主機(jī)廢氣渦輪增壓器分析及其防喘振控制的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-11 06:02:36 本頁(yè)面
【正文】 氣瓶的30bar的壓縮空氣通過節(jié)流孔節(jié)流，壓力降至最大4bar。密封空氣管伸入進(jìn)氣管100mm左右，以避免雜質(zhì)和水沿著管壁吹入。增壓器上的密封空氣用于阻止廢氣進(jìn)入潤(rùn)滑油空間；阻止油滴進(jìn)入渦輪端；減少作用在局部軸承上的軸向力。因?yàn)闇u輪端的溫度較高些。 圖12增壓器的上部有一個(gè)潤(rùn)滑油箱，用于在主機(jī)停車后給增壓器供給滑油。在供應(yīng)管（）上，兩個(gè)止回閥（4和6）之間，安裝有一個(gè)測(cè)量連接，用于控制和監(jiān)督滑油壓力。增壓器轉(zhuǎn)子的2個(gè)支撐軸承位于壓氣機(jī)葉輪與渦輪葉輪之間的軸承箱內(nèi)。廢氣穿過增壓器，依次通過渦輪噴嘴環(huán)，渦輪葉輪，氣體出口擴(kuò)壓，到達(dá)氣體出口箱后進(jìn)入排氣總管。渦輪葉輪和軸是一體的，而壓氣機(jī)葉輪是被安裝在軸上。在60攝氏度時(shí)使用滑油SAE30，在65攝氏度時(shí)使用滑油SAE40。在壓氣機(jī)端有定位軸承，用于軸向定位和承受側(cè)推力。廢氣渦輪是軸流式廢氣渦輪。W生產(chǎn)的，型號(hào)為NA40/S。因此，了解增壓器喘振的原因，預(yù)防和消除增壓器喘振，是輪機(jī)管理的重要內(nèi)容。因此，其工況的好壞直接影響柴油機(jī)的工作。柴油機(jī)增壓程度不斷提高。最后，文章對(duì)NA40/S型增壓器的防喘振控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，本文介紹了NA40/S型渦輪增壓器的工作原理，并闡述了其特點(diǎn)。因此，其工況好壞直接影響柴油機(jī)的工作。當(dāng)增壓器發(fā)生喘振，不但無(wú)法達(dá)到預(yù)期的增壓比，而且會(huì)造成機(jī)損事故。然后，闡述了渦輪增壓器喘振的機(jī)理，并列出了影響“育鯤”輪上的增壓器喘振的因素。提出了三種方案并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，選取了最適宜的方案，并對(duì)其具體的控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)。增壓技術(shù)使柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性上了一個(gè)臺(tái)階，被譽(yù)為“柴油機(jī)發(fā)展史上的第二個(gè)里程碑”。由于渦輪增壓器是回轉(zhuǎn)式機(jī)械，而柴油機(jī)是往復(fù)性機(jī)械，兩種機(jī)械的特性不同，這就涉及到兩者工況的匹配問題。1“育鯤”輪廢氣渦輪增壓器工作原理與特點(diǎn)“育鯤”輪主機(jī)為MANBamp。由廢氣渦輪和壓氣機(jī)兩部分組成。它由渦輪進(jìn)氣箱、噴嘴環(huán)、工作葉輪、排氣箱等組成。如圖11所示。在正常操作和負(fù)荷下，；報(bào)警和降速至主機(jī)負(fù)荷減半時(shí)，；主機(jī)停車時(shí)。增壓器采用非冷卻式的，既減輕了增壓器的重量，也避免了增壓器殼體可能出現(xiàn)的低溫腐蝕。渦輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)同軸上另一端的壓氣機(jī)葉輪同步旋轉(zhuǎn)，使經(jīng)過進(jìn)氣箱或消音器而進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣，被壓縮機(jī)葉輪，擴(kuò)壓器，壓縮機(jī)殼體壓縮。壓氣機(jī)端的定位軸承通過管（1，）來供應(yīng)滑油。增壓器的滑油壓力是可以調(diào)節(jié)的。滑油通過止回閥（6）發(fā)盤上的旁通孔向潤(rùn)滑油箱里補(bǔ)油。所以，潤(rùn)滑油箱的最低連接管與渦輪端相連。密封空氣通過密封空氣管和軸承箱的密封空氣孔進(jìn)入到渦輪端轉(zhuǎn)子的軸向和徑向迷宮式密封之間。密封空氣通過管路上的一個(gè)節(jié)流孔調(diào)節(jié)壓力。減壓后的壓縮空氣通過一個(gè)環(huán)形管和一個(gè)傾斜的洞進(jìn)入到壓氣機(jī)端，作用在壓氣機(jī)葉輪上。喘振是壓氣機(jī)的固有特性，增壓器工作時(shí)應(yīng)盡量避免發(fā)生喘振。如圖21中(c)所示。如圖22中（c）所示。當(dāng)壓氣機(jī)的工作情況正常時(shí)，隨著空氣流量減少到一定程度，在壓氣機(jī)的通流部分開始產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象。而隨著總管中的壓力的下降，流經(jīng)壓氣機(jī)的空氣流量就會(huì)自動(dòng)增加上去；與此同時(shí)，壓氣機(jī)葉柵中發(fā)生的氣流脫離現(xiàn)象就會(huì)逐漸趨于消失。這就是所謂的喘振。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，渦輪增壓器的喘振在大多數(shù)情況下并不僅僅是由渦輪增壓器自身的因素所引起，而是與來自柴油機(jī)或其他的設(shè)備的因素共同作用甚至是僅由來自渦輪增壓器以外的因素所造成的。進(jìn)氣口關(guān)不嚴(yán)時(shí)，一方面會(huì)造成空氣與燃?xì)庑孤?、燃燒惡化，另一方面限制了正?？諝膺M(jìn)入穩(wěn)壓箱，最終引起增壓器喘振。 中冷器因素 為了降低增壓后的空氣溫度，增大進(jìn)氣密度，使柴油機(jī)的循環(huán)進(jìn)氣量增多，在壓氣機(jī)出口和柴油機(jī)入口之間安置中央冷卻器，這樣可以在柴油機(jī)的熱負(fù)荷不增加甚至降低，機(jī)械負(fù)荷增加不多的前提下，較大幅度地提高柴油機(jī)功率和經(jīng)濟(jì)性，降低排放。當(dāng)柴油機(jī)在某轉(zhuǎn)速下喘振裕度不足時(shí)，增壓器就會(huì)出現(xiàn)喘振。 在氣候炎熱，吸氣溫度升高時(shí)，增壓空氣溫度相應(yīng)升高，同時(shí)由于壓氣機(jī)進(jìn)口空氣密度減小，燃燒情況變差，使得廢氣溫度升高，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增加而引起喘振。解決辦法：清洗或更換濾網(wǎng)。解決辦法：在柴油機(jī)運(yùn)行中對(duì)渦輪和壓氣機(jī)進(jìn)行清洗工作。解決辦法：定期清除進(jìn)排氣口的積碳和污物，確保氣流通暢。解決辦法：換新或修復(fù)壓氣機(jī)葉輪或渦輪葉片。解決辦法：堵住泄漏。消除方法：調(diào)整調(diào)速器負(fù)荷限位。解決辦法：輪機(jī)和駕駛?cè)藛T應(yīng)盡量避免該情況的出現(xiàn)，除非緊急情況為了避碰的需要。（4）船殼因大量吸附海生物而阻力增大，使柴油機(jī)在大扭矩、低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，增壓器運(yùn)行點(diǎn)位于喘振區(qū)而發(fā)生喘振。為保障船舶安全，防止設(shè)備損壞，應(yīng)給增壓器設(shè)置防喘振保護(hù)。即在壓氣機(jī)出口與渦輪進(jìn)口之間串上一個(gè)旁通閥。最終可導(dǎo)致柴油機(jī)本身油耗率和排溫降低。同上述情況類似，可以通過調(diào)節(jié)旁通閥直至柴油機(jī)故障消失從而防止喘振的發(fā)生。若使用補(bǔ)燃室，一方面在柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)可以點(diǎn)燃補(bǔ)燃室形成燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，提高進(jìn)氣壓力和溫度以滿足柴油機(jī)的良好起動(dòng)條件，另一方面，可隨時(shí)提供渦輪足夠的能量以保證柴油機(jī)得到足夠的空氣量。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，放排氣比放增壓空氣理想一些。所謂變
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