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1、精选优质文档-倾情为你奉上废气涡轮增压器的效率计算 增压器的效率是衡量增压器运转的重要参数之一，下面的公式为MAN B&W公司给出的增压器效率计算公式。比热值cp和绝热指数k与温度变化无关。废气的绝热指数kG和比热值cpG受废气组成影响。T1 = 压气机进口温度，KT3 = 废气涡轮进口温度，KmL = 空气质量流量，kg/smG = 废气质量流量（空气和燃油），kg/scpL = 空气比热，J/kg.KcpG = 废气比热，J/kg.Kp1 = 空气进口压力，barp2 = 增压压力，barp3 = 透平进口压力，barp4 = 透平出口压力，barL = 空气绝热指数G = 废气绝热指数T
2、C = 废气涡轮效率p2/p1 = 压气机压比p3/p4 = 废气涡轮压比效率的定义多家主机制造商采用MAN B&W柴油机废气涡轮增压器。通常来讲，有两种效率计算方法是比较常用的。1、废气涡轮定义：总效率是增压器的一个最常用的热力学性能参数。该方程中涉及到压气机前后的Total pressure，透平前total pressure和total温度。由于废气涡轮dynamic pressure的进一步用途未知，计算中不必考虑涡轮机排气壳的流速；结果是计算中使用static废气涡轮出口压力而不是total pressure。2、主机定义：定义了主机的涡轮增压效率。与废气涡轮定义相比，p2等于气缸前
3、空气管的压力与空冷器压力降之和，p3为气缸后废气管内压力。应注意的是：在计算主机定义的增压器效率时，考虑到增压系统的很多损失，所以在相同的增压器热力状态下，其效率低于废气涡轮定义的增压器效率。在比较增压器效率时，应指明计算效率的定义方式。如果定义中的某个压力值或温度值未知，则不能得出增压器的效率。下表列出了两种效率定义方法计算中的主要不同点。废气涡轮增压器常见故障的分析废气涡轮增压器常见故障的分析在近代柴油机的增压系统中，废气涡轮增压器是应用最广泛的一种，特别是船舶柴油机，绝大多数都采用这种增压器。废气涡轮增压器是一种利用柴油机废气能量带动涡轮增压器，使进入气缸的空气压力增大来提高功率的机器。
4、装有废气涡轮增压器的柴油机可以提高它的经济性，降低单位马力的重量和节约材料。废气涡轮增压器是由许多精密零件组成的，由于工作温度高、温差大、转速高，在运行过程中很容易发生故障，轻者使运转恶化，重者造成零件的损坏，甚至会导致整台增压器的报废。因此，在管理使用中，对于增压器的大、小故障或征兆都应认真地对待，并且要经常检查，发现问题要及时妥善地处理。现将废气涡轮增压器的常见故障分析如下：一、增压压力不足柴油机在额定工况下运转时，若发现增压压力下降超过了标定进气压力的l0以上，应立即进行必要的检查和处理。增压压力的下降，会使气缸充气量减少，从而导致燃油燃烧恶化。大大影响柴油机功率的发挥。若在增压压力下降
5、的同时，增压器转速亦下降，其原因在于废气涡轮方面或机械方面；若增压压力下降的同时，增压器转速无显著变化，那么，原因应在压气机方面。具体分析如下：1增压器的空气滤器阻塞，使吸气损失增大，造成增压压力不足。通常情况下，空气滤器在使用1500-3000小时后，应彻底清洗一次。2压气机部分的内部空气通道油垢过多，当气流在较多油垢的通道内经过时，会使气流阻力增加，造成增压压力降低。平时管理中，要注意定期对增压器部分进行冲洗。对内支承式的中、小型涡轮增压器，可以拆下压气机壳进行气道冲洗；对于外支承式涡轮增压器，因拆卸清洗比较困难，可以不必拆卸，直接用水力冲洗，即在压气机进口通道处喷水冲洗。冲洗时，由于压气
6、机的高速旋转，使水在压气机流道内受到搅拌，在这些水的冲击下将油垢清除。喷水应在柴油机额定负荷的80100范围内进行；每次喷水的时间要短(45秒为宜)；每次喷水量可根据增压器的大小而定，一般每次喷水量为0225升，连喷几次，待增压压力恢复正常后即可停喷。喷入压气机通道内的水进入柴油机气缸后立即雾化随之排出，对柴油机的工作没有影响。3外支承式的增压器，当压力机背面的气封装置损坏时，将使大量空气从背面漏向中间壳，与涡轮排出的废气一道排向大气，也会造成增压压力的下降。4由于燃油燃烧不良，使转子部分产生积碳，或者由于增压器轴承损坏等原因使增压器旋转阻力增大，也会造成增压压力的下降。遇到这种情况时，除了要
7、清除增压器转子部分的积碳或更换轴承外，对于柴油机燃烧不良的原因一定要查明并及时处理。应该注意的是，当柴油机低负荷运转时，使增压压力下降，而增压器轴封处都是从增压器出口端引来空气密封的，这就使这种气密作用减弱，带有碳渣的燃气便容易进入轴封处。5由于增压器至进气阀之间的管路或接头漏气使增压压力下降。6由于涡轮处排气背压过高和排气不通畅，使转子转速降低也会导致增压压力的下降。涡轮处排气背压过高的原因主要是：排气管变形或阻塞。7由于长期处于高温状态，喷嘴环叶片变形，使喷嘴面积增大，因而转子的转速势必降低，导致增压压力的下降。8由于活塞、活塞环、气缸套及气阀等零件的严重磨损，增压空气进入后便会大量漏泄，
8、因而导致增压压力的下降。这是柴油机本身故障所致，不必对增压器进行修理。9带有中冷器(又称空冷器)的增压柴油机，当中冷器内部气道沾污后，空气流动阻力必然要增大，使增压压力下降。通过中冷器前后的测压装置，可以随时检查其压差值。一般当中冷器前后的压差超过2.67104Pa(200mmHg)时，就要对中冷器进行清洗。10由于增压器转动件与固定件相碰摩擦机械损失增大，使转子转速下降，导致增压压力下降。11涡轮外缘与涡轮外罩间隙过大，也会使增压压力下降。二、增压器涡轮进口温度过高若发现增压器涡轮进口温度超过规定值时，应立即降低负荷或停车，以免过热烧坏涡轮机零件。涡轮进口温度过高的原因如下：1涡轮机的排气背
9、压过高，出口管道有阻塞之物，使气流不能畅通。2由于涡轮机喷嘴叶片变成弓形，使通道截面积变小，而引起进口的温度过高。3柴油机因某种原因使排气温度过高。三、增压器的冷却水温度过高运转中，如果增压器的冷却水出口温度过高会使零件过热，使磨损加剧。冷却水温度过高的原因大致如下：1进入增压器的冷却水温度过高。这时，需要采取有效措施降低进水温度。2柴油机的排气温度过高，使增压器涡轮机的温度也过高而导致冷却水温度过高。这时，只需排除柴油机排气温度过高这一故障后即可重新起动。3增压器冷却水腔堵塞，使冷却水量减少。这时，需要停车将增压器冷却水腔堵塞之物清除。运转中，若发现增压器冷却水温度过高时，应降低负荷或减速运
10、行一段时间。在此期间要密切注意滑油温度是否正常，一旦滑油温度也升高时，则应立即停车检查，在降低负荷或减速运转期间来分析判断水温过高的原因。原因大致确定后，即可停车处理。四、增压器轴承滑油温度过高如果增压器轴承滑油温度过高，可能是由以下原因造成的：1增压器的冷却水管道堵塞，使冷却水流量减少水温升高，造成轴承部分冷却不良而导致油温升高。2增压器涡轮端的气封或油封损坏，使高温燃气进入滑油腔，引起滑油温度增高。这时，只要将损坏的气封或油封拆下换新即可。3轴承损坏，磨损加剧引起油温过高。这时，只要更新轴承即可。在运转中，若发现增压器轴承滑油温度过高时，应立即停车检查，查明原因后要及时处理。否则不得重新开
11、车。五、废气倒流运转中，如果在柴油机进气管处发出敲鼓_样的钝声(若提高柴油机的转速，则声音更加剧烈)，这是由于柴油机排出的废气倒回气缸，又从进气阀处窜入进气管道所造成的。废气倒流不仅使排气温度上升，还会使进气管内的温度上升，使气缸的充气效率降低，导致功率的下降。废气倒流的主要原因是：增压器涡轮机喷管堵塞或喷管通道太狭窄，因而增大了废气排出的阻力，使此处积聚的压力增高甚至超过了进气压力。当进、排气阀重叠开庭时，废气便经排气管倒流回进气管道，并且发出象敲鼓一样的“咚咚”声音。继而引起喘振。遇到这种情况，只需拆卸涡轮机部分进行检查，排出涡轮机喷管的堵塞物即可。六、异响与振动运转中，增压器有时发生强烈
12、振动并且伴随着不正常响声，这通常是由于以下原因造成的：1增压器中的旋转零件(如压气机叶轮、涡轮机叶轮等)损坏或变形，引起异响和不平衡振动。2增压器的轴承损坏，轴承间隙过大或轴承固定件松动，将会引起转子的强烈振动。这需要检查各轴承、气封和油封的固定情况及配合间隙的大小。必要时，要更换这些零件。3增压器转子上附有不均匀的积碳，使转子的动平衡受到破坏，引起强烈振动。这时只需仔细地将积碳清除干净即可。4增压器涡轮机叶轮、压气机叶轮，由于弯曲、变形或折断而与固定件相碰、摩擦产生不正确的响声。这时，要严格检查涡轮机叶轮和压气机叶轮，如有损坏则应修理或换件。5增压器涡轮进气口吸入活塞环碎块等异物发出强烈的响
13、声。遇到这种情况时，不但要拆开增压器，清除异物，检查涡轮机叶轮是否损坏，还要检查柴油机，找到异物的来源及时予以处理。七、涡轮端气窗冒烟气和轴承油变质运转中，增压器涡轮机端轴封平衡室的气窗向外冒烟气和轴承油变质，这是由下列原因造成的：增压器涡轮端的气封磨损过重甚至损坏，失去了密封作用或因来自压气机的密封空气通道堵塞。导致密封作用变坏，使柴油机的排气漏入平衡室，经气窗冒出。遇到这种现象，要停车将损坏的气封换新或清通密封空气通道。因此，在运转中，要经常检查气窗有否烟气冒出，从而判断气封的密封情况，及时发现问题及早处理。还要注意保持气窗的滤网清洁，使其与大气畅通，防止因滤网堵塞使气封漏出的烟气不能及时排出而侵入滑油室内，使滑油温度升高、很快变黑(变质)，润滑作用恶化，导致轴承损坏。还应特别注意的是，运行中的增压器轴承的油位不断地上升并伴有乳化现象，其原因主要是增压器的冷却水漏入滑油室内所致。遇到这种情况，要立即停车，仔细检查漏水部位，及时予以处理。专心-专注-专业