ZN310G增壓器培訓講義

1、Page 2目錄目錄n 第一章 柴油機增壓簡述n 1. 概述n 2. 柴油機增壓系統(tǒng)n 3. 柴油機增壓系統(tǒng)的分類n 3.1 機械增壓系統(tǒng)n 3.2 燃氣渦輪增壓系統(tǒng)n 3.3 復合式增壓系統(tǒng)n 4. 燃氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本形式n 4.1 恒壓增壓和脈沖增壓的特點n 4.2 恒壓增壓和脈沖增壓的比較Page 3目錄目錄n 第二章 渦輪增壓器n 第一節(jié) 渦輪增壓器概述n 1. 渦輪增壓器的種類n 2. 渦輪增壓器的配機型號n 3. 渦輪增壓器的主要技術參數(shù)n 第二節(jié) ZN310G渦輪增壓器的結構及作用n 1. 轉子裝配n 2. 擴壓器裝配n 3. 渦輪進氣殼裝配n 4. 壓氣機端軸承裝配和渦

2、輪軸承裝配n 5. 渦輪出氣殼裝配n 6. 蝸殼裝配n 7. 潤滑、油封和冷卻Page 4目錄目錄n 第三節(jié) 壓氣機工作原理及特性n 1. 壓氣機工作原理n 2. 離心式壓氣機的特性n 3. 壓氣機流量特性曲線n 4. 壓氣機喘振的物理概念和性質n 第四節(jié) 燃氣渦輪機工作原理及特性n 1. 燃氣渦輪工作原理n 2. 燃氣渦輪機特性n 第五節(jié) 渦輪增壓器的裝配與拆卸n 1. ZN310G型渦輪增壓器裝配n 2. ZN310G型渦輪增壓器的拆卸Page 5目錄目錄n 第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整n 1. 渦輪增壓器和柴油機配合的一般要求n 2. 渦輪增壓器和柴油機的配合特性n 3.

3、渦輪增壓器和柴油機配合特性的調整n 第四章 渦輪增壓器的運用n 1. 渦輪增壓器的安裝n 2. 渦輪增壓器的初運轉n 第五章 渦輪增壓器的維護保養(yǎng)n 1. 渦輪增壓器的定期保養(yǎng)及大修n 2. 渦輪增壓器的常見故障及處理n 3. 渦輪增壓器的主要故障原因分析及改進措施Page 6第一章第一章 柴油機增壓簡述柴油機增壓簡述1. 概述概述柴油機的有效功率：Ne=PeVhIn / 225Z(馬力)式中：Ne柴油機有效功率(馬力) Pe柴油機平均有效壓力(公斤/厘米2 ) Vh-柴油機氣缸工作容積(升) I -柴油機氣缸數(shù)目 n-柴油機轉速(轉/分) Z-柴油機每循環(huán)的沖程數(shù) 從上式可看出，影響有效功率

4、Ne的因素較多，但是柴油機作為內燃機車的動力裝置，必然受到機車空間尺寸的限制。因此，增加氣缸數(shù)目I和氣缸工作容積Vh就有嚴格要求; 轉速n的提高，又會增加柴油機的機械應力，影響零部件強度; 機車柴油機一般采用四沖程柴油機，二沖程柴油機很少采用。通過增大進入氣缸的空氣密度來提高平均有效壓力，卻是提高柴油機功率的一條有效途徑，它可以成倍地提高功率并改善柴油機的各項經(jīng)濟技術指標。于是通過增壓提高空氣密度，對柴油機來說是一個必然趨勢。隨著機車柴油機的發(fā)展，增壓技術及其增壓系統(tǒng)對柴油機也就顯得越來越重要了。Page 7第一章第一章 柴油機增壓簡述柴油機增壓簡述 當柴油機為低增壓時，增壓壓力Pk0.25-

5、0.30Mpa時，脈沖能量利用已甚微。2. 廢氣渦輪效率 脈沖增壓絕熱效率為60-70%。 恒壓增壓絕熱效率為65-80%。 恒壓增壓絕熱效率高于脈沖增壓絕熱效率的原因：恒壓系統(tǒng)的渦輪前壓力恒定，噴嘴環(huán)全進氣，所以渦輪效率高。而脈沖系統(tǒng)在柴油機剛開始排氣時，廢氣以很高的速度進入渦輪，流動損失大，同時廢氣壓力和溫度周期性變化，進氣工作輪的工作葉片的廢氣方向也周期性變化，而工作葉片的安裝角是固定的，所以氣流和葉片不斷發(fā)生沖擊，氣流分離，造成較大的沖擊損失。此外還存在著部分進氣損失，所以渦輪效率低。Page 16第一章第一章 柴油機增壓簡述柴油機增壓簡述3. 掃氣效果 脈沖優(yōu)于恒壓。因為柴油機在掃氣

6、期間，脈沖系統(tǒng)的排氣管壓力Pt正處于波谷，所以即使在低增壓或高增壓的部分負荷工況仍能保持足夠的掃氣壓力，保持氣缸有良好的掃氣; 恒壓系統(tǒng)由于Pk波動較小，掃氣壓差就小，所有不易保證氣缸的良好掃氣。4. 加速性 渦輪的加速性，脈沖優(yōu)于恒壓。由于脈沖系統(tǒng)排氣管容積小，當柴油機負荷改變時，排氣壓力波就立刻發(fā)生變化，并迅速傳遞到渦輪，引起增壓器轉速較快變化。而恒壓系統(tǒng)排氣管容積較大，渦輪前的壓力改變較遲緩，特別在低增壓時，排氣壓力低，排氣能量的利用少，所以渦輪的加速性能就更差。5. 結構 脈沖系統(tǒng)由于脈沖的瞬時最大流量比恒壓系統(tǒng)的流量(相當于脈沖系統(tǒng)的平均流量)大，所以要求渦輪的流通面積大，它的排氣管

7、結構也復雜; 為了與柴油機的排氣系統(tǒng)相呼應，脈沖系統(tǒng)的渦輪進氣殼結構要比恒壓系統(tǒng)的渦輪進氣殼結構復雜。結論：當?shù)驮鰤簳r，只需正確設計排氣系統(tǒng)，應采用脈沖系統(tǒng)。當高增壓時，采用脈沖還是恒壓系統(tǒng)取決于柴油機氣缸數(shù)、增壓器數(shù)、柴油機的安裝位置和用途。一般增壓壓力Pk0.3Mpa時，常采用恒壓增壓系統(tǒng)。Page 17第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器第一節(jié) 渦輪增壓器概述1. 渦輪增壓器的種類 資陽晨風精機公司是生產(chǎn)鐵路機車柴油機及船用柴油機配件的專業(yè)公司，也是中國西南地區(qū)生產(chǎn)渦輪增壓器的重要基地。自1973年以來，已生產(chǎn)ZN310及ZN240兩大系列渦輪增壓器數(shù)十種，產(chǎn)品行銷全國各主要機務段及冶金、

8、石油、礦山、港口等企業(yè)。 ZN310系列渦輪增壓器有ZN310A4型渦輪增壓器、ZN310G型渦輪增壓器、ZN310G-1型渦輪增壓器、45GP804A型渦輪增壓器等; ZN240系列渦輪增壓器有ZN240A型渦輪增壓器、ZN240A1型渦輪增壓器、ZN240B型渦輪增壓器、ZN246型渦輪增壓器、ZN290型渦輪增壓器等?；緷M足了資陽機車公司各型機車柴油機的配機要求。另有CZW303型船用渦輪增壓器。Page 18第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器2. 渦輪增壓器的配機型號渦輪增壓器的配機型號序號序號渦輪增壓器名稱渦輪增壓器名稱配屬于柴油機的型號配屬于柴油機的型號配屬于內燃機車的型號配屬于

9、內燃機車的型號01ZN310A4型渦輪增壓器型渦輪增壓器16V280ZJA型柴油機型柴油機DF8型內燃機車型內燃機車DF8B型內燃機車型內燃機車DF11型內燃機車型內燃機車02ZN310G型渦輪增壓器型渦輪增壓器16V240ZJB型柴油機型柴油機DF4B型內燃機車型內燃機車DF12型內燃機車型內燃機車03ZN310G-1型渦輪增壓器型渦輪增壓器8240ZJ型柴油機型柴油機DF5型內燃機車型內燃機車0445GP804A型渦輪增壓器型渦輪增壓器12V180ZJ型柴油機型柴油機DFH5型內燃機車型內燃機車DFH5B型內燃機車型內燃機車GK1B型內燃機車型內燃機車05ZN240A型渦輪增壓器型渦輪增壓

10、器(雙進口雙進口)ZN240A1型渦輪增壓器型渦輪增壓器(單進口單進口)6240ZJ型柴油機型柴油機GK1C型內燃機車型內燃機車06ZN240B型渦輪增壓器型渦輪增壓器6240ZJD型柴油機型柴油機GK1C-B型內燃機車型內燃機車07ZN246型渦輪增壓器型渦輪增壓器12V240ZJ型柴油機型柴油機GKD3B型內燃機車型內燃機車08ZN290型渦輪增壓器型渦輪增壓器16V240ZJC型柴油機型柴油機DF4C型內燃機車型內燃機車09CZW303型渦輪增壓器型渦輪增壓器6320ZCD-2 型船用柴油機型船用柴油機Page 19第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器上述渦輪增壓器型號中， Z表示軸流式渦

11、輪 N表示軸承為內置支承結構 240表示壓氣機葉輪外徑為240mm左右 A、A1、B表示增壓器的變型代號3. 渦輪增壓器的主要技術參數(shù) 渦輪增壓器是由單級軸流式渦輪和單級離心式壓氣機組成。采用滑動軸承內置支承結構形式，壓力油潤滑。渦輪增壓器利用改變通流部分的結構參數(shù)，可滿足多種柴油機的配機需要。 主要技術數(shù)據(jù)如下表：Page 20第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 序序號號項目名稱項目名稱單位單位ZN240系列渦輪增壓器系列渦輪增壓器ZN310系列渦輪增壓器系列渦輪增壓器ZN240AZN240BZN246ZN310A4ZN310G01標定折合轉速標定折合轉速r/min3300034600341

12、29225002250002標定折合流量標定折合流量kgs2.202.382.362.582.782.472.6303壓比壓比2.983.403.032.682.802.72.804機組總效率機組總效率%585858575705轉子最高轉速轉子最高轉速r/min380003800038000260002600006渦輪前最高允許溫度渦輪前最高允許溫度 68065007潤滑油進油壓力潤滑油進油壓力Mpa0.25-0.400.25-0.4508潤滑油進口溫度潤滑油進口溫度40-7509潤滑油出口溫度潤滑油出口溫度9510潤滑油濾清精度潤滑油濾清精度um1511冷卻水進口溫度冷卻水進口溫度50-80

13、12冷卻水出口溫度冷卻水出口溫度9013冷卻水壓力冷卻水壓力Kpa300-400Page 21第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器第二節(jié) 渦輪增壓器的結構及作用 各型渦輪增壓器的原理相同、結構相似。現(xiàn)以ZN310G型渦輪增壓器為代表，說明增壓器的具體結構及作用。 ZN310G型渦輪增壓器 該型渦輪增壓器是由轉子裝配、蝸殼裝配、支承體裝配、壓氣機端軸承裝配、渦輪端軸承裝配、渦輪進氣殼裝配、渦輪出氣殼裝配等七大部分構成。另外還有潤滑、冷卻及密封裝置(見圖2-1 ZN310G型增壓器結構圖)。 Page 22第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 圖2-1 ZN310G型渦輪增壓器結構圖Page 23第二

14、章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 圖2-1中：1.螺釘; 2. 螺釘; 3. 導流殼; 4. 蝸殼裝配; 5. 擴壓器裝配. 6. 渦輪出氣殼裝配; 7. 螺釘; 8. 壓氣機軸承裝配; 9. 轉子裝配; 10. 噴嘴環(huán); 11. 渦輪進氣殼裝配; 12. 螺釘; 13. 螺釘; 14. 螺釘; 15. 螺母; 16. 螺母; .17. 渦輪軸承裝配; 18. 支架。Page 24第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器1 轉子裝配 渦輪增壓器轉子裝配是由導風輪、壓氣機葉輪、襯套、軸承套、主軸、渦輪輪盤及渦輪葉片等零件組成(見圖2-2 轉子裝配結構圖)。 轉子裝配是由兩個滑動軸承緊固于渦輪出氣殼的兩個

15、軸承座上，壓氣機工作輪和渦輪分別在支承的兩側。Page 25第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-2 轉子裝配結構圖 Page 26第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 圖2-2中：1. 軸承套; 2. 甩油盤; 3. 油封; 4. 壓氣機葉輪; 5. 壓緊圈; 6. 主軸螺母; 7. 銷A618; 8. 導風輪; 9. 渦輪葉片; 10. 鎖緊片; 11. 圓柱銷; 12. 螺栓; 13. 渦輪輪盤。 壓氣機工作輪是由鍛鋁合金制成的，由導風輪和葉輪共同熱套在鋼制襯套上組成。工作輪用壓緊圈以雙鍵與主軸連接，并以螺母壓緊。工作輪的工作表面經(jīng)陽極氧化處理。 導風輪采用10片長葉片和10片短葉片間隔

16、分布，以增大流量范圍，避免氣流在導風輪進口處發(fā)生堵塞。導風輪葉片型面為空間拋物曲面，采用數(shù)控銑削中心加工成型; 壓氣機葉輪為半開式直葉片; 渦輪葉片采用無余量真空精密澆鑄，由于承受相當高的熱負荷和沖擊負荷，其材料采用高強度鎳基高溫耐熱合金，葉根部分通過強力磨削使榫齒成型; 渦輪輪盤采用GH2132高溫鍛造合金，輪盤榫槽是采用自動拉削裝置和成型拉刀加工成型; 渦輪輪盤用3個軸向圓柱銷及3個螺栓與主軸聯(lián)接; 渦輪葉片用縱樹形榫頭鑲在渦輪輪盤榫槽內，并用鎖緊片防止其軸向移動。 整個轉子裝配經(jīng)過了嚴格的動平衡，其動不平衡量3g.cm，并打有裝配標記，故不可任意調換其中的零件及組裝位置。Page 27第

17、二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器2 擴壓器裝配圖2-3 擴壓器裝配結構圖 圖2-3中：1. 擴壓器; 2. 擴壓器蓋板; 3. 螺釘M445; 4. 墊圈4; 5. 螺母M4。Page 28第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 擴壓器裝配是由擴壓器、擴壓器蓋板等零件組成(見圖2-3 擴壓器裝配結構圖)。葉片擴壓器是由鑄鋁合金制造，葉片為機翼型，用10個螺釘與擴壓器蓋板固定在一起，便于組裝和調整，整個擴壓器流道具有高效區(qū)域寬廣的特點，尤其在部分負荷時更為突出。擴壓器組件被蝸殼壓緊在渦輪出氣殼上。擴壓器與壓氣機工作輪間設有氣封裝置，以防止增壓空氣過多的泄漏。 Page 29第二章第二章 渦輪增壓器渦

18、輪增壓器3 渦輪進氣殼裝配 圖2-4 渦輪進氣殼裝配結構圖 圖2-4中：1. 渦輪進氣殼; 2. 噴嘴環(huán)緊固螺栓;3. 鎖緊絲; 4. 噴嘴環(huán); 5.噴嘴環(huán)鑲套; 6. 雙止動墊圈; 7. 噴嘴環(huán)緊固螺栓。 渦輪進氣殼裝配是由渦輪進氣殼、噴嘴環(huán)、噴嘴環(huán)鑲套等零件組成(見圖2-4 渦輪進氣殼裝配結構圖)。Page 30第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 噴嘴環(huán)緊固在渦輪進氣殼上，渦輪進氣殼裝配裝在渦輪出氣殼裝配上。渦輪進氣殼的進口連接柴油機的排氣管，從柴油機氣缸排出的燃氣經(jīng)過渦輪進氣殼進入噴嘴環(huán)和渦輪。渦輪進氣殼的作用是引導燃氣的流動方向，使其能按照噴嘴環(huán)的形狀均勻地進入噴嘴環(huán)，以減少流動損失，

19、更好地利用燃氣能量。渦輪進氣殼是由耐熱球鐵鑄造及機加工成型。 噴嘴環(huán)是由噴嘴葉片、噴嘴環(huán)外圈、噴嘴環(huán)內圈組成，采用1Cr18Ni9Ti合金鋼整體精鑄而成?？苛鶄€耐熱合金螺栓固定在渦輪進氣殼上，螺栓用耐熱鋼絲貫穿防松。噴嘴環(huán)的主要作用是導向。噴嘴葉片以一定的安裝角度均勻地分布在噴嘴環(huán)上，燃氣從葉片間流道流出時，能夠沿著一定的方向均勻地沖擊渦輪。噴嘴環(huán)的另一個作用是將燃氣的熱能和壓能轉換成動能。由于噴嘴環(huán)作成收斂形流道，并具有一定的出口面積，因此高溫高壓的燃氣在噴嘴環(huán)流道內膨脹后，其溫度和壓力降低而速度增高。這樣，使氣流沿著一定的方向高速沖向渦輪，使增壓器轉子迅速旋轉。 噴嘴環(huán)對渦輪的工作性能有很

20、大的影響，因此其制造精度要求較高，除流道表面要求光潔外，噴嘴葉片出口安裝角度和噴嘴環(huán)出口面積都必須嚴格控制在設計規(guī)定范圍內。噴嘴環(huán)鑲套也緊固在渦輪進氣殼上，以保護噴嘴環(huán)。 Page 31第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器4 壓氣機軸承裝配和渦輪軸承裝配圖2-5 壓氣機軸承裝配結構圖 圖2-5中、1. 壓氣機端軸承座; 2. 徑向軸承; 3.止推墊板; 4. 推力軸承體; 5.推力軸承端板; 6.導流殼; 7. 銷釘; 8. 輔助推力軸承; 9. 推力軸承; 10. 軸承套 ;12螺栓;13.鎖緊絲。Page 32第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-6 渦輪軸承裝配結構圖 圖2-6中：1.螺

21、釘; 2.石墨密封環(huán); 3. O型密封圈; 4.壓蓋; 5.密封膠;6 渦輪端軸承座;7.銷釘; 8.徑向軸承。Page 33第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 壓氣機軸承裝配主要由壓氣機端軸承座、徑向軸承、止推墊板、推力軸承、推力軸承體、推力軸承端板、輔助推力軸承等零件組成(見圖圖2-5)。 渦輪軸承裝配主要由渦輪端軸承座、徑向軸承、石墨密封環(huán)等零件組成(見圖2-6)。壓氣機軸承和渦輪軸承均采用相同規(guī)格的徑向軸承。 兩個高錫鋁基合金的三油楔徑向軸承分別裝在壓氣機軸承座及渦輪軸承座上，轉子的軸向推力由在壓氣機端的推力軸承和輔助推力軸承承受。為便于主軸的裝拆，有一個與主軸配合的軸承套作主軸的推力

22、凸緣，軸承套借螺母的壓緊力與主軸一起旋轉。Page 34第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器5 渦輪出氣殼裝配Page 35第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 圖2-7中：1.出水蓋板墊; 2.出水蓋板; 3.螺栓; 4.墊圈; 5.蓋板; 7.螺堵; 8.進油接頭; 9.、冷卻水接頭; 10.銘牌; 11.鉚釘; 12.螺栓; 14.渦輪出氣殼; 16.蓋板墊; 18.引氣接頭; 19.進油接頭護蓋; 21.引氣孔壓板; 22.螺栓; 23.鎖緊絲; 24.支架)。 渦輪出氣殼裝配主要由渦輪出氣殼、支架、冷卻水接頭、出水蓋板、蓋板、進油接頭等零件組成(見圖2-7)。 渦輪出氣殼為特種耐熱合金鑄

23、鐵制成，它是安裝轉子和軸承的基座。殼中有氣、油、水腔和增壓空氣引氣道，油腔和水腔要經(jīng)400-500Kpa的水壓試驗，確保殼體不泄漏。出氣殼采用了大排氣腔結構，流埸分布均勻，可大大降低余速損失。Page 36第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器6 蝸殼裝配圖2-8 蝸殼裝配結構圖圖2-8：1.蝸殼; 2.鋼套; 3.螺套; 4.墊圈; 5.六方螺塞; 6.襯墊。Page 37第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 蝸殼裝配是由蝸殼、六方螺塞、鋼套等零件組成(見圖2-8)。蝸殼采用鋁合金鑄造并經(jīng)加工成型。它的作用是收集從擴壓器來的空氣，其蝸殼的通流截面沿其圓周逐漸增大，其增大的規(guī)律按照氣流的運動規(guī)律確定

24、，因此氣流損失較小，而且不會出現(xiàn)脫流現(xiàn)象。Page 38第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器7 潤滑、油封和冷卻 渦輪增壓器的潤滑：經(jīng)仔細濾清后的滑油（可與柴油機共用同一潤滑系統(tǒng)），由渦輪出氣殼上的進油口經(jīng)進油接頭進入軸承座上的進油槽，再進入徑向軸承和推力軸承進行潤滑(潤滑油牌號為增壓柴油機油)，而后由回油腔接回油管道流回柴油機油底殼。 渦輪增壓器的密封：壓氣機端軸承的潤油密封，是由油封和安裝在油封上的兩道鑄鐵密封環(huán)與壓氣機油封蓋內圓面配合及甩油盤組成。壓氣機葉輪背面的氣封，是由壓氣機氣封圈和壓氣機葉輪背面所組成的徑向迷宮式氣封完成。渦輪端反螺紋油封槽車在主軸上與渦輪氣封圈內圓面配合，并且裝有一

25、道石墨密封環(huán)，構成渦輪端的滑油密封。渦輪氣封圈上車有軸向迷宮式氣封槽與渦輪輪盤內側凸肩組成迷宮式氣封(見渦輪增壓器油封結構簡圖2-9)。 渦輪增壓器的冷卻：冷卻水進口在渦輪出氣殼底部和下側面，可任意選擇。出水口在上部兩側，為防止殼體局部過熱，左右出口需同時使用。因此能使渦輪增壓器得到充分冷卻。 Page 39第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-9 渦輪增壓器油封結構簡圖 Page 40第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器第三節(jié) 壓氣機工作原理及特性 渦輪增壓器是由壓氣機和渦輪機兩大部分組成。壓氣機一般有離心式、軸流式和混流式三種形式，機車柴油機用的渦輪增壓器上多采用單級。所謂離心式壓氣機是指

26、它的空氣流向是沿軸向進入而沿徑向流出。 1 壓氣機工作原理 離心式壓氣機主要由導流罩(吸氣殼)、導風輪、工作葉輪、擴壓器和蝸殼等組成。從導風輪進口到擴壓器出口的流道，通常稱為壓氣機的通流部分。 1.1 導流罩(吸氣殼) 導流罩是壓氣機的進氣裝置，它分軸向進氣和徑向進氣兩種結構型式。在采用內置式軸承的渦輪增壓器上，大多采用軸向進氣結構，空氣沿著軸向進入工作輪，其流動損失較小。 新鮮空氣從機車外壁通過濾清器吸入后，經(jīng)導流罩進入壓氣機的工作葉輪。為減少損失，保證在工作輪進口截面處獲得均勻的氣流，常使空氣沿著壓氣機的軸線方向進入工作輪。這種軸向進氣道還略呈收斂形，目的是形成有利的吸氣條件。根據(jù)能量守垣

27、原理，氣流通過收斂形的進氣道后，速度稍有提高，故在工作輪進口處的氣流壓力和溫度均比進口的大氣狀態(tài)有所降低，這有助于外界空氣通過進氣道源源不斷地流入。Page 41第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 1.2 工作葉輪 工作葉輪是離心式壓氣機的主要部分，是安裝在由渦輪所帶動的壓氣機轉軸上的高速旋轉元件，它的作用是將渦輪的機械能轉換成為空氣的動能和壓力能。工作葉輪的葉片一般為徑向直葉片，空氣沿著這些葉片組成的流道流動，并在極大的離心力作用下被甩向輪緣后流入擴壓器，因此氣流溫度T、壓力P、速度C均大有提高，因而擁有很高的壓力能。 為了減小流動損失，使氣流無沖擊地進入工作輪，通常將工作輪葉片的前緣部分做

28、成彎曲形狀，稱之為導風輪，起進氣導向作用。工作輪主要有封閉式和半封閉式兩種。封閉式是指葉片所組成的流道兩側被輪蓋和輪盤封閉，使空氣流經(jīng)工作輪流道時與殼體之間沒有摩擦，因此氣流損失較小，效率較高，但由于結構復雜而很少采用。半封閉式工作葉輪只有輪盤沒有輪蓋，空氣流經(jīng)流道時會產(chǎn)生氣流摩擦損失，但由于結構簡單，易于制造，并有足夠的強度和剛度而得到廣泛采用。Page 42第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器1.3 擴壓器 擴壓器通常由無葉擴壓器和有葉擴壓器兩部分組成。它的作用是將從壓氣機葉輪來的高速空氣的動能轉變?yōu)閴毫δ?，在擴壓器中氣流的運動速度降低，壓力增高。 無葉擴壓器又稱縫隙擴壓器，它是一個環(huán)形的空

29、腔，具有平行的或稍為收劍形的間壁。它的作用是使流出工作葉輪的高速氣流的速度均勻并使其稍有下降，以減小進入葉片擴壓器時的流動損失，特別當工作葉輪出口處的氣流速度超過音速時，通過無葉擴壓器可使氣流速度可下降到小于音速，避免氣流沖擊波。 氣流在無葉擴壓器中沿對數(shù)螺旋線運動，其軌跡的切線與圓周切線方向之間的夾角保持不變，在擴壓器原理圖中的虛線表示氣流在無葉擴壓器的流動軌跡。 Page 43第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-18 擴壓器原理圖圖中：1-工作葉輪; 2-無葉擴壓器; 3-葉片擴壓器; 4-蝸殼Page 44第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器1.4壓氣機出氣殼 壓氣機出氣殼即為蝸殼，它

30、的作用是收集從擴壓器來的空氣。蝸殼的通流截面按照氣流的運動規(guī)律沿其圓周逐漸增大，以減小氣流損失，避免脫流現(xiàn)象。 空氣從壓氣機入口到壓氣機的出口，空氣溫度、壓力及速度是按照一定的運動規(guī)律變化（見圖2-19空氣參數(shù)沿壓氣機流道的變化圖） 。從圖中可很清楚看出空氣溫度、壓力及速度的變化情況。Page 45第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-19 空氣沿著壓氣機流道變化圖圖中：P-表示壓氣機空氣壓力; C-表示壓氣機空氣速度; T-表示壓氣機空氣溫度。 Page 46第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(1). 空氣的溫度變化：空氣從進氣道進氣到進氣道出口，空氣溫度是下降; 空氣從工作輪進口，經(jīng)擴壓

31、器到蝸殼出口，空氣溫度是逐漸上升，其中在擴壓器中上升幅度最大。(2). 空氣的壓力變化：空氣從進氣道進氣到進氣道出口，空氣壓力是下降; 空氣從工作輪進口，經(jīng)擴壓器到蝸殼出口，空氣壓力是逐漸上升。其中在擴壓器中壓力上升幅度最大。(3). 空氣的速度變化：空氣從進氣道進氣到工作輪出口，空氣速度是上升; 空氣從擴壓器進口到蝸殼出口，空氣速度是下降。其中在擴壓器中速度下降幅度最大。Page 47第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器2 .壓氣機喘振的物理概念和性質 圖2-21 當轉速一定時，空氣流量的變化對導風輪氣流流動的影響圖 圖中：a-該轉速下最佳流量(設計工況); b-大于最佳流量; c-小于最佳流

32、量Page 48第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-22 當轉速一定時，空氣流量的變化對有葉擴壓器氣流流動的影響圖圖中：a-該轉速下最佳流量(設計工況); b-大于最佳流量; c-小于最佳流量Page 49第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 圖2-21及圖2-22分別表示壓氣機轉速一定時，在不同的空氣流量下，氣流在導風輪和擴壓器中的流動情況。當壓氣機處于非最佳流量的工況下運轉時，會引起氣流對葉片的沖擊。當壓氣機在最佳流量的工況下運轉時，在導風輪中，氣流向葉片的凸面流來，而在凹面形成氣流和葉片的分離和漩渦。但這些漩渦只局限于進口邊緣，這是因為氣流的運動慣性，當它流入流道后被擠向葉片凹面的趨勢

33、而使漩渦的發(fā)展受到限制。這種只局限于進口邊緣的漩渦僅只導致某些損失的增加，不會引起壓氣機工作上的特殊變化。 在擴壓器中，氣流則沖向葉片的凹面，并在凸面形成漩渦，但由于氣流在沿著有葉擴壓器的擴張槽流動時的運動軌跡，使氣流自然地被擠到葉片上面，所以分離區(qū)域不致增大。因此在大于最佳流量的工況下，氣流的分離和漩渦現(xiàn)象僅局限于導風輪和擴壓器葉片的一個很小區(qū)域內。Page 50第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 當壓氣機在小于最佳流量工況下運轉時，氣流沖向導風輪葉片的凹面，而在凸面發(fā)生分離形成漩渦，此時，隨流入角i 的增加，分離也隨之加劇，很容易發(fā)展到內部。當氣流沖角i=170180時，工作葉輪和擴壓器的

34、全部流道都將成為低壓漩渦區(qū)，而使壓氣機無法正常工作，空氣只能周期性地通過漩渦區(qū)進入柴油機的進氣道，造成柴油機進氣道內也產(chǎn)生周期性的壓力波動，從而嚴重影響柴油機的正常工作，這就是壓氣機喘振現(xiàn)象的物理概念，喘振的實質就是氣體的振動。因此空氣進、出管路的長度對喘振的發(fā)生也有很大影響。 Page 51第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器第四節(jié) 燃氣渦輪機工作原理及特性1. 燃氣渦輪機工作原理 燃氣渦輪機，是一種葉片動力機械，借助于裝有葉片而旋轉的轉子，將燃氣的動能和熱能轉換為渦輪軸上的機械功。渦輪由噴嘴環(huán)和工作葉輪組成為渦輪的一個級，軸流式渦輪分為單級和多級。按照燃氣流動的方向不同，燃氣渦輪分為軸流式和

35、徑流式兩種。前者燃氣沿渦輪工作輪旋轉軸線的方向流動; 后者燃氣沿徑向流動。軸流式多應用于大流量，如：ZN310系列渦輪增壓器上的燃氣渦輪，均為軸流式渦輪; 在小型渦輪增壓器中，一般采用徑流式渦輪。 渦輪機具有結構簡單、可靠、較高的經(jīng)濟性、功率大而外形尺寸小、重量輕等特點。Page 52第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 高溫燃氣在渦輪內作功后，燃氣的壓力和溫度下降。噴嘴環(huán)所組成流道是收斂的通道，當氣流通過噴嘴時，燃氣壓力、溫度繼續(xù)下降，氣流的相對速度繼續(xù)升高，氣流作用在葉片上的力，可以看成是氣流從葉片流出時的反作用力，是使工作輪旋轉的一種力矩，燃氣流經(jīng)渦輪葉片時對工作輪產(chǎn)生的沖擊力矩使工作輪旋

36、轉作功。 在機車柴油機上大多應用單級軸流式渦輪機，它主要由渦輪進氣殼、噴嘴環(huán)、工作輪、渦輪出氣殼和渦輪軸等組成。 1.1渦輪進氣殼 渦輪進氣殼的進口連接柴油機的排氣管，從柴油機氣缸排出的燃氣經(jīng)過渦輪進氣殼進入噴嘴環(huán)和工作輪。渦輪進氣殼的作用是引導燃氣的流動方向，使其能按照噴嘴環(huán)的形狀均勻地進入噴嘴環(huán)，以減少流動損失，更好地利用燃氣能量，并且通過它將柴油機和增壓器相連接。Page 53第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 1.2噴嘴環(huán)(導向器) 噴嘴環(huán)安裝在渦輪進氣殼和工作輪之間。噴嘴環(huán)的主要作用是導向。噴嘴葉片以一定的安裝角均勻地分布在噴嘴環(huán)上，燃氣從葉片間流道流出時，能夠沿著一定方向均勻地沖擊

37、工作輪。噴嘴環(huán)的另外一個作用是將燃氣的熱能和壓能轉換成動能。由于噴嘴環(huán)作成收斂形流道，并且具有一定的出口面積，因此高溫及高壓的燃氣在噴嘴環(huán)流道內膨脹后，其溫度和壓力降低而速度增高。這樣，使氣流沿著一定方向高速沖向工作輪，使工作輪迅速旋轉。Page 54第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 1.3工作輪葉輪 工作輪葉輪的作用是將以噴嘴環(huán)來的燃氣的動能和壓能轉換成渦輪的機械功。在軸流式渦輪中，工作輪由渦輪葉片和渦輪輪盤組成。渦輪葉片和渦輪輪盤的連接方式有不可拆式和可拆式兩種。不可拆式工作輪是將葉片焊接在輪盤上; 可拆式工作輪的葉片和輪盤采用榫頭連接并用鎖緊片防止其軸流移動。 1.4 渦輪軸 渦輪軸的

38、主要作用是將渦輪工作輪和壓氣機工作輪相連接，并傳遞扭矩。 1.5 渦輪出氣殼 渦輪出氣殼是安裝在工作輪后的燃氣排出部分，同時也是渦輪增壓器的支架。通過它和柴油機連接，用以支承整個渦輪增壓器的重量。為了改善渦輪增壓器的工作條件，有的渦輪出氣殼帶有冷卻水夾層。燃氣流出的流道和進氣殼一樣，其表面要求光潔、平滑。 Page 55第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器第五節(jié) 渦輪增壓器的裝配與拆卸1.渦輪增壓器裝配程序 渦輪增壓器裝配程序以渦輪增壓器裝卸程序圖進行。其注意事項如下：(1). 渦輪增壓器裝配工作必須由經(jīng)專門培訓有經(jīng)驗的人員擔當。(2). 渦輪增壓器裝配必須在十分清潔的條件下進行。各零部件必須進

39、行仔細的清洗，對各潤滑油道要反復灌洗，保證無任何異物。清洗可視不同零件使用汽油、柴油、5%磷酸三納水溶液、高壓空氣、高壓噴水、軟毛刷等。(3). 對準增壓器的組裝記號：轉子上的部分零件在出廠時，標有組裝位置記號（標刻為“ ”記號），其中包括壓緊圈端面、主軸M181.5軸頭處、壓氣機工作輪的導風輪端面、軸承套端面都刻有“ ”記號，在組裝時必須朝向同一方向對準裝配。(4).徑向軸承壓入軸承座方向： 將徑向軸承壓入壓氣機端軸承座和渦輪端軸承座時要特別注意油楔的方向，每個徑向軸承的內表面有3個由深到淺的油楔，增壓器轉子的旋轉方向從壓氣機端看是逆時針，要保證旋轉方向上由深到淺。 (5).在組裝主止推軸承

40、二個止推面、輔助推力軸承推力面及徑向軸承內表面時必須預先涂上潤滑油。Page 56第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器2.渦輪增壓器主要裝配間隙的調整與測量(1). 擴壓器端面壓緊調整 用深度卡尺測量擴壓器端面與渦輪出氣殼結合面間的距離A1(見圖2-32)，用深度卡尺測量蝸殼兩結合面間距離A2。應保證A1-A2=0.05-0.2mm,此尺寸可用增減調整墊片的厚度來保證。(2). 主軸軸向游動量K值的測量與調整 用深度卡尺測量軸承套止推面在壓氣機端軸承組裝中的軸向游動量K值，K值應符合規(guī)定要求（見圖2-33）。K值的大小可選擇推力軸承體的厚度進行調整。Page 57第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓

41、器圖2-32. 擴壓器端面壓緊調整圖 圖2-33. 主軸軸向游動量K值調整圖Page 58第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(3). 壓氣機工作輪后氣封間隙 壓氣機工作輪后氣封為車制徑向硬氣封結構，其與氣封圈的軸向間隙H由加工保證，一般不需調整，可用橡皮泥的辦法檢驗，若不符合規(guī)定要求，可改變油封的厚度進行調整。 (4). 壓氣機工作輪與葉輪罩殼軸向間隙的測量與調整 在葉輪罩殼上裝上調整墊，再將罩殼裝在蝸殼中，并用6個M10螺栓緊固（在緊固中要一邊緊，一邊用手撥動工作輪，防止罩殼把工作輪擠傷）。按圖15所示，測出H3值。將工作輪拉出，使之罩殼恰好接觸，按圖15所示，測出H4值。此時，HH3H4。

42、H值即是工作輪與罩殼間的間隙，應符合規(guī)定范圍.。H值可改變調整墊片的厚度進行調整。Page 59第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-34. 壓氣機工作輪與葉輪罩殼軸向間隙的測量與調整示意圖Page 60第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(5). 噴嘴環(huán)出口面積的調整 經(jīng)檢查，若噴嘴環(huán)出口面積超出設計規(guī)定范圍，可對每兩片葉片間高度進行微量調整。其方法：畫出噴嘴環(huán)葉片平均直徑250mm的圓周線，用面積測量棒和專用工具進行調整，要求將測量棒過端通過平均直徑處的喉口，止端通不過平均直徑處的喉口(測量棒可向廠家購買或自制)。調整面積時用自制專用工具在葉片出口邊均勻微量變形，使噴嘴面積達到設計要求(見

43、圖2-35所示)。噴嘴出口面積=葉片平均直徑處每兩片葉片間高度葉片長度葉片數(shù)。 Page 61第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器圖2-35. 噴嘴環(huán)出口面積調整示意圖Page 62第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(6). 壓氣機端鑄鐵密封環(huán)的檢查 鑄鐵密封環(huán)的狀態(tài)對壓氣機端封油效果有直接影響，更換時必須對鑄鐵密封環(huán)的質量進行復檢。復檢時主要檢查以下幾項： 環(huán)在自由狀態(tài)時開口間隙應在7.21.4mm; 將環(huán)放在平板上不應撓曲；環(huán)放入油封蓋的配合面時，環(huán)的閉口間隙應為0.20.1 mm；用手擠壓環(huán)外圓，環(huán)應富有彈性。 注意：渦輪增壓器組裝完后，應及時戴上渦輪及壓氣機進出口護蓋，避免異物進入。Pa

44、ge 63第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器 Page 64第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器渦輪增壓器主要零件裝配間隙見下表(mm) 序號序號 間隙名稱間隙名稱單位單位設計值設計值備注備注1壓氣機工作輪與氣封軸問間隙壓氣機工作輪與氣封軸問間隙mm1.25-2.752壓氣機工作輪與罩殼軸向間隙壓氣機工作輪與罩殼軸向間隙mm0.70-0.93主軸軸向間隙主軸軸向間隙(K值值)mm0.23-0.284壓氣機油封蓋與油封間隙壓氣機油封蓋與油封間隙mm0.27-0.355軸承套與徑向軸承間隙軸承套與徑向軸承間隙mm0.12-0.156軸頸與徑向軸承間隙軸頸與徑向軸承間隙mm0.12-0.157襯套與主

45、軸間隙襯套與主軸間隙mm0.003-0.0108軸承套與主軸間隙軸承套與主軸間隙mm0.008-0.0127渦輪氣封圈與油封間隙渦輪氣封圈與油封間隙mm0.25-0.2838石墨密封環(huán)與主軸間隙石墨密封環(huán)與主軸間隙mm0.009-0.0459渦輪葉片與噴嘴環(huán)鋃套間隙渦輪葉片與噴嘴環(huán)鋃套間隙mm1.5-1.8Page 65第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器3 渦輪增壓器專用拆裝工具Page 66第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器5. ZN310G型渦輪增壓器拆卸 每臺渦輪增壓器在出廠試驗結束后要進行拆卸、清洗、檢查和復裝等工作。5.1 .拆卸中的注意事項(1). 渦輪增壓器的拆卸工作，必須在清浩

46、的條件下進行操作。(2). 渦輪增壓器拆卸時必須十分小心，應避免易損零件的碰撞。(3). 錘擊金屬零件時，只能用銅錘、專用木錘或橡膠錘。(4). 渦輪增壓器拆卸后，應仔細清洗、檢查和處理各零部件。(5). 根據(jù)渦輪增壓器主要零部件的重量選擇適當?shù)钠鸬趵K索(主要零部件重量：蝸殼裝配25.133kg、渦輪出氣殼裝配130kg、渦輪進氣殼裝配45.25kg、轉子裝配18.59kg、擴壓器裝配10.9kg、渦輪增壓器總重量285kg)。Page 67第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器5.2 拆卸程序 渦輪增壓器的拆卸程序按照“渦輪增壓器零部件裝拆程序示意圖進行”。(1). 渦輪進氣殼裝配拆卸程序A.擰

47、下渦輪進氣殼及渦輪出氣殼的M10聯(lián)接螺栓。B.用M10頂絲均勻頂出渦輪進氣殼，若頂出有困難時允許用銅棒或銅錘敲擊。C.托平渦輪進氣殼連同噴嘴環(huán)、噴嘴環(huán)鑲套一起拉出(因渦輪進氣殼裝配較重，請注意安全)。D.根據(jù)需要可對噴嘴環(huán)、噴嘴環(huán)鑲套及渦輪進氣殼進行拆卸。(2).導流殼、葉輪罩殼拆卸程序A.擰下導流罩及葉輪罩殼所有M10聯(lián)接螺栓。B.拆下導流罩及葉輪罩殼。Page 68第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(3). 測量轉子游動量K值A將磁性千分表架固定在渦輪出氣殼的聯(lián)接渦輪進氣殼端的端面上，千分表頭頂在渦輪輪盤去重臺的未去重處。B從壓氣機端用雙手抓緊壓氣機工作輪用力推動和拉動轉子，從千分表上指示

48、讀數(shù)即為轉子軸向游動量(K=0.23-0.28mm)。C記錄在相關表格上。Page 69第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(4). 轉子裝配拆卸程序A用小改刀撥開止動墊片上的止退耳，用專用導筒插入壓緊螺母的四個槽中，反時針卸下壓緊螺母。B.用壓緊圈折卸爪勾住壓緊圈上相應2個小孔，用壓緊圈拆卸爪上的頂絲頂住軸頭卸下壓緊圈。由于拆壓緊圈時可能松動葉輪，故加墊重新壓緊葉輪，再拆去所加墊。C.剪去壓氣機軸承蓋的鎖緊絲，用17號套筒扳手卸下四個緊固螺釘。用M10頂絲頂出壓氣機軸承蓋及墊片，取出甩油盤。D.請工友幫助托平主軸，操作者戴手套自渦輪端拉出轉子，若拉不動，可裝上壓緊螺母用銅錘輕擊壓緊螺母，取出主

49、軸輪盤葉片組件(嚴禁直接敲擊主軸軸頭)。 Page 70第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(5). 渦輪軸承裝配拆卸程序A.剪去康銅鎖緊絲，用14號套筒扳手拆下6個聯(lián)接螺栓，用兩個M10頂絲頂出渦輪氣封圈，取下墊片，然后用M10頂絲頂出渦輪軸承裝配。B.用螺絲刀擰下徑向軸承上的止動銷釘，用尼龍棒從軸承座中壓出徑向軸承。(6). 壓氣機軸承裝配拆卸程序A.用2個M10頂絲均勻地從渦輪出氣殼裝配中頂出壓氣機軸承裝配。B折下壓氣機軸承裝配上的4個M8緊固螺栓，依次取下導流罩、輔助推力軸承及推力軸承端板、推力軸承體、軸承套、主止推軸承和止推墊板。C.用螺絲刀擰下徑向軸承止動銷釘，用尼龍棒從軸承座中壓出

50、徑向軸承。Page 71第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器(7). 擴壓器裝配拆卸程序A. .松開所有蝸殼與渦輪出氣殼的聯(lián)接螺母，取下蝸殼。B. 依次取下墊片和擴壓器裝配。拆下所有擴壓器蓋板與擴壓器的聯(lián)接螺栓，將兩者分開。4.2.增壓器檢查增壓器拆卸后的清洗、檢查項目及要求，請按相關規(guī)定執(zhí)行。Page 72第二章第二章 渦輪增壓器渦輪增壓器6. ZN310G型渦輪增壓器出廠試驗型渦輪增壓器出廠試驗1.初運轉：冷風吹，轉速為7000 r/min，運轉15min停機檢查，再按上述程序進行。2.封油試驗：冷風吹至增壓器轉速9000rpm，運轉10分鐘，試驗中油壓0.350.02MPa，檢查增壓器兩端

51、是否漏油。3.測惰轉：在轉速13500rpm，滑油壓力100kPa時運轉3分鐘停車測惰轉時間4.試驗時基本參數(shù)控制如下：增壓器最高轉速25500rpm；潤滑油進口壓力0.25-0.35MPa；潤滑油進口溫度40-750C 折合轉速折合轉速(r/min)壓壓 比比折合流量折合流量(kg/s)總效率總效率(%)機組振動機組振動-徑向、軸向徑向、軸向(mm)備注備注225002.7-2.82.47-2.63570.03、0.03作為驗收依據(jù)作為驗收依據(jù)Page 73第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整1. 渦輪增壓器和柴油機配合的一般要求 根據(jù)一定型號的

52、柴油機選用渦輪增壓器時，必須周密考慮渦輪增壓器和柴油機相配合后的工作特性，一般所選用的渦輪增壓器應滿足以下要求：1.1使柴油機能達到預期的增壓效果。1.2 所選用的渦輪增壓器盡可能滿足柴油機在全部工況內都能有高效率。1.3柴油機的標定功率下，渦輪增壓器不出現(xiàn)超速現(xiàn)象。1.4渦輪增壓器能平穩(wěn)工作，不能出現(xiàn)喘振和柴油機出現(xiàn)超溫等現(xiàn)象。 為了滿足上述要求，首先應選擇合適的渦輪增壓器型號，其次必須進行渦輪增壓器和柴油機的配合特性試驗，如果配合試驗不能達到預期的效果或工作不穩(wěn)定時，應對渦輪增壓器作必要的調整，并重新試驗。Page 74第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配

53、合特性和調整2. 渦輪增壓器和柴油機的配合特性 在分析渦輪增壓器和柴油機的配合特性時，首先應通過試驗得出壓氣機流量特性曲線，以及渦輪增壓器和柴油機的配合工作時增壓柴油機的流通特性曲線。然后將上述兩組曲線采用相同的比例繪制在同一坐標圖內，即可得到渦輪增壓器和柴油機的配合特性曲線。 增壓柴油機的流通特性曲線就是渦輪增壓器和柴油機的聯(lián)合工作運行線，簡稱增壓柴油機的運行線，它反映增壓柴油機整個通流部分(包括空氣冷卻器、氣缸掃氣時氣門開啟的時間-截面值、進排氣管道和渦輪的流道等)對其通流能力的影響。如果柴油機轉速增加、氣缸掃氣時氣門開啟的時間-截面值增大、空氣冷卻器冷卻作用增強或渦輪噴嘴、工作輪流道加大

54、等，都能使增壓柴油機通流部分的流動阻力減小，通流能力增大。Page 75第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整 渦輪增壓器和柴油機的配合運行時，由于渦輪允許的工作范圍較廣，高效區(qū)也較寬，因此在運行中的問題較少; 而壓氣機特性隨通流元件改變而變化較大。對于某一組通流元件高效區(qū)亦較窄，在運行中易出問題。因此在研究渦輪增壓器與柴油機的配合特性時，主要看壓氣機特性與柴油機特性是否匹配。 根據(jù)渦輪增壓器和柴油機的配合要求，增壓柴油機運行線應穿過壓氣機流通特性曲線中的高效區(qū)，并和其等效線大致平行，同時應使運行線與壓氣機喘振線之間留有一定的余量。一般機車柴油機在相

55、同增壓比下，匹配點流量比喘振點流量大12-15%，最好在15%以上。如果運行線太接近或已穿過壓氣機喘振線，則柴油機不能穩(wěn)定工作; 反之，運行線過分偏離喘振線，則壓氣機效率低，柴油機經(jīng)濟性差。如果出現(xiàn)上述兩種情況，就要調整壓氣機的流量特性曲線或增壓柴油機的運行線。如果相差太多，應重新進行增壓器選型。Page 76第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整3.渦輪增壓器和柴油機配合特性的調整3.1 對運行線接近或己超過壓氣機喘振線的調整 此種情況是柴油機的實際用氣量過小，即在渦輪增壓器相應的轉速下，受柴油機直接控制的壓氣機空氣流量過小，因此所選用們渦輪增壓器

56、設計空氣流量相應地過大。這時，可以采用增大柴油機和渦輪通流能力的方法進行調整，使運行線右移而離開壓氣機喘振線。但是增大柴油機和渦輪的通流能力，將使柴油機的結構和其工作過程均產(chǎn)生重大的改變和影響。因此，一般采用調整和更換渦輪增壓器的方法，以減小其空氣流量，使壓氣機喘振線左移而離開運行線。Page 77第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整 如果柴油機的實際用氣量和壓氣機的設計空氣流量相差過大，應該改換設計空氣流量較小的渦輪增壓器，使其在保持一定的增壓比下具有較小的空氣流量，和柴油機過小的實際用氣量。和柴油機過小的實際用氣量相適應。如果兩者的空氣流量相差

57、不大，可以通過適當減小壓氣機工作輪和擴壓器的通流面積進行調整。在實際應用中，由于改變壓氣機工作輪的工作量較大，因此，一般采用減小擴壓器通流面積，即減小擴壓器葉片角度或高度的方法。如減小擴壓器葉片進口角，使擴壓器通流面積減小，壓氣機的空氣流量下降，這時壓氣機喘振線向左偏移。但是擴壓器葉片角度減小過多，降使壓氣機效率降低。如果兩者的空氣流量相差很小，可以適當選用稍大的噴嘴環(huán)面積和加強空氣冷卻，以改善其配合特性。因為噴嘴環(huán)出口面積增大，使流動阻力減小，柴油機通流能力增大，從而使運行線向右偏移。加強空氣冷卻可使空氣密度增大，容積減小，其流動阻力減小，柴油機通流能力增大，同樣使運行線向右偏移。 Page

58、 78第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整3.2 對運行線過于偏離喘振線的調整 運行線過于偏離喘振線會發(fā)生柴油機的實際用氣量過大，即在渦輪增壓器相應轉速下受柴油機直接控制下的空氣流量過大，因此，所選用的渦輪增壓器設計流量相應地過小，這時可以采用和上述相反的措施進行調整。但是在不改變渦輪葉片即不改變渦輪的通流面積，而采取減小噴嘴環(huán)面積以提高增壓器轉速，使壓氣機供氣量提高時，應避免渦輪效率降低過多和渦輪產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象。因為隨著噴嘴環(huán)面積的減小，渦輪反作用度下降，使渦輪效率有所降低。試驗證明，噴嘴面積減小20%，反作用度將下降10%，渦輪效率相應降低6%。

59、因此，噴嘴環(huán)面積不宜減小過多，除非渦輪葉片也作相應的變動，以保持其反作用度不變。同時噴嘴面積的減小，還將導致噴嘴環(huán)出口處氣流速度的增高; 當該處氣流速度過高時，會形成氣流阻塞。Page 79第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整 由于機車柴油機的工況變化復雜，因此，渦輪增壓器和柴油機的配合受到許多因素的限制，如渦輪增壓器的最高轉速，排氣溫度、柴油機排氣冒煙、壓氣機喘振等。渦輪增壓器超過最高轉速會使工作輪和葉片產(chǎn)生過大的離心力，甚至可使工作輪碎裂、葉片斷裂飛出。柴油機排氣冒煙或壓氣機喘振，都會造成渦輪增壓器早期損壞。此外，柴油機本身還受其最高、最低轉速

60、的限制。因此，渦輪增壓器和柴油機正確的配合特性應在合理的區(qū)域內。 簡而言之，調整的主要方法：調整渦輪通流元件，改變柴油機的流通特性，使其適應壓氣機的特性。最簡單而又常用的方法是調整渦輪噴嘴環(huán)出口面積。即減少噴嘴環(huán)出口面積，則柴油機的流通能力相應減小，柴油機運行線向左移動; 增加噴嘴環(huán)出口面積，柴油機運行線向右移動。Page 80第三章第三章 渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整渦輪增壓器和柴油機的配合特性和調整 (1).改變擴壓器葉片進口角度。如果減少擴壓器葉片進口角度，可以使壓氣機流通特牲曲線向左移動，也就是說使壓氣機喘振線向左移動。反之，壓氣機喘振線向右移動。一般此法對大流量、高壓比部分特性