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柴油發電機廢氣渦輪增壓器的裝配與測量

 

摘要：渦輪增壓的主要作用就是提高發動機進氣量，從而提高柴油發電機的功率，讓發電機組動力更足，提升發電機組的動力性能和提高燃油經濟和降低尾氣排放，具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬態響應特性。本篇文章對柴油發電機組增壓設計采用新的裝配思路，有效提高裝配效率。

 

圖1 霍爾塞特第二代增壓器結構剖面圖

 

 

 

一、渦輪增壓器的結構與組成

 

1、渦輪增壓器系統

渦輪增壓器是一種利用內燃機運作所產生的廢氣通過同軸的兩個葉輪組成的結構驅動的空氣壓縮機。與機械增壓器功能相似，兩者都可增加進入內燃機或鍋爐的空氣流量，從而提升燃燒效率。常見用于汽車引擎中，透過利用排出廢氣的熱量及流量，渦輪增壓器能提升內燃機的輸出功率或者在同等輸出功率下提升燃油經濟性。

2、工作原理

渦輪增壓器一種利用內燃機運作轉產生的廢氣驅動空氣壓縮機的技術，渦輪增壓柴油發電機是依靠渦輪增壓器來加大柴油發電機進氣量的一種柴油發電機，渦輪增壓器實際上就是一個空氣壓縮機。它是利用柴油發電機排出的廢氣作為動力來推動渦輪室內的渦輪（位于排氣道內）渦輪又帶動同軸的葉輪（位于進氣道內），葉輪就壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當柴油發電機轉速加快廢氣排出速度與渦輪轉速也同步加快，空氣壓縮程度得以加大，柴油發電機進氣量增加，相應柴油發電機輸出功率增大。

3、渦輪增壓器的結構

渦輪增壓器包括渦輪機殼體、壓氣機殼體、中間殼體、渦輪、泵輪、浮動軸承、排氣旁通閥和執行器等。渦輪和泵輪裝配在同一根軸上，通過兩個浮動軸承分別安裝于渦輪殼體和壓縮殼體內，中間體內有潤滑和冷卻軸承的油道，還有防止機油漏入壓氣機或渦輪機中的密封裝置等，渦輪機排氣葉輪、壓氣機葉輪和密封套等零件安裝于增壓器軸上，構成渦輪增壓器轉子，來自排氣歧管的廢氣壓力使渦輪高速旋轉，同軸上的泵輪跟著旋轉，把進氣壓入氣缸。

4、渦輪增壓器的作用

（1）提高柴油發電機升功率。

在柴油發電機排量不變的情況下可以通過增加進氣密度，讓柴油發電機可以多噴油，從而提高柴油發電機的功率，加裝增壓器后的柴油發電機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電機的缸徑，縮小柴油發電機的體積和重量。

（2）改善柴油發電機的排放。

渦輪增壓器柴油發電機通過改善柴油發電機的燃燒效率，減少柴油發電機廢氣中顆粒物和氮氧化物等有害成分的排量。是柴油柴油發電機達到歐二以上排放標準不可缺少的配置。

（3）提供高原補償的功能。

部分高海拔地區，海拔越高，空氣越稀薄，帶渦輪增壓器的柴油發電機就可以克服因高原空氣稀薄導致的柴油發電機的功率下降。

（4）提高燃油經濟性，降低油耗。

由于帶渦輪增壓器的柴油發電機燃燒性能更好，可以節省燃油3%-5%。

（5）具有很高的可靠性和良好的匹配特性，高瞬態響應特性。

 

圖2 柴油發電機增壓器的結構原理圖

 

 

二、增壓器裝配過程

 

① 把中間殼的壓氣機端朝上，將彈簧卡環裝進壓氣機端軸承座孔內側環槽中，注意不要碰傷軸孔。然后放入抹上清潔機油的浮動軸承，推力環再裝入另一彈簧卡環：在裝浮動軸承時，要注意把側面有油槽的一端向上。在每個彈簧卡環裝入后，均要檢查卡環是否完全進入環槽內。

② 把中間殼的渦輪端朝上如同步驟．中所述次序將彈簧卡環、浮動軸承、推力環依次裝入渦輪端軸承孔中，在裝浮動軸承時要注意把側面有油槽的一端向上。

③ 用細鐵絲制作的兩個圓環套在手指上，將兩個彈力密封環張開，套入渦輪轉子軸密封環槽中，注意不能用力過猛，以免導致彈力密封環永久變形或斷裂。

④ 在安裝渦輪轉子軸上兩只彈力密封環時開口位置應錯開180°，然后在密封環上抹上清潔機油，小心地將轉子插到中間殼中去，套裝時注意不要使軸上臺階及螺紋碰傷浮動軸承內孔表面。為防止套裝時環從一邊滑出或斷裂，彈力密封環相對于轉子軸的位置要居中，并依靠中間殼座孔上錐面作引導，使之能順利滑入密封環座孔中。

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肩夾在臺虎鉗上．并用手輕輕扶住中間殼不使產生意外的傾側，注意要防止渦輪轉子軸從中間殼中滑出。

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

⑦ 將已裝有彈力密封環的軸封抹上清潔機油后裝入壓氣機端氣封板上相應的座孔中去，裝入前將兩個環的開口位置錯開，使之相隔180°，另將“0”形橡膠密封圈套入壓氣機氣封板11外圓的環槽中，為了便于壓入中間殼，橡膠密封圈外圓表面上適當抹上一些薄機油，再壓入中間殼機體中去。

⑧ 在對準轉子及壓氣機葉輪上動平衡標記后套上壓氣機葉輪，將自鎖螺母擰上并擰緊至與軸端面上的動平衡記號對準為止[此時的擰緊力矩為39~44N·m（44N·5kgf•m）]，在擰緊時不允許壓氣機葉輪相對于軸有轉動（若壓氣機葉輪不能順利套入軸上時，可將壓氣機葉輪浸入沸水加熱后再套入）。

⑨ 從臺虎鉗上取下已裝好的組合件，按原來標記裝入無葉渦殼中，注意在裝配時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墊片，擰緊六角螺母[擰緊力矩為39N·m(4kgf•m)]后，將止動墊片翻邊鎖住八個螺母。

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

? 在中間殼進油孔中注入清潔機油后，用手轉動葉輪應靈活旋轉，并細心測聽，檢查有無碰擦聲。

 

圖3 柴油機增壓器裝配流程圖

 

 

三、裝配后測量

 

總裝完后，應對下列兩項進行測量。

（1）渦輪壓氣機轉子軸向移動量的測量

把有千分表的吸鐵表座放在渦殼出口法蘭平面上，將千分表的測量棒末端頂在渦輪葉輪出口處的六角形臺肩平面上，再用手推拉轉子軸即測得最大軸向移動量，其值應小于0.25mm，若超過此值，則應進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電機組情況下的測定。

（2）壓氣機徑向間隙

用手指從徑向壓轉子軸上自鎖螺母后，用厚薄規測鼠壓氣機葉輪葉片與壓氣機殼之間最小間隙，此間隙應大于0.15mm，小于此值時應予以拆印檢查。檢查時小心不要損壞葉輪上葉片，此法亦可在已安裝增壓器的發電機組上進行。

 

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