柴油机涡轮增压器喘振的分析及排除教学内容.doc
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1、柴油机涡轮增压器喘振的分析及排除精品文档大连交通大学成人教育学院毕业论文(设计)题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除铁道机车车辆专 业 学生姓名刘杨 班级 指导老师 职称(务) 指导单位 教研室主任 完成日期 年 月 日大连交通大学成人教育学院毕业论文(设计)评阅书 学生姓名刘杨 班级 题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除 指导老师 职称(务) 指导单位 教研室主任 1. 指导教师评语: 签名: 2. 答辩委员会综合评语: 经毕业(论文)设计答辩委员会综合评定成绩为: 答辩委员会主任(签字): 年 月 日大连交通大学成人教育学院毕业论文(设计)题目柴油机涡轮增压器喘振的原因分析及排除起
2、止日期 年 月 日至 年 月 日 学生姓名刘杨 班级 指导老师 职称(务) 指导单位 教研室主任 日期 年 月 日任务及要求 1在查阅分析资料的基础上确定论文研究的主要内容及论文提纲 2.对我国铁路东风型内燃机车废气涡轮增压器喘振的原因进行分析 3.探讨影响我国铁路东风型内燃机车废气涡轮增压器喘振的具体原因及消除方法 4.提出消除东风型内燃机车废气涡轮增压器喘振的几点建议 5.论文要求内容详实、论据充分、条例清楚、结构严谨、有独立见解、有所创新,论文符合大连交通大学成人教育学院毕业设计的要求。毕业设计(论文)内容计:说明书(论文) 16 页 表 格 0 张 插 图 0 幅 附 设 计 图 0
3、张 完成日期 年 月 日摘 要 增压是提高柴油机功率最主要、最有效的途径,随着增压压力的提高,柴油机的功率成比例提高,因此增压器一旦工作异常或发生故障对柴油机的工作性能影响很大。经调查发现,增压器故障在柴油机故障中所占比例正在逐年增大,而其中又以增压器的喘振最为常见,且危害巨大。本文即深入分析柴油机涡轮增压器的喘振故障,又对增压器的特性进行探讨,并且对增压器与柴油机的配合进行讨论,进而深入分析增压器喘振故障的理论原因,并给出一些实际情况中引起喘振的具体因素和相应的预防、排除方法。关键词:柴油机涡轮增压器 喘振 分析 排除目 录第一章 引言第二章 增压器喘振原因的分析2.1 喘振的机理2.2 增
4、压器的配合及选配第三章 影响增压器喘振的具体原因及消除方法3.1 系统阻力增加3.2 增压器或柴油机本身故障3.3 运转中的增压器与柴油机暂时失配3.4 机车使用时对保护增压器的要求第四章 几点建议结 论谢 辞 参考文献第一章 引言柴油机的功率决定于单位时间内喷进柴油机的燃油量及其转化效果(热效率)。为了确保燃油能够完全燃烧而转变成有效的机械功,必须向气缸送进与燃油量相适应的空气。如果把送入气缸的空气预先进行压缩增加空气密度,那么在相同气缸容积下,就可送入较多的空气,因此相应也就能燃烧更多的燃油,从而可以增加柴油机的功率。柴油机的功率随着增压压力的增加而成比例的提高,这是一个已经被生产实践所证
5、实的事实。同时由于采用了废气涡轮增压,利用了废气的能量,柴油机的经济性进一步得到了提高。废气涡轮增压技术的发展使柴油机的性能得到了飞跃式的提高,柴油机的发展离不开增压技术的进步。在人们不断的努力之下,增压技术近年来有了长足的进步,能够在尽量高的增压比(提高的柴油机的功率)下获得较高的增压器效率,增压度越高,增压器的功率越大,增压系统的作用也就越重要,增压系统工作的优劣对柴油机性能的影响也就越来越大,或者说新型柴油机增压度越高,其性能的优劣越来越依赖于增压系统工作情况的优劣。基于以上的分析的结论,我们可以发现,增压系统工作的好坏,直接影响着柴油机的工作乃至机车的正常运用。近些年来,机车上的涡轮增
6、压器故障越来越令人关注,柴油机的损坏事故有20%是由涡轮增压器引起的。在废气涡轮增压器故障中,最常见的又是压气机的喘振、压气机叶轮材料的蠕变引起的损坏以及增压器轴承的损坏这三种了。其中又以压气机的喘振最容易发生也最为常见。本篇论文仅以此为题,通过对废气涡轮增压器喘振的具体原因及排除方法等几个方面的探讨研究,给出柴油机废气涡轮增压器喘振故障的解决方法。第二章 增压器喘振原因的分析2.1喘振的机理喘振是指流体机械及其导管系统在特定的周期内,排出压力和排量发生变化时,流体和固体相互作用,引起的一种自激振动。喘体的大小与管子的容量成正比,增压器产生喘振的原因是压气机在某一小流量下工作,引起叶轮的扩压器
7、的叶片通道内产生强烈的气流分离所致。现代涡轮增压器压气机大多采用带后弯式叶片的叶轮和机翼型叶片的扩压器,在叶片扩压器进口处,气流速度可分解成相互垂直的圆周分速和径向分速,当气流相对叶片的转速一定而流量变化时,气流的圆周分速可认为是不变的,径向分速是变化的,因此气流速度的大小和方向都随径向分速而发生变化。理论研究指出,压气机流量大于或小于设计流量时均在压气机通流部分产生不正常流动,设计流量情况下,气流进入叶轮的方向对准叶片中心线,无撞击,压气机运行顺畅。当流量大于设计流量时,气流冲击叶轮进口端叶片的凸面而在凹面发生气流分离现象。但由于叶片向前转动,其凹面压向气流使这种分离现象减弱,因而除了降低压
8、气机效率外不会引起压气机喘振。但当流量小于设计流量时,气流将冲击叶轮进口端叶片的凹面,在凸面产生气流分离。由于叶片向前转动,进一步扩大了这种分离现象,这种气流分离的加剧,使压气机内的压力低于发动机进气管道内的压力而产生瞬时倒流现象,接着气流又在叶轮的作用下正向流动,由于流量过小和气流分离区的继续扩大而使倒流反复产生,气流强烈脉动,噪声加剧而产生喘振。2.2增压器的配合及选配当柴油机在不同工况下运行时,相应每一个工况,柴油机需要一定的空气量和压力,此空气量和压力将由压气机供给。将各个工况下所需的空气量和压力绘制在压气机的特性图上,即得柴油机和压气机的配合工作线。良好的配合应保证柴油机的运行线处在
9、机压气特性线的高效率区,并且不发生喘振、超速和阻塞等现象。而一旦压气机与柴油机的配合不当,则要么发生喘振,要么柴油机无法高效率运行。第三章 影响增压器喘振的具体原因及消除方法3.1系统阻力增加 柴油机运行时,整个增压系统形成了一个气体的流道。气体的流动路线是:进气滤网一空气冷却器一扫气箱(或进气管)一气缸(包括燃烧室主进、排气阀)一排气管一废气涡轮一烟囱(或予热锅炉与消声器)。在上述流动路线中,压气机经过滤网从大气中吸人空气,把从废气涡轮得到的机械功加给空气使其压力提高,向气缸提供燃烧所需的空气,然后又在涡轮中进一步膨胀并排出。气流流过每一部件时都会产生阻力损失,压力均有下降,这是正常的。但是
10、当上述流动的路线中的任一环节,若因污染、积垢严重或其它阻塞因素增加,压气机的负担就会增加,流量减少,使联合运行工况接近喘振线。其中最容易赃污的部件是进气滤网、压气机叶轮与扩压器、空气冷却器和涡轮、流道等。3.1.1压气机因进口滤网污垢积累阻塞。它不仅会使压气机的进气阻力增大,供气量减少,压缩比降低,而且导致柴油机排温上升,增压器转速随之上升,容易引起超速和喘振。消除方法:清洗或者换新进口滤网。3.1.2消音器的羊毛毡松脱,对空气的流动阻力增大,导致流经压气机的空气流量减少而发生喘振。消除方法:将松脱的羊毛毡重新铆好。3.1.3压气机和扩压器叶片严重积垢。增压器工作一段时间后,工作叶轮以及扩压器
11、叶片上常累积一些污垢,厚度可达0515mm。这时,在同样转速下,压气机的效率和压缩比都将降低。一方面,因阻力增加而使流量向减少的方向发展:另一方面,又因效率下降使同样转速下的压缩比下降而影响压气机的流量特性。综上所述,积垢严重到一定程度时,将使运行线左移而使工作点进入喘振区,产生喘振。消除方法:定期做好涡轮增压器的常规检修,之后严格按要求做好柴油机运行当中对涡轮和压气机的清洗工作。3.1.4空气冷却器脏堵,对气流的流动阻力增大,使压气机背压升高,同时流经压气机的空气流量也减小而发生喘振。消除方法:对空气冷却器空气面进行化学清洗,清除脏物。3.1.5气缸进排气口积碳和油污等造成气口气流面积减小。
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