某船在航行过程中逐渐加速,主机转速和负荷逐渐加大,当达到1TC转换成2TC的条件时,STC控制系统无法完成由1TC向2TC自动转换,且在转换过程中监控系统出现报警。经仔细查看发现:①A列排气背压高报警;②冒烟报警;③负荷限制报警,随即主机故障停车。2故障分析与排查2.1故障分析1)STC系统基本原理。某型柴油机STC系统工作原理图见图1,该柴油机采用2台单级废气涡轮增压的相继增压系统。图1中,右侧增压器(TCA)为基本增压器,左侧增压器(TCB)为受控增压器。为了实现受控增压器随着工况的变化而“投入”和“切除”,在受控增压器压气机的出口安装了1个“空气阀”,在涡轮的进口安装了1个“燃气阀”。双涡流涡轮增压器的出现,进一步改善了涡轮的响应性和效率。山东LTP涡轮增压器D934S
四、综合现象分析与柴油机状态判断通过对排气温度、增压器转速、扫气压力三项关键数据的组合分析,可以快速识别柴油机的运行状态:排气温度高+转子转速高+扫气压力高燃烧不充分导致排温升高,涡轮端动能增加,增压器转速上升,需重点排查燃烧系统。排气温度高+转子转速低+扫气压力低废气能量不足,增压器动力不足,需检查喷嘴环、排气阀、燃油供给系统。排气温度低+转子转速低+扫气压力低燃烧不充分或供油量不足,可能是喷油器堵塞或高压油泵供油不足。排气温度低+转子转速高+扫气压力高增压器超速运转,但燃烧室温度不足,可能是高压油泵供油时序提前。安徽LTP涡轮增压器D934S由于进气量增加,燃烧更充分,涡轮增压器有助于提高发动机的燃油经济性。
可变截面涡轮增压系统的基本工作原理是从低速到高速通过分段或连续改变涡轮截面,来提高发动机低工况时的过量空气系数。燃气通过涡轮喷嘴叶片时,根据发动机外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度,是进入涡轮叶片的气流参数发生变化,从而达到涡轮增压器与柴油机在各工况下良好的匹配。可变截面涡轮增压系统还可以提高柴油机的瞬态特性和降低瞬态排放。该系统的缺点是增压器结构复杂,制造成本较高,需要专门的控制机构。
盖瑞特、KKK公司率先研制出可变截面涡轮增压器,而且为了达到严格的排放法规,在柴油机全工况范围内进行调节,欧美采用可变截面涡轮增压技术已成主流。可变进气道增压器;可变喷嘴环增压器;可变涡轮喉口增压器;可变叶片增压器;
二、涡轮增压器的关键组成部分进气系统:增压器进口滤网、消声器、增压器叶轮、扩压器、空气冷却器、进气总管、进气阀。排气系统:排气阀、排气支管、排气总管、废气涡轮、排气管、废气锅炉。监测设备:涡轮转子转速传感器、排烟温度计、增压端压力表、空气冷却器前后压差计。这些部件相互联动,确保增压器在理想状态下稳定高效运行。一旦出现异常,监测数据的波动往往揭示潜在故障。三、涡轮增压器常见异常现象及原因分析废气涡轮进口端温度过高可能原因:喷油器雾化不良、高压油泵供油时序滞后、排气阀密封不严、燃油质量差、扫气压力低。影响:增压器转速异常升高,长时间高温会导致转子部件损坏。废气涡轮端温度过低可能原因:供油时序过早、喷油器堵塞、低负载运转。影响:增压器转速下降,进气量不足,导致功率下降。增压端扫气压力异常扫气压力过高:进气阀泄漏、空气冷却器密封不良、增压器转速过快。扫气压力过低:空气冷却器脏堵、涡轮转速降低、转子轴承磨损。增压器喘振可能原因:进气通道堵塞、压气端叶轮转速不足、排烟脉动。影响:增压器振动剧烈,伴随异响,长期喘振可能导致叶轮损坏。电动涡轮增压器的研发,为未来混合动力系统提供了新的可能性。
围绕以上原因分别进行了排查:①检查柴油机外部排气管,未发现异常或有异物堵塞,且该型柴油机排气管内无其它装置,柴油机排出烟气经消音器直接排到大气中,一般不可能堵塞;然后排查柴油机燃烧室燃烧情况,检查排气总管的排气烟色为淡灰色,是正常的排气烟色,然后检查各缸的排气温度均正常,打开各缸示功阀检查各缸燃烧情况均正常;②在1TC到2TC转换过程中,柴油机燃油系统有加油的现象,但由于B列增压器并没有完全投入运行,增压器转速相对较低,进气压力不是太高,虽然供油量加大了,但进气不足,柴油机燃烧室燃油燃烧不会增强,因此排气压力不会加大,排除此种原因造成A列排气背压高;③检查A列背压传感器,拆下后检查是否正常。为判定确实正常,把A列排气背压传感器和B列排气背压传感器进行了互换,在柴油机启动后,在1TC到2TC转换过程中还是A列排气背压高报警,而B列排气背压不报警,说明A列排气背压传感器正常。随着材料科学的进步,现代涡轮增压器的效率和可靠性得到了极大提升。湖北进口涡轮增压器价格
涡轮增压器能大幅提升发动机的功率输出,让车辆加速更有力。山东LTP涡轮增压器D934S
意大利IsottaFraschini公司的V1312HPCR-4V柴油机,日本Niigata公司的16V20FX柴油机,芬兰Wartsila公司的18V26X柴油机,以及德国MAN公司的V28/33DSTC柴油机都使用相继增压机型,几家公司设计的相继增压系统的结构与Pielstick相类似,与MTU公司比,这种相继增压系统结构简单,便于高工况放气以及进排气旁通技术的应用。国内方面,哈尔滨工程大学一直在相继增压系统的自主研发与生产中发挥着举足轻重的作用。1991年,率先开展了相继增压柴油机热力过程的计算与分析,随后与陕西柴油机厂合作完成了针对12VPA6-280STCMPC柴油机的理论及试验研究;1996年~2000年间,研发出16PA6-280STC柴油机的相继增压系统及STC控制仪,并已批量生产。中国北方发动机研究所以12V150柴油机为基础,完成了MPC+STC的系统改造,并对其1TC和2TC状态分别进行了外特性试验,确定了STC系统的切换点。上海交通大学基于D6114车用柴油机进行大小涡轮相继增压系统改造,并对改造后的相继增压系统进行了理论和试验研究。上海711所针对MWMTBD234V8型船舶柴油机应用相继增压技术进行了一些理论与性能试验研究,并研制了电子控制系统。山东LTP涡轮增压器D934S