|
新闻主题 |
如何正确使用柴油发电机组的增压器装置 |
摘要：根据驱动增压器所用能量来源的不同，柴油发电机组增压方法可分为四种。康明斯用户一定要严格地按照使用说明书的要求进行正确操作，尽可能地发挥润滑油的三大作用（润滑、去污、冷却），尽量避免出现人为的、不必要的故障而使增压器损坏与报废，从而保证柴油发电机组增压器应有的使用寿命。
|
涡轮增压器左视图 |
涡轮增压器右视图 |
随着生产的需要和科技水平的不断提高，对柴油机的要求也越来越高，既要求柴油机输出功率要大，经济性要好，而且重量要轻，体积要小。柴油机输出功率的大小，取决于进入气缸的燃油和空气的数量及热能的有效利用率。由此可知:要提高柴油机的输出功率，最经济最有效的办法是增加进入气缸的空气量，在柴油机气缸容积保持不变的条件下，增加进入气缸的空气密度是提高柴油机输出功率的主要手段。然而，空气密度与压力成正比。与温度成反比，因此，增加进气压力，降低进气温度都能提高进气密度，目前柴油机中采用增压器来提高压力，采用中冷器降低气体的温度。
一、增压器的作用
所谓增压，就是用提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而可以增加喷入气缸的燃油量，以提高柴油机的平均指示压力p和柴油机的平均有效压力p。柴油机的增压程度一般以增压度来表示，增压度是柴油机增压后标定功率与增压前标定功率之差值与增压前标定功率的比值。
根据柴油机有效功率的计算公式：
由上式可知，提高柴油机的有效功率有下列途径：
（1）改变柴油机的结构参数。
增大i、D、S、m这些参数可以提高柴油机的功率，但是提高的幅度受到多种因素的限制。
（2）提高柴油机的转速。
柴油机转速的增加可以增大柴油机作功频率，提高功率。但转速增加会使磨损增加，柴油机的惯性力增加，使柴油机寿命缩短，可靠性变差。对于船用主机还受到螺旋桨效率的限制，因而这种方法也是有限度的。目前新型船用低速柴油机大多降低转速以获得更高的经济性。
（3）提高平均有效压力p。
提高平均有效压力p可以增加柴油机的功率。对p影响最主要的因素是新气的密度。提高进气密度，就可以增加气缸充气量，使更多的燃油完全燃烧，从而大幅度提高柴油机的功率。而空气密度的增加对以通过提高进气压力和降低进气温度来实现。
由于空气在增压器中被压缩时压力和温度是同时升高的，这就影响了空气密度的增加和增压的效果。因此，在增压器后都设有中冷器以降低空气温度，提高空气密度。通常中冷器都是以海水来冷却的。中冷的另一个作用是降低柴油机的循环平均温度。
|
柴油发电机增压系统 |
二、增压器的分类
所谓增压，即用增压器(压气机)将柴油机的进气在缸外压缩后再送人气缸，以增加柴油机的进气量，从而提高平均有效压力和功率。
1、机械增压系统
机械增压系统的增压器由柴油发电机通过齿轮、皮带、链条等传动装置驱动，将空气压缩后送入汽缸。增压器采用离心式或罗茨式压气机。机械增压系统的特点如下：
不增加柴油发电机的排气背压，但其要在柴油发电机上安装一套传动装置，而且还要消耗柴油发电机的有效功率，使柴油发电机的经济性有所下降，但它可以改善柴油发电机的低速转矩特性；另外，机械增压器与柴油发电机容易匹配，结构比较紧凑，机械的响应也比较快；机械增压系统多用于小型柴油发电机上，增压压力一般不超过0.15～0．17MPa；当增压压力提高时，驱动压气机耗功过大，会使机械效率明显下降，经济性恶化。
2、废气涡轮增压系统
废气涡轮增压器由涡轮机和压气机组成。将柴油发电机排出的废气引入涡轮机，利用废气所包含的能量推动涡轮机叶轮旋转，并带动与其同轴安装的压气机叶轮工作，新鲜空气在压气机内增压后进入汽缸。废气涡轮增压器与柴油机没有机械联系，且结构简单，工作可靠。
3、复合增压系统
复合增压系统在一些柴油发电机上，除了应用废气涡轮增压器以外，同时还应用机械增压器，这种增压系统称为复合增压系统。有些大型二冲程柴油发电机上，为了保证启动和低转速低负荷时仍有必需的扫气压力，需要采用复合增压系统。
（1）串联增压系统
串联增压系统是采用废气涡轮增压器和主机带动的往复式扫气泵串联工作。在这种串联增压系统中，增压空气经过两级压缩。涡轮增压器为第一级，压气机从大气中吸入空气进入中间冷却器进行冷却，然后进入与增压器串联的往复压气机中进行第二级压缩，以达到规定的增压压力。空气经第二级压缩后，再送入第二级空气冷却器冷却，最后送入柴油机扫气箱。
采用串联增压系统使柴油机起动容易，低负荷性能好。当涡轮增压器损坏时，依靠第二级往复式压气机仍可使柴油机达到70％～80％的标定转速，因此不须另设应急鼓风机。然而这种增压系统使柴油机结构复杂，重量增加。
（2）串联旁通增压系统
串联旁通增压系统的特点是部分串联增压，在扫气前期为串联增压，在换气后期串联失效，由涡轮增压器单独供气。这种增压系统利用柴油机活塞的下部空间作为辅助压气机，并与涡轮增压器串联作为第二级增压泵，涡轮增压器为第一级增压泵。其扫气箱分成内外两部分。外侧空间各缸共用，与涡轮增压器相通；内侧空间各缸分开，并与活塞下部空间相连通组成单缸扫气室。两者之间以单向阀连接。
串联旁通增压系统的主要优点是利用扫气室中空气的压力变化防止废气倒冲，扫气效果好。对于弯流扫气柴油机可以减小排气口高度。活塞下部的增压泵可以改善柴油机的低负荷性能，而且结构比串联增压系统简单。在采用定压增压时，由于在起动和低负荷时废气涡轮增压器供气不足，采用电动鼓风机与之串联工作。
（3）并联增压系统
并联增压系统就是使涡轮增压器与活塞下部空间并联工作。在这种增压系统中，废气涡轮增压器和活塞下部辅助增压泵分别从机舱吸入空气并在其中压缩，然后经空气冷却器冷却再共同送入扫气箱。一般涡轮增压器所供应的空气约为增压空气量的75％～80％，其余空气量由活塞下部辅助增压泵供给。由于辅助增压泵只供给一小部分空气，则只需将柴油机的部分气缸下部作为辅助增压泵。
并联增压系统在低负荷时因涡轮增压器供气显著下降，而辅助增压泵的供气量远远不足，故柴油机在低负荷时的工作性能差，增压器在低负荷时易发生喘振。为了防止在低负荷时增压器发生喘振和改善柴油机的性能，并联增压系统几经改进，取消了活塞下部辅助增压泵，变成了单独增压系统，并附设电动鼓风机与增压器串联供气。
4、气波增压系统
气波增压器中有一个特殊形状的转子，由柴油发电机曲轴经传动带驱动。在转子中柴油发电机排出的废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。气波增压器结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无需冷却。与涡轮增压相比，其低速转矩特性好。但体积大，噪声水平高，安装位置受到一定的限制。这种增压系统还须进一步开发、研究，才能得到实际的应用。
三、废气涡轮增压的两种基本形式
1、定压涡轮增压
定压涡轮增压的特点是进入废气涡轮增压器的废气压力基本上是稳定状态。柴油机各缸的排气管连接到一根共用的容积足够大的排气总管上，涡轮就装在排气总管后面。因为废气以基本不变的速度和压力进入涡轮，所以这种增压方式涡轮工作稳定，效率高。
定压增压只利用了废气能量中的定压能E，而没有利用废气中的脉冲动能E。脉冲动能E在排气流动中由于排气口（阀）的严重节流和在排气管中膨胀涡旋，大部分损失掉。只有小部分脉冲动能转化为热能，使排气管中的废气温度略有升高。因此废气涡轮增压所能利用的废气能量就少些。尤其是当柴油机在低负荷时或起动时，因排气管压力低，废气的能量少，使涡轮发出的功率满足不了压气机所需的功率，柴油机必需另设辅助风机来满足低负荷时的扫气需要。
2．脉冲涡轮增压
脉冲涡轮增压的特点是进入废气涡轮增压器的废气压力为脉动状态。在结构上把各缸排气管经过分组直接与一个或几个废气涡轮相连，排气管短而细。
脉冲增压除了可以利用脉冲能外，还能较好地利用废气的定压能，故废气的能量利用增多。这有利于涡轮机和压气机之间的功率平衡。此外，扫气阶段正好是排气管中的低压阶段，扫气箱与排气管间压差较大，故有利于扫气，即使柴油机低负荷时也是如此。但由于涡轮在不稳定工况下工作，效率较低。
在多缸柴油机的脉冲增压系统中，如果各缸的排气均排入一根排气管，那就会产生扫、排气的相互干扰。即当某缸进行扫气而相邻缸正好在排气时，排气压力波就会传到扫气缸的排气口处，使该缸排气背压升高，从而严重影响该缸扫气的正常进行。如果每缸各自向单独的排气管排气，虽然消除了各缸间的排气干扰，但会使涡轮供气间断，效率降低。这一问题必须依靠对排气管进行合理分组来解决。分组的原则是避免同组内各缸的排、扫气互相干扰。排气管分组是脉冲增压所必须采取的措施。
所以脉冲增压最适合于气缸数是3的倍数的柴油机。例如某二冲程六缸柴油机的发火顺序为1-6-2-4-3-5，各缸发火间隔角为60º，则可把1、2、3缸分为一组，4、5、6缸分为另一组。
一般来说，大型低速二冲程柴油机的脉冲增压系统采用多台增压器。而四冲程柴油机为使结构布置紧凑，往往只采用一台脉冲涡轮增压器。为了防止排气干扰，往往将废气涡轮的喷嘴环分隔开，采用多进口的布置方案。
3．两种增压方式比较
在不同的增压压力下应当采用不同的增压方式。在低、中增压时，即当p介于0.13～0.20 MPa之间时，采用脉冲增压可以更多地利用废气能量。虽然在结构、管理、涡轮效率等方面有缺点，但与其优点相比还是属于第二位的。所以，在这个增压压力范围内的柴油机绝大多数采用脉冲增压。而随着增压压力的提高，定压能的比例也随之增高，脉冲增压在废气能量利用方面的优势不存在了，而在结构、布置、涡轮效率等方面的问题上升为第一位的。因此，在高增压时均采用定压增压。如Sulzer公司 RND型以后的新机型、B＆W公司 KGF型以后的新机型，均采用定压涡轮增压。定压增压也是目前增压系统的发展方向。
----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com
