船舶柴油機(jī)渦輪增壓器

船舶柴油機(jī)渦輪增壓器現(xiàn)代柴油機(jī)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(jī)功率和改善經(jīng)濟(jì)性能。柴油機(jī)使用了渦輪增壓器后發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)械效率，自然可以明顯改善高負(fù)荷區(qū)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。渦輪增壓器不僅使功率范闈增大，而且高負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍也擴(kuò)大了。在低負(fù)荷區(qū)，渦輪增壓器對(duì)經(jīng)濟(jì)性沒有明顯改善。渦輪增壓器這一特點(diǎn)，對(duì)于經(jīng)常滿負(fù)荷高速運(yùn)轉(zhuǎn)的重型柴油機(jī)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(duì)于中、輕型載貨柴油機(jī)船舶及經(jīng)常處于中等負(fù)荷或部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)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(dòng)機(jī)排出的具有一定能量的廢氣進(jìn)入渦輪并膨脹作功，廢氣渦輪的全部功率用于驅(qū)動(dòng)與渦輪機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)工作葉輪，在壓氣機(jī)中將新鮮空氣壓縮后再送入氣缸。廢氣渦輪與壓氣機(jī)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(jī)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(jī)動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(jī)上，廢氣能量除驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪增壓器外，尚有多余的能量用于驅(qū)動(dòng)低壓廢氣動(dòng)力渦輪，該動(dòng)力渦輪通過齒輪變速器及液力耦合器與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸聯(lián)接。這樣，廢氣渦輪增壓器達(dá)到增壓的目的，而廢氣動(dòng)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(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jìn)氣慣性增壓系統(tǒng)，利用壓力峰值可進(jìn)一步提高增壓后的進(jìn)氣壓力。該系統(tǒng)使柴油機(jī)加速性能變好，并對(duì)改善柴油機(jī)的低速轉(zhuǎn)矩有利。柴油機(jī)廢氣渦輪增壓器故障原因柴油機(jī)進(jìn)氣壓力降低的主要原因：壓氣機(jī)的濾清器沾污。葉輪、葉片擴(kuò)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(jìn)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(jī)喘振的主要原因：柴油機(jī)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(duì)增壓器進(jìn)行了配合試驗(yàn)，在冬季有可能發(fā)生喘振,這是因?yàn)闅鉁刈兓构ぷ鼽c(diǎn)發(fā)生變化而引起的。壓氣機(jī)沾污，特別是葉片擴(kuò)壓器沾污。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置兩臺(tái)增壓器，共用一根進(jìn)氣總管，當(dāng)一缸不工作時(shí)，即可引壓氣機(jī)喘振。（3）柴油機(jī)進(jìn)氣壓力過高。一般來說，進(jìn)氣壓力過高不是增壓器本身的問題，而是由發(fā)動(dòng)機(jī)引起的，其主要原因有：排氣閥漏氣。由于發(fā)動(dòng)機(jī)噴油正時(shí)不當(dāng)或其他原因造成補(bǔ)燃期過長，使驅(qū)動(dòng)渦輪的熱能增加，轉(zhuǎn)速上升，進(jìn)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(dāng)或軸承嚴(yán)重?fù)p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?xì)膺M(jìn)入油腔。*軸承損壞。（6）漏油：壓氣機(jī)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(jī)曲軸箱內(nèi)的油面高于標(biāo)準(zhǔn)，造成回油困難；柴油機(jī)曲軸箱通風(fēng)阻塞或氣缸密封不良，燃?xì)庑谷?，使曲軸箱內(nèi)壓力升高。壓氣機(jī)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(jìn)I】壓力過高。正常壓力為0.25P.4兆帕，若壓力高于0.6兆帕?xí)r，從排氣消聲器管口就會(huì)發(fā)現(xiàn)從增壓器渦輪端泄漏機(jī)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(dòng)機(jī)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(huì)受到限制，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)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(jìn)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(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。構(gòu)造.渦輪增壓器是由渦輪室和增壓器組成的機(jī)器，渦輪室進(jìn)氣II與排氣歧管相連，排氣II接在排氣管上：增壓器進(jìn)氣II與空氣濾清器管道相連，排氣H接在進(jìn)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(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)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(jìn)入氣缸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率了。技術(shù)渦輪增壓器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣歧管上，處在高溫，高壓和高速運(yùn)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(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)的“浮式軸承”，它工作轉(zhuǎn)速可■達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分以上，加上環(huán)境溫度可達(dá)六、七百度以上，決非一般軸承所能承受，由于軸承與機(jī)體內(nèi)壁間有油液做冷卻，又稱“全浮式軸承”。）缺點(diǎn)另外渦輪增壓器雖然有協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)增力的作用，但也有它的缺點(diǎn)，其中最明顯的是，“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用對(duì)油門驟時(shí)變化反應(yīng)退緩，即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.7秒，使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對(duì)于要突然加速或超車的船舶而言，瞬間會(huì)有點(diǎn)提不上勁的感覺。渦輪增壓器工作原理改進(jìn)但是渦輪增壓器畢竟是無本生利的事情，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣工作的，這些廢氣的能量如果不加以利用也會(huì)白白地浪費(fèi)掉。因此，自從渦輪增壓器面世以來，人們就經(jīng)常對(duì)它進(jìn)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(qiáng)，重量輕的優(yōu)點(diǎn)，可以將渦輪增壓器做得更加緊湊，體積更少，而且能減