废气涡轮增压器的工作原理和结构特点教案资料.ppt

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1、废气涡轮增压器的工作原理和结构特点 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 2 废气涡轮增压的两种基本方式废气涡轮增压的两种基本方式 P133 P4782 2 2 2、脉冲增压、脉冲增压、脉冲增压、脉冲增压 采用脉冲增压的目的就是要尽可能多地利用脉冲能。采用脉冲增压的目的就是要尽可能多地利用脉冲能。结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：将涡轮增压器尽量靠近气缸，并把柴油机各缸的排气支管将涡轮增压器尽量靠近气缸，并把柴油机各缸的排气支管做得短而细，使排气管容积尽可能小些。做得短而细，使排气管容积尽可能小些。通常是以二、三

2、缸（通常是以二、三缸（最多允许缸数最多允许缸数）为一组，共用一根排）为一组，共用一根排气支管，再让几根排气支管分别通往废气涡轮的几个进口。气支管，再让几根排气支管分别通往废气涡轮的几个进口。如如图图4-174-17所示。所示。废气进入涡轮壳内相互隔开的几个腔，再分别流向喷咀环废气进入涡轮壳内相互隔开的几个腔，再分别流向喷咀环对应的部分。对应的部分。这种系统工作时，排气管中形成脉冲压力波，进入涡轮的这种系统工作时，排气管中形成脉冲压力波，进入涡轮的废气压力和速度都是变化的，所以称为脉冲涡轮增压。废气压力和速度都是变化的，所以称为脉冲涡轮增压。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推

3、进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 3 废气涡轮增压的两种基本方式废气涡轮增压的两种基本方式 P135 P479发火顺序：发火顺序：1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-41-5-4-6-2-31-5-4-6-2-31-4-2-6-3-51-4-2-6-3-51-6-2-4-3-51-6-2-4-3-5 轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 4 两种基本增压方式比较 P134 P249在等压涡轮增压系统中：在等压涡轮增压

4、系统中：只利用废气定压能；只利用废气定压能；排气管中维持着恒定的压力，涡轮工作稳定，涡轮效率高；排气管中维持着恒定的压力，涡轮工作稳定，涡轮效率高；排气管的布置简单，排气管的布置简单，都连接于一根粗大的排气总管，排气总管再与废气都连接于一根粗大的排气总管，排气总管再与废气涡轮连接；涡轮连接；使用管理要求较低；使用管理要求较低；由于排气管容积大，低负荷时排气管中压力低，能量少，涡轮发出的功由于排气管容积大，低负荷时排气管中压力低，能量少，涡轮发出的功率不能满足压气机的要求，率不能满足压气机的要求，必须另设辅助风机来满足低负荷时的要求。必须另设辅助风机来满足低负荷时的要求。加速加速时，排气管中废气

5、压力建立比较慢，增压器跟不上柴油机的加速，；时，排气管中废气压力建立比较慢，增压器跟不上柴油机的加速，；等压增压中脉冲能量回收的比例很低。等压增压中脉冲能量回收的比例很低。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 5 两种基本增压方式比较 P134 P249在在脉冲脉冲脉冲脉冲涡轮增压系统中：涡轮增压系统中：不但利用废气定压能，还能有效利用废气的不但利用废气定压能，还能有效利用废气的脉冲能脉冲能；排气管中的压力和速度变化较大，排气管中的压力和速度变化较大，涡轮工作不稳定，涡轮效率较低涡轮

6、工作不稳定，涡轮效率较低；对排气系统、构造和加工方面都有严格的要求，对排气系统、构造和加工方面都有严格的要求，柴油机各缸的排气支管柴油机各缸的排气支管要做得短而细，以二、三缸（最多允许缸数）为一组，共用一根排气支管要做得短而细，以二、三缸（最多允许缸数）为一组，共用一根排气支管；使用管理要求较高，对排气定时和气口的清洁要求较高；使用管理要求较高，对排气定时和气口的清洁要求较高；柴油机加速性及低负荷性能不受影响；柴油机加速性及低负荷性能不受影响；轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 6

7、 废气涡轮增压器的结构结构 P482 废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点，废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点，废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点，废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点，下面以典型的下面以典型的下面以典型的下面以典型的ABBABBABBABB公司公司公司公司VTR-4VTR-4VTR-4VTR-4型废气涡轮增压器为例来介绍结构。型废气涡轮增压器为例来介绍结构。型废气涡轮增压器为例来介绍结构。型废气涡轮增压器为例来介绍结构。涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离心式压气机涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离

8、心式压气机涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离心式压气机涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离心式压气机组成。组成。组成。组成。压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器的压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器的压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器的压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器的转子，它由两端的滚动轴承转子，它由两端的滚动轴承转子，它由两端的滚动轴承转子，它由两端的滚动轴承1 1 1 1支承。支承。支承。支承。柴油机废气首先进入涡轮进气壳，流经喷咀环、叶轮叶片柴油机废气首先进入涡轮进气壳，流经喷咀环、叶轮叶片柴油机废气首先进入涡轮进气壳，流

9、经喷咀环、叶轮叶片柴油机废气首先进入涡轮进气壳，流经喷咀环、叶轮叶片后由排气壳的出口排出。后由排气壳的出口排出。后由排气壳的出口排出。后由排气壳的出口排出。新鲜空气则经新鲜空气则经新鲜空气则经新鲜空气则经 消音滤清器吸入，流经进气壳、压气机叶轮消音滤清器吸入，流经进气壳、压气机叶轮消音滤清器吸入，流经进气壳、压气机叶轮消音滤清器吸入，流经进气壳、压气机叶轮以及扩压器后汇集到出气蜗壳，再由出气蜗壳出口排出。以及扩压器后汇集到出气蜗壳，再由出气蜗壳出口排出。以及扩压器后汇集到出气蜗壳，再由出气蜗壳出口排出。以及扩压器后汇集到出气蜗壳，再由出气蜗壳出口排出。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进

10、动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 7 废气涡轮增压器总体结构废气涡轮增压器总体结构 P139 P486VTR-4VTR-4型增压器的结构型增压器的结构1-1-消音滤清器；消音滤清器；2-2-压气机进气壳；压气机进气壳；3-3-压气机叶轮；压气机叶轮；4-4-压气机扩压器；压气机扩压器；5-5-压气机出气壳；压气机出气壳；6-6-隔热墙；隔热墙；7-7-涡轮排气壳；涡轮排气壳；8-8-转子轴；转子轴；9-9-气封；气封；10-10-油封；油封；11-11-涡轮进气壳；涡轮进气壳；12-12-喷咀环；喷咀环；13-13-涡轮

11、叶轮；涡轮叶轮；14-14-涡轮排气壳；涡轮排气壳；15-15-滚动轴承；滚动轴承；16-16-滚柱轴承（外置式）；滚柱轴承（外置式）；轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 8 轴流式废气涡轮轴流式废气涡轮 P139 P482 废气涡轮主要由进气壳、喷咀环、叶轮、隔热墙和排气壳组成。废气涡轮主要由进气壳、喷咀环、叶轮、隔热墙和排气壳组成。废气通过进气壳到达喷咀环，所以进气壳流道符合气体动力特性，通流废气通过进气壳到达喷咀环，所以进气壳流道符合气体动力特性，通流截面积逐渐变小。进气壳用

12、螺栓装在排气壳上。截面积逐渐变小。进气壳用螺栓装在排气壳上。排气壳是一个简单圆柱面形壳体，上部的废气出口处做成箱形便于与烟排气壳是一个简单圆柱面形壳体，上部的废气出口处做成箱形便于与烟囱相连，下部装有支座。囱相连，下部装有支座。由于废气温度仍较高，为了防火和防止烫伤，防止壳体变形，将增压器由于废气温度仍较高，为了防火和防止烫伤，防止壳体变形，将增压器进气壳和排气壳均做成夹层结构，让夹层中通过冷却水进行冷却。进气壳和排气壳均做成夹层结构，让夹层中通过冷却水进行冷却。冷却水从最低处进入，从最高处流出。由于冷却，废气一部分热量被冷冷却水从最低处进入，从最高处流出。由于冷却，废气一部分热量被冷却水带走

13、，减少了废气可用能。却水带走，减少了废气可用能。近来非水冷增压器得到发展。近来非水冷增压器得到发展。ABBABB公司从公司从VTR-4VTR-4系列开始发展了非水冷式。系列开始发展了非水冷式。VTR-4VTR-4型的非水冷增压器，其进气壳流道、排气壳四周均包以绝热层，型的非水冷增压器，其进气壳流道、排气壳四周均包以绝热层，不与冷却水接触。隔热墙不与冷却水接触。隔热墙6 6装在涡轮排气壳上，它把废气涡轮和压气机隔开，装在涡轮排气壳上，它把废气涡轮和压气机隔开，隔热墙内腔填充了绝热材料，防止废气加热压气机。隔热墙内腔填充了绝热材料，防止废气加热压气机。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力

14、装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 9 轴流式废气涡轮轴流式废气涡轮 P139 P482喷咀环：喷咀环：将压力能转化为速度将压力能转化为速度能。能。涡轮喷咀环的喷咀叶涡轮喷咀环的喷咀叶片先按设计的角度和位片先按设计的角度和位置排列好，然后浇铸而置排列好，然后浇铸而成，喷咀环叶片均由成，喷咀环叶片均由 耐耐热合金钢制成。热合金钢制成。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 10 轴流式废气涡轮轴流式废气涡轮 P139 P

15、482涡轮动叶涡轮动叶涡轮动叶涡轮动叶涡涡轮轮动动叶叶在在增增压压器器中中的的工工作作条条件件是是最最恶恶劣劣的的。这这是是由由于于增增压压器器转转速速很很高高，动动叶叶在在旋旋转转时时产产生生很很大大的的离离心心力力；而而且且到到达达动动叶叶的的 排气温度仍相当高，使其工作温度相当高；排气温度仍相当高，使其工作温度相当高；叶叶根根呈呈枞枞树树形形，沿沿轴轴向向嵌嵌进进叶叶轮轮轮轮盘盘边边缘缘的枞树形槽口中。的枞树形槽口中。叶叶身身为为工工作作部部分分，为为满满足足气气动动性性能能的的要要求求，它的凹面、凸面均为复杂的扭曲曲面。它的凹面、凸面均为复杂的扭曲曲面。叶叶片片用用高高强强度度镍镍基基

16、耐耐热热合合金金钢钢锻锻造造，并并经经仿形加工而成。仿形加工而成。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 11 离心式压气机 P140 P482 压压气气机机是是由由消消音音滤滤清清器器、空空气气进进气气壳壳、叶叶轮轮、扩扩压压器器以及出气壳等组成。以及出气壳等组成。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 12 离心式压气机 P140 P482压气机叶轮压气机叶轮压气机叶轮压气

17、机叶轮 压压气气机机叶叶轮轮为为半半开开式式，如如图图所所示。示。它它装装在在增增压压器器转转轴轴上上，与与轴轴紧紧配合联接，用键传递扭矩。配合联接，用键传递扭矩。叶叶轮轮叶叶片片的的进进口口部部分分向向转转动动方方向向弯曲，出口部分则向后弯曲。弯曲，出口部分则向后弯曲。压压气气机机叶叶轮轮用用 高高强强度度锻锻造造铝铝合合金金制成。制成。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 13 离心式压气机 P140 P482叶片扩压器叶片扩压器叶片扩压器叶片扩压器 从压气机叶轮流出的气从压气机

18、叶轮流出的气流速度相当高，超音速流动。流速度相当高，超音速流动。为了把气流的动能迅速有效为了把气流的动能迅速有效地转变成压力能，在叶轮外地转变成压力能，在叶轮外周设置了叶片扩压器，见图。周设置了叶片扩压器，见图。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 14 离心式压气机 P140 P482 消音滤清器起着过滤、消音的作用。消音滤清器起着过滤、消音的作用。为了消音，其内壁敷设消音材料。其表面金属滤网由为了消音，其内壁敷设消音材料。其表面金属滤网由2 24 4段组成，拆洗方便。段组成，拆洗

19、方便。进气壳除了构成进气道外，还是压气机端轴承的支承。进气壳除了构成进气道外，还是压气机端轴承的支承。压气机出气壳组成蜗壳状出气通道，通流截面由小到大，压气机出气壳组成蜗壳状出气通道，通流截面由小到大，它一面收集从叶片扩压器流出的空气，一面继续起着扩压作它一面收集从叶片扩压器流出的空气，一面继续起着扩压作用。用。最后增压空气从出气口排出。最后增压空气从出气口排出。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 15 离心式压气机 P140 P482 VTR-4VTR-4型增压器采用外置式轴承，

20、转子轴颈型增压器采用外置式轴承，转子轴颈可以做得较细，为柔性转子，使其临界转速远可以做得较细，为柔性转子，使其临界转速远低于运转转速，运转稳定性好。低于运转转速，运转稳定性好。轴承处轴颈直径小，轴承线速度较小，寿轴承处轴颈直径小，轴承线速度较小，寿命较长命较长 而且摩擦损失较小。而且摩擦损失较小。但轴向尺寸较大，拆洗压气机、涡轮工作但轴向尺寸较大，拆洗压气机、涡轮工作量较大。量较大。由于滚动轴承的摩擦损失小，而其摩擦损由于滚动轴承的摩擦损失小，而其摩擦损失不随转速变化，因此低转速时机械效率仍较失不随转速变化，因此低转速时机械效率仍较高，有助于柴油机起动，可明显改善船舶操纵高，有助于柴油机起动，

21、可明显改善船舶操纵性能。性能。而且滚动轴承可采用易管理的自供油润滑而且滚动轴承可采用易管理的自供油润滑方式。方式。滚动轴承使用寿命有限制，但更换不难。滚动轴承使用寿命有限制，但更换不难。在增压器中得到广泛的应用。在增压器中得到广泛的应用。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 16 离心式压气机 P140 P482增压器轴承增压器轴承 由于采用了滚动轴承，两端轴承的润滑就可采用简单、易管理的自由于采用了滚动轴承，两端轴承的润滑就可采用简单、易管理的自供油方式。供油方式。润滑油被转子两端

22、直接传动的齿轮泵从油池中吸上来，由油泵出口润滑油被转子两端直接传动的齿轮泵从油池中吸上来，由油泵出口喷入与转子一起高速旋转的离心式去污分离器，润滑油在去污分离器内喷入与转子一起高速旋转的离心式去污分离器，润滑油在去污分离器内作短暂停留，杂质在离心力作用下从油中分离出来，沉积在去污分离器作短暂停留，杂质在离心力作用下从油中分离出来，沉积在去污分离器的内腔圆周上，干净的润滑油通过去污分离器上轴向的喷油孔喷入轴承。的内腔圆周上，干净的润滑油通过去污分离器上轴向的喷油孔喷入轴承。在滚动轴承的外周必须设有减振器。在滚动轴承的外周必须设有减振器。在两端轴承外轴承衬的外面，均重叠安装多层薄弹簧片，供给轴承在

23、两端轴承外轴承衬的外面，均重叠安装多层薄弹簧片，供给轴承的润滑油一部分便渗进这些弹簧片之间。介于片与片之间的油膜，能有的润滑油一部分便渗进这些弹簧片之间。介于片与片之间的油膜，能有效地控制转子的振幅，起到减振作用。效地控制转子的振幅，起到减振作用。压气机端的轴承因还承受着轴向力，起着转子的轴向定位作用，所压气机端的轴承因还承受着轴向力，起着转子的轴向定位作用，所以其轴承的轴向也安装了减振片组。以其轴承的轴向也安装了减振片组。轮机知识轮机知识Koukiepin 主推进动力装置主推进动力装置 Introduction to ship Introduction to ship 17 离心式压气机 P140 P482气封与油封装置气封与油封装置 轮机知识轮机知识Koukiepin此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢