涡轮增压器的原理使用参考资料

涡轮增压器的原理和使用目录前言一、为什么要安装增压器1、柴油机增压的原理2、柴油机涡轮增压的优点二、涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构2、废气涡轮增压器的工作原理3、废气涡轮增压器的指标和特性4、涡轮增压柴油机和自然吸气柴油机主要区别5、柴油机和涡轮增压器的匹配三、怎样使用增压器1、增压器的安装安装前的准备安装时注意事项主要螺栓扭矩和主要配合间隙2、增压器的使用起动运转停机四、怎样维护保养涡轮增压器1、日常维护保养2、定期维护保养3、折检和调整五、怎样诊断和排除涡轮增压器的故障1、噪声异常2、振动异常3、压气端漏油4、涡轮端漏油5、压气机喘振6、轴承烧损7、转子转动不灵合8、叶轮断裂9、增压压力过低10、增压压力过高一、为什么要安装涡轮增压器1、柴油机增压的原理所谓柴油机增压，就是将进入柴油机气缸内的空气，利用一种装置予先进行压缩，提高其密度，并在供油系统的合理配合下，使更多的燃料得到充分燃烧，从而使柴油机发出更大的功率。由于空气量增加，燃烧充分，所以还可提高柴油机的经济性和减少柴油机有害成分的排放。根据增压方式的不同，有机械增压，气波增压及废气涡轮增压及复合增压等形式。目前应用最普遍的是废气涡轮增压。所谓废气涡轮增压，就是利用柴油机排出的废气，来驱动涡轮高速旋转，使空气的压力提高，从而提高了空气的密度，达到了增压、提高柴油机功率的目的。2、柴油机涡轮增压的优点（1）提高了柴油机经济性，降低油耗率在5%--10%以上。这是因为：涡轮增压回收了部分废气能量，所以使有效功得到提高。由于回收废气能量可使油耗率降低3%--4%涡轮增压后，进入柴油机的新鲜空气温度较高。改善了燃料的蒸发，加之空气量增加，油气混合更加均匀。使燃烧更完善充分，从而降低了燃油耗率。涡轮增压后，加之柴油机功率提高，机械摩擦损失相对减少，因而使机械效率提高。从而提高了柴油机的经济性，降低了油耗率。（2）提高了柴油机的动力性。柴油机不作大的改动，功率便可提高20%--50%；进一步提高增压度，可使柴油机功率比非增压提高80%--200%以上。这是因为：增压后改善了燃烧，提高了燃烧效率。增压后柴油机的空气密度比原来提高30%--200%以上，故进入缸内的空气量增大了30%--200%，加上合理的供油系统配合，就会有更多的油气混合物进行燃烧，从而发出更的的热能，提高了柴油机的功率。涡轮增压后，柴油机有富裕的空气，可以通过大的气门重迭角对气缸进行扫气。从而大大降低活塞、缸盖、气门及排气的温度，使柴油机因提高功率热负荷升高的威胁得到部分缓解。（3）降低了柴油机的排放。这是因为：增压后由于空气量的增加，过量空气系数增加，而且空气燃油混合均匀。所以因燃烧不完全而产生的CO和碳氢再化合生成HC下降；同时由于空气充足，燃烧充分，，所以碳烟生成大大减小。试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，涡轮增压比非增压烟度可下降20%--80%。如果增压后再进行中冷，Nox也可以大大下降。故现在人们已将涡轮增压作为达到欧I排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的有效手段，把增压中冷达到欧n排放标准的重要手段。（4）降低了柴油机单位功率的重量、体积和成本。这是因为：由于柴油机在工作容积不变情况下，功率成30%--200%的提高，而体积和重量增加很少，因此，使柴油机单位功率的重量体积和制造成本比非增压大大降低。（5）提高了柴油机的适应性。这是因为：涡轮增压柴油机随海拔升高功率下降比非增压柴油机功率下降少，故对海拔变化适应能力强。由于对海拔高度有一定适应能力，可作为高原地区恢复柴油机功率的重要手段。二涡轮增压器解绍1、废气涡轮增压器的结构从废气进入燃气涡轮的气流特点，可分为轴流式涡轮和径流式涡轮两大类。一般中小功率柴油机多为径流式增压器，所以本手册只对径流式涡轮增压器的结构进行简单介绍。从涡轮增压器的各部功能，可将涡轮增压器分为燃气涡轮和压气机两个部件；从涡轮增压器主要零件，可将涡轮增压器分为压气机涡壳组、涡轮涡壳组、转子组，中间壳组四大部分。图1是我公司所生产的典型径流增压器结构图。（1）转子组转子组结构如图2所示。由涡叶轮、压气机叶轮和转子轴组成。转子轴上装有止推片、定距圈、甩油盘、密封套、密封活塞环等。转子组是涡轮增压器主要运动件工作中以几万转/分乃至十几万转分旋转。对加工精度和动平衡有严格的要求。（2）中间壳组中间壳如图3所示的。有支承体、轴承衬套、浮动套、压板法兰等组成。对水冷式中间壳，上面布置有润滑油路、回油腔，冷却水套。中间壳支承着涡轮增压器的转子和压气机涡壳、涡轮涡壳，所以要求有足够的强度和刚度及良好的封油、封水封气性。（3）压气机涡壳组压气机涡壳组见图4所示。它是由压气机涡壳、扩压器、支承板组成。压气机涡壳和压气机叶轮构成压气机。所以涡壳流道及和压气机叶轮之间间隙及扩压器流通面积有严格要求。否则将影响压气机性能及工作可靠性。（4）涡轮涡壳组涡轮涡壳组见图5。它由涡轮涡壳、喷嘴环和涡轮端盖等组成。它和涡轮转子构成燃气涡轮，所以对其涡壳流道及涡轮的各部间隙、喷嘴环通流面积有十分严格的要求。（5）放气阀组放气阀组见图6所示。它是某些用途柴油机，为保证低速时大扭矩和高速大功率时增压器和柴油机均有良好的匹配而配置的一种装置。由阀体、膜片、弹簧等组成。为保证低速大扭矩工况合适的压比，高速大功率时准确可靠放气，所以对膜片的强度和放气阀的弹簧有严格要求。2、废气涡轮增压器的工作原理柴油机排出的废气，具有500C以上的高温和0.13Mpa以上的高压。它以一定的速度进入燃气涡轮后，进行膨胀作功，温度压力降低，排到大气中。使涡轮发出一定的功率，并以几万转/分，乃至十几万转/分高速旋转，带动同轴的压气机。而新鲜空气则被吸入压气机，在离心力作用下被压缩，压力和密度提高。压力可达0.13—0.3Mpa以上。这些被压缩了的空气进入柴油机气缸和燃油混合，则可以使柴油机发出更大的功率。（1）燃气涡轮的工作原理如图7所示。具有高温高压的柴油机废气以一定的流速进入涡轮的进气壳，然后进入喷嘴环（无喷嘴者为无叶涡壳），进行膨胀速度增加。压力和温度降低，然后进入旋转的叶轮，气体在叶轮流道内继续膨胀作功。压力温度进一步下降，同时产生燃气作用在叶片的力矩，驱动叶轮高速旋转。最后气体从涡轮出口排出，这是一个由气体能量变为机械能的过程。（2）压气机的工作原理如图8所示。压气机叶轮在涡轮带动下高速旋转。新鲜空气由进气口进入工作叶轮沿着流道流动，由于流道中空气在叶片带动下随工作叶轮转动。因此受到离心力作用，使空气受到压缩，压力.温度和流速都升高，具有很高动能的气流，然后进入叶片扩压器或无叶扩压器，将动能转化为压力能，从而提高了气体的静压。从扩压器出来的气体进入流通面积由小到大的涡轮壳，流速进一步降低，动能继续变为压力能。压力进一步稳定和提高。空气经过以上过程，将工作轮的机械能变为气体的压力能，完成了增压过程。3、废气涡轮增压器的指标和特性废气涡轮增压器的性能指标主要有以下项目：（1）增压比简称压比。是衡量增压器压力提高程度的指标。是压气机出口气压和压气机进口气压之比。nk=P 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 增压器噪声异常的原因分析，见下图所示。「喷咀环面积变小高频尖叫声.扩压器面积变小厂I增压器超速「玻纹管破裂增压器噪声异常漏气声4排气管和涡轮涡壳连接法兰漏气I进气管和压气机涡壳连接法兰漏气厂空滤器污堵进气道污堵喘振声<中冷器污堵压气机脏污I气门面隙变大「转子动平衡破坏I金磨擦摩声-轴承间隙小・叶轮和涡壳间隙小这是由于：增压器正常工作时，发出噪声是有一定规律的。其频率特性也是一定的。当工作不正常时，必造成噪声频率特性变化。例如喷嘴环面积变小，扩压器流通面积变化，均使气流通道形状发生变化。或者其它原因造成的增压器转速升高，使气流速度增高，从而发出高频尖叫声。当柴油机由于配气相位错乱，气门流通能力变小，或气道污堵，中冷器污堵，使从压气机来的空气受阻；或者当空滤器污堵，压气机污堵，均使压气机供给的空气流量和柴油机所需空气流量不匹配，导致压气机工作不稳，气流波动而出现粗暴的喘息声，并导致气压波动。凡是出现金属摩擦声，都是由于转子和壳体在高速运转状态下相碰擦而造成的。轴承和轴间隙小，叶轮和涡壳间隙小，或轴承和轴间隙太大，都将造成运转时转子和静止的涡壳的碰擦声。如果转子动平衡破坏，转子运转不平衡，振动加剧，也会引起和涡壳的擦碰声。当发生管路连接处垫片破裂或压不紧而漏气时，对涡轮端则会出现高速脉动气流冲出的“叭”“叭”声；对压气机端则会出现高速连续气流冲出的连续“絲”“絲”声。、诊断 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和排除措施诊断时可用听诊法。凭经验判断出是属那种噪声异常•有条件可用噪声仪诊断，所测的噪声频谱和正常噪声频谱进行对比分析，来判断属那种形式的噪声异常，从而找出引起噪声异常的原因，有针对性的采取措施。对由于气流流速增大引起的噪声异常，重点检查和排除由于扩压器、喷嘴环流通面积变化所引起尖叫应重新调整间隙。对增压器由于负荷过大或各缸作功不均而造成增压器超速造成的尖叫声应减负荷或调整各缸工作平衡。。对于由于喘振引起的喘振异声，应从引起喘振的原因去诊断排除。《见增压器喘振》对金属碰擦声，一般凭耳听和眼看就可判断，并有针对性的使增压器的涡轮和涡壳在运转状态下有足够的间隙，以防相碰。如因动平衡不良而引起的碰伤声，则应对转子重新进行动平衡，以保证工作平稳。“咝”对由于密封面漏气引起的噪声异常的判断，也可通过听觉完成；当有叭叭声，肯定是涡轮前的漏气，或是垫片损坏或是波纹管破裂；此时应当更换垫片或者波纹管；当出现连续“咝”漏气声时，肯定是压气机后的漏气，此时应当更换垫片或重新紧固接合面处的垫片。2、压气机喘振（1）故障现象和危害当压气机发生喘振时，有以下现象发生：压气机出口压力出现激烈的周期性变化波动，并伴随着“呼、呼”的喘息声和柴油机工作不稳定现象。喘振严重时，还伴随着增压器振动加剧，甚至叶轮和轴承的损坏。所以压气机发生喘振时，除造成增压器和柴油机工作不稳定外，还易引起增压器和柴油机的损坏。（2）原因分析引起压气机喘振的原因，如下图所示。「压气机叶轮流道脏污厂增压器方面原因彳喷嘴环流通面积发生变化压气机喘振L扩压器流通面积发生变化丿「配气间隙变大气柴油机方面原因J.进气管、进气道、中冷器污堵L空滤器污堵匕.柴油机由高速高负荷紧急停车或降速其它方面原因彳大气温度太低太高某一缸突然停油不工作这是因为压气机之所以发生喘振是由于压气机的流量偏离 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 值某一值时，压气机叶轮流道内出现气流分离，产生喘振。柴油机运行所通过的空气流量和增压器所供给的空气流量不匹配。运行线离压气机喘振线接近，使气流在压气机内变得不稳定。因此分析原因时，应紧紧围绕这个机理去分析。当空滤器脏污，压气机叶轮道脏污，以及中冷器污堵，柴油机进气管进气道脏污，均使实际流量和设计流量偏离，使增压器和柴油机匹配失调，柴油机运行线和压气机喘振线靠近，而引起压气机喘振。当柴油机配气间隙变大，则造成柴油机进排气流通面积减小，使柴油机能通过的流量和增压器的流量匹配不平衡。柴油机运行线靠近喘振线，从而引起增压器喘振。增压器喷嘴环面积或压气机有叶扩压器流通面积发生变化，将改变压气机的喘振线位置，使之和柴油机原来的匹配发生变化，而引起喘振。大气温度变化对增压线喘振线有重要影响，如柴油机在高温时匹配良好，则在低温条件下可能发生喘振。而在低温时匹配良好，在高温条件下可能发生喘振。柴油机高速高负荷运转紧急停车或突然减速，由于惯性作用，增压器仍供给较高的增压压力。而柴油机流通能力却急剧下降。这种瞬时的匹配不平衡将导致压气机喘振。如柴油机的两台增压器共用一根进气管，则一缸停止供油时与该缸相连的增压器转速下降。但压气机出口的背压另一这样正常工作而并未下降，故使工作流量进行喘振区而引起喘振。诊断方法与排除措施诊断是否发生喘振，只要看一下压气机后压力是否波动和听一听是否有“呼、呼”的喘息声便可判断是否发生喘振。诊断时先看是否属于急停车或突降负荷。这种情况下，喘振只是暂时的，一会儿就会自动消失。然后再检查空气滤清器、压气机流道、排气消声器、中冷器是否脏污污堵，如是这种情况，则应及时清洗和修理。再检查配气间隙和配气相位是否变化，并加以重新调整。最后再检查增压器的喷嘴环和扩压器，并予以修理调整。3、压气机端漏油4、涡轮端漏机油涡轮端漏机油和压气机端漏机油不完全相同。主要表现在，所漏的机油到不了气缸去，而是从排气管直接排掉了。因此，除对增压器的涡轮易造成结炭外，对柴油机本身影响不大。造成涡轮端漏机油的原因，除压气机真空度大油被吸入外，其余原因相同。因此在诊断方法和排除措施时，也大同小异。5、增压器增压压力过低故障现象和危害增压器增压压力过低，是指在某一工况下和正常的增压压力相比较而言，当出现增压压力过低时，有以下现象：柴油机冒黑烟，排气温度升高增压器后气体压力比正常值低的多。增压压力过低，不仅造成柴油机功率下降，而且使柴油机的经济性、排气温度及废气排放性指标都变坏。原因分析造成增压压力过低的原因如下图所示增压器压力过低柴油机进排气系统脏污柴油机进排气系统泄露大气压力太低,或房间进气不｛空滤器脏污中冷器脏污排气消声器脏污压气机流道脏污压气机出气管发兰处漏气涡轮前排气管发兰处漏气r喷嘴环变形，流通面积增大10这是因为：增压器压气机前的空气流动损失大，吸入真空度增大，即使增压器压比不变，也会造成增压压力下降。这就是为什么空滤器脏污会使增压压力下降的原因。同样，房间进气量不足或环境大气压力低，使增压压力降低也是这个道理。只要增压器涡轮后气体流动阻力大，就会使增压器背压增加。造成增压器转速下降，增压压力降低，这就是为什么排气消声器污堵会使增压压力降低的原因。涡轮前排气管发兰漏气，进入涡轮的废气的能量降低，作功减小，增压器转速下降，也造成增压压力降低。同理，喷嘴环变形等原因，流通面积增大，膨胀功减小，同样使增压器转速下降，增压压力降低。增压器效率降低增压器轴承损坏，转速下降压气机叶轮流或涡轮叶轮流道脏污，使增压器效率降低，增压器轴承损坏使机械效率下降，均使增压器作功能力下降，造成增压压力降低。诊断方法和排除措施由于现场情况下柴油机工作无法准确确定，所以，现场诊断增压压力是否过低，是有困难的，只能凭现象和感觉，即柴油机指标是否变坏或在压气机后用一U形压力表，在认定的工况下和原来作对比，看压力是否降低。对造成增压压力过低的原因可按以下程序诊断和进行排除。原因诊断排除措施增压压力过低6、增压器增压压力过高故障现象和危害这种情况一般不多，大部分不属于增压器本身原因造成。多是因柴油机方面原因引起。当出现增压压力偏高时，伴随着增压器转速升高，柴油机的振动和噪声及爆发压力增大，影响柴油机的可靠性和寿命。原因分析引起增压压力增高的原因一般有以下几方面：排气门开启时间提前。当气门间隙过小或者凸轮轴加工有误时，柴油机排气门开启时间提前，柴油机废气能量大，使涡轮作功大，转速高，从而引起增压压力增大。柴油机过后燃烧或者负荷过大，柴油机由于燃烧系统有问题而过后燃烧严重，或者柴油机负荷过大，使供给涡轮的废气能量增加，涡轮作功增大，转速升高。造成增压压力增加。涡轮喷嘴环面积变小，由于喷嘴环叶片变形，流通面积变小，也导致增压器转速上升,压力增高。(3)诊断方法和排除措施诊断增压压力是否增高，也是相对于正常状态而言，只有固定工况下才可进行对比，一般也是凭经验或测试才可确定。诊断原因时，一般先检查柴油机是否超负荷或者配气相位气门密封是否严密，否则，应予以重新调整或修研。然后，再检查柴油机供油提前角，是否过晚而引起过后燃烧。如是则应重新调整。最后，再检查增压器喷嘴环面积并予以调整。7、轴承烧损(1)、故障现象和危害当发生增压器轴承烧损时，有以下现象发生：增压器转速下降甚至停转，增压压力急剧下降。增压器机油温度升高，油压降低。伴随着噪声异常轴承烧损将使增压器失效，柴油机将无法正常工作，其动力性、经济性、排放性都将大大恶化。(2)原因分析造成增压器轴承烧损的原因如下:机油滤清效果差，有杂质轴承烧损机油内有异物堵塞油孔机油压力不足机油油量不足转子轴弯曲轴承间隙不合要求转子动平衡差，增压器振动大这是因为增压器是一个高速旋转的机械，因此轴承烧损无非是三方面的原因：一是润滑油供给不足，二是轴承负荷太大，三是摩擦付里有杂质，造成机械拉伤。去增压器润滑油数量本来有限，到轴承去的油孔很细，如果机油滤清效果不好，油中有杂质，将油道油孔堵塞，势必造成供油不足，从而导致轴承烧损。轴承间隙过小，也导致此处供给不足而烧损。转子轴弯曲或动平衡破坏，均造成轴承局部负荷太大，破坏了油膜，导致轴承烧损。当滤清及效果不好，机油内有杂质，而轴和轴承之间有很高的旋转相对速度，则使油内杂擦伤了轴和轴承表面，从而导致轴承烧损。诊断方法和排除措施如果发生轴承烧损，则势必使机械效率下降，造成增压器转速下降，并伴有噪声发生。同时轴承烧损后会发出大量热量，所以此时增压器中间体温度势必升高，因此判断是否发生轴承烧损，只要检查一下增压器转速是否下降，是否有异声，是否中间体发热或机油温度升高便可。至于什么原因引起轴承烧损。首先检查机油压力是否合乎要求，再检查过滤器是否脏污，轴承处是否出油；最后再检查转子轴的弯曲和轮子的平衡，轴承间隙，针对检查的原因足以排除。这里特别强调的就是机油的清洁度，对轴承烧损的影响很大，应特别引起重视。8、叶片断裂(1)现象和危害这里所说的叶片断裂，可能是压气机叶片，也可能是涡轮叶片，叶片发生断裂时，由于动平衡被破坏，所以表现为增压器振动剧烈，并伴随噪声异常，严重者如压气机叶片断裂，则可能出现叶片降压气机涡壳打碎现象，或破碎之叶片进入柴油机气缸，将缸盖、气门活塞敲坏。出现叶片断裂故障危害很大，不仅增压器损坏柴油机无法正常工作。而且还可能导致柴油机活塞、缸盖、气门的损坏，甚至发生人身安全事故。(2)原因分析叶片共振断叶片自振频率低外界激振频率不配套这是因为:增压器叶轮成几万十几万转/分转速高速旋转，任何外来异物，特别是金属异物进入叶轮流道，都将以巨大的相对动能撞击叶片，使叶片损坏断裂，这种可能在装增压器前对柴油机排气管内，或进气室内，或空滤器内的异物未予清理，导致工作中被吸入叶轮流道。增压器长期在超速超负荷下工作，叶轮叶片的离心力大于设计要求而造成叶片疲劳断裂。材质不合格，其强度低于设计要求；或者铸造时的气孔、缩松、砂眼，或热处理后硬度不够，均使叶轮强度不足，异致工作中的损坏。叶轮的自振频率和外来气流的激振频率不匹配，发生共振，造成叶片断裂。一是叶轮由于设计的原因叶片自振频率低，或者是外界气流的激振谐波，或脉冲波太强，如由双脉冲改为四脉冲进气，或者是四脉冲改为双脉冲进气，都使脉冲波强度和频率发生变化，这种变化一是可能造成叶片受力加大，一是可能引起叶片共振，从而造成叶片断裂。诊断方法和排除措施是否发生叶片断裂是比较容易判断的。当发生振动异常或噪声异常时，再观察叶轮是否断裂便可判断了。至于叶片断裂原因的判断可按以下程序：不管什么原因引起叶片损坏和断裂都要重新更换符合要求的新件，特别是注意在装增压器前认真检查和清理压气机和涡轮进口前的异物；如是因为超速超负荷因素，则应严格按操作规程使用，不得超速；如果因共振引起，则应从设计角度考虑，重新改进匹配或叶轮结构。9、增压器叶轮转动不灵活1）故障现象和危害当出现增压器叶轮转动不灵活时，用手转叶轮时会感到费力，并且在增压器停止转动时，惰转时间很短，工作时增压压力下降。出现这种现象会影响增压器效率。（2）原因分析主要从以下三方面分析：凡是叶轮转动不灵活，说明转轴和轴承摩擦阻力太大，而造成转动不灵活，因此，凡是转轴弯曲，轴承摩损大，造成叶轮和涡壳擦磨，或中间壳孔内结焦和油泥、轴承烧损均使摩擦阻力加大，造成转轴转动不灵活。（3）诊断方法和排除措施诊断时只要用手拨动转子，便可判断是否发生与轴转动不灵活；可用手单边拨动转子看是否有叶轮和涡壳擦摩现象。如没有，再检查轴承是否损坏，转轴是否弯曲，并针对找出的原因，对不合格零件或损坏件予以更换。以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途Nurfurdenpers?nlichenfurStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl'etudeetlarechercheuniquementadesfinspersonnelles;pasadesfinscommerciales.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途to员bkog^A.nrogeHKOTOpMeno^b3ygoiflCH6yHeHuac^egoBuHHuefigo^^HMucno员B30BaTbCEbKOMMepqeckuxqe员ex.