Sequential Turbocharge System dísilvélarinnar getur í raun leyst samsvörunarvandamál dísilvélarinnar og túrbóhleðslunnar við lágan hraða og lítið álag og í raun bætt afköst, hagkvæmni og losunareiginleika dísilvélarinnar við lágar rekstrarskilyrði. Það er mikið notað í dísilvélum skipa.
Þessi grein kynnir uppbyggingu og tengda eiginleika Sequential Turbocharge kerfis ákveðinnar tegundar dísilvéla í skipum. Byggt á algengum bilunum sem safnast upp í gegnum langtíma viðhaldsprófanir á þessari gerð hreyfla, dregur það saman, alhæfar og rannsakar lausnirnar og leggur til viðeigandi ráðstafanir.
Þessi grein hefur umtalsvert viðmiðunargildi fyrir viðhalds- og viðgerðarferli þessarar tegundar raðhleðslukerfis, sem og til að útrýma svipuðum bilunum.
I. Uppbygging, vinnuferli og eiginleikarTúrbóhleðsla í röðkerfi
Með röð túrbóhleðslu dísilvéla er átt við þá uppsetningu þar sem ein dísilvél er búin tveimur eða fleiri túrbóhleðslum sem eru tengdar samhliða ásamt útblásturs- og inntakskerfi dísilvélar skipsins til að mynda túrbóhleðslukerfi. Öll túrbóhleðslutækin starfa samkvæmt ákveðinni rökfræði annað hvort í röð eða samtímis. Það er einnig þekkt sem röð túrbóhleðslu.
Vegna framúrskarandi samsvörunar, afls og hagkvæmni raðforþjöppu, eru þær mikið notaðar í-afli og dísilvélum fyrir skip með breytilegu álagi.
1. Uppbygging og uppörvunarferli
Með því að taka raðtúrbóhleðslukerfi ákveðinnar tegundar dísilvéla í skipum sem dæmi, munum við kynna uppbyggingu raðhleðslukerfisins.
Þessi gerð dísilvéla er búin tveimur eins forþjöppum, sem eru framleidd af innlendu fyrirtæki. Með því skilyrði að uppbygging dísilvélarinnar og túrbóhleðslukerfisins haldist í grundvallaratriðum óbreytt, er þetta raðbundna túrbóhleðslukerfi hannað til að mæta ýmsum rekstrarskilyrðum skipsins. Hann notar eina af forþjöppunum til að starfa við hlutaálag, aðlagast að hlutaálagsaðstæðum, þannig að dísilvélin hefur háan brennslu umfram loftstuðul og hámarks tog.
Þegar farið er í há-álagsástand er stýrða túrbóhlaðan (síðari) tekin í notkun.
Mynd 1 Uppbyggingarmynd af röð túrbóhleðslukerfis fyrir dísilvélar
Uppbygging þess er sýnd á mynd 1. Eftir að dísilvélin fer vel af stað, virkar örvunar-TCA í dálki A strax, en örvunar-TCB í dálki B virkar ekki. Þannig eru allar útblásturslofttegundir frá dálkum A og B veittar miðlægt til örvunar-TCA í dálki A, sem knýr túrbínu örvunar-TCA til að snúast. Booster TCA þjappar síðan saman loftinu og dælir því inn í millikælirinn. Þjappað loft er kælt með millikæli og fer jafnt inn í strokka í dálkum A og B.
Booster TCB í dálki B er stýrður örvunarvél, aðallega stjórnað af loftventilnum og gasventilnum til að ná start-stöðvunarstýringu á stjórnaða örvunarbúnaðinum. Gasventillinn stjórnar tengingu og aftengingu á milli útblástursrörs í dálki B og túrbínuenda TCB, en loftventillinn stjórnar tengingu og aftengingu milli þjöppu TCB og inntaksrörs í dálki B. Þegar hraði, álag og aukaþrýstingur eykst mun STC (Sequential Turbocharging System) stjórnkerfið sjálfkrafa opna loftventilinn og stýra loftlokann sjálfkrafa í TCB aðgerð.
Af ferlinu hér að ofan má sjá að hægt er að líta á samfellda aukningu þessarar tegundar dísilvéla sem túrbóhleðslukerfi sem ekki er-samfellt-svæði.
Við mikið álag virka báðir hvatararnir samtímis;
Við lágt álag hættir örvunarþrýstingurinn að virka, sem jafngildir því að draga úr flæðisflatarmáli túrbínustútsins, þannig að það sé enn tiltölulega hár þrýstingur fyrir og eftir túrbínuna, sem framkallar hærri aukaþrýsting, uppfyllir kröfur um loftinntaksrúmmál þegar dísilvélin gengur á lágum hraða og miklu togi.
2. Eiginleikar þessarar tegundar raðbundinnar ofhleðslu
(1) Dísilvélin og röð túrbóhleðslukerfið hafa góða samsvörun.
Góð samsvörun kemur sérstaklega fram sem hér segir: undir hvaða álagsástandi sem er, með því að stilla loftþrýsting og flæðishraða inn og út úr forþjöppunni og dísilvélinni, getur röð túrbóhleðslukerfið alltaf virkað á skilvirkan hátt. Tímabundin svörun er hröð, lág-forhleðsla nægir, hár-hraði ofhitnar hvorki né ofhraði, hröðun er hröð og enginn svartur reykur gefur frá sér. Eldsneytisnotkun, útblásturshiti, útblástur o.s.frv. dísilvélarinnar nær allt ákjósanlegu ástandi.
(2) Raðbundið túrbóhleðslukerfið gerir dísilvélinni kleift að hafa framúrskarandi eldsneytissparnað og skilvirkni við lága-álagsaðstæður, sem og mikla afköst og stöðugleika við mikið-álag.
Rekstur dísilvélar í siglingum við siglingar krefst þess að hún virki við mismunandi álagsskilyrði og nauðsynlegt er að skipta um álag á vélinni oft. Vel-samsett raðbundið túrbóhleðslukerfi gerir dísilvélinni kleift að uppfylla þessar kröfur.
(3) Sequential Turbocharge kerfið er tiltölulega flókið.
Þetta túrbóhleðslukerfi krefst þess að bætt sé við setti af stjórnauknum (TCB) fyrir gas- og loftstýriventla sem og stjórnkerfi. Þetta eykur fjölda bilunarpunkta og bilanatíðni og hækkar viðhaldskostnað.
Að auki, meðan á hönnunarferlinu stendur, er þörf á nákvæmum samsvörunarútreikningum fyrir örvunarhraða og inntaks- og útblástursflæði og þrýsting dísilvélarinnar, og ákvarða þarf tímasetningu stjórnaðra hvatavéla TCB.
II. Algengar bilanir og orsök greining
1. Bylgjur á forþjöppu
Hljóðbylgja forþjöppunnar vísar til fyrirbærisins þar sem snúningshraði forþjöppunnar helst stöðugur, en ef loftstreymi inn í þjöppu forþjöppunnar minnkar að vissu marki, víkur stefna gassins inn í þjöppuhjólið og dreifarann frá ákjósanlegasta gildinu, sem veldur verulegum sveiflum í gasþrýstingi innan þjöppunnar. Túrbóhlaðan fer í óstöðugt vinnuástand og gefur frá sér öskur eða önghljóð í enda túrbóhleðslunnar.
Þessi bilun kemur oft fram í dísilvélum í skipum með raðbundnu túrbóhleðslukerfi. Bylgja getur flýtt fyrir þreytuskemmdum innri hluta eins og blaða eða flýtt fyrir stækkun núverandi sprungna. Í alvarlegum tilfellum getur það leitt til eyðingar túrbóhleðslunnar.
Bylgjur í dísilvélum í skipum eiga sér stað oft í röð túrbóhleðslukerfum. Þetta kerfi samanstendur af flóknu innsogs- og útblásturskerfi dísilvéla og túrbóhlöðum og inntaks- og útblásturskerfum. Það eru nokkrar meginástæður fyrir þessu.
(1) Ófullnægjandi eða óslétt inntaksloftrúmmál forþjöppunnar
Vegna ákveðinna ástæðna er inntaksloftsrúmmálið við þjöppuenda dísilvélaforþjöppunnar ófullnægjandi eða ekki slétt. Þetta mun valda lofthringjum eða óstöðugum þrýstingi við inntak og úttak þjöppunnar, sem leiðir til bylgju í forþjöppunni.
Að auki er hætta á að túrbínustútar túrbóhleðslunnar stíflist af óhreinindum eða aðskotahlutum meðan á notkun stendur. Þetta mun valda því að loftið í túrbínublöðunum breytist úr lagskiptu flæði yfir í ólgandi flæði, breytir ákjósanlegu högghorni á hverflablöðin og veldur einnig bylgju í túrbóhleðslunni.
(2) Óstöðugur dísilvélarhraði eða ójafnt afl hvers strokks
Ef snúningshraði dísilvélarinnar sveiflast verður orka gassins sem ýtir á túrbínutúrbínuna ósamfelld, sem leiðir til óstöðugs gangs túrbóhleðslunnar og veldur lélegu loftflæði við enda þjöppunnar. Fyrir vikið verður bylgja í túrbóhleðslunni.
Þar að auki, þegar þessi tegund af dísilvélum skipa gengur á lágum hraða, eru oft aðstæður þar sem ekki kviknar í sumum strokkum. Þetta dregur úr eftirspurn eftir lofti, sem getur jafnvel verið minni en framboðsgeta þjöppunnar. Ofgnótt loft streymir til baka í úttak þjöppunnar, sem veldur stíflu á loftstreymi við úttak þjöppunnar, lélegu loftflæði, auknum bakþrýstingi þjöppunnar og öðrum aðstæðum sem leiða til bylgju í forþjöppunni.
(3) Röð túrbóhleðslukerfið starfar í ósamræmi við virkni dísilvélarinnar.
Rekstur raðhleðslukerfisins passar ekki við virkni dísilvélarinnar. Stýrikerfi raðhleðslukerfisins bilar og uppfyllir ekki kröfur um notkunarskilyrði dísilvélarinnar, sem veldur því að hún stöðvast eða lætur stjórnaða forþjöppunni starfa undir stjórn.
Í einföldu máli, þegar unnið er við lágar aðstæður, ætti aðeins að nota stjórnaða forþjöppu TCB þegar TCA er notað, sem þýðir að bæði TCA og TCB eru notuð samtímis;
Hins vegar, þegar bæði TCA og TCB eru notuð við miklar aðstæður, virkar stjórnað forþjöppu TCB ekki, og aðeins TCA er notað.
Þetta fyrirbæri kemur mjög oft fyrir í ákveðnum tegundum dísilvéla í skipum og er aðallega vegna bilana í stjórnkerfi.
Skilyrðin fyrir því að TCB með stjórnaða forþjöppu verði tekinn í notkun í þessari tegund dísilvéla í skipum eru:
Aðalvélarhraði Stærri en eða jafn * * * r/mín., hraði forþjöppunnar Stærri en eða jafn * * *00 sn./mín. og forhleðsluþrýstingur Stærri en eða jafn og 0. * * MPa.
Meðan á dísilvélinni stendur er öllu ferlinu sjálfkrafa stjórnað af STC stjórntækinu, og pneumatic stýribúnaðurinn með stjórnloftþrýstingi 0. * MPa lýkur opnun og lokun gasventils og loftventils og gerir sjálfvirka skiptingu. Að auki þrýstir stjórnloftið einnig á lokastimpilinn til að koma í veg fyrir að lokinn opnist eða lokist vegna titrings eða af öðrum ástæðum.
Mynd 2 STC stýrikerfi
Þess vegna, ef einhver íhlutur í STC stjórnkerfinu (eins og sýnt er á mynd 2) eða stýrisbúnaði þess bilar meðan dísilvélin er í gangi, mun það leiða til samsvörunarvandamála milli forþjöppu og dísilvélar, sem veldur bylgjubilun í forþjöppu.
Að auki er stjórnað túrbóhleðslutæki TCB aðallega virkjað með opnunar- og lokunarstýringu gasventilsins og loftventilsins. Eftir að dísilvélin hefur starfað í langan tíma safnast ösku- og kolefnisútfellingar í leiðsluna, sem getur komið í veg fyrir að gasventillinn eða loftventillinn lokist alveg. Þetta mun leiða til leka á gasinu sem losnar frá dísilvélinni eða loftinu sem fer inn í hana, og í alvarlegum tilfellum getur það einnig valdið byrjun-stöðvunarvillu á stjórnaða forþjöppu TCB og þar með valdið bylgju í forþjöppunni.
2. Lækkun á aukaþrýstingi
Lækkun aukaþrýstings í röð túrbóhleðslukerfisins er einnig tiltölulega algeng bilun. Helstu ástæðurnar eru minnkun á snúningshraða boostdælunnar, lélegt loftinntak í inntaksrás boostdælunnar og skemmdir á þjöppublöðum. Sértæk greining er sem hér segir.
(1) Lækkun á snúningshraða aukadælunnar
Minnkun á snúningshraða örvunardælunnar stafar venjulega af því að ófullnægjandi gas fer inn í örvunardæluna. Fyrst ætti að athuga sléttleika og þéttingu gasgangsins. Langtíma notkun dísilvélarinnar getur valdið því að sót safnast fyrir á innri vegg útblástursrörsins, sem leiðir til minna innra þvermáls á flæðisleið útblástursrörsins og lélegs gasflæðis. Að auki ætti að athuga hvort stúturinn á örvunardælunni sé sléttur.
Þessi tegund af vél er aðallega skoðuð í þremur þáttum. Fyrst ætti að athuga þéttingu útblástursrörsins. Útblástursrör þessarar tegundar dísilvélar er skipt í 8 hluta, hver hluti er samþættur 8 strokka útblástursgreinum og settur á strokkahausinn. 8 hlutar útblástursrörs hvers strokks eru festir saman með pípuklemmum. Langtímanotkun dísilvélarinnar getur valdið því að þéttihringirnir við tengipunkta hvers aðalrörs eldist vegna hás hitastigs, auk þess sem gasleki getur verið á tengipunktum hvers útblástursrörs og útblástursgrein strokksins og strokkhaussins.
Í öðru lagi skaltu athuga hvort það sé einhver lausleiki á tengipunkti milli útblástursrörsins og túrbínuenda túrbínu af titringi eða öðrum ástæðum. Það getur verið gasleki og léleg þétting.
Í þriðja lagi, ef lágur snúningshraði örvunardælubilunar kemur fram við lághleðslu dísilvélarinnar, þ.e. þegar stýrða örvunardælan TCB er ekki í gangi, skaltu fyrst athuga þéttingu gasventilsins sem stjórnar stýrðu örvunardælunni TCB. Ef gaslokanum er ekki lokað vel mun eitthvað gas leka í gegnum illa lokaða gaslokann inn í stýrðu örvunardæluna, sem leiðir til minnkunar á gasrúmmáli sem fer inn í A súluörvunardæluna TCA við lág-álagsnotkun dísilvélarinnar, sem veldur því að snúningshraði örvunardælunnar verður lágur við lág-álagsaðgerð. Grundvöllur þessa bilanadóms getur verið að athuga hvort stýrða aukadælan TCB gangi á lágum hraða. Ef TCB keyrir á lágum hraða gefur það til kynna að gaslokinn sé ekki lokaður vel, lítið magn af gasi lekur inn í TCB, sem veldur snúningi, sem leiðir til lækkunar á aukaþrýstingi við lághleðslu dísilvélarinnar. Í alvarlegum tilfellum getur það valdið aukningu á örvunardælunni.
(2) Sléttleiki inntaksleiðarinnar og versnandi þéttingargeta inntaksleiðslu dísilvélarinnar eru nokkur atriði fyrir þessa tegund dísilvéla þegar hún er notuð sem dísilvél í skipum. Inntaksaðferðin er mismunandi eftir mismunandi gerðum skipa. Það eru aðallega tvær aðferðir: vélarrúmsinntak og ytra inntak.
Fyrir dísilvélar sem nota inntaksaðferðina í vélarrúmi, ef allar viftur vélarrúmsins eru útblástursviftur, mun það valda undirþrýstingi í vélarrúminu, sem leiðir til lækkunar á inntaksþrýstingi og inntaksrúmmáli forþjöppunnar.
Fyrir dísilvélar sem nota ytri inntaksaðferðina, eftir langtíma notkun, meðan á uppsetningu inntaksrásar og inntakssíu stendur, mun utanaðkomandi óhreint loft valda óhreinindum og stíflu í inntakssíu, inntaksleiðslu, hljóðdeyfi og millikæli, sem mun leiða til minnkaðs inntaksmótstöðu, sem leiðir til minnkunar á inntaksrúmmáli, minnkandi inntaksþrýstingi og að lokum eykur inntaksþrýsting.
Að auki, vegna titrings í skipi og dísilvél, koma upp vandamál við að losna við tengipunkta inntaksleiðslunnar af og til, sem mun leiða til leka á inntaksleiðslunni og minnkandi inntaksþrýstings.
Í notkun með litlum-álagi, ef loftloki stýrðu forþjöppunnar er ekki lokað þétt, mun hluti loftsins frá stýrðu forþjöppunni leka í gegnum hann, sem leiðir til lækkunar á inntaksþrýstingi dísilvélarinnar.
Að lokum er nauðsynlegt að athuga heilleika þjöppublaða túrbóhleðslunnar. Ef þetta túrbóhleðslutæki hefur einhvern tíma orðið fyrir bylgju geta þjöppublöðin, sérstaklega blaðoddarnir, afmyndast eða haft aðrar skemmdir á þjöppu snúningnum, sem mun valda minnkuðu skilvirkni þjöppunnar og minnka rúmmál þjöppunnar, sem leiðir til lækkunar á aukaþrýstingi.
3. Óeðlilegur hávaði eða titringur
Við háhraðavirkni forþjöppunnar geta einnig verið aðrar gerðir af hávaðabilunum fyrir utan hávaðahávaða, svo sem stingandi hljóð frá málmnúningi eða höggi, sem getur valdið titringi forþjöppunnar.
Ástæðurnar fyrir þessu vandamáli eru margar. Til dæmis leiðir léleg smurning forþjöppunnar til mikils slits á burðarlegum;
Langtímanotkun dísilvélarinnar veldur því að tengiboltar milli dísilvélarinnar og forþjöppunnar losna;
Ójafnt tog á tengiboltum við uppsetningu forþjöppunnar;
Aðskotahlutir úr málmi sem skemma snúninginn geta valdið því að forþjöppunni víki eða myndast núning við ytri brún hússins;
Tímabær rekstur stjórnaðs forþjöppu TCB er ekki tímabær, sem leiðir til of mikils snúningshraða A dálks forþjöppunnar TCA, og svo framvegis.
III. Algengar lausnir eða fyrirbyggjandi ráðstafanir vegna þrýstingsaukningar í röð
Með langtímaþátttöku í viðhaldi þessarar tegundar dísilvéla í skipum höfum við safnað saman og tekið saman algengar bilanaleitarráðstafanir og fyrirbyggjandi aðferðir við algengar bilanir í raðhleðslukerfi þessarar vélar.
Vegna þess að röð túrbóhleðslukerfið er tiltölulega flókið kerfi sem samanstendur af inntaks- og útblástursrörakerfi dísilvélar, inntaks- og útblástursrörakerfi forþjöppunareiningarinnar og stjórnkerfisstýrðu forhleðslueiningarinnar, og hver íhlutur er innbyrðis háður og hefur gagnkvæm áhrif, eru orsakir bilana ekki einangraðar. Lausnirnar fyrir hverja bilun eru ekki einstakar. Byggt á viðeigandi starfsháttum eru eftirfarandi algengar bilanaleitarráðstafanir og fyrirbyggjandi aðferðir fyrir samfellda forhleðslueiningarkerfi teknar saman.
(1) Þegar túrbóhleðslutæki dísilvélarinnar verður fyrir bylgju eða hefur lágan örvunarþrýsting, ætti að greina viðeigandi breytur ítarlega til að ákvarða orsökina. Ef nauðsyn krefur skal slökkva á vélinni til skoðunar.
Ef óeðlileg hljóð eða titringur koma fram og ekki er hægt að ákvarða orsökina skal slökkva á vélinni til skoðunar fyrst til að forðast frekari útvíkkun á bilunarumfanginu.
(2) Samkvæmt raunverulegum notkunarskilyrðum, í samræmi við viðhaldskröfur, ætti að framkvæma tímanlega viðhald og viðhald inntaks- og útblástursleiðslu dísilvélarinnar og inntaks- og útblástursleiðslur túrbóhleðslutækisins. Þetta felur aðallega í sér reglulega hreinsun á innri veggjum leiðslna til að koma í veg fyrir stíflu og tryggja sléttleika; styrkja skoðun á þéttingu leiðslna, sérstaklega að huga að þéttingarvandamálum af völdum tæringar á pípuvegg eða tengingarvandamálum, til að koma í veg fyrir leka á útblæstri og reyk.
(3) Styrkjaðu skoðun á bakþrýstingi útblásturs til að koma í veg fyrir lélegt útblástursflæði og draga úr bylgju í forþjöppu. Athugaðu fyrst hvort útblástursþrýstingurinn við þjöppuenda túrbóhleðslunnar sé of hár og athugaðu óhreinindi og stíflu loftkælisins. Hreinsaðu og viðhalda loftkælinum reglulega til að halda honum óhindrað. Í öðru lagi skaltu athuga útblástursflæði gassins og útblásturs frá túrbínuenda túrbóhleðslunnar. Sum skip setja upp reykmeðhöndlunartæki eins og hávaðaminnkun og ætti að þrífa þau og viðhalda þeim reglulega.
(4) Til að koma í veg fyrir hávaða og titring túrbóhleðslutækisins, ásamt viðgerð eða viðhaldi, skal reglulega skoða og skipta um snúningsbyggingu og lögun blaðsins. Haltu löguninni ósnortinni og án aflögunar. Fyrir nýuppsett eða verksmiðju-viðgerð túrbóhleðslutæki skaltu framkvæma kraftmikil jafnvægispróf á snúningnum. Ef kraftmikið jafnvægi er不合格 ætti að stilla möluna.
(5) Skoðaðu og viðhalda STC stjórnkerfi túrbóhleðslutækjanna í röð til að tryggja að gagnaöflun, sending og vinnslueiningar stjórnkerfisins virki eðlilega. Samkvæmt stilltri rökfræði skaltu átta þig nákvæmlega á stöðu stýrðu túrbóhleðslunnar og senda upphafs- eða stöðvunarmerki eftir þörfum.
(6) Gakktu úr skugga um eðlilega virkni gasventla, loftloka, gasgjafabúnaðar o.s.frv. Komið í veg fyrir að loki festist, sem veldur útblásturs- eða loftleka. Koma í veg fyrir vanhæfni til að ræsa eða stöðva gasventil og loftventil venjulega vegna bilana í öðrum framkvæmdabúnaði og hafa þar með áhrif á ræsingu og stöðvun stýrða forþjöppunnar.
(7) Í STC röð túrbóhleðslukerfi ákveðinnar tegundar dísilvéla sem rannsakað er í þessari grein, nota dálkar A og B túrbóhleðslutæki með sömu forskrift. Til að bæta endingartíma túrbóhleðslukerfisins og draga úr bilunartíðni hefur stjórnað túrbóhleðslutæki í dálki B styttri notkunartíma. Mælt er með því að skipta um snúning tveggja dálka forþjöppunnar í samræmi við vinnutímann, þannig að þjónustulotur tveggja forþjöppunnar geti verið um það bil það sama og nýtingarhlutfall forþjöppanna verði bætt.
IV. Niðurstaða
Þessi grein kynnir stuttlega uppbyggingu og tengda eiginleika þess sem er í röðinniTurbochargekerfi ákveðinnar tegundar skipadísilvéla. Byggt á -langtíma hagnýtri reynslu af viðhaldsprófunum fyrir þessa tegund hreyfla, tekur höfundur saman og ályktar algengar bilanir og leggur til tengdar lausnir eins og reglubundið skiptingu á A og B settum af forþjöppum. Þessi grein hefur góða og efnahagslega ávinning fyrir viðhald og viðgerðir á raðhleðslukerfi þessarar tegundar vélar.