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摘要：扫气箱是大型二冲程柴油机的重要附属结构。现介绍某型船舶主机柴油机扫气箱的相关结构、扫气箱与涡轮增压器的配合原理，根据柴油机运转中扫气箱温度过高的故障现象，分析了此类故障机理，阐述了具体故障排除过程，进一步理清了该型柴油机扫气箱使用管理注意事项，可为后续管理提供经验借鉴。
关键词：柴油机;扫气箱;增压器
0 引言
对于大型二冲程低速柴油机而言，扫气箱起着一定的扫、排气作用，可以更好地将新鲜空气扫进柴油机。扫气箱容易积淀油渣、积碳等可燃沉积物，且当高温燃气或火星等混入扫气箱形成热点时，就容易导致扫气箱内着火、爆燃。可以说，扫气箱着火是二冲程柴油机较为常见的故障之一，但它给机器造成的危害却相当严重，轻则减速、停车，严重时甚至会造成气缸套裂缝漏水和增压器损坏[1]。因此，在柴油机运行过程中，密切关注扫气箱温度变化情况，科学预防扫气箱高温着火事故，是柴油机扫气箱使用管理的重要内容。
1 柴油机扫气箱结构
该船舶共装配有2台同型号主柴油机，属于低速二冲程、九缸单列、回流扫气式柴油机。柴油机排气侧装设有扫气箱，扫气箱是分段焊接的，用螺钉固定在气缸总体上，在其上部有一个涡轮增压器的空气冷却器。在柴油机的联轴节端有一个气旋式分油器和气缸下部空间扫气泵的空气冷却器。扫气空气箱同时作为气缸下部空间扫气泵的吸入阀和排出阀的阀壳。
相应于增压的方法，通向涡轮增压器的空气管在发动机的联轴节端分支。在回转阀之前有一个通向安全阀的支管，当扫气泵空间的压力升高时安全阀将开启，使空气泄入扫气箱。另一个安全阀装在扫气箱的正面，它是一个向机舱开启的盘形阀。在扫气箱的入口处同样也装有一个转换阀，它和装在通向涡轮增压器的空气管上的回转阀彼此联动，当一个阀开启时，另一个阀关闭。
2 扫气箱与涡轮增压器的配合原理
该型柴油机1～6缸的下部空间可以用来作为扫气空气泵，其余各缸的下部空间用盖板封闭，并通过一个管子连接，气缸下部的扫气空气泵通过滤器从机舱吸入空气。
柴油机增压系统如图1所示。
（1）当柴油机负荷较小时，回转阀1开启，而与其联动的回转阀2关闭，使空气进入涡轮增压器的叶轮，此时扫气箱和涡轮增压器进气属于串联进气方式。
（2）当柴油机的负荷达到1/4额定负荷时，回转阀2开启，与它联动的回转阀1关闭，且回转阀1关闭时留有一定开度。从扫气空气泵输出的空气经分油器和空气冷却器后进入到扫气箱，此时扫气箱和涡轮增压器进气属于并联进气方式，活塞下行的送气路线由增压器端转换为经空冷器后直接送入扫气箱，但因其压力和流量都远小于增压器增压压力，故不会对增压排气造成干扰阻碍，实现了大负荷工况下增压流量需求。
3 故障现象、原因分析及处置过程
3.1 故障现象
柴油机由95 r/min（进二工况）加速至125 r/min（进三工况）时，值班船员发现扫气箱增压腔温度异常升高，并迅速升至85 ℃。扫气箱着火必须具备两个条件：扫气箱积聚大量可燃物及存在高温热源[2]。其中，可燃物和氧气的存在主要是由于主机燃烧不良或增压空气中混有油气，高温热源则来自气缸燃气漏泄或扫气压力过低的排气倒流[3]。因未短时查明扫气箱增压腔高温原因，为防止扫气箱温度过高引起着火事故，遂降低主机转速至95 r/min，限制扫气箱温升。
3.2 故障分析
该型主机柴油机增压系统为自动串并联增压方式，柴油机低速低负荷运行时，机器1～6缸活塞下行空间为一级增压，活塞上行时经单向阀自机舱抽气，下行压缩至机器自由端冷却器，经冷却后进入扫气箱及增压器进气端。因增压腔设在扫气箱内，增压腔的高温若不加以限制，就会引起扫气箱高温，从而加热扫气箱内污油，形成高温油气。此时，一旦有高温炭渣通过进排气口迸入扫气箱，就极有可能引起扫气箱火灾，造成不可挽回的重大事故。针对上述分析及扫气箱具体结构设置，分析引起扫气箱增压腔高温的主要原因有以下几点：
（1）柴油机活塞环磨损、卡位和断裂等因素导致密封不严、产生漏气，高温、高压燃气漏泄至增压腔，使增压腔排气压力及温度升高。
（2）空气冷却器脏堵、冷却效果降低，导致扫气温度不正常升高。
（3）因增压腔与扫气箱有连接的安全阀，当增压腔温度、压力异常升高后，安全阀将接通增压腔与扫气箱，释压降温。若安全阀未按设定压力作用，将无法释压降温，就会造成扫气箱增压腔温度不正常升高。
（4）增压腔压缩空气有序排出，可对腔室起连续冷却作用，若增压腔排出通道排气受阻，压缩空气流动性下降，热量无法被带到冷却器交换散热，就会造成压气腔温度异常升高。
3.3 故障排除
（1）因该柴油机数日前刚刚进行了全面检查，首先排除了活塞环存在密封不严及空气冷却器脏堵的情况，船员遂将重点放在检查扫气箱增压腔压力上。
（2）试验增压腔压力超出安全阀设定值时，安全阀未起跳释压，说明安全阀失去保护作用。拆检安全阀，发现安全阀内部锈蚀卡滞，这也说明柴油机工作时安全阀处于关闭状态，也就是说，安全阀不起跳会加剧扫气箱温升，但综合分析这不是导致高温的最主要原因。
（3）安全阀检修复装后，船员进一步检查压气腔出口串并联阀开度，因高温发生在机器低负荷串联工作状态下，此时并联阀开度的要求是在保证扫气箱并联进口压力不干扰增压器出口压力情况下尽量加大，串联阀开度的要求则是在增压器无异常喘振情况下尽量减小，使柴油机在低负荷工况既有足够进气量，又能保证增压器不因排气背压过高而造成异常振动。经左、右两柴油机对比检查，发现右主机并联侧扫气箱进口阀开度过小，造成了压气腔空气流通受阻，从而使温度异常升高，经调整并联阀开度后，柴油机加速至125 r/min，扫气箱温度过高现象消除，恢复至正常温度。
4 几点思考
（1）对该型柴油机而言，串并联阀一经调定后，严禁随意调整其限位螺釘。若改变串并联阀开启比例，将极易造成增压器喘振或扫气箱增压腔高温隐患情况发生。
（2）扫气箱增压腔高温时严禁持续运行，应迅速降低柴油机转速或停车检查，防止扫气箱过热加剧引起火灾事故。
（3）如调节并联阀开度，扫气箱增压腔温度不能明显下降，则应进一步考虑柴油机活塞环密封性破坏、燃气下泄的可能性。
（4）对该型柴油机而言，要经常检查扫气箱压气腔安全阀，防止安全阀卡死后导致增压腔无法释压保护。
（5）要定期检查清洁扫气箱，并避免柴油机长时间低速运行，消除内部积油和可引起着火的可燃物，最大程度排除扫气箱着火隐患。
5 结语
由于该型柴油机的结构设置，扫气箱在柴油机运转中承担十分重要的作用。在扫气箱使用管理中应树立全局观念，把扫气箱运行管理置于柴油机整体运转中思考，加强日常维护保养。柴油机运行期间，当发现扫气箱温度及扫气压力异常升高时，要迅速组织开展故障排查，防止扫气箱隐患升级，出现着火、爆裂等严重事故，从而影响船舶航行。
[参考文献]
[1] 张英华，崔荣健.船舶主机扫气箱着火原因分析及预防[J].科技信息，2009（31）：879.
[2] 王永坚，陈景峰，高占斌.“SR”号船扫气箱着火分析及预防措施[J].世界海运，2006，29（5）：15-16.
[3] 俞文胜，林开进.船舶主机扫气箱着火故障分析和预防[J].船海工程，2009，38（6）：82-83.
收稿日期：2020-08-27
作者简介：马玉成（1984—），男，山东潍坊人，硕士，工程师，研究方向：船舶机械。
关键词：柴油机;扫气箱;增压器
0 引言
对于大型二冲程低速柴油机而言，扫气箱起着一定的扫、排气作用，可以更好地将新鲜空气扫进柴油机。扫气箱容易积淀油渣、积碳等可燃沉积物，且当高温燃气或火星等混入扫气箱形成热点时，就容易导致扫气箱内着火、爆燃。可以说，扫气箱着火是二冲程柴油机较为常见的故障之一，但它给机器造成的危害却相当严重，轻则减速、停车，严重时甚至会造成气缸套裂缝漏水和增压器损坏[1]。因此，在柴油机运行过程中，密切关注扫气箱温度变化情况，科学预防扫气箱高温着火事故，是柴油机扫气箱使用管理的重要内容。
1 柴油机扫气箱结构
该船舶共装配有2台同型号主柴油机，属于低速二冲程、九缸单列、回流扫气式柴油机。柴油机排气侧装设有扫气箱，扫气箱是分段焊接的，用螺钉固定在气缸总体上，在其上部有一个涡轮增压器的空气冷却器。在柴油机的联轴节端有一个气旋式分油器和气缸下部空间扫气泵的空气冷却器。扫气空气箱同时作为气缸下部空间扫气泵的吸入阀和排出阀的阀壳。
相应于增压的方法，通向涡轮增压器的空气管在发动机的联轴节端分支。在回转阀之前有一个通向安全阀的支管，当扫气泵空间的压力升高时安全阀将开启，使空气泄入扫气箱。另一个安全阀装在扫气箱的正面，它是一个向机舱开启的盘形阀。在扫气箱的入口处同样也装有一个转换阀，它和装在通向涡轮增压器的空气管上的回转阀彼此联动，当一个阀开启时，另一个阀关闭。
2 扫气箱与涡轮增压器的配合原理
该型柴油机1～6缸的下部空间可以用来作为扫气空气泵，其余各缸的下部空间用盖板封闭，并通过一个管子连接，气缸下部的扫气空气泵通过滤器从机舱吸入空气。
柴油机增压系统如图1所示。
（1）当柴油机负荷较小时，回转阀1开启，而与其联动的回转阀2关闭，使空气进入涡轮增压器的叶轮，此时扫气箱和涡轮增压器进气属于串联进气方式。
（2）当柴油机的负荷达到1/4额定负荷时，回转阀2开启，与它联动的回转阀1关闭，且回转阀1关闭时留有一定开度。从扫气空气泵输出的空气经分油器和空气冷却器后进入到扫气箱，此时扫气箱和涡轮增压器进气属于并联进气方式，活塞下行的送气路线由增压器端转换为经空冷器后直接送入扫气箱，但因其压力和流量都远小于增压器增压压力，故不会对增压排气造成干扰阻碍，实现了大负荷工况下增压流量需求。
3 故障现象、原因分析及处置过程
3.1 故障现象
柴油机由95 r/min（进二工况）加速至125 r/min（进三工况）时，值班船员发现扫气箱增压腔温度异常升高，并迅速升至85 ℃。扫气箱着火必须具备两个条件：扫气箱积聚大量可燃物及存在高温热源[2]。其中，可燃物和氧气的存在主要是由于主机燃烧不良或增压空气中混有油气，高温热源则来自气缸燃气漏泄或扫气压力过低的排气倒流[3]。因未短时查明扫气箱增压腔高温原因，为防止扫气箱温度过高引起着火事故，遂降低主机转速至95 r/min，限制扫气箱温升。
3.2 故障分析
该型主机柴油机增压系统为自动串并联增压方式，柴油机低速低负荷运行时，机器1～6缸活塞下行空间为一级增压，活塞上行时经单向阀自机舱抽气，下行压缩至机器自由端冷却器，经冷却后进入扫气箱及增压器进气端。因增压腔设在扫气箱内，增压腔的高温若不加以限制，就会引起扫气箱高温，从而加热扫气箱内污油，形成高温油气。此时，一旦有高温炭渣通过进排气口迸入扫气箱，就极有可能引起扫气箱火灾，造成不可挽回的重大事故。针对上述分析及扫气箱具体结构设置，分析引起扫气箱增压腔高温的主要原因有以下几点：
（1）柴油机活塞环磨损、卡位和断裂等因素导致密封不严、产生漏气，高温、高压燃气漏泄至增压腔，使增压腔排气压力及温度升高。
（2）空气冷却器脏堵、冷却效果降低，导致扫气温度不正常升高。
（3）因增压腔与扫气箱有连接的安全阀，当增压腔温度、压力异常升高后，安全阀将接通增压腔与扫气箱，释压降温。若安全阀未按设定压力作用，将无法释压降温，就会造成扫气箱增压腔温度不正常升高。
（4）增压腔压缩空气有序排出，可对腔室起连续冷却作用，若增压腔排出通道排气受阻，压缩空气流动性下降，热量无法被带到冷却器交换散热，就会造成压气腔温度异常升高。
3.3 故障排除
（1）因该柴油机数日前刚刚进行了全面检查，首先排除了活塞环存在密封不严及空气冷却器脏堵的情况，船员遂将重点放在检查扫气箱增压腔压力上。
（2）试验增压腔压力超出安全阀设定值时，安全阀未起跳释压，说明安全阀失去保护作用。拆检安全阀，发现安全阀内部锈蚀卡滞，这也说明柴油机工作时安全阀处于关闭状态，也就是说，安全阀不起跳会加剧扫气箱温升，但综合分析这不是导致高温的最主要原因。
（3）安全阀检修复装后，船员进一步检查压气腔出口串并联阀开度，因高温发生在机器低负荷串联工作状态下，此时并联阀开度的要求是在保证扫气箱并联进口压力不干扰增压器出口压力情况下尽量加大，串联阀开度的要求则是在增压器无异常喘振情况下尽量减小，使柴油机在低负荷工况既有足够进气量，又能保证增压器不因排气背压过高而造成异常振动。经左、右两柴油机对比检查，发现右主机并联侧扫气箱进口阀开度过小，造成了压气腔空气流通受阻，从而使温度异常升高，经调整并联阀开度后，柴油机加速至125 r/min，扫气箱温度过高现象消除，恢复至正常温度。
4 几点思考
（1）对该型柴油机而言，串并联阀一经调定后，严禁随意调整其限位螺釘。若改变串并联阀开启比例，将极易造成增压器喘振或扫气箱增压腔高温隐患情况发生。
（2）扫气箱增压腔高温时严禁持续运行，应迅速降低柴油机转速或停车检查，防止扫气箱过热加剧引起火灾事故。
（3）如调节并联阀开度，扫气箱增压腔温度不能明显下降，则应进一步考虑柴油机活塞环密封性破坏、燃气下泄的可能性。
（4）对该型柴油机而言，要经常检查扫气箱压气腔安全阀，防止安全阀卡死后导致增压腔无法释压保护。
（5）要定期检查清洁扫气箱，并避免柴油机长时间低速运行，消除内部积油和可引起着火的可燃物，最大程度排除扫气箱着火隐患。
5 结语
由于该型柴油机的结构设置，扫气箱在柴油机运转中承担十分重要的作用。在扫气箱使用管理中应树立全局观念，把扫气箱运行管理置于柴油机整体运转中思考，加强日常维护保养。柴油机运行期间，当发现扫气箱温度及扫气压力异常升高时，要迅速组织开展故障排查，防止扫气箱隐患升级，出现着火、爆裂等严重事故，从而影响船舶航行。
[参考文献]
[1] 张英华，崔荣健.船舶主机扫气箱着火原因分析及预防[J].科技信息，2009（31）：879.
[2] 王永坚，陈景峰，高占斌.“SR”号船扫气箱着火分析及预防措施[J].世界海运，2006，29（5）：15-16.
[3] 俞文胜，林开进.船舶主机扫气箱着火故障分析和预防[J].船海工程，2009，38（6）：82-83.
收稿日期：2020-08-27
作者简介：马玉成（1984—），男，山东潍坊人，硕士，工程师，研究方向：船舶机械。