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柴油發(fā)電機(jī)廢氣渦輪增壓器的裝配與測(cè)量

 

摘要：渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，從而提高柴油發(fā)電機(jī)的功率，讓發(fā)電機(jī)組動(dòng)力更足，提升發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力性能和提高燃油經(jīng)濟(jì)和降低尾氣排放，具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬態(tài)響應(yīng)特性。本篇文章對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組增壓設(shè)計(jì)采用新的裝配思路，有效提高裝配效率。

 

圖1 霍爾塞特第二代增壓器結(jié)構(gòu)剖面圖

 

 

 

一、渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)與組成

 

1、渦輪增壓器系統(tǒng)

渦輪增壓器是一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作所產(chǎn)生的廢氣通過(guò)同軸的兩個(gè)葉輪組成的結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的空氣壓縮機(jī)。與機(jī)械增壓器功能相似，兩者都可增加進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)或鍋爐的空氣流量，從而提升燃燒效率。常見(jiàn)用于汽車(chē)引擎中，透過(guò)利用排出廢氣的熱量及流量，渦輪增壓器能提升內(nèi)燃機(jī)的輸出功率或者在同等輸出功率下提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

2、工作原理

渦輪增壓器一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作轉(zhuǎn)產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)的技術(shù)，渦輪增壓柴油發(fā)電機(jī)是依靠渦輪增壓器來(lái)加大柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣量的一種柴油發(fā)電機(jī)，渦輪增壓器實(shí)際上就是一個(gè)空氣壓縮機(jī)。它是利用柴油發(fā)電機(jī)排出的廢氣作為動(dòng)力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪（位于排氣道內(nèi)）渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪（位于進(jìn)氣道內(nèi)），葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來(lái)的新鮮空氣，再送入氣缸。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步加快，空氣壓縮程度得以加大，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣量增加，相應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)輸出功率增大。

3、渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)

渦輪增壓器包括渦輪機(jī)殼體、壓氣機(jī)殼體、中間殼體、渦輪、泵輪、浮動(dòng)軸承、排氣旁通閥和執(zhí)行器等。渦輪和泵輪裝配在同一根軸上，通過(guò)兩個(gè)浮動(dòng)軸承分別安裝于渦輪殼體和壓縮殼體內(nèi)，中間體內(nèi)有潤(rùn)滑和冷卻軸承的油道，還有防止機(jī)油漏入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)中的密封裝置等，渦輪機(jī)排氣葉輪、壓氣機(jī)葉輪和密封套等零件安裝于增壓器軸上，構(gòu)成渦輪增壓器轉(zhuǎn)子，來(lái)自排氣歧管的廢氣壓力使渦輪高速旋轉(zhuǎn)，同軸上的泵輪跟著旋轉(zhuǎn)，把進(jìn)氣壓入氣缸。

4、渦輪增壓器的作用

（1）提高柴油發(fā)電機(jī)升功率。

在柴油發(fā)電機(jī)排量不變的情況下可以通過(guò)增加進(jìn)氣密度，讓柴油發(fā)電機(jī)可以多噴油，從而提高柴油發(fā)電機(jī)的功率，加裝增壓器后的柴油發(fā)電機(jī)的功率及扭矩要增大20%~30%。反之在同樣的功率輸出的要求下可以降低柴油發(fā)電機(jī)的缸徑，縮小柴油發(fā)電機(jī)的體積和重量。

（2）改善柴油發(fā)電機(jī)的排放。

渦輪增壓器柴油發(fā)電機(jī)通過(guò)改善柴油發(fā)電機(jī)的燃燒效率，減少柴油發(fā)電機(jī)廢氣中顆粒物和氮氧化物等有害成分的排量。是柴油柴油發(fā)電機(jī)達(dá)到歐二以上排放標(biāo)準(zhǔn)不可缺少的配置。

（3）提供高原補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/span>

部分高海拔地區(qū)，海拔越高，空氣越稀薄，帶渦輪增壓器的柴油發(fā)電機(jī)就可以克服因高原空氣稀薄導(dǎo)致的柴油發(fā)電機(jī)的功率下降。

（4）提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低油耗。

由于帶渦輪增壓器的柴油發(fā)電機(jī)燃燒性能更好，可以節(jié)省燃油3%-5%。

（5）具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬態(tài)響應(yīng)特性。

 

圖2 柴油發(fā)電機(jī)增壓器的結(jié)構(gòu)原理圖

 

 

二、增壓器裝配過(guò)程

 

① 把中間殼的壓氣機(jī)端朝上，將彈簧卡環(huán)裝進(jìn)壓氣機(jī)端軸承座孔內(nèi)側(cè)環(huán)槽中，注意不要碰傷軸孔。然后放入抹上清潔機(jī)油的浮動(dòng)軸承，推力環(huán)再裝入另一彈簧卡環(huán)：在裝浮動(dòng)軸承時(shí)，要注意把側(cè)面有油槽的一端向上。在每個(gè)彈簧卡環(huán)裝入后，均要檢查卡環(huán)是否完全進(jìn)入環(huán)槽內(nèi)。

② 把中間殼的渦輪端朝上如同步驟．中所述次序?qū)椈煽ōh(huán)、浮動(dòng)軸承、推力環(huán)依次裝入渦輪端軸承孔中，在裝浮動(dòng)軸承時(shí)要注意把側(cè)面有油槽的一端向上。

③ 用細(xì)鐵絲制作的兩個(gè)圓環(huán)套在手指上，將兩個(gè)彈力密封環(huán)張開(kāi)，套入渦輪轉(zhuǎn)子軸密封環(huán)槽中，注意不能用力過(guò)猛，以免導(dǎo)致彈力密封環(huán)永久變形或斷裂。

④ 在安裝渦輪轉(zhuǎn)子軸上兩只彈力密封環(huán)時(shí)開(kāi)口位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)180°，然后在密封環(huán)上抹上清潔機(jī)油，小心地將轉(zhuǎn)子插到中間殼中去，套裝時(shí)注意不要使軸上臺(tái)階及螺紋碰傷浮動(dòng)軸承內(nèi)孔表面。為防止套裝時(shí)環(huán)從一邊滑出或斷裂，彈力密封環(huán)相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸的位置要居中，并依靠中間殼座孔上錐面作引導(dǎo)，使之能順利滑入密封環(huán)座孔中。

⑤ 用手托住已裝入中間殼的渦輪葉輪，將渦輪葉輪出口處六角形臺(tái)肩夾在臺(tái)虎鉗上．并用手輕輕扶住中間殼不使產(chǎn)生意外的傾側(cè)，注意要防止渦輪轉(zhuǎn)子軸從中間殼中滑出。

⑥ 將推力片和隔圈套在軸上，再放入抹上清潔機(jī)油的推力軸承，注意推力軸承平面上方的進(jìn)油孔要向下對(duì)準(zhǔn)中間殼上的進(jìn)油孔，然后放上止動(dòng)墊片，擰緊4個(gè)螺栓后，將止動(dòng)墊片翻邊保險(xiǎn)，鎖住4個(gè)螺栓。然后再將另一塊推力片套在軸上及裝入擋油板，注意擋油板上的導(dǎo)油舌，必須伸入回油腔。

⑦ 將已裝有彈力密封環(huán)的軸封抹上清潔機(jī)油后裝入壓氣機(jī)端氣封板上相應(yīng)的座孔中去，裝入前將兩個(gè)環(huán)的開(kāi)口位置錯(cuò)開(kāi)，使之相隔180°，另將“0”形橡膠密封圈套入壓氣機(jī)氣封板11外圓的環(huán)槽中，為了便于壓入中間殼，橡膠密封圈外圓表面上適當(dāng)抹上一些薄機(jī)油，再壓入中間殼機(jī)體中去。

⑧ 在對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子及壓氣機(jī)葉輪上動(dòng)平衡標(biāo)記后套上壓氣機(jī)葉輪，將自鎖螺母擰上并擰緊至與軸端面上的動(dòng)平衡記號(hào)對(duì)準(zhǔn)為止[此時(shí)的擰緊力矩為39~44N·m（44N·5kgf•m）]，在擰緊時(shí)不允許壓氣機(jī)葉輪相對(duì)于軸有轉(zhuǎn)動(dòng)（若壓氣機(jī)葉輪不能順利套入軸上時(shí)，可將壓氣機(jī)葉輪浸入沸水加熱后再套入）。

⑨ 從臺(tái)虎鉗上取下已裝好的組合件，按原來(lái)標(biāo)記裝入無(wú)葉渦殼中，注意在裝配時(shí)不要歪斜以免碰傷渦輪葉片頂尖部分，然后再裝上渦輪端壓板及止動(dòng)墊片，擰緊六角螺母[擰緊力矩為39N·m(4kgf•m)]后，將止動(dòng)墊片翻邊鎖住八個(gè)螺母。

⑩ 將壓氣機(jī)殼對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記裝到中間殼中去，裝配前先將"v”形夾箍23套入中間殼，并注意裝配時(shí)不要歪斜，以免壓氣機(jī)殼圓弧部分碰傷壓氣機(jī)葉輪葉片頂尖部分，裝上"v”形夾箍并擰緊螺栓[擰緊力矩為14.7N·m（1.5kgf•m)]。

? 在中間殼進(jìn)油孔中注入清潔機(jī)油后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪應(yīng)靈活旋轉(zhuǎn)，并細(xì)心測(cè)聽(tīng)，檢查有無(wú)碰擦聲。

 

圖3 柴油機(jī)增壓器裝配流程圖

 

 

三、裝配后測(cè)量

 

總裝完后，應(yīng)對(duì)下列兩項(xiàng)進(jìn)行測(cè)量。

（1）渦輪壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)量的測(cè)量

把有千分表的吸鐵表座放在渦殼出口法蘭平面上，將千分表的測(cè)量棒末端頂在渦輪葉輪出口處的六角形臺(tái)肩平面上，再用手推拉轉(zhuǎn)子軸即測(cè)得最大軸向移動(dòng)量，其值應(yīng)小于0.25mm，若超過(guò)此值，則應(yīng)進(jìn)一步檢查止推軸承及推力片等各組合件。此法可用于增壓器已裝在發(fā)電機(jī)組情況下的測(cè)定。

（2）壓氣機(jī)徑向間隙

用手指從徑向壓轉(zhuǎn)子軸上自鎖螺母后，用厚薄規(guī)測(cè)鼠壓氣機(jī)葉輪葉片與壓氣機(jī)殼之間最小間隙，此間隙應(yīng)大于0.15mm，小于此值時(shí)應(yīng)予以拆印檢查。檢查時(shí)小心不要損壞葉輪上葉片，此法亦可在已安裝增壓器的發(fā)電機(jī)組上進(jìn)行。

 

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