第十四讲 增压器与柴油机匹配

第十四讲第三节废气涡轮增压系统和涡轮增压器第四节增压系统的常见故障和维护管理第五节废气涡轮增压柴油机的特点目的和要求1.掌握轴流式涡轮和离心式压气机工作原理，分析增压系统喘振的原因和特点。2.掌握增压器与柴油机的匹配特性。3.了解增压器的常见故障和维护管理。4.了解废气涡轮增压柴油机的结构和性能上特点。第三节废气涡轮增压系统和涡轮增压器一、柴油机的增压系统二、两种废气涡轮增压系统三、废气涡轮增压器的分类和结构四、增压器与柴油机的配合三、废气涡轮增压器的分类及型号⑴VTR型涡轮增压器⑵50DP涡轮增压器结构⑶10ZJ涡轮增压器结构⑴VTR型涡轮增压器VTR型涡轮增压器是在船用柴油机中应用广泛的一种增压器。它主要由轴流式涡轮机、离心式压气机、转子轴及其轴承、油气密封装置、涡轮进排气壳、压气机进排气壳、润滑与冷却等部分组成，轴承采用外置式。轴承润滑采用由转子轴驱动的润滑油泵来提供封闭式压力润滑。⑵50DP涡轮增压器结构50DP涡轮增压器的标定转速12000r／min，轴承为外置式根据作用的不同，将它分为以下四个组成部分。⑵50DP涡轮增压器结构①涡轮机②压气机③转子轴及其支承装置④润滑、冷却及密封装置50DP涡轮增压器的纵剖面图⑶10ZJ涡轮增压器结构10ZJ型涡轮增压器的额定转速为47000r／min，轴承采用内置式，主要供135、146型柴油机增压配套使用。10ZJ涡轮增压器四、增压器与柴油机的配合1、轴流式涡轮机工作原理2、离心式压气机工作原理3、离心式压气机的通流特性4、对增压器与柴油机匹配的要求5、产生增压器喘振的几种运转工况1、轴流式涡轮机工作原理涡轮机的主要部件是固定的喷嘴环和回转的工作轮。一列喷嘴环叶片和与之相配的一列工作轮叶片组成了涡轮机的一个级。涡轮增压器多采用单级涡轮。涡轮级中气流参数变化和速度三角形1、轴流式涡轮机工作原理当结构上给定的α1角时，β1角的大小取决于u/c1的比值。参数值u/c1是涡轮中一个重要的参数，它决定了工作轮入口处的工作情况。2、离心式压气机工作原理3、离心式压气机的通流特性⑴压气机的主要参数①空气流量②增压比③压气机转速④压气机效率①空气流量单位时间流过压气机的空气量叫空气流量。空气流量可以用质量流量GK（kg/s）或容积流量VK（m3/s）来表示。②增压比压气机出口压力与进口压力之比称为增压比，用表示，即k0/PPkk③压气机转速压气机转速是指压气机叶轮每分钟转数，用nk表示，单位是r/min，它等于涡轮转速nT。④压气机效率（绝热效率）压气机压缩1kg空气的绝热压缩功Lad.K与实际压缩功LK的比值，称为压气机效率，用ηK表示，即KKLKLad/.④压气机效率（绝热效率）ηK的物理意义是：消耗在驱动压气机的功有多少转变为有用的压缩功，以此来表明压气机通流部分设计的完善程度。3、离心式压气机的通流特性⑵压气机的通流特性压气机的通流特性是指在一定环境条件下，在某一转速nK时，增压比πK和效率ηK随流量GK而变化的关系曲线。压气机流量特性3、离心式压气机的通流特性⑶离心式压气机的喘振压气机产生喘振的原因，是由于流量过小时，在叶片扩压器和叶轮进口产生强烈的气流分离引起的。在一定转速、不同流量下叶片前缘的空气流动情况在一定转速、不同流量下叶片扩压器的空气流动情况4、对增压器与柴油机匹配的要求⑴在标定工况下，必须达到柴油机预期的增压压力和空气流量，使柴油机有足够的空气量进行扫气和燃烧，保证柴油机有预期的燃油消耗率、最高爆发压力、排气温度和烟度等，同时要使受热零部件的热负荷在允许范围内。涡轮增压器在标定工况下不超过其设计转速，并在最高效率点运行。4、对增压器与柴油机匹配的要求⑵在低工况运行时，例如在低速大扭矩运行和带螺旋桨在低速运行时，过量空气系数不能下降很多，以防燃烧恶化、烟度增大、受热部件热负荷增加。4、对增压器与柴油机匹配的要求⑶在柴油机变工况运行的全部范围内，增压器压气机不发生喘振，同时运行应处处于高效率区。10ZJ增压器与6135ZG柴油机的配合特性曲线5、产生增压器喘振的几种运转工况⑴不同增压系统发生喘振的条件分析：①单独增压系统喘振条件②串联增压系统喘振条件③并联增压系统喘振条件单独增压系统工作线图串联增压系统工作线并联增压系统工作线5、产生增压器喘振的几种运转工况⑵气流通道堵塞⑶环境温度过高⑷突卸或突增负荷⑸主机超负荷运转⑹脉冲增压柴油机一缸熄火或各缸负荷严重不均第四节增压系统的常见故障和维护管理一、增压系统的故障及排除二、增压系统的维护管理三、增压器损坏后的应急处理一、增压系统的常见故障1.增压压力下降2.增压压力升高3.增压器强烈振动4.轴承烧损二、增压系统的维护管理废气涡轮增压器工作的主要特点是：转子转速高，气流流速高，涡轮工作温度高。因此增压器在运转中，应保持转子良好的静平衡和动平衡，轴承要有良好的润滑，流道要清洁并保证可靠的冷却。在拆装管理时应保证安装间隙，防止部件变形和安装不正。三、增压器损坏后的应急处理在航行中增压器损坏又不能及时修复，只好采取应急措施把损坏的增压器停掉，让柴油机继续运行。采取应急措施后，既要保证增压器不会进一步损坏，又要使柴油机排气温度不超过规定的数值。第五节废气涡轮增压柴油机的特点一、柴油机零部件结构及工作参数的改变情况二、柴油机特性指标的变化情况一、柴油机零部件结构及工作参数的改变情况1.配气机构的改变情况2.燃油系统的改变情况3.压缩比的变化情况4.采用脉冲增压系统排气管要合理分支二、柴油机特性指标的变化情况增压是提高柴油机动力性和经济性的重要措施之一。柴油机增压后，其性能指标均得到较好的改善。6135G型柴油机增压前后负荷特性课外作业：1.六缸四冲程柴油机发火顺序为1－6－2－4－3－5，当第2缸处于压缩上死点时，哪些缸的气阀间隙可以进行调整？2.什么是定压增压和脉冲增压？各有何特点？3.增压系统发生喘振的原因有哪些？