船用废气涡轮增压器压气机内部流场数值研究

轴流式压气机工作原理(伯努利方程)

进口、收缩器、导向叶片（导叶）、动叶片、转子、扩压器、出口 增压原理：伯努利方程，气体从进口流入压气机，经收缩器时流速得到初步提高，进口导向叶片使气流改为轴向，同时还起扩压管的作用，使压力有所提高。转子在外力作用下作高速转动，固装在转子上的动叶片推动气流，使气流获得很高的流速。高速气流进入导叶（静叶），气流动能降低而压力升高，相邻导叶叶片间的通道相当于一个扩压管。气体流经每一级连续进行类似的过程，使气体压力逐渐升高 伯努利方程：理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名的瑞士科学家 D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体，方程为: 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和线性速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。 上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0)，各项分别称为静压、动压和总压。显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小，因而合力向上。据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项[1]。

压气机性能实验报告

天津市高等教育自学考试 模具设计与制造专业 热工基础与应用 综合实验报告 （一）压气机性能实验 主考院校: 专业名称： 专业代码： 学生姓名： 准考证号：

一、活塞式压气机概述 1.活塞式压气机结构及工作原理 （1）活塞式压气机结构 压气机在现代工业以及现代人的生活中被越来越多的广泛应用，不论是汽车上的涡轮增压系统还是航空航天发动机中的涡喷应用，随着技术的不断革新，其结构、性能也在不断的优化、提高。本实验旨在通过对简单形式的压气机，进行结构、工作原理以及性能的实验，以达到验证并深刻理解、掌握热工学课程中所学得的知识并应用于实际生产实践中。 本次实验所用压气机为“活塞式压气机”，现就其结构及特点作简要说明。 活塞式压气机是通用的机械设备之一，是一种将机械能转化为气体势能的机械。 图1.1 活塞式压气机机构简图 图1-2 三维仿真示意图

（2）活塞式压气机工作原理： 电机通过皮带带动曲柄转动，由连杆推动活塞作往复移动，压缩汽缸内的空气达到需要的压力。曲柄旋转一周，活塞往复移动一次，压气机的工作过程分为吸气、压缩、排气三步。 具体为：在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力pa ，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程。当缸内压力高于输出空气管道内压力p后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。 这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压缩比增大时，温度急剧升高。特别的是，单级活塞式空压机，常用于需要 0 . 3 — 0 . 7MPa 压力范围的系统。压力超过 0 . 6MPa ，各项性能指标将急剧下降。故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。 活塞式空压机有多种结构形式。按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。其中，卸荷式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机不停止运转而通过打开安全阀进行不压缩运转。这种空转状态称为卸荷运转。而压力开关式控制方式是指当贮气罐内的压力达到调定值时，空压机自动停止运转。 二、实验内容 1.实验目的 （1）压气机的压缩指数和容积效率等都是衡量其性能先进与否的重要参数。本实验是利用微机对压气机的有关性能参数进行实时动态采集，经计算处理、得到展开的和封闭的示功图。从而获得压气机的平均压缩指数、容积效率、指示功、指示功率等性能参数。 （2）掌握指示功、压缩指数和容积效率的基本测试方法。 （3）对使用电脑采集、处理数据的全过程和方法有所了解。 2.实验装置及测量系统 本实验仪器装置主要由：压气机、电动机及测试系统所组成。 测试系统包括：压力传感器、动态应变仪、放大器、计算机及打印机， 压气机型号：Z—0.03/7 汽缸直径：D=50mm 活塞行程: L=20mm 连杆长度：H=70mm，转速：n=1400转/分

轴流压气机叶片优化设计_伊卫林

收稿日期:2005-06-09;修订日期:2005-12-22 作者简介:伊卫林(1978-),男,满族,黑龙江宁安人,哈尔滨工业大学博士生.文章编号:1001-2060(2006)02-0140-05 轴流压气机叶片优化设计 伊卫林,黄鸿雁,韩万金 (哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:开发了基于梯度法的数值优化程序,并与三维粘性流场求解程序相结合对跨音压气机动叶片进行了以绝热效率最大为目标的三维气动优化设计。先对其进行了沿弦长方向掠设计,绝热效率可提高约0.65%。再对所得掠叶片进行叶型中弧线优化设计得到最终叶片,与初始叶片相比绝热效率提高达1.05%。优化结果表明,动叶片的单纯掠型叶片改进气动性能有限,而弦向掠与中弧线的联合优化设计可以显著改善叶片排内流动状况,并具有良好的变工况性能。 关键词:压气机;掠动叶;中弧线;N-S方程;优化设计中图分类号:TK474.8文献标识码:A 1引言 叶轮机械内部流动包含有边界层分离、二次流、旋涡以及激波与边界层相互干扰等复杂现象。跨音压气机中的三维激波结构是流动损失的主要根源,因此如何控制激波的位置与强度是提高压气机性能的主要因素之一。Wadia和Denton等人都曾对掠叶片进行过深入研究[1~2],并证明采用掠叶片可以改变跨音压气机动叶中的三维激波结构。叶型中弧线对压气机叶片气动性能也有显著影响,与叶片流道内激波产生的强度与分布以及附面层的分离状态都密切相关。可以推测,积叠线形状的空间变化只能在一定程度上改善内部流动状况,再配以合适的叶型必定能进一步提高压气机工作性能。 随着计算速度的提高及CFD三维流场求解精度的完善,基于N-S方程的全三维流场数值模拟用于叶轮机械气动设计成为可能。近年来,梯度法、遗传算法、模拟退火算法和响应面法等数值优化算法广泛应用于叶轮机械优化[3~6]。但是由于遗传算法和模拟退火算法的耗时性,使其无法应用于工程实际,响应面方法虽然简单、省时,但需要较多的人工操作,尤其是前期的样本如果选取不好,将在很大程度上破坏其寻优能力。因此,在叶轮机械优化设计中梯度法的应用仍最为广泛。 为了研究掠及相应叶型变化对压气机气动性能的影响,本文采用常规H型网格生成程序、基于雷诺平均N-S方程的全三维流场模拟程序和基于梯度法的数值优化程序,对某跨音压气机动叶进行优化设计。 2控制方程及数值方法 采用有限体积法求解圆柱坐标系下的雷诺平均N-S方程。空间求解采用二阶精度的中心差分格式加二阶、四阶人工粘性项,时间方向求解采用四步Ronger-Kutta格式。湍流模型为壁面函数修正的B -L模型,采用隐式残差光顺、局部时间步及多重网格等加速收敛技术,计算中采用两重网格,使程序具有较快的收敛速度,尤其适用于数值优化设计。网格采用常规H型网格,网格数为41@145@41。此种网格生成方法简单,在数值优化过程中,由于其参数为随机选择过程,如果网格生成质量不高,极易出现畸形网格,从而导致优化过程无法继续。本文采用的网格生成程序则没有出现这一情况。 3叶型参数化表达 在叶型的气动优化设计中,需要对其进行参数化表达,以便采用尽可能少的设计变量来控制叶片形状。另外还必须保证叶片型线曲率的光滑分布。控制点类曲线可以很好地解决这些问题。本文采用5个控制点的3次B样条曲线分别对25%、50%、75%叶高的叶型中弧线进行参数化表达,图1为25%叶高示意图。对于每个叶型以中弧线的首末端点为两控制点,并保证其在设计过程中不变,其余3个控制点为设计变量沿叶型型线垂直方向变化,这样既可以有 第21卷第2期2006年3月 热能动力工程 JOURNAL OF ENGINEERING FOR THERMAL ENERGY AND POWER Vol.21,No.2 Mar.,2006

浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施

浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施 发表时间：2019-07-23T12:14:57.237Z 来源：《知识-力量》2019年9月34期作者：顾卫标 [导读] 涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。（江苏省海洋渔业指挥部，江苏南通 226006） 摘要：涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。 关键词：涡轮增压器；增压；喘振；预防措施 作为当今热效率最高的动力机械，柴油机以其良好的经济性广泛应用于远洋船舶和内河船舶。为了增加功率，改善热效率，提高经济性，柴油机增压程度不断提高。增压技术使柴油机的动力性、经济性上了一个台阶，增压也成为提高柴油机功率的主要途径。船用柴油机增压器一般应用废气涡轮增压的方法，利用柴油机排出的废气能量驱动涡轮高，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入柴油机的气缸，增加了柴油机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，不仅柴油机工作过程得到改善，燃油消耗下降，经济性提高，排放也得到改善。因此，其工况的好坏直接影响柴油机的工作。 涡轮增压器工作时，当压气机的排出压力和流量减少时，其工作点落在压气机的喘振区时，压气机排出的压力忽高忽低，空气流量忽正忽负，引起机器强烈振动，并发出沉重的喘息声和吼叫声。如果增压器轴承处于良好保养的状态，这种偶尔发生的喘振是没有危害的。但是应该避免进一步喘振的发生，因为那将损坏转子，引起增压器转轴振动和整个增压器的机械颠簸，对增压器的安全运行危害极大。发生喘振的主要因素： 1.增压系统流道阻塞 增压器系统流道阻塞是引起增压器喘振的最常见的原因，增压系统的气体流动线路为：“空气滤器---压气机---中冷器---进气管---气缸---排气管---废气涡轮---废气锅炉---烟囱---大气”特别是外来杂质，如油气、粉尘等赃物进入进气管道排气管道积碳，进气管道变形等，使流道阻力增大，压气机流量减小，背压升高，特性线左移（如右图）引起喘振。此外，柴油机长期燃烧不良，涡轮喷嘴、涡轮叶片、轮盘及气封间隙两旁壁面等地方聚集大量未燃尽的碳粒的油垢，增压器停车后，油垢会冷却凝固，加大增压器运转时的机械阻力，使涡轮性能下 降，最后使增压压力下降而导致喘振。 在日常管理中，应周期性清除汽缸进气口和排气口的积碳，并经常对空气滤清器、压气机进气流道、空气冷却器、涡轮喷嘴环和叶轮等进行清洗。当增压器流道阻塞严重时，须将增压器拆开进行清洗。而在运行时对压气机和涡轮机进行清洗，既可以减少增压器的拆装次数，有可避免此类原因引起的喘振。 2.增压器和柴油机的运行失配 柴油机与增压器匹配良好是指：柴油机达到预定的增压指标，增压器在柴油机全部工作范围内能稳定低运行，既不喘振也不超速，并尽可能在高效区工作。对于设计时选配良好的柴油机和增压器，在正常情况下是不会发生喘振的。但是，由于柴油机本身的某些故障或者由于装载、顶风、污底、大风浪航行或者轮机员操作不当，都可能导致柴油机和增压器匹配不良，引起喘振。柴油机喷油系统出现故障，会使柴油机燃烧不良，引起严重的后然；柴油机的活塞环断裂或者粘着，气阀烧损气阀间隙过小，都可能导致汽缸漏气，热负荷增大，排烟温度升高。若柴油机供油量不变，因而有功功率减小，柴油机转速下降。而排烟温度升高引起废气能量增加增压器转速增高，供气量增多，从而破坏了柴油机与增压器的正常匹配关系，导致压气机处于高背压小流量状态，容易发生喘振，但此种情况下，排除了柴油机的故障，也就消除了喘振。 船舶满载、顶风航行时，主机处于高负荷、低转速状态。柴油机燃油系统供油量增加，后燃引起废气能量增加，增压器转速升高，而汽缸耗气量却因为柴油机转速降低而减少，这同样容易引起增压器与柴油机匹配不佳而出现喘振。此情况下，减小柴油机油门就可消除喘振。 3.柴油机负荷骤变 如船舶遇到大风浪，螺旋桨出水，柴油机负荷骤然减少，转速升高，各缸供油大量减少，使供给增压器的废气量减少，增压器转速下降，从而是压气机空气流量减少，达到一定程度时会发生喘振，为防止这种情况，应避免飞车现象的发生。 4.环境温度的变化 当航行在不同温度的海域或季节，增压器与柴油机的配合运行点不同；气温升高，空气密度降低使进入压气机的空气流量减小，尽管排烟温度升高，排气管冷却能力下降，涡轮获得的能量反而减少，这样增压器转速降低将进一步导致空气流量减小，从而发生增压器喘振。持续的喘振可以通过调节扫气总管顶部的阀来临时处理。 结语 增压器出现故障，不要匆忙地更换增压器，应该寻找和判断故障原因和部位，并尽可能地加以排除。这样可以避免换上增压器后同样

轴流压气机设计流程

轴流压气机设计 压气机是航空发动机的核心部件，压气机内部流场存在很大的逆压梯度，有着高度的三维性、粘性及非线性和非定常性，而多级压气机还存在复杂的级间匹配，这些都使得压气机的设计难度很大，一直是发动机研制中的瓶颈技术。 一、压气机设计方法的发展 一个世纪以来，伴随着气动热力学和计算流体力学的发展!轴流压气机的设计系统在不断进步，带动着压气机设计水平的提高。 20世纪初采用螺桨理论设计叶片；20-30年代采用孤立叶型理论设计压气机；30年代中期开始，由于叶栅空气动力学的发展和大量平面叶栅试验的支持，研制了一系列性能较高的轴流压气机；50年代开始采用二维设计技术，用简单径向平衡方程计算子午流面参数，叶片由标准叶型进行设计；70年代建立了准三维设计体系，流线曲率通流计算和叶片流动分析是这一体系的基础，可控扩散叶型等先进叶型技术开始得到应用；90年代初以来，以三维粘性流场分析为基础的设计体系促进了压气机设计技术的快速发展。 风扇/轴流压气机的设计体系以流动的物理模型发展为线索，以计算能力的高速发展为推动力，大致经历了一维经验设计体系、二维半经验设计体系、准三维设计体系、三维设计体系四个阶段。并正在朝着压气机时均（准四维）和压气机非定常（四维）气动设计体系发展。 目前的压气机的设计体系大致可以分为四个阶段：初始设计、通流设计、二维叶型设计、三维叶型设计。 二、压气机设计体系 1.初始设计 这是一个建立压气机的基本轮廓的阶段，根据给定的流量、压比、效率、稳定裕度等参数，来确定压气机级数、级压比、效率、子午面流道、各排叶片数等，并可以进一步可估算重量。而且整体设计的决策还要统筹风险、技术水平、时间和花费等。 初始设计主要依据一维平均流线计算程序进行计算，在给定设计点流量、压比、转速及转子进口叶尖几何尺寸的条件下，可确定压气机级数、轴向长度、并且优化载荷轴向分布，得到设计点在平均半径处的速度三角形和各级平均气动参数。初始设计阶段包括压气机主要参数的确定以及同其它部件的协调，并且为S2流面计算提供初始流道几何尺寸。而这个程序主要依赖于经验以及以往积累的数据库。 初始设计它是方案设计中的基础阶段，不管计算流体动力学如何发展，该设计过程仍是压气机设计中不可缺少的一部分。正是这个部分是整个设计过程中最重要的部分，因为如果在这里发生了基本的错误，之后就无法通过优化或者其他改变来纠正这一情况，压气机基本结构设计出现错误会带来严重的后果。 2.通流设计 通流设计根据叶片扭向设计规律，采用S2流面流场计算方法，分析并确定各排叶片进出口速度三角形及各排叶片匹配关系。 S2流面气动计算一般采用流线曲率法，求解S2平均流面上的完全径向平衡方程。最初的压气机通流设计计算采用忽略流线坡度和流线曲率的“简化径向平衡方程”获取叶片设计需要的速度三角形，这种方法在低压比的压气机设计中起着基本的作用。后来发展了考虑流线坡度和流线曲率影响的“完全径向平衡方程”和S2流面理论，使压气机的设计计算结果更加准确，特别是针对跨音速流也促进了压气机性能的提高。不过，直到上世纪80年代，由于理论和数值计算方法的原因，通流设计求解方法都是在忽略了气流粘性的影响的简化方程下完成。随着压气机设计的实践的深入和计算方法的发展，上世纪80年代开始在压气机

船舶动力装置

第一章 绪论 一、 船舶动力装置的含义及组成 船舶动力装置是保证船舶正常航行、作业、停泊及船上人员正常工作和生活所必需的机械设备的综合体。 船舶动力装置的任务是产生各种能量，并实现能量的转化和分配，以利于船舶正常航行和作业。有船舶“心脏”之称。 船舶动力装置也称“轮机”，主要由推进装置、辅助装置、船舶管路系统、船舶甲板机械、机舱的机械设备遥控及自动化组成。 1. 推进装置 推进装置是指发出一定功率、经传动设备和轴系带动螺旋桨，推动船舶并保证一定航速前进的一整套设备。包括： 1) 主机：指推动船舶航行的动力机。 2) 传动设备：包括离合器、减速齿轮箱、联轴器、电力推进专用设备。 3) 船舶轴系：包括传动轴、轴承、密封件。 4) 推进器：能量转化设备。 2. 辅助装置 辅助装置：除供给推进船舶的能量之外，用以产生船舶上需要的其他各种能量的设备。包括： 1) 船舶电站：作用---供给辅助机械及全船所需要的电能。 组成---发电机组、配电板、其他电气设备。 发电机组主要由柴油发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组、余热发电机组。 2) 辅助锅炉装置：作用---民用船舶用它产生低压蒸汽，以满足加热、取暖及其他生活需要。 组成---辅助锅炉及为其服务的燃油、给水、鼓风、送气设备及管路、阀 件等。 3) 船舶管路系统：作用---用来连接各种机械设备，并传递有关工质。 组成---动力管路、船舶系统。 4) 船舶甲板机械：作用---保证船舶航向、停泊及装卸货物所需要的机械设备。 组成---锚泊机械设备（锚机，绞盘）、操舵机械设备（舵机及操纵机械、 执行机构）、起重机械设备（起货机，吊艇机及吊杆）。 5) 机舱的机械设备遥控及自动化：组成---对主、辅机和有关机械设备等的远距离控制、调 节、检测和报警系统。 二、船舶动力装置的类型及特点 类型：柴油机动力装置、汽轮机动力装置、燃气轮机动力装置、联合动力装置、核动力装置 三、船舶动力装置的基本特性指标 动力装置的基本特性指标是指技术指标、经济指标和性能指标。 1. 技术指标：标志动力装置的技术性能和结构特征的参数。包括：功率指标、质量指标、 尺寸指标。 2. 经济指标：包括：主机燃料消耗率e g 、动力装置燃料消耗率εg 、推进装置的有效热效 率e η、每海里航程的燃料消耗量n g （船舶航行1n mile ，装置所消耗的燃料量）。 3. 性能指标：包括：可靠性、机动性、使用寿命、振动噪音以及机舱自动化等。 第二章 船舶轴系 一、推进装置型式及其特点

压气机性能试验报告_第11组

实验名称压气机性能实验 一、实验目的 1)掌握轴流压气机内流动、加功增压原理和特性； 2)熟悉压气机气动参数测量和计算方法。 二、实验内容 1、性能测试中的气动参数测量与速度三角形 一台压气机在设计完成后，组装到核心机之前一定要经过部件试验的验证。达到设计指标的才能进行组装。这部分试验内容称之为压气机的性能测试。其中最主要的性能参数集中反映在流量、压比和效率这几个参数上。为了能够绘制速度三角形，本次试验要求在设计和近失速这两个特征状态下，测量如下气动参数： 流量管静压、转子进出口外壁静压、静子出口外壁静压、转子进出口和静子出口平均半径处的总压、转子出口平均半径处的气流偏角以及其它必要的辅助参数。 2、额定折合转速下压气机特性曲线 压气机的性能用特性曲线来表示。对于高速压气机，通常的特性曲线图为流量－总压比图和流量－效率图。但对于低速压气机，其横坐标则常用流量 系数来表示，而压比可用压升或压升系数来表示。试验 时首先要在流量全开的情况下将转速开至待测转速。待 转速稳定后逐渐减小排气阀关度，通过减小排气面积来 提高反压，从而得到同一转速下不同流量点的特性。当 流量减小到一定值时就会发生失速或喘振，此时应退出 失速或喘振状态。将同一转速下的这些测点连接起来就 成为一条特性线。如需完整的特性图，还应返回大流量 状态，然后开至其它转速，重复这个过程。图2.1为某低速压气机额定转速下的特性曲线示意图。 0.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70 ? p / . 5 ρ u m 2 c a /u m 0.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70 1.010 1.012 1.014 1.016 π c a /u m 0.75 0.80 0.85 0.90 η 图 2.1 压气机特性曲线

第九章船舶主要部件的检修

第九章 船舶主要部件的检修 ?一、增压器的检修 ?废气涡轮增压器的作用是利用柴油机废气能量驱动涡轮带动同轴上的压气机，把空气压力提 高送入气缸，使柴油机功率大幅度提高。 ?由于增压器高速运转，它属于精密机械。 ?废气涡轮增压器使柴油机的功率增加1倍，而重量只增加10％。 ?轴承在增压器中居重要地位，它不仅保证转子安全可靠地高速回转，还必须保证转子准确定位 ?废气涡轮增压器转子两端轴承一般采用透平油，由自带油泵进行润滑。 ?增压器自带油泵工作的可靠性与其安装质量有关，安装时应保证油泵轴线与转子轴线同轴。?滚动轴承具有摩擦系数小，产生热量少，润滑油消耗量少，拆卸方便，起动性能好，效率高 等优点,缺点是使用寿命有限。 ?滚动轴承累积工作时间达到其额定使用寿命时即应换新轴承，一般累积工作时间约为8000小时。 ?压气机端的轴承中装有径向和轴向两级减振弹簧片。其中轴向减振弹簧片除应具有减振作用 外，还应具有调整和确定转子轴向位置的作用 ?在涡轮端轴承中只装有径向减振弹簧片，以减轻振动。 ?转子变形会使增压器产生振动。 ?消除增压器振动的方法首先应是换新轴承。 ?增压器的转子或叶片经修理或更换后均应进行动平衡试验并合格。 ?零部件D/L≤1时,应进行动平衡试验，以保证其平稳、无振动的运转。 ?零部件(D/L≥5)应进行静平衡试验，以保证运转平稳，如螺旋桨。 ?修后的增压器转子、电机转子应进行动平衡试验，以保证平稳运转。 ?新造或经修理的增压器转子应进行动平衡试验。

?增压器转子需做动平衡试验的情况： ?转子部件受机械损伤； ?转子轴及涡轮叶片经修理后； ?涡轮叶片部分或全部更换后； ?压气机叶及导风轮经修理或更换后。 ?增压器转子转动时产生的离心力空间汇交力系。 ?动平衡试验是在2个平面上检测。 ?增压器转子动平衡试验合格之后： ?两平面内的离心力的向量和近似为0 ?离心力引起的力偶矩的向量和近似为0 ?偏心矩近似为0 ?回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心距e。 ?平衡精度是反映回转件平衡后的不平衡程度的指标。 ?增压器转子的平衡精度又称为偏心距。 ?反映回转件回转时不平衡惯性力的大小和方向的指标是不平衡度。 ?对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其不平衡度用不平衡度或称重径积表 示,即距回转半径Ｒ处有一不平衡重Ｆ(或不平衡力Ｆ)时，回转件的不平衡度用Ｆ·Ｒ(牛·米) ，或称重径积。 ?平衡精度是用来度量回转件动平衡的物理量，回转件的平衡精度是其经平衡后的不平衡程度，用回转件的重心相对其回转中心的距离称为偏心矩e。 ?偏心距用回转件的不平衡度(重径积) 与其质量中心上的重力之比耒表示，即e＝FR/G(mm) 。?对于质量分布在同一平面内，轴向长度较小的回转件，其平衡精度用e 表示。 ?对于质量分布不在同一平面内，轴向长度较大的回转件，其平衡精度用e ·ω表示，其中ω为 回转件的角速度。 ?平衡精度的等级按照［e］·ω来划分。

压气机性能实验 实验指导书

《压气机性能实验》实验指导书 发动机燃烧实验室 2006年3月

压气机性能实验 1 实验目的 1） 掌握轴流压气机内部流动、加功增压原理和特性； 2） 熟悉压气机气动参数测量和计算方法。 2 实验基本原理 在单级轴流压气机试验台上改变压气机工作状态，测量气流通过压气机级的流量以及压力和温度变化，然后根据测得参数计算得出单级轴流压气机典型特性曲线。通过对特性曲线的分析，掌握轴流压气机内部流动、加功增压原理。 3 实验内容 1） 压气机设计状态和近失速状态转子进出口和静子出口气流参数及转子进出口速度三角形； 2） 额定折合转速下的压气机特性曲线。 4 实验设备 实验装置： 单级压气机实验台。一排动叶和一排静叶组成的单级轴流压气机，压气机进口流场均匀，空气流量可微调。气流通道外径500mm ，内径375mm （轮毂比0.75），通道平直，可改变叶片安装角和动静叶排间轴向间隙。额定转速2400转/分。计算机控制数据采集处理，可测气流参数：空气流量，动叶进口、动静叶排间和静叶出口三个截面上外壁气流静压和气流总压、静压、速度及偏角沿叶高分布，级温升，流量测量精度1%，压升（或压比）测量精度1%，效率测量精度3%。气动参数和几何参数详见附图。 仪器设备： 压力信号引出管路，压力信号处理箱，压力测量探针，温度测量探针，数据采集板，计算机，大气压力表，温度计。 5 具体实验步骤 1. 了解实验台构造和测试仪器功能； 2. 读取实验时大气压力和大气温度； 3. 根据当时的大气温度0T ，算出换算转速2400转/分时的实际转速，启动后平缓加速到该转速；15 .28824000T n ?=转/分； 4. 改变压气机工作状态，记录进出口压力、温度参数，包括流量管静压00p （表压）；转子进口、转子出口和静子出口截面外壁气流静压1s p （表压）和3s p （表压）；转子进口总温1t T 和静子出口与转子进口总温差t T ?； 5. 计算得出压比和效率同流量的关系； 6. 记录设计状态压气机进出口流动参数，包括静压、总压，绘出速度三角形；

第十三章 废气涡轮增压

第十三章废气涡轮增压 发动机能发出的最大功率受汽缸内能燃烧的燃料的限制，而燃料量又受每循环汽缸内能吸人空气量的限制。如果空气在进入汽缸前受到压缩使其密度增大，则同样汽缸工作容积就 可以容纳更多的新鲜充量，从而可以供给更多的燃料，得到更大的输出功率。 按照提高进气密度增加功率的设想，早在1905年，瑞士的艾尔弗莱德·布奇(Alfred Biichi)就提出了涡轮增压方案，并进行了早期的柴油机定压增压及脉冲增压系统实验，1925年取得成功并获得专利。此后瑞士的布朗·保弗利(BrownBoveri)公司在船用发动机上采用了废气涡轮增压，继之航空活塞式发动机也采用了增压技术。而车用发动机采用涡轮 增压技术较迟，主要原因是车用发动机对涡轮增压器的要求较高，不仅要求效率高，流量范 围宽，能满足车辆发动机变工况的要求。而且还要求结构简单，体积小，质量轻，造价低廉。直到20世纪50年代后期，增压技术才广泛应用到车用柴油机上，并逐步推广到汽油机 中。目前绝大部分的大功率柴油机、半数以上的车用柴油机以及相当比例的高性能汽油机，均已采用增压技术。一般而言，增压后发动机功率可比原机提高40％一60％，甚至更多，发动机的平均有效压力可达到3MPa。增压技术特别是增压中冷技术，被视为提高车用发动 机动力性、经济性及降低排放的有效措施。 §13—1 发动机增压的基本概念及增压类型 一、发动机增压的基本概念 1．增压是提高发动机升功率的有效措施 提高发动机功率，特别是升功率，是提高车用发动机性能的重要途径。发动机有效功率的表达式为：． 户。’牛巍严(13—1) 式中只——有效功率； Pm*--平均有效压力； Vh--汽缸工作容积； i——汽缸数； n——转速； ，——冲程数，四冲程t：4，二冲程f’2。 发动机升功率为： PL‘号lien' (13—2) 由升功率的定义可以看出，升功率越大，发动机的强化程度越高，发出一定有效功率的 动机的尺寸越小，它是评定发动机动力性能和强化程度的重要指标之一。 提高发动机升功率有三个途径：采用二冲程；提高转速；提高平均有效压力。采用二冲 虽然能提高发动机的有效功率，但由于经济性差、热负荷高等缺点，在车用发动机中不能 到广泛应用。而提高转速也会带来运动件惯性增大、燃烧过程恶化等问题。因此，提高平

第三章 轴流压气机工作原理

第三章 轴流压气机的工作原理 压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一，它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、 高温气体。根据压气机的结构和气流流动特点，可以把它分为两种主要型式：轴流式压气机 和离心式压气机。本章论述轴流式压气机的基本工作原理，重点介绍压气机基元级和压气机 一级的流动特性及工作原理。 第一节 轴流压气机的增压比和效率 轴流式压气机由两大部分组成，与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转 子，外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。转子上的叶片称为动叶，静子上的叶片称为静叶。每一排动叶（包括动叶安装盘）和紧随其后的一排静叶（包括机匣）构成轴流式压气机的一级。图3－1为一台10级轴流压气机，在第一级动叶前设有进口导流 叶片（静叶）。 图3－1 多级轴流压气机 压气机的增压比定义为 ***=1p p k k π （3－1） *k p ：压气机出口截面的总压；*1p ：压气机进口截面的总压；*号表示用滞止参数（总参数）来定义。 依据工程热力学有关热机热力循环的理论，对于燃气涡轮发动机来讲，在一定范围内， 压气机出口的压力愈高，则燃气涡轮发动机的循环热效率也就愈高。近六十年来，压气机的 总增压比有了很大的提高，从早期的总增压比3.5左右，提高到目前的总增压比40以上。 图3－2 压气机的总增压比发展历程

压气机的绝热效率定义为 ** *=k adk k L L η （3－2） 效率公式定义的物理意义是将气体从*1p 压缩到*2p ，理想的、无摩擦的绝热等熵过程 所需要的机械功* adk L 与实际的、有摩擦的、绝热熵增过程所需要的机械功k L * 之比。 p 1*p k *1k ad k L *k L *ad k s h * 图3－3 压气机热力过程焓熵图 由热焓形式能量方程（2－5）式、绝热条件、等熵过程的气动关系式)1(1 1)(k k adk adk p p T T -****=和R k k c p 1 -=可以得到 )1(1)(111--=-=-****k k k adk p adk RT k k T T c L π （3－3） )1(1)(1 11--=-=******T T RT k k T T c L k k p k （3－4） 将（3－3）和（3－4）式代入到（3－2）式，则得到 11 11--=**-**T T k k k k k πη （3－5） 效率公式（3-5）式可以用来计算多级或单级压气机的绝热效率，也可以用来计算单排 转子的绝热效率，只要*k p 和*k T 取相应出口截面处值即可。压气机静子不对气体作功，静子 的性能不能用效率公式（3-5）式衡量，静子的气动品质用总压恢复系数*23σ反映，*23σ＝ p *静子出口/ p * 静子进口 。 压气机的效率高，说明压缩过程中的流阻损失小，实际过程接近理想过程。或者说， 压气机效率愈高，达到相同增压比时，所需要外界输入的机械功愈少。目前，单级轴流压气 机的绝热效率可以达到90％以上，高增压比的多级轴流压气机的绝热效率也可以达到85％ 以上。

项目十四：废气涡轮增压器的拆装与维修

江苏海事职业技术学院教案 项目（教学单元）名称项目十四：废气涡轮增压器的拆装与维修任务一废气涡轮增压器的拆装 授课教师周卫杰、张英华 授课 班级 轮121301/2 教学 地点 航307 授课日期 年月日 第周周第节 学时 4 教学目标 知识目标技能目标 1、能描述废气涡轮增压器的结构组 成和功用 2、能分析废气涡轮增压器的工作原 理 能对废气涡轮增压器进行正确拆装，工艺方法符 合技术规范 教学重点1.废气涡轮增压器的结构组成和功用 2.废气涡轮增压器的工作原理 教学 难点 废气涡轮增压器进行正确拆装，工艺方法符合技术规范 教学任务或 案例掌握拆装涡轮增压器的要求、顺序和拆装的注意事项，对废气涡轮增压器进行正确的拆装。 教学资源1、文本资源：1）教材：《船舶柴油机结构与维修》，江苏海事职业技术学院项目化教学配套教材2）辅助材料：《船舶柴油机结构与维修》习题集，本院自编教材 2、电子资料：1）课件：废气涡轮增压器的拆装教学课件2）图片：废气涡轮增压器图片和工作原理动画3）船舶柴油机网络课程： 3、设备资源：1）废气涡轮增压器2台2）废气涡轮增压器拆装、检测工具、量具2组3）配有船舶柴油机及零部件的柴油机教、学、做一体化多媒体专科教室1个。 教学体会要认真研读拆装说明书，对设备结构和配合间隙要充分认知，拆装测量要认真，充分交流，发挥团体智慧，提高团队意识。

教学过程设计 教学步骤教学内容教学活动设计教学时间（min） 项目引入1. 知识回顾 2. 任务描述 3. 明确目标 教师活动：复习增压柴油机工作原理，柴油机的 换气过程 学生活动：预习柴油机废气涡轮增压器基本结构 组成，工作原理。 1课时 废气涡轮增 压器拆装前的准备拆装的要求 集中讲解：教师根据说明书结合增压器的类型对 增压器的内部结构进行详细的讲解，明确增压器 的拆装要求，随即专用工具的使用，拆卸顺序及 注意事项，安装顺序与要求，间隙的检验与调整。 学生学习讨论：学生认真阅读增压器说明书，对 增压器结构进行学习，讨论拆装的步骤及主要事 项。 模拟拆装：观看增压器拆装视频动画，进行模拟 拆装。 增压器的拆 卸1.拆卸压气机端 1.学生拆卸：学生根据教师的指导拆除闷头，放 掉滑油，拆下压气机端盖；拆除油泵和轴承；拆 除压气机进气道的螺栓，吊出消声器。 巡回指导：教师对学生的拆卸进行指导并讲解其 注意事项 1课时2.拆卸涡轮端 2.学生拆卸：学生根据教师的指导拆除闷头，放 掉滑油，拆下涡轮端盖；拆除油泵和轴承。 巡回指导：教师对学生的拆卸进行指导并讲解其 注意事项 3.固定部件的解体 3.学生拆卸：学生根据教师的指导松开压气机涡 壳与涡轮排气涡壳之间的连接螺栓；吊出压气机 进气道和压气机涡壳。 巡回指导：教师对学生的拆卸进行指导并讲解其 注意事项

轴流式压缩机

一、轴流式压缩机简介 轴流式压缩机是属于一种大型的空气压缩机它是由3大部分组成，一是以转轴为主体的可以旋转的部分简称转子，二是以机壳和装在机壳上的静止部件为主体的简称定子（静子），三是壳体、密封体、轴承箱、调节机构、联轴器、底座和控制保护等组成。 轴流压缩机主要是由机壳、叶片承缸、调节缸、转子、进口圈扩压器、轴承箱、油封、密封、轴承、平衡管道、伺服马达、底座等组成。 轴流式压缩机的静叶可调机构和带动该机构的中间气缸，机壳是标准化的同一种型号不同级数的机壳，进排气缸是一样的，不同级数机身长度的改变组合木模来实现，当级数不用时，除轴向长度不同外，其它所有结构都一样。主轴都是为镍铬合金钢，叶片材料为铬不锈钢，静叶内缸结构尺寸、轴封、密封、联轴器级轴流式压缩机的附属设备、润滑油系统、控制系统、保护系统都是非常智能型的。前6级的反动为百分之70，以后几级的反动向为百分之100。 压缩机底座由钢板焊接而成，压缩机本体重量通过下壳体的支腿，支撑在底座的4个支柱上，下机壳与底座上的支座间有定位及导向结构，整个轴流式压缩机的重量支撑在4个支柱上，其低压侧的2个支柱与机壳支腿的上下面做成球面的，支柱与支腿之间的间隙因此允许机器低压侧在各个方向上摆动以适应受热膨胀。定子的死点在高压侧，所以高压侧的支柱不允许机器的高压侧轴向移动，只允许在垂直于轴的横向移动。为了保持轴孔的水平高度不变，高压侧的2个支柱为特殊材料做成，不会因受热而伸长。

当我们启动轴流式压缩机后，空气从压缩机过滤器中进入，同时产生的噪声会沿着进气口传出，然后经过整流栅使吸入的气流稳定，为隔离压缩机对吸气管道的机械震动、降低噪音，同时补偿压缩机的热膨胀位移，也利于压缩机检修时设备对中调整，在压缩机与吸入气管道的连接处配置了柔性补偿器。采用柔性合成胶材料，其耐温以产生逆流时的风温，经过进气节流阀来控制压缩机启动带来的阻力，当压缩机运行稳定后，压力值上升到指定时。进气调节阀开始关闭，放空阀动作卸掉内部多余的气压。 二、轴流压缩机的基本工作原理 图1－5为轴流压缩机的构造示意图。在压缩机主轴上安装有多级动叶片，整个通道由收敛器、进口导流叶片、各级工作叶片（动叶片）和导流叶片、扩压器等组成。气体由进口法兰流经收敛器10，使进人进日导流叶片1的气流均匀，并得到初步的加速。气流流经进口导叶叶片间的流道，使气流整理成轴向流动，并使气体压力有少许提高。转子8由原动机拖动作高速旋转，由工作叶片2将气流推动，使之大大加速，这是气体接受外界供给的机械能转变为气体动能的过程。高速气流流经导流叶片3构成的流道（相当于扩压管），在其中 降低流速而使气体压缩，这是靠减少气流动能来使气体压缩的升压过程。一列工作叶片（动叶）与一列导流叶片（静叶）构成一个工作级。气体连续流经压缩机的各级，逐级压缩升压。最后经整流装置4将气流整理成轴向，流经扩压器7，在扩压器中气流速度降低，压力升高，最后汇入蜗壳经出口法兰排出压缩机。 轴流压缩机每级的增压比不大，约为1．15～1．25，若要获得较高压力，需要较多的级。例如压比为4的空气压缩机，一般需要十几级。 三、轴流式压缩机的技术特点 1、一是轴流压缩机气体动力学设计采用最先进的三元流理论和优化设计方法；采用效率高、压头大的新型叶栅，成功进行了各种反动度叶型组合设计。在同样参

船舶主机增压器喘振故障原因及排除

船舶主机增压器喘振故障原因及排除 摘要: 现代船舶主机几乎全部采用废气涡轮增压技术来提高柴油机功率, 而喘振是船 舶主机增压器的常见故障之一, 文章通过介绍一起主机增压器喘振故障的排除过程, 从理 论上分析了增压器喘振的原因, 并对其日常维护管理提出了建议。 关键词: 增压器; 喘振; 管理; 船舶 中图分类号: U672. 2 文献标识码: C 文章编号: 1001 - 8328 (2006) 01 - 0017 - 04 Abstract: Pantting oscillation is one of the usual faults on supercharger ofmarine main engine. And the power of the diesel engine is always raised by supercharging technique from waste steam turbine. This paper analyses the cause for pantting oscillation on theory and gives view on daily maintenance through removing such a fault. Key words: supercharger; pantting oscillation; management; ship 1 概述 增压是提高柴油机功率的主要途径, 柴油机功率随增压压力的增加成比例地增加。现代船用柴油机几乎全部采用废气涡轮增压, 由于利用废气能量, 不仅柴油机工作过程得到改善, 燃油消耗下降, 经济性提高, 排放也得到改善, 因此, 采用废气涡轮增压技术后, 柴油机 的性能得到了全面的、大幅度的提高。某集装箱班轮航行于中、日、韩间, 1996 年韩国建造, 主机型号MAN B&W6L35MC, 功率3352 kW (4 560HP) , 额定转速206 r /min, 目前常用转速185 r/min左右; 采用定压废气涡轮增压,1台增压器, 另有两台辅助鼓风机, 增压器型号ABBV342, 正常航行时增压器转速一般在18 000～19 000 r /min 之间, 增压空气压力在1. 8 MPa 左 右。该轮从国内某港开航后主机逐渐加速, 当加至140 r /min左右, 辅助鼓风机自动停止后, 增压器压气机出现喘振, 同时伴随增压器转速降低, 增压空气压力降低, 主机排烟温度升高。最后只得强制启动辅助鼓风机, 主机维持低速航行, 不但严重影响了船期, 而且还对船舶的航行安全构成了威胁。 2 喘振原因分析 压气机与涡轮机同轴相连, 构成涡轮增压器。涡轮机在排气能量的推动下, 带动压气机工作, 实现进气的增压。 2. 1 离心式压气机的工作原理 废气涡轮增压器的压气机采用单级离心式压气机, 其工作原理如图1所示。它由进气道、压气机叶轮、扩压器和排气涡轮组成。压气机工作时, 空气经滤器和消音器后沿进气道轴向进入压气机叶轮, 进气道是渐缩流道, 在进气道中, 压力、温度略有降低, 流速提高, 空气被吸进压气机叶轮。叶轮旋转时, 空气因离心力作用而被抛向叶轮四周,加上叶片之间的流道从进口到出口是收缩的, 因此空气一边被抛出叶轮, 一边被压缩, 使空气流速、温度、压力都升高, 其中流速提高很多, 这是由于叶轮对气体作功, 把叶轮的机械能变成气体的动能 和压力能。气体被压缩时也提高了温度。空气流经扩压器时由于扩压作用将空气的动能转换成压力能和热能, 流速降低, 压力和温度升高。排气蜗壳中的通道也是渐扩的, 因而空气流过时继续将动能转换成压力能和热能。

木屑船柴油机排气系统的制作流程

本技术公开了一种木屑船柴油机排气系统，包括柴油机、与柴油机排气管相连的混合管、与混合管相连的高压选择性催化还原反应器以及与高压选择性催化还原反应器相连的增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器、增压器沿排气方向依次设置，排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过若干个膨胀节和虾壳弯连接，高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过支管相连；柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行或呈一小于10°的夹角，混合管与支管呈平行或呈一小于10°的夹角；柴油机排气管末端管口内壁上设置一对插轴，与插轴适配设有球状金属网。本技术所需空间小，符合环保要求。 权利要求书 1.木屑船柴油机排气系统，其特征在于，包括柴油机、与柴油机排气管相连的混合管、与混合管相连的高压选择性催化还原反应器以及与高压选择性催化还原反应器相连的增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器、增压器沿排气方向依次设置，排气管、混合管、高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过若干个膨胀节和弯曲连接件连接，高压选择性催化还原反应器与增压器之间通过支管相连；柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行或呈一小于10°的夹角，混合管与支管呈平行或呈一小于10°的夹角；柴油机排气管末端管口内壁上设置一对插轴，与插轴适配设有球状金属网。

2.根据权利要求1所述的木屑船柴油机排气系统，其特征在于，所述混合管与排气管呈垂直设置，柴油机的长向轴线、增压器的长向轴线及高压选择性催化还原反应器的长向轴线呈平行设置，高压选择性催化还原反应器的长向轴线垂直于混合管的长向轴线。 3.根据权利要求2所述的木屑船柴油机排气系统，其特征在于，所述增压器，混合管、高压选择性催化还原反应器通过固定支架与柴油机或柴油机置放平台固定相连；膨胀节通过滑动支架与柴油机或柴油机置放平台相连。 4.根据权利要求3所述的木屑船柴油机排气系统，其特征在于，所述球状金属网的球径与柴油机排气管末端管内径相适配，球状金属网上设有与插轴适配的开口，一对插轴包括一根固定轴和一根伸缩轴；固定轴固定在柴油机排气管末端管口内壁上，伸缩轴包括一根固定在柴油机排气管末端管口内壁上的圆管以及滑动设置在圆管内的圆柱体，圆柱体底部一体设有圆形限位板，圆管管口一体设有与限位板适配的环形挡板。 技术说明书 木屑船柴油机排气系统 技术领域 本技术涉及一种木屑船柴油机排气系统。 背景技术 选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N2和H2O。木屑船譬如64000DWT如此