施。
（1）对涡轮增压器机油精滤器实行日常监测管理，严格限制机油精滤器前后压力损失控制在0.1MPa以内，并建议该压差达到0.08MPa时就清洗或更换滤芯。做到定期检查和清洗空气滤清器，发现滤芯有破损或有破损迹象时及时更换。空气滤清器清洗还可以按照进气阻力大小来判断，例如在进气阻力达到2.45kPa以上时清洗，或者按照每使用300h清洗一次。如机车运行区段处于风沙较大的地区，则应根据具体情况，适当缩短清洗周期，并且定期更换滤芯。
（2）在机车正常运行期间，定期检查涡轮增压器与中冷器间的连接管道，发现胶管破裂时及时处理。
（3）在安装涡轮增压器时，须仔细检查进气通道，把焊渣等杂质清理干净。
（4）定期检查柴油机的排气系统，尤其加强对柴油机排气支管和排气总管衬套的检查，及时更换有裂纹的零部件。
（5）发现柴油机排温超限时，必须查明原因并=排除后再运用。
（6）对柴油机主机油泵的出口压力进行监测，确保机油压力在柴油机允许范围内。
（7）采用过滤精度在20～50μm之间的涡轮增压器机油精滤器，最好采用过滤精度为30μm的精滤器。
（8）涡轮增压器制造厂给出涡轮增压器与机油精滤器之间的连接管道的详细焊接工艺供各路局和主机厂参考。
（9）定期化验机油，发现机油指标超限后实行全部更换，而不是注入新油，通过稀释机油中的杂质来达到标准。
（10）嚴格要求各路局，不允许柴油机以任何型式的超负荷运行存在。如在高原地区运行，及时对柴油机功率按照相关规定进行修正。
（11）涡轮增压器制造厂加强质量控制，进一步降低涡轮增压器本身的质量事故。
（12）对机车司机进行专业培训和应急故障处理培训，并对他们进行降低质量故障宣传。
3效果
通过采取上述一系列的解决措施，使DF4系列内燃机车柴油机用ZN系列涡轮增压器的故障率明显降低。从2019年运行的DF4系列内燃机车因增压器故障而造成的机车故障数比上一年降低了85%以上，大大提高了DF4系列内燃机车的运行安全可靠性，保证了铁路运输的安全畅通。
参考文献：
[1]王利伟.浅析内燃机车脉冲式涡轮增压器喘振[J].铁道机车车辆工人，2012（05）：34-35.
[2]董青田.分析内燃机维修中的技术误区[J].内燃机与配件，2018（04）：149-150.
[3]夏勇.物理化学方法在线清洗船舶柴油机涡轮增压器[J].后勤工程学院学报，2015，31（04）：47-50.
[4]何洪，曹立峰，吴新涛，吉建波.增压器密封结构改进对漏油的影响研究[J].车用发动机，2014（04）：22-25.