廢氣渦輪增壓器工作原理廢氣渦輪增壓器由一臺(tái)離心式壓氣機(jī)和一個(gè)廢氣渦輪組成,這兩部分安裝在同一主軸上,形成高速旋轉(zhuǎn)的整體。工作時(shí),柴油機(jī)氣缸排出的廢氣通過非水冷燃?xì)膺M(jìn)氣殼進(jìn)入噴嘴總成,廢氣膨脹后將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),同時(shí)帶動(dòng)同軸壓氣機(jī)葉輪一起工作。壓氣機(jī)通過進(jìn)氣系統(tǒng)吸入新鮮空氣,經(jīng)葉輪壓縮后,通過擴(kuò)壓器和中冷器冷卻,**終送入柴油機(jī)進(jìn)氣總管,實(shí)現(xiàn)增壓和提高燃燒效率的目的。
增壓器故障案例及原因分析在長期高負(fù)荷運(yùn)行條件下,如某大型船舶的PA6系列柴油機(jī)在約11000小時(shí)工作后,廢氣渦輪增壓器曾出現(xiàn)多種故障,主要包括:異常噪音:例如B列增壓器因排氣系統(tǒng)膨脹節(jié)老化脫落產(chǎn)生碎片進(jìn)入渦輪端,造成噴嘴環(huán)受損而出現(xiàn)刺耳尖叫聲;A列增壓器在低速經(jīng)濟(jì)航速時(shí)出現(xiàn)“嗡嗡”聲及輕微抖動(dòng),同時(shí)伴有焦糊味。漏油問題:通過檢查發(fā)現(xiàn),油封失效、滑動(dòng)軸承磨損以及軸承與軸間隙增大,導(dǎo)致滑油油壓驟降,油封漏油成為故障原因之一。定期清潔渦輪增壓器周圍的灰塵和雜物,保證其散熱良好。福建久保田渦輪增壓器D926
四、綜合現(xiàn)象分析與柴油機(jī)狀態(tài)判斷通過對排氣溫度、增壓器轉(zhuǎn)速、掃氣壓力三項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的組合分析,可以快速識別柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):排氣溫度高+轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高+掃氣壓力高燃燒不充分導(dǎo)致排溫升高,渦輪端動(dòng)能增加,增壓器轉(zhuǎn)速上升,需重點(diǎn)排查燃燒系統(tǒng)。排氣溫度高+轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低+掃氣壓力低廢氣能量不足,增壓器動(dòng)力不足,需檢查噴嘴環(huán)、排氣閥、燃油供給系統(tǒng)。排氣溫度低+轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低+掃氣壓力低燃燒不充分或供油量不足,可能是噴油器堵塞或高壓油泵供油不足。排氣溫度低+轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高+掃氣壓力高增壓器超速運(yùn)轉(zhuǎn),但燃燒室溫度不足,可能是高壓油泵供油時(shí)序提前。湖北卡特渦輪增壓器特價(jià)渦輪增壓器能大幅提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出,讓車輛加速更有力。
技術(shù)成熟與產(chǎn)品演變20世紀(jì)40年代,渦輪增壓器技術(shù)逐漸成熟。美國早期推出了BF、E系列低壓比增壓器,1949年開始生產(chǎn)的L、H系列,以及60年代的C系列,都推動(dòng)了增壓器性能的持續(xù)提升。同時(shí),瑞士推出了VTR系列,英國研發(fā)了MS和HP系列。這一階段的代表性產(chǎn)品是法國某公司于1962年漢諾威展覽會(huì)上展示的HS-400渦輪增壓器,其增壓比高達(dá)2.5,最高轉(zhuǎn)速達(dá)20000 r/min,適用于功率294.2~441.3 kW的柴油機(jī)。
結(jié)構(gòu)與工作原理渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和渦輪組成一體,區(qū)別于燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵在于:它不設(shè)燃燒室,渦輪依靠內(nèi)燃機(jī)排氣的動(dòng)能驅(qū)動(dòng),壓氣機(jī)提供的高壓空氣被送入氣缸,提高燃燒效率。渦輪和壓氣機(jī)葉輪裝配在同一根轉(zhuǎn)軸上,稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子是渦輪增壓器的hexin部件,除了葉輪外,還包括密封件、承推片等部件。增壓器的基本構(gòu)成包括渦輪機(jī)殼體、壓氣機(jī)殼體、中間殼體、浮動(dòng)軸承、排氣旁通閥和執(zhí)行器等。排氣推動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)壓氣機(jī)葉輪將空氣壓入氣缸。由于渦輪直接承受高溫廢氣的沖擊,工作溫度高達(dá)600℃,轉(zhuǎn)速可達(dá)8000-11000r/min。因此,增壓器通常配備完善的潤滑與冷卻系統(tǒng),包括機(jī)油進(jìn)回油孔、冷卻液進(jìn)回水孔,以維持增壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。
渦輪增壓器作為提高內(nèi)燃機(jī)功率和效率的重要技術(shù),在百余年的發(fā)展歷程中不斷演進(jìn)。從z初的概念提出到成熟的工業(yè)化應(yīng)用,每一次技術(shù)突破都推動(dòng)著內(nèi)燃機(jī)性能的飛躍。如今,渦輪增壓器不僅廣泛應(yīng)用于汽車、船舶和工業(yè)設(shè)備,更在節(jié)能減排和清潔能源轉(zhuǎn)型中扮演著不可替代的角色。
二十世紀(jì)七十年代末期,MTU公司首先開發(fā)出相繼增壓系統(tǒng),隨后成功應(yīng)用在該公司之后生產(chǎn)的各系列高性能指標(biāo)柴油機(jī)。1983年法國SEMTpielstick公司開始在16PA4-200VG-D6、PA6-280、PC4-570系列柴油機(jī)上進(jìn)行相繼增壓技術(shù)研究。1992年德國KKK公司渦輪增壓器廠在漢諾威貨車上提出了一種用于車用和工業(yè)用柴油機(jī)的相繼渦輪增壓系統(tǒng)。1992年Mercedes-Benz為MTU12V396TE14型柴油機(jī)選配2臺(tái)增壓器的相繼增壓系統(tǒng),并shouci安裝到DF200型內(nèi)燃機(jī)車上。1998年,美國海軍運(yùn)用相繼增壓技術(shù)對裝備在LPD-17船塢運(yùn)輸艦上的帶增壓放氣的16VPC2-5中速柴油機(jī)進(jìn)行了改造。 電機(jī)故障可能使渦輪增壓器的電動(dòng)輔助功能失效。
1)STC技術(shù)概述為滿足現(xiàn)代船舶對柴油機(jī)更高的功率、效率和低排放要求,許多大型船舶采用廢氣渦輪增壓技術(shù)。其中,相繼增壓(SequentialTurboCharging,簡稱STC)技術(shù)是一種先進(jìn)的增壓方法,通過集成兩臺(tái)或更多渦輪增壓器并聯(lián)運(yùn)作,并在柴油機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速增加時(shí),按預(yù)設(shè)順序逐步投入運(yùn)行。這樣不僅解決了傳統(tǒng)柴油機(jī)與增壓器匹配性不足的問題,也***提升了低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷工況下的工作效率和經(jīng)濟(jì)性。(2)系統(tǒng)組成以PA6-STC柴油機(jī)為例,STC增壓系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成:增壓器部分:包括兩臺(tái)一級廢氣渦輪增壓器,其中與A列排煙總管直接相連的稱為基本增壓器(A列增壓器),另一臺(tái)與B列排煙總管相連的稱為受控增壓器(B列增壓器)。在低負(fù)荷工況下,*由A列增壓器工作;當(dāng)負(fù)荷提升到一定程度時(shí),B列增壓器將按順序并聯(lián)投入工作,形成雙級增壓狀態(tài)。STC控制系統(tǒng):由四個(gè)氣動(dòng)蝶閥、STC控制儀及蝶閥檢測電磁閥箱組成。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、排氣溫度等關(guān)鍵參數(shù),根據(jù)信號變化控制燃?xì)忾y、空氣閥、旁通閥與放氣閥的開閉狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)從1TC(*A列工作)到2TC(A、B列并聯(lián)工作)的平穩(wěn)切換。壓縮機(jī)葉輪故障可能使進(jìn)氣量減少,影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。河南供應(yīng)渦輪增壓器特價(jià)
雙渦流渦輪增壓器的出現(xiàn),進(jìn)一步改善了渦輪的響應(yīng)性和效率。福建久保田渦輪增壓器D926
低工況進(jìn)、排氣旁通系統(tǒng)的原理是當(dāng)柴油機(jī)低速運(yùn)行時(shí),增壓空氣繞過氣缸直接進(jìn)入渦輪前的排氣管,從而增大氣體流量,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓壓力,以避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低工況時(shí)喘振,改善發(fā)動(dòng)機(jī)低工況性能。如果利用廢氣余熱對旁通的空氣加熱,效果會(huì)更好。MTU公司率先在396柴油機(jī)上采用低工況進(jìn)、排氣旁通技術(shù)來改善發(fā)動(dòng)機(jī)低工況性能。但由于該系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)裝置較為復(fù)雜,因此主要用于大功率高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
廢氣旁通增壓系統(tǒng)是以柴油機(jī)低負(fù)荷區(qū)域?yàn)樵O(shè)計(jì)匹配點(diǎn),對無法兼顧的高負(fù)荷區(qū)域,通過打開渦輪上與大氣連通的一個(gè)可調(diào)節(jié)閥,釋放多余廢氣能量。這種增壓器的好處是通過設(shè)計(jì)較小的渦輪殼截面,迅速建立起低速壓力,改善低速時(shí)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放指標(biāo)以及瞬態(tài)響應(yīng)性。但較小的渦輪殼截面會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)在高負(fù)荷區(qū)過高的增壓壓力而造成爆發(fā)壓力大幅升高、可靠性降低、性能指標(biāo)惡化等問題。同時(shí)由于釋放了一部分廢氣,造成能量損失,造成柴油機(jī)在高負(fù)荷區(qū)燃油消耗有一定的增加。此外還有超高增壓技術(shù)、電動(dòng)放氣渦輪增壓技術(shù)以及諧振復(fù)合增壓技術(shù)正在逐步得到發(fā)展和應(yīng)用 福建久保田渦輪增壓器D926