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排放标准的有效手段，把增压中冷达到欧Ⅱ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500℃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—0.3 Mpa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。