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柴油发电机组的废气涡轮增压系统介绍

发布时间:2018.07.12 新闻来源:星光 浏览次数:

 

今天星光发电设备继续为大家介绍柴油发电机组废弃涡轮增压系统的增压方法。柴油发电机组废气涡轮增压是利用柴油发电机组排出的废气能量来驱动增压器,将空气压缩后再送入汽缸的种增压方法。

 

柴油发电机组


柴油发电机组采用废气涡轮增压后,可提高输出功率30%~100%以上,同时还可减少单位功率的质量,缩小外形尺寸,节省原材料,降低燃油消耗率,增大柴油发电机组扭矩,提高载荷能力以及减少排气对大气的污染等优点,因而得到广泛应用。尤其在高原地区,因气压低、空气稀薄,导致输出功率下降,一般当海拔高度每升高1000m,功率将下降8%~10%。柴油发电机组若装设涡轮增压器后,可以恢复原输出功率,其经济效果尤为显著。

柴油发电机组废气涡轮增压系统如图4-19所示。将柴油发电机组排气管接到增压器的涡轮壳上,柴油发电机组排出的具有500℃~650℃高温和一定压力的废气经涡轮売进入喷嘴环,喷嘴环的通道面积由大逐渐变小,因而可以做到:虽然废气的压力和温度在下降,但其流速在不断提高,高速的废气流,按一定的方向冲击涡轮,使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高,涡轮的转速就越快。通过涡轮的废气最后排入大气。

℃废气涡轮增压器按进入涡轮的气流方向,可分为轴流式和径流式两种:

1、径流式涡轮增压器径流式涡轮增压器的结构如图4-20所示。它主要是由涡壳、喷嘴环、涡轮和转子轴等组成。径流式涡轮增压器工作时,柴油发电机组排出的废气进入增压器的涡轮壳后,沿增压器转子轴的轴线垂直平面(即径向)流动。这是由于当气流通过喷嘴时,一部分压能和热能转换为动能,由此获得高速气流。由喷嘴环出来的高速气流按一定方向流入叶轮,在叶轮中被迫沿着弯曲通道改变流动方向,在离心力的作用下,气流质点投向叶片凹面,压力增加而相对速度降低;叶片凸面上则相对速度提高而压力降低,因此,作用在叶片凹凸面上的气流合力(即压力差)在涡轮轴上形成推动叶片旋转的力矩,因而从叶轮流出的废气经由涡轮中心沿轴排出。中型柴油发电机组大多采用径流式涡轮增压器。


2、柴油发电机组轴流式涡轮增压器轴流式涡轮增压器工作时,柴油发电机组排出的废气进入增压器的涡轮壳之后,气流沿着增压器的转子轴的轴线方向流动,故称轴流式。大型柴油发电机组大多采用这种形式的增压器。

废气涡轮增压器按是否利用柴油发电机组排气管内废气的脉冲能量,可分为恒压式和脉冲式两种增压器:

1、恒压式废气涡轮增压器是将多缸柴油发电机组全部汽缸的排气歧管接到一根排气总管内,再与增压器涡轮壳相连接,而废气以某一平均压力顺着一个单一的涡轮壳进气道道通向整个喷嘴环,这种增压器常用于大功率高增压柴油发电机组中。

2、脉冲式废气涡轮增压器的排气系统示意图如图4-21所示。以六缸柴油发电机组为例来说明,其发火次序为1-5-3-6-2-4,通常将1、2、3缸的排气道连接到一根排气歧管上,沿涡轮壳上的一条进气道通向半圈喷嘴环;而将4、5、6缸的排气道连接到另一根排气歧管,沿涡轮壳上的另一条进气道,通向另半圈喷嘴环,这样各缸排气互不干扰,这种结构可以充分利用废气的脉冲能量,并能利用压力高峰后的瞬间真空扫气,防止某缸排气压力波高峰倒流到正在吸气的另一缸中,因此,在同一根排气歧管的各汽缸发火间隔应大于180°曲轴转角。目前,中型柴油发电机组废气涡轮増压均采用脉冲式增压器。

废气涡轮增压器的主要性能指标是空气压力升高比,简称压比,用πk表示,它是压气机出口空气压力pk和压气机进口空气压力p1的比值,即

πk=pk/p1

压气机出口空气压力pk值越大,进入汽缸的空气密度也越大。涡轮增压器按压比大小可分为低、中、高增压三种:

低增压πk<1.7;中增压πk=1.7~2.5;高增压πk>2.5

一般πk>1.8的中增压,就要采用中冷器,以降低压气机出口空气温度,使进入汽缸的空气密度增大。目前,柴油发电机组上普遍采用低、中增压径流脉冲式废气涡轮増压器。高增压柴油发电机组已成为发展趋势。
 
 
 
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