船用增压器抖动及喘振故障处理毕业论文.doc
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1、 毕业专题论文- 船用增压器抖动及喘振故障处理Marine turbocharger jitter surge and troubleshooting measures 学生姓名 所在专业轮机工程所在班级轮机1071班申请学位工学学士指导教师 职称讲师副指导教师职称目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1 增压器的概述11.2涡轮增压器的分类11.2.1机械增压11.2.2废气涡轮增压21.2.3复合增压22 船舶增压装置的管理特点32.1新安装涡轮增压器的原则。42.2废气涡轮增压器使用注意事项及保养43船舶增压装置的故障诊断及其对策53.1运行中故障的现象及原因53.1.1增压器
2、的喘振53.1.2 增压器和柴油机的运行失配63.1.3 脉冲增压一缸熄火或各缸负荷严重不均63.1.4 环境温度的变化73.2增压器的强烈振动73.2.1 叶片的断裂73.2.2轴承烧损73.2.3 转子失去动平衡73.3 柴油机在一定转速和功率下增压压力的增高或降低73.3.1 增压压力下降73.3.2 增压压力升高83.4 轴承相中滑油变黑和漏失84 废气涡轮增压器常见问题及成因分析84.1涡轮增压器漏油84.2浮动轴承损坏94.3涡轮增压器有异响95 结论10鸣 谢11参考文献12 摘 要在当今船上,伴随着海运业迅速发展,现代工程机械用柴油机几乎都采用了废气涡轮增压技术,增压器得到了广
3、泛使用,在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置增压器,废气涡轮增压器主要由废气涡轮和压气机两部分组成,另外还设有冷却、润滑等系统。从船用增压器在船舶上的重要性说起,详细的阐述了涡轮增压器的结构原理,接着列举了船舶涡轮增压器的管理要点以及船舶涡轮增压器常见的故障,并从管理者的角度针对各种故障提出了解决的对策。此文分析了船舶增压装置的常见故障,针对涡轮增压器常见故障及产生的原因,并且提出了在增压器的安装与使用维护、柴油机的操作等方面应采取的对策,以降低增压器的故障率,延长使用寿命,提高其经济效益。关键词:增压器 管理 故障分析 对策ABSTRAC
4、T In todays board, along with the rapid development of the maritime industry, modern engineering machinery and diesel engine exhaust almost all of turbocharger technology with a turbocharger has been widely used in the current technical conditions, the turbocharger is the only one thatthe efficiency
5、 of the engine without changing the mechanical device to increase power output turbocharger, exhaust gas turbocharger turbine and compressor mainly of two parts, also has a cooling and lubrication systems.Marine turbocharger from the importance of talking about on the ship, described in detail the s
6、tructural principle turbocharger, and then lists the management of marine turbocharger turbocharger points and ship common fault, and from the managementFaults point of view put forward solutions for various countermeasures.This article analyzes the ship common failure boosting device for turbocharg
7、er common faults and causes, and proposed the installation of the supercharger and maintenance, the operation of diesel engines and other measures to be taken to reduce the increasepressure device failure rate and prolong life, improve their economic efficiency.KEYWORDS: The supercharger management
8、failure analysis countermeasures船用柴油机增压器抖动及喘振故障处理轮机工程,200711821104 李庆旺指导教师:余培文1 前言所谓增压,就是提高气缸进气压力的方法,使进入气缸的空气的密度增加,从而可以增加喷入气缸的燃油量,以提高柴油机的平均指示压力Pe。柴油机的增压程度一般以增压度来表示,增压度是柴油机增压后标定功率与增压前标定功率之差值与增压标定功率的比值。由于空气在增压器中被压缩时压力和温度是同时升高的,这就影响了空气密度的增加和效果。因此在增压器后都设有中冷器以降低空气温度。通常中冷器都是以海水来冷却的,中冷的另一个作用是降低柴油机的循环平均温度。1
9、.1 增压器的概述涡轮增压的主要作用就是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让其更有劲。一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。这样也就意味着同样一台的发动机在经过增压之后能够产生更大的功率。我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加发动机的进气量,一般来说,涡轮增压都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,使之增压进入汽缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,
10、相应增加燃料量和调整一下发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了1.2涡轮增压器的分类1.2.1机械增压增压器直接由柴油机驱动。显然这种增压形式将消耗柴油机的有效功率。随着增压压力的提高,柴油机所消耗的功率随之增大。因此机械效率只适合于增压压力小于(0.15-0.17MPa)的低增压柴油机。 图1-1机械增压系统 图1-2 废气涡轮增压系统1.2.2废气涡轮增压 利用柴油机排出的废气吹动涡轮机,由涡轮机带动增压器。显然这种增压形式可以从废气中回收部分能量,不仅提高了柴油机的功率,还提高了动力装置的经济性因而获得广泛应用。1.2.3复合增压 这种增压形式既采用涡轮增压,又采用机械增压。根据两种
11、增压器的不同布置方案,可以分为串联增压和并联增压。 串联增压系统是采用废气涡轮增压器和主机带动的往复式扫气泵串联工作。在这种串联增压系统中,增压空气经过两级压缩。涡轮增压器为第一级,压气机从大气中吸入空气进入中间冷却器进行冷却,然后进入与增压器串联的往复式压气机中进行第二级压缩,以达到规定的增压压力。空气经第二级压缩后,再进入第二级空气冷却器冷却,最后进入柴油机扫气箱。采用串联增压系统使柴油机启动容易,低负荷性能好,当涡轮增压器损坏时,依靠第二级往复式压气机仍可使柴油机达到70%-80%的标定转速,因此不需另设应急鼓风机。然而这种增压系统使柴油机结构复杂,重量增加。图1-3串联增压系统 图1-
12、4 串联旁通增压系统串联旁通增压系统的特点是部分串联增压,在扫气前期为串联增压,在换气后期串联失效,由涡轮增压器单独供气。这种增压系统利用柴油机的活塞下部空间作为辅助压气机,并与涡轮增压器串联为第二级增压泵,涡轮增压为第一级增压泵。其扫气箱分为内外两部分。外侧空间个缸共用,与涡轮增压器相通,内侧空间各缸分开,并与活塞下部空间相连通组成单缸扫气室。两者之间以单向阀连接。串联旁通增压系统的主要优点是利用扫气室中空气压力的变化防止废气倒灌,扫气效果好,对于湾流扫气的柴油机可以减小排气口高度,活塞下部的增压泵可以改善柴油机的低负荷性能,而且结构比串联增压系统简单。在采用定压增压时,由于在启动和低负荷时
13、废气涡轮增压器供气不足,采用电动鼓风机与之串联工作。并联增压系统就是使涡轮增压器与下部活塞空间并联工作。在这种增压系统当中涡轮增压器与下部辅助增压泵分别从机舱吸入空气并在其中压缩,然后经空气冷却器冷却在共同送入扫气箱涡轮所占75%-80%其余的由辅泵供给。由于辅助增压泵只供给一小部分空气,则只需将柴油机的部分气缸下部做为辅助增压泵。 图1-5并联增压系统 图1-6废气涡轮中废气能量的利用图 (1)单独增压线图 (2)串联增压线图 (3) 并联增压线图 图1-7 三种增压方式曲线图并联增压系统在低负荷时因涡轮增压器供气显著下降,而辅助增压泵的供气远远不足,故柴油机在低负荷时的工作性能差,容易发生
14、喘振因此经过改进取消了下部的辅助增压泵,变成了单独的增压系统,并附设电动鼓风机与增压器串联供气。2 船舶增压装置的管理特点对于涡轮增压器发动机来说,只要掌握了正确的管理方法并定期检查维护好涡轮增压器,不但会使涡轮增压器的使用寿命大大延长,提高了动力性,而且也提高了使用的经济性。 2.1新安装涡轮增压器的原则。 (1)清洗并换油。更换新的增压器前,务必将柴油机的旧润滑油放尽,清洗润滑系统,更换滤芯,注入新的机油,而这一点往往是现场检修工作中易忽视的。(2)检查异物。检查空滤器、进排气管中有无杂物。检查进回油管,确保管路通畅,无内衬剥落现象。(3)预润滑。以新安装的增压器使用前,诮先将机油从增压器
15、的进油孔注入,转动压气机叶轮数次,使转子轴承充油后,再注入适量机油,确定回油孔有油流出,保证增压器在使用前轴承处得到充分的润滑。(4)总装增压器时不得有杂物落入壳体内腔或管道中。2.2废气涡轮增压器使用注意事项及保养 废气涡轮增压器经常处于高温下工作,进入废气涡轮端的温度在600左右。增压器转子以每分钟几万转到十几万转的高速旋转,为了保证增压器的正常工作,使用中应注意以下几点: (1)使用正确牌号的润滑油,并定期更换。对涡轮增压柴油机至少应使用CD级增压机油。 (2)发动机发动以后,特别是在冬季,发动机点火后,应怠速运转几分钟,千万不能轰油门,以防止损坏增压器油封。 (3)熄火前,发动机也应怠
16、速运转几分钟,让发动机、增压器转子的转速降下来以后再熄火,以防止猛轰油门,增压器转速很高,突然熄火,机油泵不打油,增压器转子仍在高速惯性运转,干磨损坏轴承。 (4)由于经常处于高温下运转,到增压器的润滑油管线由于高温,内部机油容易有部分的结焦,这样会造成增压器轴承的润滑不足而损坏。 (5)检修发动机时,应注意千万不能让杂物进入增压器,以防损坏转子。 (6)WD615机经增压后,空气进入中冷器,有几道橡胶管连线,要求在出车前、修车中检查其连接情况,防止松动、脱落,以免造成增压器失效和空气短路进缸。 (7)禁止柴油机长时间急速运转(一般不超过5min)因怠速时机油油压较低,不利于增压器的润滑,容易
17、使轴承过早磨损增压器的日常维护多年的经验告诉我们,造成涡轮增压器故障的主要原因是润滑问题,占第二位的原因是外来物体进入压气机叶轮或涡轮叶轮。除了偶尔要对压气机进行清洗以外,不需要单独对涡轮增压器作周期性的维护保养。因为一般的维修人员没有专用设备是不能对涡轮增压器做校准和调整工作,并且涡轮增压器的润滑油是由它所在的发动机供应的。所以涡轮增压器的预防性维护保养主要是保证发动机与空气增压系统的完整性,以及不让发动机以损害涡轮增压器和发动机自身的方式来工作3船舶增压装置的故障诊断及其对策 3.1运行中故障的现象及原因 增压技术广泛应用于现有的船舶柴油主机中,增压系统是指实现柴油机增压的成套装置,随着增
18、压技术的广泛应用和发展,柴油机输出功率越来越大,增压能力越来越强,但是同时随着其输出功率的增大和劣质原料的使用,其故障也在逐渐增加。柴油机废气涡轮增压系统由柴油机、压气机、废气涡轮、空气冷却器和辅助的扫气泵等基本元件组成。其主要任务是提供足够的空气,保证柴油机扫气和燃烧的需要。由于柴油机工况不同,产生的废气能量也不同;柴油机燃烧的燃料不同,其废气所含成分也不同。增压系统在工作中经常出现故障,在运行中故障的现象及原因如下: 图3-1空气在工作叶轮前缘附近的流动情况 图3-2 空气在扩压器前缘附近的流动情况3.1.1增压器的喘振增压系统气流通道堵塞。产生喘振一般是由于气流通道的堵塞、增压器和柴油机
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