燃气涡轮增压器.doc
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1、燃气涡轮增压器 资阳晨风精密机械有限责任公司2009年 3月编制说明1. 涡轮增压器是在高温下高速运转的动力机械,是机车或船用柴油机增压系统中的关键部件,工作条件十分恶劣。为对涡轮增压器的结构原理、性能参数、制造工艺、使用原则、维护保养等知识的理解和掌握,使产品得到精细制造和可靠的运用,以满足产品制造及使用需求,特编制本书。2. 本书是根据涡轮增压器图样、技术文件、产品使用维护说明书、机车发动机等资料编制而成。3. 本书主要叙述了柴油机增压的基本概念; 介绍了涡轮增压器的结构与工作原理、主要零件的加工与装配方法、增压器试验步骤与要求、增压器同柴油机的匹配与调整、增压器的运用与维护保养等内容。4
2、. 本书可适用于从事涡轮增压器制造和使用的工程技术人员和操作工人,亦可作为机车用户的涡轮增压器培训教材。5. 随着社会的高速发展,产品不断改进升级,本书中的部分内容可不一定完全适用,可按改进后的要求执行。6. 因时间仓促,本说明书可能存在不完善、不确切,甚至有错误之处,敬请相关人员阅后批评指正!编制者:谭奇太2009年3月目 录第一章 柴油机增压简述1 概述-12. 柴油机增压系统- 23 柴油机增压系统的分类-33.1 机械增压系统-33.2 废气涡轮增压系统-33.3 复合式增压系统-34 燃气涡轮增压系统的两种基本形式-34.1 恒压增压和脉冲增压的特点-34.2 恒压增压和脉冲增压的比
3、较-4 第二章 涡轮增压器 第一节 涡轮增压器概述1. 涡轮增压器的种类-52. 涡轮增压器的配机型号-63. 涡轮增压器的主要技术参数-6第二节 涡轮增压器的结构及作用1.ZN310G型涡轮增压器-71.1转子装配- 81.2扩压器装配-81.3涡轮进气壳装配-91.4压气机端轴承装配和涡轮轴承装配-101.5涡轮出气壳装配-111.6蜗壳装配-121.7润滑、油封和冷却-122. ZN240A型涡轮增压器-132.1 转子组装-142.2 蜗壳组装-152.3支承体组装-162.4涡轮出气壳组装-172.5轴承组装-182.6涡轮进气壳组装-182.7润滑、密封及冷却-203. ZN310
4、与ZN240系列涡轮增压器结构的主要区别-20 第三节 压气机工作原理及特性1. 压气机工作原理-212. 离心式压气机的特性- 243. 压气机流量特性曲线-254. 压气机喘振的物理概念和性质-26 第四节 燃气涡轮机工作原理及特性1. 燃气涡轮工作原理-272. 燃气涡轮机特性-30第五节 涡轮增压器零部件制造1. 涡轮叶片制造-312. 导风轮制造-343. 涡轮轮盘制造-354. 喷嘴环制造-385. 扩压器制造-396. 涡轮出气壳制造-407. 涡轮增压器油漆-418. 涡轮增压器零部件的加工特点-42第六节 涡轮增压器的装配与拆卸1. ZN240A型涡轮增压器零部件组装及总组装
5、技术条件-422. ZN240A型涡轮增压器装配-463. ZN240A型涡轮增压器拆卸-494. ZN310G型涡轮增压器装配-515. ZN310G型涡轮增压器的拆卸-56第七节 涡轮增压器试验1. 涡轮增压器试验验收技术条件-582. ZN240A型涡轮增压器型式试验-603. ZN310G型涡轮增压器出厂试验-624. 涡轮增压器试验工艺守则-64 第三章 涡轮增压器和柴油机的配合特性和调整1. 涡轮增压器和柴油机配合的一般要求-742. 涡轮增压器和柴油机的配合特性-743. 涡轮增压器和柴油机配合特性的调整-74 第四章 涡轮增压器的运用1. 涡轮增压器的安装2. 涡轮增压器的初运
6、转 第五章 涡轮增压器的维护保养1. 涡轮增压器的定期保养及大修-772. 涡轮增压器的常见故障及处理-783. 涡轮增压器的主要故障原因分析及改进措施-79 第六章 同涡轮增压器相关的装置 第一节 涡轮增压器机油精滤器1. 滤清器性能-842. 滤清器的主要性能特点-843. YFL-A8015LW型滤清器的总体结构-854. 滤清器的外形尺寸及接口-865. 滤清器的主要技术参数及要求-86 第二节 涡轮增压器磁电式频率转速传感器1.主要技术参数-872.使用环境条件-873.使用安全条件-87 第三节 涡轮增压器试验台1. 试验台结构-882. 试验台的安全及维护保养-953. PCI-
7、8310模入接口卡输入信号端口定义-964. 涡轮增压器试验台仪器仪表明细表-97 第一章 柴油机增压简述1. 概述柴油机的有效功率:Ne=PeVhIn / 225Z(马力)式中:Ne柴油机有效功率(马力) Pe柴油机平均有效压力(公斤/厘米2 ) Vh-柴油机气缸工作容积(升) I -柴油机气缸数目 n-柴油机转速(转/分) Z-柴油机每循环的冲程数从上式可看出,影响有效功率Ne的因素较多,但是柴油机作为内燃机车的动力装置,必然受到机车空间尺寸的限制。因此,增加气缸数目I和气缸工作容积Vh就有严格要求; 转速n的提高,又会增加柴油机的机械应力,影响零部件强度; 机车柴油机一般采用四冲程柴油机
8、,二冲程柴油机很少采用。通过增大进入气缸的空气密度来提高平均有效压力,却是提高柴油机功率的一条有效途径,它可以成倍地提高功率并改善柴油机的各项经济技术指标。于是通过增压提高空气密度,对柴油机来说是一个必然趋势。随着机车柴油机的发展,增压技术及其增压系统对柴油机也就显得越来越重要了。当柴油机为低增压时,增压压力Pk0.25-0.30Mpa时,脉冲能量利用已甚微。(2) 废气涡轮效率脉冲增压绝热效率为60-70%。恒压增压绝热效率为65-80%。恒压增压绝热效率高于脉冲增压绝热效率的原因:恒压系统的涡轮前压力恒定,喷嘴环全进气,所以涡轮效率高。而脉冲系统在柴油机刚开始排气时,废气以很高的速度进入涡
9、轮,流动损失大,同时废气压力和温度周期性变化,进气工作轮的工作叶片的废气方向也周期性变化,而工作叶片的安装角是固定的,所以气流和叶片不断发生冲击,气流分离,造成较大的冲击损失。此外还存在着部分进气损失,所以涡轮效率低。(3) 扫气效果 脉冲优于恒压。因为柴油机在扫气期间,脉冲系统的排气管压力Pt正处于波谷,所以即使在低增压或高增压的部分负荷工况仍能保持足够的扫气压力,保持气缸有良好的扫气; 恒压系统由于Pk波动较小,扫气压差就小,所有不易保证气缸的良好扫气。(4) 加速性 涡轮的加速性,脉冲优于恒压。由于脉冲系统排气管容积小,当柴油机负荷改变时,排气压力波就立刻发生变化,并迅速传递到涡轮,引起
10、增压器转速较快变化。而恒压系统排气管容积较大,涡轮前的压力改变较迟缓,特别在低增压时,排气压力低,排气能量的利用少,所以涡轮的加速性能就更差。(5) 结构 脉冲系统由于脉冲的瞬时最大流量比恒压系统的流量(相当于脉冲系统的平均流量)大,所以要求涡轮的流通面积大,它的排气管结构也复杂; 为了与柴油机的排气系统相呼应,脉冲系统的涡轮进气壳结构要比恒压系统的涡轮进气壳结构复杂。结论:当低增压时,只需正确设计排气系统,应采用脉冲系统。当高增压时,采用脉冲还是恒压系统取决于柴油机气缸数、增压器数、柴油机的安装位置和用途。一般增压压力Pk0.3Mpa时,常采用恒压增压系统。 由于16V240ZJB和16V2
11、40ZJC型柴油机的增压压力较高,16个气缸又不利于进行脉冲增压系统的布置,该型柴油机又是装用于大功率干线内燃机车上,它经常用于大负荷工况,因此该机采用恒压系统。 在6240ZJ型柴油机(配GK1C型机车)增压系统示意图(图1-2)中,1-涡轮增压器、2-排气总管、3-排气总管、4-波纹管、5-进气支管、6-排气支管、7-空冷器、8-进气系统安装座、9-进气道、10-压气机出气道。从图中看出:柴油机的每三个气缸排出的燃气进入一个排气总管,六个缸则有两个排气总管,因此,6240ZJ型柴油机增压系统属于脉冲增压系统。 图1-2 6240ZJ型柴油机增压系统示意图图中、1-涡轮增压器; 2-排气总管
12、一; 3-排气总管二; 4-波纹管; 5-进气支管; 6-排气支管; 7-空冷器; 8-进气系统安装座; 9-进气道; 10-压气机出气道。第二章 涡轮增压器第一节 涡轮增压器概述1. 涡轮增压器的种类资阳晨风精机公司是生产铁路机车柴油机及船用柴油机配件的专业公司,也是中国西南地区生产涡轮增压器的重要基地。自1973年以来,已生产ZN310及ZN240两大系列涡轮增压器数十种,产品行销全国各主要机务段及冶金、石油、矿山、港口等企业。ZN310系列涡轮增压器有ZN310A4型涡轮增压器、ZN310G型涡轮增压器、ZN310G-1型涡轮增压器、45GP804A型涡轮增压器等; ZN240系列涡轮增
13、压器有ZN240A型涡轮增压器、ZN240A1型涡轮增压器、ZN240B型涡轮增压器、ZN246型涡轮增压器、ZN290型涡轮增压器等。基本满足了资阳机车公司各型机车柴油机的配机要求。另有CZW303型船用涡轮增压器。2. 涡轮增压器的配机型号各主要型号的涡轮增压器的配机型号见下表。序号涡轮增压器名称配属于柴油机的型号配属于内燃机车的型号01ZN310A4型涡轮增压器16V280ZJA型柴油机DF8型内燃机车DF8B型内燃机车DF11型内燃机车02ZN310G型涡轮增压器16V240ZJB型柴油机DF4B型内燃机车DF12型内燃机车03ZN310G-1型涡轮增压器8240ZJ型柴油机DF5型内
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