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    柴油發電機組渦輪增壓系統工作原理、結構和2種形式-河北邦博潤

    發布于:2019-05-23 10:45來源:柴油機渦輪增壓 作者:河北邦博潤發電機組 點擊:
    在我們了解完柴油機增壓系統后,為大家介紹一下最常用的柴油機增壓方法-廢氣渦輪增壓,在柴油發電機組中我們統稱為廢氣渦輪增壓系統。今天重點為大家講解一下柴油機廢氣渦輪增壓工作原理、結構以及2種形式。
    一、柴油機廢氣渦輪增壓工作原理
    廢氣渦輪增壓是利用柴油機排出的廢氣能量來驅動增壓器,將空氣壓縮后再送入氣缸的一種增壓方法。柴油機采用廢氣渦輪增壓后,可提高輸出功率30%~100%以上,同時還可減少單位功率的質量,縮小外形尺寸,節省原材料,降低燃油消耗率,增大柴油機扭矩,提高載荷能力以及減少排氣對大氣的污染等優點,因而得到廣泛應用。尤其在高原地區因氣壓低、空氣稀薄,導致輸出功率下降。一般當海拔高度每升高1000m,功率將下降8%~10%。若裝設渦輪增壓器后,可以恢復原輸出功率,其經濟效果尤為顯著。
    二、柴油機廢氣渦輪增壓結構
    柴油機廢氣渦輪增壓系統如圖4-19所示。將柴油機排氣管接到增壓器的蝸殼上,柴油機排出的具有500~650℃高溫和一定壓力的廢氣經蝸殼進入噴嘴環,噴嘴環的通道面積由大逐漸變小,因而可以做到:雖然廢氣的壓力和溫度在下降,但其流速在不斷提高,高速的廢氣流,按一定的方向沖擊渦輪,使渦輪高速旋轉。廢氣的壓力、溫度和速度越高,渦輪的轉速就越快。通過渦輪的廢氣最后排入大氣。
    三、柴油機廢氣渦輪增壓形式
    廢氣渦輪增壓器按進入渦輪的氣流方向,可分為軸流式和徑流式兩種。
    1.徑流式渦輪增壓器徑流式渦輪增壓器的結構如圖4-20所示。
    它主要是由蝸殼、噴嘴環、渦輪和轉子軸等組成。徑流式渦輪增壓器工作時,柴油機排出的廢氣進入增壓器的蝸殼后,沿增壓器轉子軸的軸線垂直平面(即徑向)流動。這是由于當氣流通過噴嘴時,一部分壓能和熱能轉換為動能,由此獲得高速氣流。由噴嘴環出來的高速氣流按一定方向流入葉輪,在葉輪中被迫沿著彎曲通道改變流動方向,在離心力的作用下,氣流質點投向葉片凹面,壓力增加而相對速度降低;葉片凸面上則相對速度提高而壓力降低,因此,作用在葉片凹凸面上的氣流合力(即壓力差)在渦輪軸上形成推動葉片旋轉的力矩,因而從葉輪流出的廢氣經由渦輪中心沿軸排出。中型柴油機大多采用徑流式渦輪增壓器。
    2.軸流式輪增壓器軸流式輪增壓器工作時、柴油機排出的度氣進入増壓器的蝸売之后、氣流沿著增壓器的轉子軸的軸線方向流動,故稱軸流式。大型柴油發動機大多采用這種形式的增壓器。
    度氣渦輪增壓器按是否利用柴油發動機排氣管內廢氣的脈沖能量,可分為恒壓式和脈沖式兩種增壓器。
    ①恒壓式廢氣輪增壓器是將多缸柴油機全部氣缸的排氣岐管接到一根排氣總管內,再與增壓器與売相連接,而廢氣以某一平均壓力順著一個單一的蝸売進氣道通向整個噴嘴環,這種增壓器常用于大功率高增壓柴油機中。
    ②脈沖式廢氣渦輪增壓器的排氣系統示意圖如圖4-21所示。以六缸柴油發動機為例來說明、其發火次序為1-5-3-6-2-4,通常將1、2、3缸的排氣道連接到一根排氣歧管上,沿蝸売上的一條進氣道通向半圏噴嘴環;而將4、5、6缸的排氣道連接到另一根排氣歧管,沿蝸殼上的另一條進氣道,通向另半圏噴嘴環,這樣各缸排氣互不干擾,這種結構可以充分利用廢氣的脈沖能量,并能利用壓力高峰后的瞬間真空掃氣,防止某缸排氣壓力波高峰倒流到正在吸氣的另一缸中,因此,在同一根排氣歧管的各氣缸發火間隔應大于180°曲軸轉角。目前,中型柴油機廢氣渦輪增壓均采用脈沖式增壓器。
    廢氣渦輪增壓器的主要性能指標是空氣壓力升高比,簡稱壓比,用πk表示,它是壓氣機出口空氣壓力pk和壓氣機進口空氣壓力p1的比值,即
    πk=pk/p1
    壓氣機出口空氣壓力值越大、進入氣缸的空氣密度也越大。渦輪增壓器按壓比大小可分為低、中、高增壓三種:
    低增數πk<1.7:中增壓πk=1.7~2.5:高增壓πk>2.5
    πk>1.8的中增壓、就要采用中器・以降低壓氣機出口空氣溫度,使進入氣缸的空氣密度增大。目前、油發動機上普遍采用低、中增壓徑流脈沖式廢氣渦輪增壓器。高增壓柴油機已式為發展趨勢。
    推薦閱讀:
    柴油機增壓系統按照驅動增壓器所用能量來源的不同基本的增壓方法可分為三類:
    1.機械增壓系統。
    2.廢氣渦輪增壓系統。
    3.復合增壓系統三類。
    4.統稱為其他增壓方法。
    其他增壓多是利用進排氣管內的氣體動力效應來提高氣缸充氣效率的慣性增壓系統以及利用進排氣的壓力交換來提高氣缸空氣壓力的氣波增壓器。
    tag標簽:渦輪增壓(1)
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