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柴油发电机废气涡轮增压器的装配与测量

 

摘要：涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高柴油发电机的功率，让发电机组动力更足，提升发电机组的动力性能和提高燃油经济和降低尾气排放，具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬态响应特性。本篇文章对柴油发电机组增压设计采用新的装配思路，有效提高装配效率。

 

图1 霍尔塞特第二代增压器结构剖面图

 

 

 

一、涡轮增压器的结构与组成

 

1、涡轮增压器系统

涡轮增压器是一种利用内燃机运作所产生的废气通过同轴的两个叶轮组成的结构驱动的空气压缩机。与机械增压器功能相似，两者都可增加进入内燃机或锅炉的空气流量，从而提升燃烧效率。常见用于汽车引擎中，透过利用排出废气的热量及流量，涡轮增压器能提升内燃机的输出功率或者在同等输出功率下提升燃油经济性。

2、工作原理

涡轮增压器一种利用内燃机运作转产生的废气驱动空气压缩机的技术，涡轮增压柴油发电机是依靠涡轮增压器来加大柴油发电机进气量的一种柴油发电机，涡轮增压器实际上就是一个空气压缩机。它是利用柴油发电机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮（位于排气道内）涡轮又带动同轴的叶轮（位于进气道内），叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当柴油发电机转速加快废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度得以加大，柴油发电机进气量增加，相应柴油发电机输出功率增大。

3、涡轮增压器的结构

涡轮增压器包括涡轮机壳体、压气机壳体、中间壳体、涡轮、泵轮、浮动轴承、排气旁通阀和执行器等。涡轮和泵轮装配在同一根轴上，通过两个浮动轴承分别安装于涡轮壳体和压缩壳体内，中间体内有润滑和冷却轴承的油道，还有防止机油漏入压气机或涡轮机中的密封装置等，涡轮机排气叶轮、压气机叶轮和密封套等零件安装于增压器轴上，构成涡轮增压器转子，来自排气歧管的废气压力使涡轮高速旋转，同轴上的泵轮跟着旋转，把进气压入气缸。

4、涡轮增压器的作用

（1）提高柴油发电机升功率。

在柴油发电机排量不变的情况下可以通过增加进气密度，让柴油发电机可以多喷油，从而提高柴油发电机的功率，加装增压器后的柴油发电机的功率及扭矩要增大20%~30%。反之在同样的功率输出的要求下可以降低柴油发电机的缸径，缩小柴油发电机的体积和重量。

（2）改善柴油发电机的排放。

涡轮增压器柴油发电机通过改善柴油发电机的燃烧效率，减少柴油发电机废气中颗粒物和氮氧化物等有害成分的排量。是柴油柴油发电机达到欧二以上排放标准不可缺少的配置。

（3）提供高原补偿的功能。

部分高海拔地区，海拔越高，空气越稀薄，带涡轮增压器的柴油发电机就可以克服因高原空气稀薄导致的柴油发电机的功率下降。

（4）提高燃油经济性，降低油耗。

由于带涡轮增压器的柴油发电机燃烧性能更好，可以节省燃油3%-5%。

（5）具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬态响应特性。

 

图2 柴油发电机增压器的结构原理图

 

 

二、增压器装配过程

 

① 把中间壳的压气机端朝上，将弹簧卡环装进压气机端轴承座孔内侧环槽中，注意不要碰伤轴孔。然后放入抹上清洁机油的浮动轴承，推力环再装入另一弹簧卡环：在装浮动轴承时，要注意把侧面有油槽的一端向上。在每个弹簧卡环装入后，均要检查卡环是否完全进入环槽内。

② 把中间壳的涡轮端朝上如同步骤．中所述次序将弹簧卡环、浮动轴承、推力环依次装入涡轮端轴承孔中，在装浮动轴承时要注意把侧面有油槽的一端向上。

③ 用细铁丝制作的两个圆环套在手指上，将两个弹力密封环张开，套入涡轮转子轴密封环槽中，注意不能用力过猛，以免导致弹力密封环永久变形或断裂。

④ 在安装涡轮转子轴上两只弹力密封环时开口位置应错开180°，然后在密封环上抹上清洁机油，小心地将转子插到中间壳中去，套装时注意不要使轴上台阶及螺纹碰伤浮动轴承内孔表面。为防止套装时环从一边滑出或断裂，弹力密封环相对于转子轴的位置要居中，并依靠中间壳座孔上锥面作引导，使之能顺利滑入密封环座孔中。

⑤ 用手托住已装入中间壳的涡轮叶轮，将涡轮叶轮出口处六角形台肩夹在台虎钳上．并用手轻轻扶住中间壳不使产生意外的倾侧，注意要防止涡轮转子轴从中间壳中滑出。

⑥ 将推力片和隔圈套在轴上，再放入抹上清洁机油的推力轴承，注意推力轴承平面上方的进油孔要向下对准中间壳上的进油孔，然后放上止动垫片，拧紧4个螺栓后，将止动垫片翻边保险，锁住4个螺栓。然后再将另一块推力片套在轴上及装入挡油板，注意挡油板上的导油舌，必须伸入回油腔。

⑦ 将已装有弹力密封环的轴封抹上清洁机油后装入压气机端气封板上相应的座孔中去，装入前将两个环的开口位置错开，使之相隔180°，另将“0”形橡胶密封圈套入压气机气封板11外圆的环槽中，为了便于压入中间壳，橡胶密封圈外圆表面上适当抹上一些薄机油，再压入中间壳机体中去。

⑧ 在对准转子及压气机叶轮上动平衡标记后套上压气机叶轮，将自锁螺母拧上并拧紧至与轴端面上的动平衡记号对准为止[此时的拧紧力矩为39~44N·m（44N·5kgf•m）]，在拧紧时不允许压气机叶轮相对于轴有转动（若压气机叶轮不能顺利套入轴上时，可将压气机叶轮浸入沸水加热后再套入）。

⑨ 从台虎钳上取下已装好的组合件，按原来标记装入无叶涡壳中，注意在装配时不要歪斜以免碰伤涡轮叶片顶尖部分，然后再装上涡轮端压板及止动垫片，拧紧六角螺母[拧紧力矩为39N·m(4kgf•m)]后，将止动垫片翻边锁住八个螺母。

⑩ 将压气机壳对准标记装到中间壳中去，装配前先将"v”形夹箍23套入中间壳，并注意装配时不要歪斜，以免压气机壳圆弧部分碰伤压气机叶轮叶片顶尖部分，装上"v”形夹箍并拧紧螺栓[拧紧力矩为14.7N·m（1.5kgf•m)]。

⑪ 在中间壳进油孔中注入清洁机油后，用手转动叶轮应灵活旋转，并细心测听，检查有无碰擦声。

 

图3 柴油机增压器装配流程图

 

 

三、装配后测量

 

总装完后，应对下列两项进行测量。

（1）涡轮压气机转子轴向移动量的测量

把有千分表的吸铁表座放在涡壳出口法兰平面上，将千分表的测量棒末端顶在涡轮叶轮出口处的六角形台肩平面上，再用手推拉转子轴即测得最大轴向移动量，其值应小于0.25mm，若超过此值，则应进一步检查止推轴承及推力片等各组合件。此法可用于增压器已装在发电机组情况下的测定。

（2）压气机径向间隙

用手指从径向压转子轴上自锁螺母后，用厚薄规测鼠压气机叶轮叶片与压气机壳之间最小间隙，此间隙应大于0.15mm，小于此值时应予以拆印检查。检查时小心不要损坏叶轮上叶片，此法亦可在已安装增压器的发电机组上进行。

 

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