柴油发动机涡轮增压系统及其应用
柴油发动机废气涡轮增压系统因其结构紧凑、体积小、效率高而广泛应用于各类柴油机设备。采用涡轮增压技术的柴油机具有较高的增压压力、较低的燃油消耗率,并且能够在不同工作环境下提供稳定的动力支持。因此,在发电机组、重型机械、卡车及工程设备上,废气涡轮增压器得到了ZUI广泛的应用。配备增压器的柴油发动机不仅能够提升扭矩、提高牵引性能,还能有效减少排放污染,提高燃油经济性。.......... 利用废气驱动的涡轮增压器,在不增加发动机排量的情况下,有效增加了进入气缸的空气量。河北KUBOTA涡轮增压器供应商
低工况进、排气旁通系统的原理是当柴油机低速运行时,增压空气绕过气缸直接进入涡轮前的排气管,从而增大气体流量,提高发动机的增压压力,以避免发动机在低工况时喘振,改善发动机低工况性能。如果利用废气余热对旁通的空气加热,效果会更好。MTU公司率先在396柴油机上采用低工况进、排气旁通技术来改善发动机低工况性能。但由于该系统控制调节装置较为复杂,因此主要用于大功率高增压发动机。
废气旁通增压系统是以柴油机低负荷区域为设计匹配点,对无法兼顾的高负荷区域,通过打开涡轮上与大气连通的一个可调节阀,释放多余废气能量。这种增压器的好处是通过设计较小的涡轮壳截面,迅速建立起低速压力,改善低速时的动力性、经济性、排放指标以及瞬态响应性。但较小的涡轮壳截面会导致柴油机在高负荷区过高的增压压力而造成爆发压力大幅升高、可靠性降低、性能指标恶化等问题。同时由于释放了一部分废气,造成能量损失,造成柴油机在高负荷区燃油消耗有一定的增加。此外还有超高增压技术、电动放气涡轮增压技术以及谐振复合增压技术正在逐步得到发展和应用 再制造涡轮增压器供应商涡轮增压器如同一个能量转换枢纽,把废气的能量巧妙地转化为提升进气效率的动力源。
随着生产的需要和科技水平的不断提高,各行各业对柴油发电机组的要求也越来越高,既要求柴油发电机输出功率要大,经济性要好,而且重量要轻,体积要小。而要提高柴油发电机组的输出功率,Z经济有效的办法就是增加进入气缸空气量,要实现这一功能,采用涡轮增压器是一个行之有效的办法。所谓涡轮增压器实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增大,废气排出速度与涡轮转速也同步增加,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整发动机的转速,就可以增加柴油发电机组的输出功率了。
涡轮增压器作为提高内燃机功率和效率的重要技术,在百余年的发展历程中不断演进。从z初的概念提出到成熟的工业化应用,每一次技术突破都推动着内燃机性能的飞跃。如今,涡轮增压器不仅广泛应用于汽车、船舶和工业设备,更在节能减排和清洁能源转型中扮演着不可替代的角色。
二十世纪七十年代末期,MTU公司首先开发出相继增压系统,随后成功应用在该公司之后生产的各系列高性能指标柴油机。1983年法国SEMTpielstick公司开始在16PA4-200VG-D6、PA6-280、PC4-570系列柴油机上进行相继增压技术研究。1992年德国KKK公司涡轮增压器厂在汉诺威货车上提出了一种用于车用和工业用柴油机的相继涡轮增压系统。1992年Mercedes-Benz为MTU12V396TE14型柴油机选配2台增压器的相继增压系统,并shouci安装到DF200型内燃机车上。1998年,美国海军运用相继增压技术对装备在LPD-17船坞运输舰上的带增压放气的16VPC2-5中速柴油机进行了改造。 在赛车运动中,涡轮增压器更是助力车手取得优异成绩的关键因素之一。
故障分析。根据STC系统的工作原理分析前述故障的原因。结合船舶航行的时机,该柴油机各系统复位后重新启动,加速加负荷,当达到1TC转2TC的条件时,STC控制仪发出指令,打开B列增压器进、排气管上的空气阀和燃气阀,经仔细观察,又出现了和前述一样的故障现象,即燃气阀打开较慢,A列排气背压高报警、冒烟报警、负荷限制报警,柴油机无法从1TC自动转换成2TC运行,随即柴油机故障停车。因此,应从STC控制系统工作是否正常和监控系统报警内容进行故障原因排查。2.2故障排查1)检查STC控制系统工作是否正常。尝试在STC控制仪和STC蝶阀检测、机旁手动、电磁阀箱上用手动方式把1TC转换成2TC,观察发现手动转换过程中燃气阀动作虽然偏慢,但STC控制仪和机旁电磁阀箱都可以正常手动操作和转换,初步判定STC控制空气管路正常、电磁阀功能正常、STC控制系统电气元件工作正常。2)检查A列排气背压高报警情况。A列排气背压高报警可能有以下几种原因:①排气管堵塞,排气不畅造成排气背压高;②在1TC到2TC的转换过程中,气缸内燃油供油量增大,排气量增大造成排气背压高;③A列排气背压传感器损坏误报警;④其它原因造成排气背压高。若发现涡轮增压器有异常噪音或振动,应及时检修。再制造涡轮增压器供应商
若涡轮增压器的密封环损坏,会出现机油消耗异常增加的情况。河北KUBOTA涡轮增压器供应商
燃气阀、空气阀控制受控增压器的“投入”和“切除”。当柴油机启动和低工况运行时,2只蝶阀处于关闭状态,只有基本增压器TCA工作(1TC工作状态);柴油机转速和负荷升高,达到某个设定状态,STC控制仪将自动打开2只蝶阀,柴油机从1TC工作状态转入2TC工作状态,2个增压器TCA和TCB都工作[2]。柴油机从高工况向低工况运行时,达到某个设定状态,STC控制仪将自动关闭2只蝶阀,柴油机即从2TC转入1TC状态。旁通阀和放气阀在柴油机特定的工作范围内开启。该型柴油机由1TC到2TC的转换条件是:柴油机工况升高,当A排增压器转速大于24 800 r/min,并且主机转速大于730 r/min,或增压压力大于0.23 MPa时,STC控制仪将自动打开2只蝶阀(空气阀和燃气阀),柴油机即从1TC转入2TC状态运行。河北KUBOTA涡轮增压器供应商