第十三讲 增压器.ppt

第十四讲,第三节废气涡轮增压系统和涡轮增压器三、废气涡轮增压器的分类和结构,目的和要求,掌握废气涡轮增压器的分类、结构、工作原理，以及增压器喘振的原因和特性。,三、废气涡轮增压器的分类及型号,1、分类方法废气涡轮增压器由压气机和涡轮两个主要部分由支承装置、密封装置、冷却系统、润滑系统所组成。其分类方法通常有三种：,三、废气涡轮增压器的分类及型号,按涡轮壳体是否进行冷却分为水冷式和非水冷式涡轮增压器。通常大型增压器多采用水冷式，小型的则多采用非水冷式。,三、废气涡轮增压器的分类及型号,按涡轮型式分类，分为轴流式涡轮增压器和径流式涡轮增压器两种。大型增压器多采用轴流式涡轮，小型增压器则采用径流式涡轮。,轴流式涡轮示意图1-排气壳；2-工作轮；3-涡轮轴；4-喷嘴环；5-进气壳,径流式涡轮示意图a）向心式；b）离心式；c）混流式1-进气壳；2-喷嘴环；3-工作轮；4-排气壳；5-涡轮轴,三、废气涡轮增压器的分类及型号,涡轮增压器的压气机多采用离心式压气机。按轴承布置型式分为外置轴承、内置轴承、内外置轴承和悬臂轴承等四种型式,轴承布置形式a)外置式轴承；b)内置式轴承；c)内外置轴承；d)悬臂式轴承,三、废气涡轮增压器的分类及型号,2、废气涡轮增压器型号表示法国产增压器型号由数字和汉语拼音字母组成，具体规定如下：,名义供气量符号增压比符号型式代号实际供气量符号设计变型符号,1-第1种变形设计2-第2种变形设计,标准状况下实际供气量，单位100m3/h,P、轴流式；J、径流式；S、多级涡流,D、低增压；Z、中增压；G、高增压,标准状况下名义供气量，单位100m3/h,三、废气涡轮增压器的分类及型号,3、几种涡轮增压器的结构特点50DP涡轮增压器结构10ZJ涡轮增压器结构特点VTR型涡轮增压器,50DP涡轮增压器结构,50DP涡轮增压器的标定转速为12000rmin，轴承为外置式根据作用的不同，将它分为以下四个组成部分。,50DP涡轮增压器结构,涡轮机压气机转子轴及其支承装置润滑、冷却及密封装置,50DP涡轮增压器的纵剖面图,10ZJ涡轮增压器结构特点,10ZJ型涡轮增压器的额定转速为47000rmin，轴承采用内置式，主要供135、146型柴油机增压配套使用。,10ZJ涡轮增压器,VTR型涡轮增压器,VTR型涡轮增压器是在船用柴油机中应用广泛的一种增压器。它主要由轴流式涡轮机、离心式压气机、转子轴及其轴承、油气密封装置、涡轮进排气壳、压气机进排气壳、润滑与冷却等部分组成，轴承采用外置式。轴承润滑采用由转子轴驱动的润滑油泵来提供封闭式压力润滑。,VTR-0与VTR-1系列增压器的纵剖视图,四、增压器与柴油机的配合,1、轴流式涡轮机工作原理2、离心式压气机工作原理3、离心式压气机的通流特性4、对增压器与柴油机匹配的要求5、产生增压器喘振的几种运转工况,1、轴流式涡轮机工作原理,涡轮机的主要部件是固定的喷嘴环和回转的工作轮。一列喷嘴环叶片和与之相配的一列工作轮叶片组成了涡轮机的一个级。,涡轮级中气流参数变化和速度三角形,2、离心式压气机工作原理,3、离心式压气机的通流特性,压气机的主要参数空气流量增压比压气机转速压气机效率,空气流量,单位时间流过压气机的空气量叫空气流量。空气流量可以用质量流量GK（kg/s）或容积流量VK（m3/s）来表示。,增压比,压气机出口压力与进口压力之比称为增压比，用表示，即,压气机转速,压气机转速是指压气机叶轮每分钟转数，用nk表示，单位是r/min，它等于涡轮转速nT。,压气机效率（绝热效率）,压气机压缩1kg空气的绝热压缩功Lad.K与实际压缩功LK的比值，称为压气机效率，用K表示，即,压气机效率（绝热效率）,K的物理意义是：消耗在驱动压气机的功有多少转变为有用的压缩功，以此来表明压气机通流部分设计的完善程度。,3、离心式压气机的通流特性,压气机的通流特性压气机的通流特性是指在一定环境条件下，在某一转速nK时，增压比K和效率K随流量GK而变化的关系曲线。,压气机流量特性,3、离心式压气机的通流特性,离心式压气机的喘振压气机产生喘振的原因，是由于流量过小时，在叶片扩压器和叶轮进口产生强烈的气流分离引起的。,在一定转速、不同流量下叶片前缘的空气流动情况,在一定转速、不同流量下叶片扩压器的空气流动情况,4、对增压器与柴油机匹配的要求,在标定工况下，必须达到柴油机预期的增压压力和空气流量，使柴油机有足够的空气量进行扫气和燃烧，保证柴油机有预期的燃油消耗率、最高爆发压力、排气温度和烟度等，同时要使受热零部件的热负荷在允许范围内。涡轮增压器在标定工况下不超过其设计转速，并在最高效率点运行。,4、对增压器与柴油机匹配的要求,在低工况运行时，例如在低速大扭矩运行和带螺旋桨在低速运行时，过量空气系数不能下降很多，以防燃烧恶化、烟度增大、受热部件热负荷增加。,4、对增压器与柴油机匹配的要求,在柴油机变工况运行的全部范围内，增压器压气机不发生喘振，同时运行应处处于高效率区。,10ZJ增压器与6135ZG柴油机的配合特性曲线,5、产生增压器喘振的几种运转工况,不同增压系统发生喘振的条件分析：单独增压系统喘振条件串联增压系统喘振条件并联增压系统喘振条件,单独增压系统工作线图串联增压系统工作线并联增压系统工作线,5、产生增压器喘振的几种运转工况,气流通道堵塞环境温度过高突卸或突增负荷主机超负荷运转脉冲增压柴油机一缸熄火或各缸负荷严重不均,五、废气涡轮增压柴油机的特点,1、柴油机零部件结构及工作参数的改变情况2、柴油机特性指标的变化情况,1、柴油机零部件结构及工作参数的改变情况,配气机构的改变情况燃油系统的改变情况压缩比的变化情况采用脉冲增压系统排气管要合理分支,2、柴油机特性指标的变化情况