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1、 主推进动力装置 Introduction to ship 1 柴油机的增压 P132 P476 增压是提高柴油机功率的最主要途径。增压是提高柴油机功率的最主要途径。 柴油机功率随增压压力的增加成比例地增加。柴油机功率随增压压力的增加成比例地增加。 采用废气涡轮增压，由于利用了废气能量，柴油机的经采用废气涡轮增压，由于利用了废气能量，柴油机的经 济性还可同时得到提高。济性还可同时得到提高。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 2 废气涡轮增压的两种基本方式废气涡轮增压的两种基本方式 P133 P477 1 1、等压增压、等压增压 结构特点结构
2、特点： 柴油机所有气缸的柴油机所有气缸的 排气管都连接于一根粗排气管都连接于一根粗 大的排气总管，排气总大的排气总管，排气总 管再与废气涡轮连接，管再与废气涡轮连接， 如图如图4-164-16所示。所示。 这样，这样，排气总管实排气总管实 际上还起了稳压箱的作际上还起了稳压箱的作 用，用，尽管各气缸轮流排尽管各气缸轮流排 气，但进入涡轮时气体气，但进入涡轮时气体 压力的波动不大。压力的波动不大。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 3 废气涡轮增压的两种基本方式废气涡轮增压的两种基本方式 P133 P478 2 2、脉冲增压、脉冲增压 采用脉
3、冲增压的目的就是要尽可能多地利用脉冲能。采用脉冲增压的目的就是要尽可能多地利用脉冲能。 结构特点：结构特点： 将涡轮增压器尽量靠近气缸，并把柴油机各缸的排气支管将涡轮增压器尽量靠近气缸，并把柴油机各缸的排气支管 做得短而细，使排气管容积尽可能小些。做得短而细，使排气管容积尽可能小些。 通常是以二、三缸（通常是以二、三缸（最多允许缸数最多允许缸数）为一组，共用一根排）为一组，共用一根排 气支管，再让几根排气支管分别通往废气涡轮的几个进口。气支管，再让几根排气支管分别通往废气涡轮的几个进口。如如 图图4-174-17所示。所示。 废气进入涡轮壳内相互隔开的几个腔，再分别流向喷咀环废气进入涡轮壳内相
4、互隔开的几个腔，再分别流向喷咀环 对应的部分。对应的部分。 这种系统工作时，排气管中形成脉冲压力波，进入涡轮的这种系统工作时，排气管中形成脉冲压力波，进入涡轮的 废气压力和速度都是变化的，所以称为脉冲涡轮增压。废气压力和速度都是变化的，所以称为脉冲涡轮增压。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 4 废气涡轮增压的两种基本方式废气涡轮增压的两种基本方式 P135 P479 发火顺序：发火顺序： 1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4 1-5-4-6-2-31-5-4-6-2-3 1-4-2-6-3-51-4-2-6-3-5 1-6-2-4
5、-3-51-6-2-4-3-5 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 5 两种基本增压方式比较 P134 P249 在等压涡轮增压系统中：在等压涡轮增压系统中： 只利用废气定压能；只利用废气定压能； 排气管中维持着恒定的压力，涡轮工作稳定，涡轮效率高；排气管中维持着恒定的压力，涡轮工作稳定，涡轮效率高； 排气管的布置简单，排气管的布置简单，都连接于一根粗大的排气总管，排气总管再与废气都连接于一根粗大的排气总管，排气总管再与废气 涡轮连接；涡轮连接； 使用管理要求较低；使用管理要求较低； 由于排气管容积大，低负荷时排气管中压力低，能量少，涡轮发出
6、的功由于排气管容积大，低负荷时排气管中压力低，能量少，涡轮发出的功 率不能满足压气机的要求，率不能满足压气机的要求，必须另设辅助风机来满足低负荷时的要求。必须另设辅助风机来满足低负荷时的要求。加速加速 时，排气管中废气压力建立比较慢，增压器跟不上柴油机的加速，；时，排气管中废气压力建立比较慢，增压器跟不上柴油机的加速，； 等压增压中脉冲能量回收的比例很低。等压增压中脉冲能量回收的比例很低。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 6 两种基本增压方式比较 P134 P249 在在脉冲脉冲涡轮增压系统中：涡轮增压系统中： 不但利用废气定压能，还能有
7、效利用废气的不但利用废气定压能，还能有效利用废气的脉冲能脉冲能； 排气管中的压力和速度变化较大，排气管中的压力和速度变化较大，涡轮工作不稳定，涡轮效率较低涡轮工作不稳定，涡轮效率较低； 对排气系统、构造和加工方面都有严格的要求，对排气系统、构造和加工方面都有严格的要求，柴油机各缸的排气支管柴油机各缸的排气支管 要做得短而细，以二、三缸（最多允许缸数）为一组，共用一根排气支管要做得短而细，以二、三缸（最多允许缸数）为一组，共用一根排气支管； 使用管理要求较高，对排气定时和气口的清洁要求较高；使用管理要求较高，对排气定时和气口的清洁要求较高； 柴油机加速性及低负荷性能不受影响；柴油机加速性及低负荷
8、性能不受影响； 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 7 废气涡轮增压器的结构结构 P482 废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点废气涡轮增压器结构型式很多，但它们之间存在一些共同点 ，下面以典型的，下面以典型的ABBABB公司公司VTR-4VTR-4型废气涡轮增压器为例来介绍结型废气涡轮增压器为例来介绍结 构。构。 涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离心式压气机涡轮增压器是由右边的轴流式涡轮和左边的离心式压气机 组成。组成。 压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器的压气机叶轮与涡轮叶轮装在一根轴上，构成涡轮增压器
9、的 转子，它由两端的滚动轴承转子，它由两端的滚动轴承1 1支承。支承。 柴油机废气首先进入涡轮进气壳，流经喷咀环、叶轮叶片柴油机废气首先进入涡轮进气壳，流经喷咀环、叶轮叶片 后由排气壳的出口排出。后由排气壳的出口排出。 新鲜空气则经新鲜空气则经 消音滤清器吸入，流经进气壳、压气机叶轮消音滤清器吸入，流经进气壳、压气机叶轮 以及扩压器后汇集到出气蜗壳，再由出气蜗壳出口排出。以及扩压器后汇集到出气蜗壳，再由出气蜗壳出口排出。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 8 废气涡轮增压器总体结构 P139 P486 VTR-4VTR-4型增压器的结构型增
10、压器的结构 1-1-消音滤清器；消音滤清器； 2-2-压气机进气壳；压气机进气壳； 3-3-压气机叶轮；压气机叶轮； 4-4-压气机扩压器；压气机扩压器； 5-5-压气机出气壳；压气机出气壳； 6-6-隔热墙；隔热墙； 7-7-涡轮排气壳；涡轮排气壳； 8-8-转子轴；转子轴； 9-9-气封；气封； 10-10-油封；油封； 11-11-涡轮进气壳；涡轮进气壳； 12-12-喷咀环；喷咀环； 13-13-涡轮叶轮；涡轮叶轮； 14-14-涡轮排气壳；涡轮排气壳； 15-15-滚动轴承；滚动轴承； 16-16-滚柱轴承（外置式）；滚柱轴承（外置式）； 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置
11、 Introduction to ship 9 轴流式废气涡轮 P139 P482 废气涡轮主要由进气壳、喷咀环、叶轮、隔热墙和排气壳组成。废气涡轮主要由进气壳、喷咀环、叶轮、隔热墙和排气壳组成。 废气通过进气壳到达喷咀环，所以进气壳流道符合气体动力特性，通流废气通过进气壳到达喷咀环，所以进气壳流道符合气体动力特性，通流 截面积逐渐变小。进气壳用螺栓装在排气壳上。截面积逐渐变小。进气壳用螺栓装在排气壳上。 排气壳是一个简单圆柱面形壳体，上部的废气出口处做成箱形便于与烟排气壳是一个简单圆柱面形壳体，上部的废气出口处做成箱形便于与烟 囱相连，下部装有支座。囱相连，下部装有支座。 由于废气温度仍较高
12、，为了防火和防止烫伤，防止壳体变形，将增压器由于废气温度仍较高，为了防火和防止烫伤，防止壳体变形，将增压器 进气壳和排气壳均做成夹层结构，让夹层中通过冷却水进行冷却。进气壳和排气壳均做成夹层结构，让夹层中通过冷却水进行冷却。 冷却水从最低处进入，从最高处流出。由于冷却，废气一部分热量被冷冷却水从最低处进入，从最高处流出。由于冷却，废气一部分热量被冷 却水带走，减少了废气可用能。却水带走，减少了废气可用能。 近来非水冷增压器得到发展。近来非水冷增压器得到发展。ABBABB公司从公司从VTR-4VTR-4系列开始发展了非水冷式系列开始发展了非水冷式 。 VTR-4VTR-4型的非水冷增压器，其进气
13、壳流道、排气壳四周均包以绝热层，型的非水冷增压器，其进气壳流道、排气壳四周均包以绝热层， 不与冷却水接触。隔热墙不与冷却水接触。隔热墙6 6装在涡轮排气壳上，它把废气涡轮和压气机隔开装在涡轮排气壳上，它把废气涡轮和压气机隔开 ，隔热墙内腔填充了绝热材料，防止废气加热压气机。，隔热墙内腔填充了绝热材料，防止废气加热压气机。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 10 轴流式废气涡轮 P139 P482 喷咀环：喷咀环： 将压力能转化为速度 能。 涡轮喷咀环的喷咀叶涡轮喷咀环的喷咀叶 片先按设计的角度和位片先按设计的角度和位 置排列好，然后浇铸而置
14、排列好，然后浇铸而 成，喷咀环叶片均由成，喷咀环叶片均由 耐耐 热合金钢制成。热合金钢制成。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 11 轴流式废气涡轮 P139 P482 涡轮动叶涡轮动叶 涡轮动叶在增压器中的工作条件是最恶劣涡轮动叶在增压器中的工作条件是最恶劣 的。的。这是由于增压器转速很高，动叶在旋这是由于增压器转速很高，动叶在旋 转时产生很大的离心力；而且到达动叶的转时产生很大的离心力；而且到达动叶的 排气温度仍相当高，使其工作温度相当高排气温度仍相当高，使其工作温度相当高 ； 叶根呈枞树形，沿轴向嵌进叶轮轮盘边缘叶根呈枞树形，沿轴向嵌
15、进叶轮轮盘边缘 的枞树形槽口中。的枞树形槽口中。 叶身为工作部分，为满足气动性能的要求叶身为工作部分，为满足气动性能的要求 ，它的凹面、凸面均为复杂的扭曲曲面。，它的凹面、凸面均为复杂的扭曲曲面。 叶片用高强度镍基耐热合金钢锻造，并经叶片用高强度镍基耐热合金钢锻造，并经 仿形加工而成。仿形加工而成。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 12 离心式压气机 P140 P482 压气机是由消音滤清器、空气进气壳、叶轮、扩压压气机是由消音滤清器、空气进气壳、叶轮、扩压 器以及出气壳等组成。器以及出气壳等组成。 轮机知识 Koukiepin 主推进动
16、力装置 Introduction to ship 13 离心式压气机 P140 P482 压气机叶轮压气机叶轮 压气机叶轮为半开式，如图所压气机叶轮为半开式，如图所 示。示。 它装在增压器转轴上，与轴紧它装在增压器转轴上，与轴紧 配合联接，用键传递扭矩。配合联接，用键传递扭矩。 叶轮叶片的进口部分向转动方向叶轮叶片的进口部分向转动方向 弯曲，出口部分则向后弯曲。弯曲，出口部分则向后弯曲。 压气机叶轮用压气机叶轮用 高强度锻造铝合金高强度锻造铝合金 制成。制成。 轮机知识 Koukiepin 主推进动力装置 Introduction to ship 14 离心式压气机 P140 P482 叶片扩压器叶片扩压器 从压气机叶轮流出的气从压气机叶轮流出的气 流速度相当高，超音速流动流速度相当高，超音速流动 。为了把气流的动能迅速有。为了把气流的动能迅速有 效地转变成压力能，在叶轮效地转变成压力能，在叶轮 外周设置了叶片扩压器，见外周设置了叶片扩压器，见 图。图。
