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1、当代船用涡轮增压器技术与应用周黎周黎 什么是涡轮增压器什么是涡轮增压器 （TurbochargerTurbocharger）可燃物质、助燃物质和着火源 以涡轮以涡轮（TurbineTurbine）吸收发动机汽缸吸收发动机汽缸排出的废气能量，驱动压气机向发动机排出的废气能量，驱动压气机向发动机提供燃烧所需压缩空气的旋转机械。提供燃烧所需压缩空气的旋转机械。 . . 个人观点，仅供参考。个人观点，仅供参考。涡轮增压器应用领域涡轮增压器应用领域 各种发动机：柴油机、汽油机、气体发动机。各种发动机：柴油机、汽油机、气体发动机。为什么需要涡轮增压为什么需要涡轮增压可燃物质、助燃物质和着火源 1 1、提升
2、发动机功率密度提升发动机功率密度 提升功率密度提升功率密度 增加可燃物（柴油增加可燃物（柴油 or or 汽油汽油 or or 可燃气体）可燃气体） 增加助燃物（空增加助燃物（空 气）气） 提升进气压力提升进气压力 2 2、节能减排节能减排 高效率和匹配良好的涡轮增压系统有助于发动机节能减排。高效率和匹配良好的涡轮增压系统有助于发动机节能减排。涡轮增压器工作原理涡轮增压器工作原理涡轮增压器分类涡轮增压器分类径（混）流涡轮增压器径（混）流涡轮增压器涡轮增压器分类涡轮增压器分类轴流涡轮增压器轴流涡轮增压器离心压气机离心压气机涡轮增压器结构涡轮增压器结构涡轮增压器涡轮增压器= =压气机压气机+ +涡
3、轮涡轮+ +主轴主轴+ +轴承轴承+ +密封系统密封系统+ +壳体零件壳体零件涡轮增压器在船用发动机系统中的地位涡轮增压器在船用发动机系统中的地位1 1、增压发动机最重要的配套件增压发动机最重要的配套件2 2、价值约占发动机总价值的价值约占发动机总价值的 5%-10%5%-10%涡轮增压器在船用发动机系统中的地位涡轮增压器在船用发动机系统中的地位对船用涡轮增压器性能的关注点对船用涡轮增压器性能的关注点1 1、流量、流量 （与柴油机功率有关）（与柴油机功率有关）2 2、压比压比 （与柴油机强化程度及排放有关）（与柴油机强化程度及排放有关）3 3、效率效率 （与柴油机综合性能有关）（与柴油机综合性
4、能有关）4 4、可靠性可靠性 （与柴油机运行可靠性，安全性有关）（与柴油机运行可靠性，安全性有关）涡轮增压器所涉及的学科涡轮增压器所涉及的学科1 1、空气动力学、空气动力学 （压气机、涡轮设计、噪声控制）（压气机、涡轮设计、噪声控制）2 2、转子动力学、转子动力学 （转子振动特性、平衡）（转子振动特性、平衡）3 3、力学力学 （零件结构强度设计、破坏、包容性）（零件结构强度设计、破坏、包容性）4 4、轴承轴承 （轴承、润滑油系统）（轴承、润滑油系统）5 5、常规机械学科常规机械学科 （设计、加工、制造）（设计、加工、制造）当代船用涡轮增压器领域的技术领导者当代船用涡轮增压器领域的技术领导者 A
5、BB ABB 公司目前有公司目前有 TPS TPS（SmallSmall），TPLTPL（LargeLarge） 两大主流系列产品，两大主流系列产品，TPS TPS 系列为中小型混流涡轮增系列为中小型混流涡轮增压器，压器，TPLTPL 系列为大中型轴流涡轮增压器。系列为大中型轴流涡轮增压器。ABB=ASEA+BBC in1988ABB=ASEA+BBC in1988 ABB ABB 目前推出新的目前推出新的“ A100 ”“ A100 ”系列涡轮增压器。系列涡轮增压器。匹配中高速柴油机的匹配中高速柴油机的 A100-M/H A100-M/H 混流增压器混流增压器, ,单级铝合金压气叶轮时可在最
6、高单级铝合金压气叶轮时可在最高 5.8 5.8 压比下安全运行。压比下安全运行。A100-H/M（High/Medium）系列匹配低速柴油机的匹配低速柴油机的 A175LA175L（LowLow） 涡轮增压器，最佳使用压比涡轮增压器，最佳使用压比 。 凭借在柴油机市场近乎垄断的地位和自产增压器技术水平凭借在柴油机市场近乎垄断的地位和自产增压器技术水平的进步，的进步，MAN MAN 增压器市场份额逐步提升。目前投入市场的机增压器市场份额逐步提升。目前投入市场的机型主要有以下几个系列型主要有以下几个系列: : NR/S NR/S 系列系列 （ 中小型径流增压器中小型径流增压器 ） TCR TCR
7、系列系列 （ 中小型混流增压器中小型混流增压器 ） NA/SNA/S、T T 系列系列 （ 大中型轴流增压器大中型轴流增压器 ） TCA TCA 系列系列 （ 大中型轴流增压器大中型轴流增压器 ） TCA TCA（AxialAxial） NA NA（AxialAxial）TCRTCR（RadialRadial）NRNR（RadialRadial） 中国的船用涡轮增压器中国的船用涡轮增压器 - - 主流产品技术来源以引进和仿制为主；主流产品技术来源以引进和仿制为主；- - 自主知识产权的产品在低端中高速发动自主知识产权的产品在低端中高速发动机市场有竞争能力；机市场有竞争能力；- - 气动和结构方
8、面的自主设计能力有长足气动和结构方面的自主设计能力有长足进步，有向高端中高速发动机市场迈进进步，有向高端中高速发动机市场迈进的潜力；的潜力；- - 缺乏创新能力、在轴承、转子动力学、缺乏创新能力、在轴承、转子动力学、安全可靠性等方面研究和试验能力薄弱。安全可靠性等方面研究和试验能力薄弱。- - 匹配低速柴油机的大型涡轮增压器研制匹配低速柴油机的大型涡轮增压器研制尚处于起步阶段。尚处于起步阶段。 . . 个人观点，仅供参考。个人观点，仅供参考。 中国的船用涡轮增压器中国的船用涡轮增压器 054、054A 护卫舰 主动力柴油机增压器 中国的船用涡轮增压器中国的船用涡轮增压器 052/052B/05
9、2C 驱逐舰 巡航动力柴油机增压器 中国的船用涡轮增压器中国的船用涡轮增压器 22 隐身导弹舰 主动力柴油机增压器 各型潜艇 主动力柴油机增压器 中国的船用涡轮增压器中国的船用涡轮增压器 在高压比高效率气动设计方在高压比高效率气动设计方面取得长足进步。面取得长足进步。 中国的船用涡轮增压器中国的船用涡轮增压器 在高压比高效率气动设计方在高压比高效率气动设计方面取得长足进步。面取得长足进步。船用涡轮增压器技术发展趋势船用涡轮增压器技术发展趋势 船用涡轮增压器技术的发展方向是高压比、高效率、宽广的高效船用涡轮增压器技术的发展方向是高压比、高效率、宽广的高效运行区间、高安全可靠性、长寿命及优化的结构
10、设计和可维护性。运行区间、高安全可靠性、长寿命及优化的结构设计和可维护性。气动设计方面气动设计方面 采用采用 CFD CFD 技术结合试验验证的方法进行气动零件设技术结合试验验证的方法进行气动零件设计，缩短开发时间，提高设计质量。计，缩短开发时间，提高设计质量。 为改善高增压度柴油机低负荷性能，径流及轴流增压为改善高增压度柴油机低负荷性能，径流及轴流增压器均已有带可变几何涡轮（基本都是可变喷嘴环）的产品器均已有带可变几何涡轮（基本都是可变喷嘴环）的产品投入市场。投入市场。结构设计方面结构设计方面 普遍采用滑动轴承内支撑结构；普遍采用滑动轴承内支撑结构；长寿命耐磨轴承，对滑油清洁度要求与柴油机一
11、致；长寿命耐磨轴承，对滑油清洁度要求与柴油机一致；非水冷壳体；非水冷壳体；更紧凑的结构，更少的零件。更紧凑的结构，更少的零件。创新的轴承设计创新的轴承设计借助于借助于 CAD CAD，CAE CAE 手段，对零件进行强度、振动等优化设计手段，对零件进行强度、振动等优化设计增压器的进、出油接口均设置于下部，与底座一体。增压器的进、出油接口均设置于下部，与底座一体。燃气排出口设计为圆形，简化连接管道。燃气排出口设计为圆形，简化连接管道。更紧凑的结构，更少的零件数量。更紧凑的结构，更少的零件数量。为确保人员安全，几乎所有新型号增压器均安装隔热护套。为确保人员安全，几乎所有新型号增压器均安装隔热护套。
12、 即提高增压器热效率，安全性，同时也改善外观质量。即提高增压器热效率，安全性，同时也改善外观质量。为达到为达到 6-12 6-12 的超高压比，业界正在开展两级增的超高压比，业界正在开展两级增压器技术的研究，部分产品已投入市场。压器技术的研究，部分产品已投入市场。给大家的建议给大家的建议 掌握学习方法，保持学习的能力和动力；掌握学习方法，保持学习的能力和动力；给大家的建议给大家的建议 培养团队合作的精神，锻炼人际交往能力；培养团队合作的精神，锻炼人际交往能力；给大家的建议给大家的建议 在加工制造行业从事设计工作，请熟练掌握至少到两门在加工制造行业从事设计工作，请熟练掌握至少到两门 CAD CAD 技能；技能； AutoCAD Catia Pro-e SolidWorks UG给大家的建议给大家的建议 忙碌之余，培养一点忙碌之余，培养一点“美学美学”素素养。养。报告到此结束 谢谢各位 !
