第二章增压器喘振的机理.doc

第二章增压器喘振的机理增压器喘振是发生在离心式压气机部分的当压气机的流量小到一定值后，气体进入工作叶轮和扩压器的方向偏离设计工况，叶片背面气流出现分离并且不断扩大，同时产生强烈的脉动并有气体倒流，引起压气机气流的流量、压力出现波动，导致压气机产生强烈的振动并发出异常的响声喘振是压气机的固有特性，增压器工作时应尽量避免发生喘振在叶片扩压器进口处，气流速度可分解为相互垂直的圆周分速度和径向分速度当气流相对叶片的转速一定而流量变化时，气流的圆周分速度是不变的，而径向分速度是变化的当空气流量小于设计值时，气流径向分速度减小，气流速度也随之减小，其方向也偏离设计值，导致气流进入叶道时，撞击叶片前缘的凸面，而在凹面上产生气流的分离如图2-1中(c)所示9 图2-1在叶轮进口处，气流速度同样可分解为相互垂直的圆周分速度和径向分速度当气流相对叶片的转速一定而流量变化时，气流的圆周分速度是不变的，而轴向分速度是变化的当空气流量小于设计值时，气流轴向分速度减小，气流相对于叶轮的速度也随之减小，其方向和叶片的构造角之间形成一个负冲角，导致气流进入叶道时，撞击叶片前缘的凹面前缘，而在凸面上产生气流的分离。

如图2-2中（c）所示 图2-110在设计流量下，如两图（a）所示，气流平顺地流进叶片前缘和扩压器，气流与叶轮叶片、扩压器既不发生撞击，也不发生分离当流量大于设计流量时，如两图（b）所示，气流在叶轮叶片前缘冲向叶片的凸面，与叶片的凹面发生分离；在扩压器中气流冲向叶片的凹面，与叶片的凸面发生分离但是，由于叶轮叶片的转动压向气流分离区，扩压器中气流的圆周向流动压向气流分离区，气流分离区受到限制，不致随流量的增加而过分地扩大当压气机的工作情况正常时，随着空气流量减少到一定程度，在压气机的通流部分开始产生旋转脱离现象假如空气流量继续减小，旋转脱离就会强化和发展，当它发展到某程度后，由于气流强烈脉动，就会使压气机的出口压力突然下降此时，进气总管中的气体压力就会比压气机出口的压力高，这将导致部分气流从总管流到压气机中去；而另一部分空气则仍继续前进由于这两个因素的作用，进气总管中的压力就会立即降下来而随着总管中的压力的下降，流经压气机的空气流量就会自动增加上去；与此同时，压气机叶栅中发生的气流脱离现象就会逐渐趋于消失即压气机的工作情况将会恢复正常当这种情况继续一个很短的时间后，进气总管中的压力就会再次升高，流经压气机的空气流量又会重新减少下来，在压气机通流部分中发生的气流脱离现象又会再出现。

上述过程就会周而复始地进行下去这就是所谓的喘振第三章影响增压器喘振的因素从增压器的工作原理可知，压气端与废气端的能量不平衡是导致增压器喘振的根本原因而导致根本原因的因素很多，比如：增压器滤网脏堵，透平气道脏堵，柴油机燃烧不良导致后燃，柴油机负荷严重不均，柴油机气阀关闭不严漏气，气阀和喷油定时不对，扫气箱着火等等针对于“育鲲”轮上的增压柴油机是新造的，只要设计上没有问题，一般涡轮增压器与柴油机匹配良好，增压器不会产生喘振，但随着运转时间的增长，增压系统中各个部件就会污损，柴油机某些部件也会产生故障，致使两者的性能逐渐恶化，匹配不良，压气机流量减小，造成气流与叶片强烈撞击与脱流而产生喘振在实际运行当中，涡轮增压器的喘振在大多数情况下并不仅仅是由涡轮增压器自身的因素所引起，而是与来自柴油机或其他的设备的因素共同作用甚至是仅由来自涡轮增压器以外的因素所造成的3.1 柴油机因素1 柴油机转速或载荷波动引起喘振当柴油机转速或载荷突然下降，增压器由于本身转速很高，转动能量很大，一时间不能随柴油机转速下降而降低，增压器的供气量大于柴油机所需的空气量，柴油机不能消耗。