船舶柴油機渦輪增壓器

船舶柴油機渦輪增壓器現(xiàn)代柴油機上越來越多地使用了渦輪增壓器，渦輪增壓器能提高發(fā)柴油機功率和改善經(jīng)濟性能。柴油機使用了渦輪增壓器后發(fā)動機具有升功率高，油耗率低，排污較少，指示功率和有效功率都提高了，也就是提高了機械效率，自然可以明顯改善高負荷區(qū)運行的經(jīng)濟性。渦輪增壓器不僅使功率范闈增大，而且高負荷的經(jīng)濟運行范圍也擴大了。在低負荷區(qū)，渦輪增壓器對經(jīng)濟性沒有明顯改善。渦輪增壓器這一特點，對于經(jīng)常滿負荷高速運轉(zhuǎn)的重型柴油機船舶十分有利。渦輪增壓器由于滯燃期短，壓力升高率低，可以使燃燒噪音降低。對于中、輕型載貨柴油機船舶及經(jīng)常處于中等負荷或部分負荷運轉(zhuǎn)的柴油機船舶也是有利的渦輪增壓器按增壓方式分為廢氣渦輪增壓器、復(fù)合式廢氣渦輪增壓器和組合式渦輪增壓器。他們的作用分別如下：1廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動機排出的具有一定能量的廢氣進入渦輪并膨脹作功，廢氣渦輪的全部功率用于驅(qū)動與渦輪機同軸旋轉(zhuǎn)的壓氣機工作葉輪，在壓氣機中將新鮮空氣壓縮后再送入氣缸。廢氣渦輪與壓氣機通常裝成一體，便稱為廢氣渦輪增壓器。其結(jié)構(gòu)簡單，工作可棠，一般柴油機合理地加裝廢氣渦輪增壓系統(tǒng)后，可提高功率30%?50%,降低比油耗5%左右，有利于改善整機動力性能、經(jīng)濟性能及排放品質(zhì)，因而得到廣泛應(yīng)用。2復(fù)合式廢氣渦輪增壓器。廢氣渦輪增壓器是將廢氣動力渦輪與廢氣渦輪增壓器串聯(lián)起來工作，稱為復(fù)合式廢氣渦輪增壓器。在某些增壓度較高的柴油機上，廢氣能量除驅(qū)動廢氣渦輪增壓器外，尚有多余的能量用于驅(qū)動低壓廢氣動力渦輪，該動力渦輪通過齒輪變速器及液力耦合器與發(fā)動機輸出軸聯(lián)接。這樣，廢氣渦輪增壓器達到增壓的目的，而廢氣動力渦輪將廢氣能量直接變?yōu)楣β仕徒o曲軸。復(fù)合式廢氣渦輪增壓器可充分利用廢氣能量，使動力性能、經(jīng)濟性能大為改善，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高旦技術(shù)難度大。3組合式渦輪增壓器。組合式渦輪增壓器由廢氣渦輪增壓與進氣慣性增壓組合而成。在該增壓系統(tǒng)中，除廢氣渦輪增壓器外，還有由穩(wěn)壓箱、共振管、共振室等構(gòu)成的進氣慣性增壓系統(tǒng)，利用壓力峰值可進一步提高增壓后的進氣壓力。該系統(tǒng)使柴油機加速性能變好，并對改善柴油機的低速轉(zhuǎn)矩有利。柴油機廢氣渦輪增壓器故障原因柴油機進氣壓力降低的主要原因：壓氣機的濾清器沾污。葉輪、葉片擴壓器沾污。增壓器渦輪內(nèi)存有較多積炭，使旋轉(zhuǎn)阻力增加。中冷器沾污，增加了進氣阻力。渦輪排氣不暢通，這是由于排氣管堵塞、變形等引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升不高。；增壓器出口壓力突然下降，一般是由于軸承損壞所引起。（2）壓氣機喘振的主要原因：柴油機緊急熄火或突然卸載（急收油門）。大氣溫度變化引起喘振。在夏季對增壓器進行了配合試驗，在冬季有可能發(fā)生喘振,這是因為氣溫變化使工作點發(fā)生變化而引起的。壓氣機沾污，特別是葉片擴壓器沾污。一臺發(fā)動機裝置兩臺增壓器，共用一根進氣總管，當一缸不工作時，即可引壓氣機喘振。（3）柴油機進氣壓力過高。一般來說，進氣壓力過高不是增壓器本身的問題，而是由發(fā)動機引起的，其主要原因有：排氣閥漏氣。由于發(fā)動機噴油正時不當或其他原因造成補燃期過長，使驅(qū)動渦輪的熱能增加，轉(zhuǎn)速上升，進氣壓力提高。（4）產(chǎn)生連續(xù)不正常聲音：這種故障多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子與殼體發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的。由于轉(zhuǎn)子與殼體裝配間隙較小，如果安裝調(diào)整不當或軸承嚴重損壞，即可發(fā)生碰擦。（5）潤滑油回油溫度過高（超過105*0的主要原因：渦輪端的油、氣密封件損壞，高溫燃氣進入油腔。*軸承損壞。（6）漏油：壓氣機密封裝置舞近葉輪邊是低壓區(qū)，容易產(chǎn)生漏油故障。主要原因有:,①潤滑油回油不暢。其原因有回油管堵塞，回油管截面積太小，管接頭密封墊內(nèi)孔小于回油管內(nèi)徑：柴油機曲軸箱內(nèi)的油面高于標準，造成回油困難；柴油機曲軸箱通風阻塞或氣缸密封不良，燃氣泄入，使曲軸箱內(nèi)壓力升高。壓氣機端。形密封圈損壞或材質(zhì)老化而失去密封作用。；渦輪增壓器潤滑油進I】壓力過高。正常壓力為0.25P.4兆帕，若壓力高于0.6兆帕時，從排氣消聲器管口就會發(fā)現(xiàn)從增壓器渦輪端泄漏機油。密封圈安裝不正確或損壞。渦輪增壓器工作原理渦輪增壓器發(fā)動機是靠燃料在氣缸內(nèi)燃燒作功來產(chǎn)生功率的，輸入的燃料量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制，所產(chǎn)生的功率也會受到限制，如果發(fā)動機的運行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入氣缸來增加燃料量，提高燃燒作功能力。在目前的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動機在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。構(gòu)造.渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機器，渦輪室進氣II與排氣歧管相連，排氣II接在排氣管上：增壓器進氣II與空氣濾清器管道相連，排氣H接在進氣歧管上。渦輪和葉輪分別裝在渦輪室和增壓器內(nèi)，二者同軸剛性聯(lián)接。原理渦輪增壓器實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應(yīng)增加燃料量和調(diào)整一下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。技術(shù)渦輪增壓器安裝在發(fā)動機的進排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運轉(zhuǎn)的工作狀況下，其工作環(huán)境非常惡劣，工作要求又比較苛刻，因此對制造的材料和加工技術(shù)都要求很高。其中制造難度最高的是支承渦輪軸運轉(zhuǎn)的“浮式軸承”，它工作轉(zhuǎn)速可■達10萬轉(zhuǎn)/分以上，加上環(huán)境溫度可達六、七百度以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機體內(nèi)壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。）缺點另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動機增力的作用，但也有它的缺點，其中最明顯的是，“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應(yīng)退緩，即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時間也要1.7秒，使發(fā)動機延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車的船舶而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。渦輪增壓器工作原理改進但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情，它是利用發(fā)動機的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會白白地浪費掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經(jīng)常對它進行技術(shù)改造，例如提高加工精度，盡量減少渦輪與渦輪室內(nèi)壁的間隙，以便提高廢氣能量利用率；采用新型材料陶瓷，利用陶瓷的耐熱高，剛度強，重量輕的優(yōu)點，可以將渦輪增壓器做得更加緊湊，體積更少，而且能減