談渦輪增壓器結構、工作原理、安裝及使用

陳建平

摘 要：闡述了渦輪增壓器的類別、結構、工作原理、安裝及正確使用方法，適用于相關人員學習掌握。

關鍵詞：增壓；結構；性能參數(shù)；安裝；使用

中圖分類號：TK423 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.032

1 渦輪增壓器的類別、結構

渦輪增壓器根據(jù)采用的渦輪型式不同，通常可分為徑流式、軸流式和混流式三類。

渦輪增壓器主要由壓氣機和渦輪機兩部分組成。渦輪機部分主要包括渦輪殼、噴嘴環(huán)和單級徑流式渦輪等，它們是驅動壓氣機旋轉的動力源。壓氣機部分主要包括單級離心式壓氣機、無葉擴壓器和壓氣機殼組成。渦輪與主軸聯(lián)接采用焊接結構，壓氣機葉輪以動配合裝于渦輪軸上，并用螺母壓緊。渦輪軸和壓氣機葉輪經(jīng)過精確的單體動平衡，以保證在高速下正常工作。增壓器轉子的支承系為內(nèi)支承型式。增壓器采用壓力潤滑并增設了一個專用濾清器，潤滑油從專用濾清器中引至中間殼的潤滑系統(tǒng)，然后通過回油管直接流回發(fā)動機的油底殼內(nèi)。在渦輪端和壓氣機端均設有活塞環(huán)結構的密封裝置，壓氣機端還裝有擋油板，以防止?jié)櫥秃蜌怏w的泄漏。渦輪增壓器的主要固定件是渦輪殼、壓氣機殼和中間殼體。

2 渦輪增壓器工作原理、主要性能參數(shù)

發(fā)動機排出的具有一定壓力和高溫的廢氣（柴油發(fā)動機廢氣溫度約400～700 ℃），經(jīng)增壓器的渦輪殼進入噴嘴環(huán)。由于噴嘴環(huán)的通道面積由大到小漸縮，因而廢氣壓力和溫度下降，而流動速度卻迅速提高；又由于噴嘴環(huán)開口有一定的方向，使這個高速的廢氣流按一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪旋轉越快。廢氣通過渦輪后經(jīng)消聲器排入大氣。

渦輪與壓氣機葉輪的安裝固定在同一根軸上，所以壓氣機葉輪與渦輪以相同的速度旋轉，將經(jīng)過空氣濾清器濾清的空氣吸入壓氣機殼。高速旋轉的壓氣機葉輪把空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加，并進入擴壓器。擴壓器的形狀為進口小出口大，使氣流速度下降，壓力升高，再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機殼（又稱蝸牛殼），使空氣氣流的壓力繼續(xù)提高。這些高壓氣體經(jīng)發(fā)動機進氣歧管進入汽缸，與噴入的柴油混合燃燒，從而達到了增壓的目的。

3 渦輪增壓器安裝要求及安裝方法

渦輪增壓器的安裝必須注意以下幾點：

（1）渦輪增壓器中間殼機油出口要垂直向下，在特殊情況下可以傾斜30°。

（2）發(fā)動機進氣管與增壓器不可剛性聯(lián)接，接頭處應使用直的橡膠管。

（3）發(fā)動機進氣管容積應盡可能大些，以減少進氣壓力的脈動。空氣濾清器必須有適應的容量，以免壓氣機進口壓力損失過大。

（4）廢氣管道的截面積與汽缸排氣截面必須大致相同。

（5）渦輪殼出口管道截面積應大些，否則背壓高影響增壓效果，渦輪本身有消音作用，故出口處不必再安裝消音器。

（6）所有進出管道必須仔細配置，避免截面突然變化。

（7）增壓器潤滑油可由發(fā)動機油路直接供給。但工作條件較差的發(fā)動機，潤滑油容易受污染，應在增壓器進油前另加一個精濾器，使?jié)櫥屠锊缓?gt;15 μm顆粒的污物。

（8）潤滑油進油管內(nèi)徑應為8～12 mm的銅管，回油管內(nèi)徑為20～25 mm，并應逐漸斜降到曲軸箱機油平面上，油管不得縮接，以使回油流暢，否則易引起燒機油。

（9）安裝進油管接頭時，應先向增壓器里注入足量干凈的潤滑油，以防缺油燒壞軸承。

（10）安裝過程中，應保證不讓異物掉入增壓器和進排氣管系統(tǒng)內(nèi)，以免打壞增壓器和其它配件。

4 渦輪增壓器的正確使用

（1）發(fā)動機啟動后至少空轉5 min，使油壓上升后才能加載，否則會因缺油造成軸承嚴重磨損，甚至燒壞。

（2）天冷潤滑油在油道中還較黏時，發(fā)動機不可突然施加負荷。

（3）工作中應經(jīng)常觀察渦輪增壓器的油壓、油溫，使其保證如下數(shù)值：油量：2～3 L/min；進油壓力：025～039 MPa；

進油溫度：50～80 ℃；

出油溫度：<120 ℃。

（4）應經(jīng)常注意傾聽增壓器有無異聲及振動，如有異聲，應立即停車檢查。

（5）高速滿負荷運行后，無特殊情況不可立即停機，應怠速運轉幾分鐘，發(fā)動機轉速逐步降下來，停車前空轉約5 min，以免軸承缺油及機件過熱，導致軸承及渦輪葉輪產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。

（6）使用中要注意維護保養(yǎng)。每班次都要檢查增壓器有無漏油、漏氣現(xiàn)象，特別是檢查壓氣機出口至發(fā)動機進氣管部分是否有漏氣、漏油現(xiàn)象，排氣支管及其通道是否有漏氣或堵塞現(xiàn)象，各部緊固螺絲有無松動，潤滑油是否變質。

工作200 h左右要清洗一次空氣濾清器和壓氣機。在灰塵較多的環(huán)境中作業(yè)時，100 h左右就應清洗。

工作500 h左右除進行上述保養(yǎng)項之外，還需檢查轉子轉動情況。方法是，松開壓氣機開口處的膠管緊固卡箍，取下連接膠管，用手撥動轉子看其轉動是否靈活。如能借助慣性繼續(xù)轉動幾圈就表示正常，否則說明軸承可能過度磨損或轉子件與固定件之間有碰擦、卡死等現(xiàn)象。這時需拆下增壓器進一步檢查壓氣機葉輪徑向間隙和轉子軸向游動量，分檢排除后才能保證正常工作。

壓氣機葉輪徑向間隙為05～056 mm，最小值不能<01 mm。轉子軸向游動量為012～02 mm，最大不能>03 mm。