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(參考版)
2025-06-29 06:02本頁面
【正文】 由于知識(shí)所限，本文的部分內(nèi)容得研究還很初步，許多內(nèi)容有待于進(jìn)一步研究：，確定不發(fā)生喘振的柴油機(jī)運(yùn)行界限。采用設(shè)置放氣閥，在高工況下經(jīng)濟(jì)性不好；采用變噴嘴環(huán)增壓器，初投資過高，經(jīng)濟(jì)性不好，且存在排氣泄漏；最適宜采用設(shè)置旁通補(bǔ)燃控制。，設(shè)置了“育鯤”輪上增壓器喘振故障的排除程序?！坝H”輪的實(shí)際，列出了可能影響船上增壓器喘振的因素。增壓器與柴油機(jī)之間的匹配，防止喘振發(fā)生成為急需解決的問題。（圖中的控制器為可編程控制器，可用PLC控制） 隨著高壓比、高效率渦輪增壓器的發(fā)展，渦輪增壓柴油機(jī)的增壓程度越來越高。 壓氣機(jī)在工作區(qū)內(nèi)，F(xiàn)與△P成一定的比例關(guān)系，即F/△P≥K,K為系統(tǒng)設(shè)定的比例常數(shù)。旁通閥的開度是根據(jù)壓氣機(jī)流量和壓氣機(jī)進(jìn)出口壓力差確定的。旁通閥若開得過大，旁通空氣量過大而影響缸內(nèi)的燃燒質(zhì)量，使熱負(fù)荷上升，反而有造成喘振的危險(xiǎn)。因而“育鯤”輪上的柴油機(jī)適宜采用上述所說的旁通補(bǔ)燃控制來防止壓氣機(jī)喘振。這又取決于變噴嘴環(huán)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。這時(shí)，讓噴嘴環(huán)出口截面積增大，使增壓器轉(zhuǎn)速相對(duì)減小，增壓壓力降低，增壓不過量，從而防止由于柴油機(jī)與增壓器的失配而產(chǎn)生喘振。所謂變噴嘴環(huán)，即噴嘴環(huán)的出口截面積是可以改變的。由于NA40/S型增壓器的噴嘴環(huán)是不可變的。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，放排氣比放增壓空氣理想一些。即當(dāng)氣缸耗氣量降低，而廢氣能量由于排煙過高而增大時(shí)（如柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下運(yùn)行），可以將部分廢氣通過放氣閥而不通過渦輪直接排出。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。所以為了在旁通時(shí)不使排氣溫度和渦輪功下降，可在旁通閥后再串聯(lián)一個(gè)補(bǔ)燃室或采用回?zé)崤酝ㄏ到y(tǒng)。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。排溫升高即廢氣能量增加，增壓器轉(zhuǎn)速升高，供氣量增加。最終可導(dǎo)致柴油機(jī)本身油耗率和排溫降低。當(dāng)船舶滿載、頂風(fēng)、污底嚴(yán)重時(shí)，由于阻力增加，主機(jī)負(fù)荷增大，主機(jī)在低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下運(yùn)行，氣缸耗氣量降低而循環(huán)噴油量增加，廢氣能量增大，增壓器轉(zhuǎn)速升高，供氣量增多，容易導(dǎo)致增壓器與柴油機(jī)匹配不良而出現(xiàn)喘振。即在壓氣機(jī)出口與渦輪進(jìn)口之間串上一個(gè)旁通閥。即柴油機(jī)與增壓器的不匹配。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)。5.“育鯤”輪增壓器喘振故障的排除程序增壓器喘振噴油器拆檢，氣閥間隙檢測(cè)調(diào)整，透平空氣濾網(wǎng)清洗，凸輪軸檢查考慮是否負(fù)荷問題考慮是否燃油問題考慮是否增壓器的問題考慮是否排氣不暢測(cè)柴油機(jī)定時(shí)和爆壓，修理后試車，突加突減負(fù)荷考慮是否柴油機(jī)問題降低負(fù)荷，使用輕油試驗(yàn)換用新的燃油清洗增壓器對(duì)消音器進(jìn)行檢測(cè)考慮是否增壓器軸承或噴嘴環(huán)問題更換軸承，用專用工具將噴嘴環(huán)拉出浸泡，清理干凈按照說明書維修手冊(cè)進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)否否否否否是是是是是是否 圖51“育鯤”上的NA40/S型增壓器沒有設(shè)置專門的防喘振的設(shè)計(jì)。（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。解決辦法：盡量避免該情況出現(xiàn)，除非緊急情況為了避碰的需要。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。解決辦法：檢查熄火缸的燃油系統(tǒng)，排除故障，恢復(fù)供油。消除方法：調(diào)整調(diào)速器負(fù)荷限位。解決辦法：查明主機(jī)排煙溫度高的原因，并做相應(yīng)的處理，使主機(jī)排溫正常。解決辦法：堵住泄漏。解決辦法：換新或修復(fù)壓渦輪葉片及噴嘴環(huán)罩。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：清潔疏通鍋爐煙道。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：對(duì)空冷器進(jìn)行化學(xué)清洗，清除臟物。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：將松脫的羊毛氈重新鉚好。解決辦法：清洗或更換濾網(wǎng)。大氣壓力低時(shí)，由于空氣稀薄，進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量不足，燃燒惡化，后燃嚴(yán)重，引起增壓器喘振。 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。 環(huán)境因素 （1）空氣吸入溫度的影響 在氣候寒冷，吸氣溫度降低時(shí)，增壓器的壓氣機(jī)工作點(diǎn)移向喘振線，壓氣工作穩(wěn)定性較差。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。最終都將造成增壓空氣冷卻不足，進(jìn)氣量不夠，燃燒惡化，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。排氣口關(guān)不嚴(yán)時(shí)，一方面在吸氣過程，廢氣倒灌，降低了新鮮空氣的純度，導(dǎo)致燃燒惡化；另一方面在燃燒過程，部分燃燒混合氣進(jìn)
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