廢氣渦輪增壓系統(tǒng)(Turbocharger)該系統(tǒng)的增壓器利用發(fā)動機排放的廢氣驅(qū)動渦輪,從而帶動壓氣機進行空氣壓縮。相比機械增壓系統(tǒng),廢氣渦輪增壓器不直接消耗發(fā)動機的輸出功率,因此能夠提高發(fā)動機的整體熱效率。復合增壓系統(tǒng)(Twincharger)復合增壓系統(tǒng)結(jié)合了機械增壓和廢氣渦輪增壓的優(yōu)點,在低速時由機械增壓提供增壓效果,在高速時由廢氣渦輪增壓提供增壓。這種增壓方式廣泛應(yīng)用于高性能柴油機,能夠提供更好的動力響應(yīng)和燃油經(jīng)濟性。艾爾梯匹LTP渦輪增壓器380-8698A/302-7443A/適用于C18渦輪增壓器用于WJH03167油田296-7643A(263-3220A)渦輪增壓器如同一個能量轉(zhuǎn)換樞紐,把廢氣的能量巧妙地轉(zhuǎn)化為提升進氣效率的動力源。陜西原廠渦輪增壓器D934S
提高響應(yīng)速度和減少渦輪遲滯某些發(fā)動機設(shè)計會采用左右兩個渦輪增壓器,以改善增壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在低轉(zhuǎn)速時,兩個渦輪可以協(xié)同工作,減少單個渦輪因尺寸過大而帶來的遲滯現(xiàn)象,從而實現(xiàn)平穩(wěn)且迅速的動力提升。滿足極端工況需求在高海拔或高溫等環(huán)境下,空氣密度較低,增壓器需要更加高效地工作以補償進氣不足。采用雙渦輪增壓器可以更好地控制進氣壓力和流量,提高發(fā)動機在惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性??傊?,左右兩個渦輪增壓器的應(yīng)用主要是為了優(yōu)化發(fā)動機的進氣效率、均衡各氣缸組的供氣,滿足高功率輸出及快速響應(yīng)的要求,從而實現(xiàn)更優(yōu)的發(fā)動機性能和燃油經(jīng)濟性。10137231新款HE500WG增壓器(右)用于PR776 R9100 R9150 LR11350青海KUBOTA渦輪增壓器10326868A利用廢氣驅(qū)動的渦輪增壓器,在不增加發(fā)動機排量的情況下,有效增加了進入氣缸的空氣量。
為了滿足IMO Tier Ⅲ法規(guī)中對NOX排放的限制,可以采用廢氣再循環(huán)(EGR)和強米勒循環(huán)等有潛力的機內(nèi)減排技術(shù),這些技術(shù)降低了柴油機的有效充氣效率,需大幅度提高增壓壓力來補償,兩級增壓系統(tǒng)可提高單級增壓無法實現(xiàn)的高增壓比,與此同時,兩級增壓系統(tǒng)的效率高于單級增壓,能夠改善柴油機的經(jīng)濟性。2006年,Wartsila與ABB公司合作開展了兩級增壓系統(tǒng)的試驗,全負荷工況下的壓比達到了9,NOX排放下降了50%。近兩年,兩公司有合作將兩級增壓系統(tǒng)安裝到了量產(chǎn)的W20V32型中速機上,其進氣門關(guān)閉角度達到了70 ° CA BBDC,壓比達到了7.4,油耗和排放都得到了降低。
渦輪增壓器的起源與發(fā)展歷程技術(shù)萌芽與初步應(yīng)用19世紀末,隨著葉輪式機械的誕生,人們逐漸認識到其與活塞式內(nèi)燃機的本質(zhì)區(qū)別。1905年11月,瑞士工程師艾爾弗雷德·比希(AlfredBüchi)提出了將活塞式內(nèi)燃機與葉輪式機械結(jié)合的設(shè)想,即廢氣渦輪增壓器。1925年,比希獲得了“脈沖增壓”ZL,這一技術(shù)至今仍是提高內(nèi)燃機性能的重要手段。20世紀20年代,瑞士某公司成功設(shè)計并試制了DIYI臺廢氣渦輪增壓器,與四沖程柴油機配套使用。該增壓器的增壓比為1.3,采用兩級離心式壓氣機,這一成果標志著柴油機技術(shù)的又一里程碑。1926年,全球SHOUJIA增壓器公司在瑞士成立,同年德國成功生產(chǎn)出DIYI批渦輪增壓柴油機,使柴油機功率從423kW提升至551kW,增幅約30%,盡管早期增壓器的使用壽命仍然較短。若發(fā)現(xiàn)渦輪增壓器有異常噪音或振動,應(yīng)及時檢修。
柴油機渦輪增壓器由于維護不良容易導致喘振,嚴重時可能造成設(shè)備bao zha或報廢,帶來巨大經(jīng)濟損失。本文通過一例工廠實例,分析喘振的原因、處理方法及物理機制。喘振故障現(xiàn)象工廠柴油發(fā)電機組出現(xiàn)“放炮”現(xiàn)象:進氣管強烈回沖機組轉(zhuǎn)速、負荷劇烈波動增壓空氣壓力和無功劇烈擺動機組震動劇烈,無法正常運行初步處理檢查排溫、燃油噴嘴、進排氣門等部件,但未能根本解決問題。
聯(lián)合運行分析壓氣機特性:流量降低到一定值后進入喘振區(qū),工作不穩(wěn)定。柴油機流量特性:轉(zhuǎn)速、氣門重疊時間、渦輪流道尺寸影響流量特性曲線。聯(lián)合運行線:正常應(yīng)穿過壓氣機高效區(qū),若接近或穿越喘振線就會導致喘振。 廢氣旁通閥故障可能導致渦輪增壓器無法正常調(diào)節(jié)進氣壓力。甘肅利勃海爾渦輪增壓器D934S
渦輪增壓器的外殼破裂是比較嚴重的故障,需要及時更換。陜西原廠渦輪增壓器D934S
二、渦輪增壓器的關(guān)鍵組成部分進氣系統(tǒng):增壓器進口濾網(wǎng)、消聲器、增壓器葉輪、擴壓器、空氣冷卻器、進氣總管、進氣閥。排氣系統(tǒng):排氣閥、排氣支管、排氣總管、廢氣渦輪、排氣管、廢氣鍋爐。監(jiān)測設(shè)備:渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器、排煙溫度計、增壓端壓力表、空氣冷卻器前后壓差計。這些部件相互聯(lián)動,確保增壓器在理想狀態(tài)下穩(wěn)定高效運行。一旦出現(xiàn)異常,監(jiān)測數(shù)據(jù)的波動往往揭示潛在故障。三、渦輪增壓器常見異?,F(xiàn)象及原因分析廢氣渦輪進口端溫度過高可能原因:噴油器霧化不良、高壓油泵供油時序滯后、排氣閥密封不嚴、燃油質(zhì)量差、掃氣壓力低。影響:增壓器轉(zhuǎn)速異常升高,長時間高溫會導致轉(zhuǎn)子部件損壞。廢氣渦輪端溫度過低可能原因:供油時序過早、噴油器堵塞、低負載運轉(zhuǎn)。影響:增壓器轉(zhuǎn)速下降,進氣量不足,導致功率下降。增壓端掃氣壓力異常掃氣壓力過高:進氣閥泄漏、空氣冷卻器密封不良、增壓器轉(zhuǎn)速過快。掃氣壓力過低:空氣冷卻器臟堵、渦輪轉(zhuǎn)速降低、轉(zhuǎn)子軸承磨損。增壓器喘振可能原因:進氣通道堵塞、壓氣端葉輪轉(zhuǎn)速不足、排煙脈動。影響:增壓器振動劇烈,伴隨異響,長期喘振可能導致葉輪損壞。陜西原廠渦輪增壓器D934S