涡轮增压器损耗 (涡轮增压器核心技术)

在石油行业所用的柴油发动机中,涡轮增压器几乎是标配。它可以提高柴油机充气效率,从而在不改变柴油机排量的前提下,提高柴油机的功率高达40%。

涡轮增压器的构造和维护,涡轮增压器性能衰减

由于涡轮增压器结构较为紧凑,工作环境恶劣,在运行过程中如果不注意涡轮增压器的正确保养使用方法,会使其寿命大大缩减。本文从废气涡轮增压器结构原理着手,剖析影响其寿命的原因,从而归纳总结涡轮增压器使用过程中的注意事项。(下面的视频为使用保养不当“夭折”的涡轮增压器,心疼!)

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一、废气涡轮增压器结构原理简介

1、工作原理

涡轮增压器的构造和维护,涡轮增压器性能衰减

目前工程用柴油机较多采用废气式涡轮增压器,如上图红色为来自发动机排气歧管的高温废气,蓝色为经过空气滤芯的新鲜空气。左侧为增压室,右侧为涡轮室,涡轮和叶轮同轴联接。

2、润滑形式

涡轮增压器处于高速、高温下工作,废气涡轮端的温度在600℃左右,涡轮轴最高转速可达30万转/分。在这种条件下,只能使用浮动轴承,配合良好的机油循环系统,为高温、高速旋转涡轮轴润滑、降温。下图可见,涡轮轴润滑油道十分细小,如果使用劣质机油或换油周期过长,杂质或高温烧结的积碳会将油道堵塞,使涡轮轴失去润滑,这是涡轮增压器损坏的重要原因!!!

涡轮增压器的构造和维护,涡轮增压器性能衰减

好多老司机会告诉你,带涡轮增压器的发动机启动后要怠速5分钟,高负荷运转后也要怠速5分钟。这两个5分钟都是为了保护涡轮轴,前者是在涡轮轴进入工作状态之前,建立良好的润滑循环;后者是为了让涡轮轴得到良好的降温,更重要的是防止润滑油在细小的油道内停止流动,被高温的增压器烧结成积碳,堵塞油道。因此相比较启动后的怠速5分钟,停机前的怠速5分钟更重要!!!你是否忽略掉了?!

3、密封方式

密封装置, 起封气封油两个作用。

封气主要防止两端气体中间体轴承腔内泄漏;

封油主要防止中间体内机油两端流道内泄漏。

涡轮增压器的构造和维护,涡轮增压器性能衰减

目前废气涡轮增压器都采用密封环式结构,即将1~2 个活塞环形开口弹性环分别安装在涡轮端压气机端密封环支撑槽内, 密封环依靠其弹力涨紧在密封支撑外体。

这种密封结构环数较少, 且有开口 ,所以只有在密封环两端流体压力似平衡或者相差较小时才可以达到相对密封的效果。

涡轮增压器的构造和维护,涡轮增压器性能衰减

为了最大限度达到涡轮端和压气端的流体压力平衡,较为普遍的方法是配备泄压阀。如上图,泄压阀由空气包通过连杆控制开启,空气包通过软管连接于压气端。当压气端压力过高,会通过空气包推动连杆,打开泄压阀,此时一部分废气从泄压阀通道流出,从而使涡轮转速降低,达到涡轮两端流体压力的动态平衡。

由于泄压阀没有润滑油道,在高温条件下极易出现卡滞现象,从而导致涡轮两侧压力失衡,加速涡轮的损坏。

此外,进气受阻,排气不畅同样会引起压力失衡。例如空气滤芯堵塞,排气管路堵塞等。

二、延长废气涡轮增压器使用寿命的几点建议

涡轮增压器的构造和维护,涡轮增压器性能衰减

1、润滑油必须使用CD级以牌号,定期检测润滑油油质,实行按质换油机制。(很多情况下机油未到更换周期已经变质,如柴油侵入油底壳、高温变质等)

2、严格执行启动后暖机、停机前冷却的两个5分钟怠速运转过程。

3、定期对泄压阀工作状态进行检查,避免卡滞。

4、定期检查清洁空气滤芯,以及排气管道积碳的清洁。

5、定期检查两侧涡轮状态,废气端涡轮是否有积碳堆积,压气端涡轮是否有漏油现象。

以上是我的一些经验分享,欢迎同行朋友补充指正。

希望我们汇流成河,用我们的学识和勤劳,让我们心爱的石油设备“益寿延年”。

以充沛的动力,投入到祖国石油生产大潮中!