Sistem Pengecas Turbo Berurutan bagi enjin diesel boleh menyelesaikan masalah padanan antara enjin diesel dan pengecas turbo dengan berkesan pada kelajuan rendah dan beban rendah, dan dengan berkesan meningkatkan prestasi kuasa, ekonomi dan ciri pelepasan enjin diesel di bawah keadaan operasi yang rendah. Ia digunakan secara meluas dalam enjin diesel pendorong kapal.
Artikel ini memperkenalkan struktur dan ciri berkaitan Sistem Pengecas Turbo Berjujukan bagi jenis enjin diesel marin tertentu. Berdasarkan kesilapan biasa yang terkumpul melalui{1}}ujian penyelenggaraan jangka panjang bagi jenis enjin ini, ia meringkaskan, membuat generalisasi dan mengkaji penyelesaian serta mencadangkan langkah yang berkaitan.
Artikel ini mempunyai nilai rujukan yang signifikan untuk proses penyelenggaraan dan pembaikan jenis Sistem Pengecas Turbo Berjujukan ini, serta untuk menghapuskan kerosakan yang serupa.
I. Struktur, proses kerja dan ciri-ciri sistem pengecasan turbo Sequential
Pengecasan turbo berurutan bagi enjin diesel merujuk kepada konfigurasi di mana enjin diesel tunggal dilengkapi dengan dua atau lebih pengecas turbo yang disambung secara selari, bersama-sama dengan sistem ekzos dan pengambilan enjin diesel kapal untuk membentuk sistem pengecasan turbo. Semua pengecas turbo beroperasi mengikut logik tertentu sama ada secara berurutan atau serentak. Ia juga dikenali sebagai pengecas turbo berurutan.
Disebabkan oleh prestasi padanan yang sangat baik, kuasa dan ekonomi pengecas turbo berjujukan, ia digunakan secara meluas dalam-berkuasa tinggi dan enjin diesel untuk kapal dengan beban berubah-ubah.
1. Struktur dan Proses Penggalak Berturut-turut
Mengambil contoh sistem pengecasan turbo berurutan bagi jenis enjin diesel marin tertentu sebagai contoh, kami akan memperkenalkan struktur sistem pengecasan turbo berjujukan.
Enjin diesel jenis ini dilengkapi dengan dua pengecas turbo yang sama, yang dihasilkan oleh syarikat domestik. Di bawah syarat bahawa struktur enjin diesel dan sistem pengecasan turbo pada asasnya kekal tidak berubah, sistem pengecasan turbo berurutan ini direka untuk memenuhi pelbagai keadaan operasi kapal. Ia menggunakan salah satu pengecas turbo untuk beroperasi pada beban separa, menyesuaikan diri dengan keadaan beban separa, supaya enjin diesel mempunyai pekali udara berlebihan pembakaran yang tinggi dan tork maksimum yang mungkin.
Apabila memasuki keadaan beban-tinggi, pengecas turbo terkawal (yang kedua) digunakan.
Rajah 1 Diagram Struktur Sistem Pengecas Turbo Berjujukan untuk Enjin Diesel
Strukturnya ditunjukkan dalam Rajah 1. Selepas enjin diesel berjaya dihidupkan, TCA penggalak dalam lajur A serta-merta beroperasi, manakala TCB penggalak dalam lajur B tidak berfungsi. Oleh itu, semua gas ekzos dari lajur A dan B dibekalkan secara berpusat kepada TCA penggalak dalam lajur A, memacu turbin TCA penggalak untuk berputar. TCA penggalak kemudiannya memampatkan udara dan mengepamnya ke dalam intercooler. Udara termampat disejukkan oleh intercooler dan sama rata memasuki silinder lajur A dan B.
TCB penggalak dalam lajur B ialah penggalak terkawal, terutamanya dikawal oleh injap udara dan injap gas untuk mencapai kawalan permulaan-penggalak terkawal. Injap gas mengawal sambungan dan pemotongan antara paip ekzos lajur B dan hujung turbin TCB, manakala injap udara mengawal sambungan dan pemotongan antara pemampat TCB dan paip masuk lajur B. Apabila kelajuan, beban, dan tekanan rangsangan meningkat, sistem kawalan STC (Sistem Pengecas Turbo Berjujukan) akan secara automatik membuka injap gas, TCB dan injap udara akan dikawal secara automatik. dimasukkan ke dalam operasi.
Daripada proses di atas, dapat dilihat bahawa peningkatan berturut-turut bagi jenis enjin diesel ini boleh dianggap sebagai sistem pengecas turbo kawasan bukan-pembolehubah berterusan-kawasan.
Pada beban tinggi, kedua-dua penggalak beroperasi serentak;
Pada beban rendah, TCB penggalak berhenti beroperasi, yang bersamaan dengan mengurangkan kawasan aliran muncung turbin, supaya masih terdapat tekanan yang agak tinggi sebelum dan selepas turbin, menghasilkan tekanan rangsangan yang lebih tinggi, memenuhi keperluan untuk volum pengambilan udara apabila enjin diesel beroperasi pada kelajuan rendah dan tork yang besar.
2. Ciri-ciri pengecasan super berjujukan ini
(1) Enjin diesel dan sistem pengecasan turbo berjujukan mempunyai ciri padanan yang baik.
Padanan yang baik ditunjukkan secara khusus seperti berikut: di bawah sebarang keadaan beban, dengan melaraskan tekanan udara dan kadar aliran masuk dan keluar dari supercharger dan enjin diesel, sistem pengecasan turbo berjujukan sentiasa boleh berfungsi dengan cekap. Tindak balas sementara adalah pantas, pengecasan lampau-rendah mencukupi,-kelajuan tinggi tidak terlalu panas atau terlalu laju, pecutan pantas dan tiada asap hitam dikeluarkan. Kadar penggunaan bahan api, suhu ekzos, pelepasan, dll. enjin diesel semuanya mencapai keadaan optimum.
(2) Sistem pengecasan turbo berurutan membolehkan enjin diesel marin mempunyai penjimatan dan kecekapan bahan api yang sangat baik dalam keadaan beban-rendah, serta prestasi kuasa tinggi dan kestabilan dalam keadaan beban-tinggi.
Pengendalian enjin diesel marin semasa navigasi memerlukannya berfungsi di bawah pelbagai keadaan beban, dan penukaran beban enjin yang kerap diperlukan. Sistem pengecasan turbo berjujukan-yang dipadankan dengan baik membolehkan enjin diesel marin memenuhi keperluan ini.
(3) Sistem Pengecas Turbo Berjujukan agak kompleks.
Sistem pengecas turbo ini memerlukan penambahan set penggalak kawalan (TCB) untuk injap kawalan gas dan udara serta sistem kawalan. Ini meningkatkan bilangan titik kegagalan dan kadar kegagalan, dan meningkatkan kos penyelenggaraan.
Di samping itu, semasa proses reka bentuk, pengiraan padanan yang tepat untuk penggalak dan aliran masuk dan ekzos serta tekanan enjin diesel diperlukan, dan masa kerja penggalak terkawal TCB mesti ditentukan.
II. Kesalahan Biasa dan Analisis Punca
1. Lonjakan pengecas turbo
Lonjakan pengecas turbo merujuk kepada fenomena di mana kelajuan putaran pengecas turbo kekal malar, tetapi jika aliran udara memasuki pemampat pengecas turbo berkurangan ke tahap tertentu, arah gas memasuki pendesak pemampat dan penyebar menyimpang daripada nilai optimum, menyebabkan turun naik yang ketara dalam tekanan gas dalam pemampat. Pengecas turbo memasuki keadaan kerja yang tidak stabil, dan mengeluarkan bunyi gemuruh atau berdehit di hujung pengecas turbo.
Kerosakan ini kerap berlaku dalam enjin diesel marin dengan sistem pengecasan turbo berurutan. Lonjakan boleh mempercepatkan kerosakan keletihan bahagian dalaman seperti bilah atau mempercepatkan pengembangan retakan sedia ada. Dalam kes yang teruk, ia boleh membawa kepada kemusnahan pengecas turbo.
Lonjakan enjin diesel marin kerap berlaku dalam sistem pengecasan turbo berurutan. Sistem ini terdiri daripada sistem pengambilan dan ekzos enjin diesel yang kompleks serta pengecas turbo dan sistem pengambilan dan ekzos. Terdapat beberapa sebab utama untuk ini.
(1) Isipadu udara masukan pengecas turbo yang tidak mencukupi atau tidak lancar
Atas sebab-sebab tertentu, isipadu udara masukan di hujung pemampat pengecas turbo enjin diesel tidak mencukupi atau tidak lancar. Ini akan menyebabkan pusaran udara atau tekanan tidak stabil pada salur masuk dan keluar pemampat, yang membawa kepada lonjakan dalam pengecas turbo.
Di samping itu, muncung turbin pengecas turbo terdedah kepada tersumbat dengan kotoran atau objek asing semasa operasi. Ini akan menyebabkan udara dalam bilah turbin berubah daripada aliran laminar kepada aliran gelora, mengubah sudut impak yang optimum pada bilah turbin, dan juga menyebabkan lonjakan dalam pengecas turbo.
(2) Kelajuan enjin diesel yang tidak stabil atau output kuasa yang tidak sekata bagi setiap silinder
Jika kelajuan enjin diesel turun naik, tenaga gas yang menolak turbin pengecas turbo menjadi tidak berterusan, yang membawa kepada operasi pengecas turbo yang tidak stabil dan menyebabkan aliran udara yang lemah pada hujung pemampat. Akibatnya, lonjakan dalam pengecas turbo berlaku.
Selain itu, apabila enjin diesel kapal jenis ini beroperasi pada kelajuan rendah, selalunya terdapat situasi di mana beberapa silinder tidak menyala. Ini mengurangkan permintaan untuk udara, yang mungkin lebih rendah daripada kapasiti bekalan pemampat. Udara berlebihan mengalir kembali ke alur keluar pemampat, menyebabkan aliran udara tersumbat di alur keluar pemampat, aliran udara yang lemah, tekanan belakang pemampat meningkat, dan keadaan lain yang membawa kepada lonjakan dalam pengecas turbo.
(3) Sistem pengecasan turbo berurutan beroperasi secara tidak konsisten dengan operasi enjin diesel.
Operasi sistem pengecas turbo berurutan tidak sepadan dengan operasi enjin diesel. Sistem kawalan sistem pengecas turbo berurutan tidak berfungsi dan gagal memenuhi keperluan keadaan operasi enjin diesel, menyebabkan ia sama ada berhenti atau pengecas super terkawal beroperasi di bawah kawalan.
Secara ringkas, apabila beroperasi dalam keadaan rendah, TCB pengecas super terkawal hanya boleh digunakan apabila TCA digunakan, bermakna kedua-dua TCA dan TCB digunakan secara serentak;
Walau bagaimanapun, apabila menggunakan kedua-dua TCA dan TCB semasa keadaan tinggi, TCB pengecas super terkawal tidak beroperasi, dan hanya TCA digunakan.
Fenomena ini berlaku sangat kerap dalam jenis enjin diesel marin tertentu dan terutamanya disebabkan oleh kegagalan sistem kawalan.
Syarat-syarat untuk pengecas super terkawal TCB untuk digunakan dalam enjin diesel marin jenis ini ialah:
Kelajuan enjin utama Lebih besar daripada atau sama dengan * * * r/min, kelajuan supercharger Lebih besar daripada atau sama dengan * * *00 r/min, dan tekanan supercharger Lebih besar daripada atau sama dengan 0. * * MPa.
Semasa operasi enjin diesel, keseluruhan proses dikawal secara automatik oleh instrumen kawalan STC, dan penggerak pneumatik dengan tekanan udara kawalan 0. * MPa melengkapkan pembukaan dan penutupan injap gas dan injap udara dan merealisasikan pensuisan automatik. Selain itu, udara kawalan juga menekan omboh injap untuk menghalang injap daripada membuka atau menutup akibat getaran atau sebab lain.
Rajah 2 Sistem Kawalan STC
Oleh itu, jika mana-mana komponen dalam sistem kawalan STC (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2) atau penggeraknya gagal semasa operasi enjin diesel, ia akan membawa kepada masalah padanan antara pengecas turbo dan enjin diesel, menyebabkan kerosakan lonjakan dalam pengecas turbo.
Di samping itu, pengecas turbo terkawal TCB terutamanya diaktifkan oleh kawalan membuka dan menutup injap gas dan injap udara. Selepas enjin diesel beroperasi untuk masa yang lama, deposit abu dan karbon terkumpul di dalam saluran paip, yang boleh menghalang injap gas atau injap udara daripada ditutup sepenuhnya. Ini akan mengakibatkan kebocoran gas yang dilepaskan oleh enjin diesel atau udara yang memasukinya, dan dalam kes yang teruk, ia juga boleh menyebabkan kerosakan permulaan-hentian TCB pengecas turbo terkawal, dengan itu menyebabkan lonjakan dalam pengecas turbo.
2. Penurunan tekanan rangsangan
Penurunan tekanan rangsangan sistem pengecas turbo berurutan juga merupakan kesalahan yang agak biasa. Sebab utama termasuk penurunan dalam kelajuan putaran pam rangsangan, pengambilan udara yang lemah dalam saluran pengambilan pam rangsangan, dan kerosakan pada bilah pemampat. Analisis khusus adalah seperti berikut.
(1) Penurunan kelajuan putaran pam rangsangan
Penurunan dalam kelajuan putaran pam rangsangan biasanya disebabkan oleh gas yang tidak mencukupi memasuki pam rangsangan. Pertama, kelancaran dan pengedap saluran gas hendaklah diperiksa. Operasi jangka panjang-enjin diesel boleh menyebabkan jelaga terkumpul pada dinding dalaman paip ekzos, mengakibatkan diameter dalam laluan aliran paip ekzos yang lebih kecil dan aliran gas yang lemah. Selain itu, muncung pam penggalak juga perlu diperiksa untuk kelancaran.
Enjin jenis ini kebanyakannya diperiksa dalam tiga aspek. Pertama, pengedap paip ekzos perlu diperiksa. Paip utama ekzos enjin diesel jenis ini dibahagikan kepada 8 bahagian, setiap bahagian disepadukan dengan manifold ekzos 8 silinder dan dipasang pada kepala silinder. 8 bahagian paip utama ekzos setiap silinder dipasang bersama dengan pengapit paip. Operasi jangka panjang-enjin diesel boleh menyebabkan gelang pengedap pada titik sambungan setiap paip utama menjadi tua disebabkan oleh suhu yang tinggi, dan mungkin juga terdapat kebocoran gas pada titik sambungan antara setiap paip utama ekzos dan manifold ekzos silinder dan kepala silinder.
Kedua, periksa sama ada terdapat sebarang kelonggaran pada titik sambungan antara paip utama ekzos dan hujung turbin pengecas turbo akibat getaran atau sebab lain. Mungkin terdapat kebocoran gas dan pengedap yang lemah.
Ketiga, jika kelajuan putaran rendah kerosakan pam rangsangan berlaku semasa-operasi beban rendah enjin diesel, iaitu apabila pam rangsangan terkawal TCB tidak berjalan, mula-mula periksa pengedap injap gas yang mengawal TCB pam rangsangan terkawal. Jika injap gas tidak ditutup dengan ketat, sesetengah gas akan bocor melalui injap gas yang tidak dimeterai dengan baik ke dalam pam rangsangan terkawal, mengakibatkan pengurangan isipadu gas yang memasuki TCA pam rangsangan lajur A semasa operasi-beban rendah enjin diesel, menyebabkan kelajuan putaran pam rangsangan menjadi rendah semasa operasi beban-rendah. Asas untuk penghakiman kesalahan ini adalah untuk memeriksa sama ada pam rangsangan terkawal TCB berjalan pada kelajuan rendah. Jika TCB berjalan pada kelajuan rendah, ini menunjukkan bahawa injap gas tidak ditutup rapat, sejumlah kecil gas bocor ke dalam TCB, menyebabkan putaran, mengakibatkan penurunan tekanan rangsangan semasa operasi beban rendah-enjin diesel. Dalam kes yang teruk, ia boleh menyebabkan lonjakan pam rangsangan.
(2) Kelancaran laluan masuk dan kemerosotan prestasi pengedap saluran paip masuk enjin diesel adalah beberapa isu untuk enjin diesel jenis ini apabila digunakan sebagai enjin diesel marin. Kaedah pengambilan berbeza-beza di antara pelbagai jenis kapal. Terdapat dua kaedah utama: pengambilan bilik enjin dan pengambilan luaran.
Bagi enjin diesel yang menggunakan kaedah pengambilan bilik enjin, jika semua kipas bilik enjin adalah kipas ekzos, ia akan menyebabkan tekanan negatif di dalam bilik enjin, mengakibatkan penurunan tekanan masukan dan isipadu masuk pengecas turbo.
Untuk enjin diesel yang menggunakan kaedah pengambilan luaran, selepas -pengoperasian jangka panjang, semasa pemasangan laluan masuk dan penapis masuk, udara luar yang tidak tulen akan menyebabkan kotoran dan tersumbat dalam penapis masuk, saluran paip masukan, muffler dan intercooler, yang akan membawa kepada pengurangan rintangan masuk, mengakibatkan penurunan tekanan masukan dan volum masukan, dan akhirnya menyebabkan tekanan rangsangan.
Di samping itu, disebabkan oleh getaran kapal dan enjin diesel, masalah kelonggaran pada titik sambungan saluran paip masuk berlaku dari semasa ke semasa, yang akan menyebabkan kebocoran saluran paip masuk dan penurunan tekanan masuk.
Semasa operasi beban-rendah, jika injap udara pengecas turbo terkawal tidak ditutup rapat, sebahagian udara daripada pengecas turbo terkawal akan bocor melaluinya, mengakibatkan penurunan tekanan pengambilan enjin diesel.
Akhir sekali, adalah perlu untuk memeriksa integriti bilah pemampat pengecas turbo. Jika pengecas turbo ini pernah mengalami lonjakan, bilah pemampat, terutamanya hujung bilah, mungkin berubah bentuk atau mengalami kerosakan lain pada rotor pemampat, yang akan menyebabkan penurunan kecekapan pemampat dan pengurangan isipadu pemampat, mengakibatkan penurunan tekanan rangsangan.
3. Bunyi atau getaran yang tidak normal
Semasa operasi-tinggi pengecas besar, mungkin terdapat juga jenis gangguan hingar lain selain bunyi lonjakan, seperti bunyi menusuk geseran atau hentaman logam, yang boleh menyebabkan getaran pengecas.
Sebab-sebab masalah ini adalah banyak. Contohnya, pelinciran pengecas super yang lemah menyebabkan kehausan galas penyokong yang teruk;
Operasi jangka panjang-enjin diesel menyebabkan bolt penyambung antara enjin diesel dan pengecas super longgar;
Tork tidak sekata bolt penyambung semasa pemasangan supercharger;
Objek logam asing yang merosakkan pemutar boleh menyebabkan pengecas terpesong atau mempunyai geseran dengan pinggir luar perumah;
Operasi TCB pengecas super terkawal yang tepat pada masanya tidak tepat pada masanya, mengakibatkan kelajuan putaran yang berlebihan TCA pengecas super lajur A, dan sebagainya.
III. Penyelesaian biasa atau langkah pencegahan untuk kegagalan sistem peningkatan tekanan berturut-turut
Melalui-penyertaan jangka panjang dalam penyelenggaraan jenis enjin diesel marin ini, kami telah mengumpul dan meringkaskan langkah penyelesaian masalah biasa dan kaedah pencegahan untuk kerosakan biasa sistem pengecasan turbo berjujukan enjin ini.
Oleh kerana sistem pengecasan turbo berurutan adalah sistem yang agak kompleks yang terdiri daripada sistem paip masuk dan ekzos enjin diesel, sistem paip pengambilan dan ekzos unit pengecasan, dan sistem kawalan unit pengecasan super terkawal, dan setiap komponen saling bergantung dan saling mempengaruhi, punca-punca kerosakan tidak diasingkan. Penyelesaian untuk setiap kesalahan adalah tidak unik. Berdasarkan amalan yang berkaitan, langkah penyelesaian masalah biasa berikut dan kaedah pencegahan untuk sistem unit pengecas super berturut-turut diringkaskan.
(1) Apabila pengecas turbo enjin diesel mengalami lonjakan atau mempunyai tekanan rangsangan yang rendah, parameter yang berkaitan hendaklah dianalisis secara menyeluruh untuk menentukan puncanya. Jika perlu, enjin hendaklah dimatikan untuk pemeriksaan.
Jika bunyi atau getaran yang tidak normal berlaku dan puncanya tidak dapat ditentukan, enjin hendaklah dimatikan untuk pemeriksaan terlebih dahulu bagi mengelakkan pengembangan skop kerosakan selanjutnya.
(2) Mengikut keadaan penggunaan sebenar, selaras dengan keperluan penyelenggaraan, penyelenggaraan tepat pada masanya dan penyelenggaraan saluran masuk dan ekzos enjin diesel dan saluran paip masuk dan ekzos pengecas turbo hendaklah dijalankan. Ini terutamanya termasuk pembersihan tetap dinding dalaman saluran paip untuk mengelakkan penyumbatan dan memastikan kelancaran; mengukuhkan pemeriksaan pengedap saluran paip, terutamanya memberi perhatian kepada isu pengedap yang disebabkan oleh kakisan dinding paip atau masalah sambungan, untuk mengelakkan kebocoran ekzos dan asap.
(3) Kuatkan pemeriksaan tekanan belakang ekzos untuk mengelakkan aliran ekzos yang lemah dan mengurangkan lonjakan dalam pengecas turbo. Mula-mula, periksa sama ada tekanan ekzos pada hujung pemampat pengecas turbo terlalu tinggi, dan periksa kotoran dan penyumbatan penyejuk udara. Sentiasa membersihkan dan menyelenggara penyejuk udara agar tidak terhalang. Kedua, periksa aliran ekzos gas dan ekzos dari hujung turbin pengecas turbo. Sesetengah kapal memasang peranti rawatan asap seperti pengurangan hingar, dan ia harus dibersihkan dan diselenggara dengan kerap.
(4) Untuk mengelakkan bunyi dan getaran pengecas turbo, dalam kombinasi dengan pembaikan atau penyelenggaraan, kerap memeriksa dan menggantikan struktur rotor dan bentuk bilah. Pastikan bentuk utuh dan tanpa ubah bentuk. Untuk pengecas turbo-yang baru dipasang atau dikilang, lakukan ujian keseimbangan dinamik pada rotor. Jika baki dinamik tidak layak, pelarasan pengisaran hendaklah dijalankan.
(5) Sentiasa memeriksa dan menyelenggara sistem kawalan STC pengecas turbo berturut-turut untuk memastikan modul pemerolehan, penghantaran dan pemprosesan data sistem kawalan berfungsi dengan normal. Mengikut logik yang ditetapkan, fahami dengan tepat status pengecas turbo terkawal dan hantar isyarat mula atau berhenti kerja seperti yang diperlukan.
(6) Pastikan operasi normal injap gas, injap udara, peranti sumber gas, dll. pengecas turbo terkawal. Elakkan injap melekat, menyebabkan ekzos atau kebocoran udara. Cegah ketidakupayaan untuk memulakan atau menghentikan injap gas dan injap udara biasanya disebabkan oleh kerosakan pada mekanisme eksekutif lain, dengan itu menjejaskan permulaan dan henti pengecas turbo terkawal.
(7) Dalam sistem pengecas turbo berturut-turut STC bagi jenis enjin diesel tertentu yang dikaji dalam kertas ini, lajur A dan B menggunakan pengecas turbo dengan spesifikasi yang sama. Untuk meningkatkan hayat perkhidmatan sistem pengecasan turbo dan mengurangkan kadar kegagalan, pengecas turbo terkawal dalam lajur B mempunyai masa operasi yang lebih singkat. Adalah disyorkan untuk menukar putaran kedua-dua lajur pengecas turbo mengikut masa kerja, supaya kitaran perkhidmatan kedua-dua pengecas turbo boleh lebih kurang sama dan kadar penggunaan pengecas turbo boleh dipertingkatkan.
IV. Kesimpulan
Artikel ini memperkenalkan secara ringkas struktur dan ciri-ciri berkaitan berturut-turut Sistem pengecas turbo bagi jenis enjin diesel marin tertentu. Berdasarkan-pengalaman praktikal jangka panjang ujian penyelenggaraan untuk jenis enjin ini, pengarang merumuskan dan menyimpulkan kesilapan biasa dan mencadangkan penyelesaian yang berkaitan seperti pertukaran tetap set A dan B pengecas super. Artikel ini mempunyai kualiti yang baik dan faedah ekonomi untuk penyelenggaraan dan pembaikan sistem pengecasan turbo berurutan bagi enjin jenis ini.