Главная | Обратная связь

Практическое занятие №16

 

Тема: Конструктивные особенности газотурбонагнетателей и систем наддува 2-х тактных двигателей

Цель:изучение влияния наддува на работу 2-х тактного дизеля

 

Материальное обеспечение:

1. Двигатели, установленные в лаборатории ДВС.

2. Детали, узлы систем наддува.

3. Заводские чертежи и описания.

4. Приборы для определения давления наддува.

 

Вводный контроль:

1. Почему в 2-х тактных дизелях применяется комбинированный наддув?
2. Принцип работы последовательной системы наддува.
3. Принцип работы импульсно-параллельной системы наддува.

 

Краткая теория

 

В 2-х тактных дизелях выпускные газы смешиваются с относительно холодным продувочным воздухом, поэтому температура их будет ниже, чем в 4-х тактных (около 400ºС), и, следовательно, турбина будет развивать меньшую, недостаточную для нормальной работы дизеля мощность. Отсутствие же так называемых насосных ходов затрудняет пуск двигателя.

Таким образом, наддув2-хтактных дизелей нельзя провести только с помощью газовой турбины, как у 4-х тактных дизелей. Здесь применяют дополнительный нагнетатель с механическим приводом (комбинированный наддув) или используют энергию импульсов газов.

 

Порядок выполнения работы:

 

На рис.64,а показана схема комбинированного наддува, используемая на двухтактных двигателях фирм МАН и «Зульцер». Система наддува снабжена газотурбонагнетателем, состоящим из газовой турбины «в», центробежного нагнетателя «а», воздушного холодильника «с». В качестве дополнительного нагнетателя с механическим приводом используют подпоршневые пространства «д» двигателя, снабженные всасывающими 6 и нагнетательными 5 клапанами.

 

 

Рис.64 Системный наддува мощных двухтактных двигателей: а –комбинированный наддув, б – импульсный наддув с петлевой продувкой, в – импульсный наддув с прямоточно-клапанной продувкой

Отработавшие газы из всех цилиндров направляются в общий коллектор 2 большой вместительностью. При таких условиях в коллекторе перед турбиной устанавливается примерно постоянное давление, близкое к давлению в конце выпуска. Газовая турбина приводит в движение центробежный нагнетатель, который всасывает воздух из атмосферы и сжимает его.

Для повышения весового заряда при наддуве сжатый в нагнетателе воздух охлаждают в холодильнике «с». При пуске двигателя сжатый в газотурбонагнетателе и охлажденный продувочный воздух поступает в ресивер первой ступени 4, а затем через всасывающие клапаны 6 в подпоршневые полости цилиндров «Е», где при ходе поршней вниз еще раз сжимается. Из подпоршневых полостей через нагнетательные клапаны 5 дважды сжатый воздух поступает в ресивер второй ступени 1 и через продувочные окна в рабочие цилиндры двигателя.

При повышении нагрузки двигателя увеличиваются мощность газотурбонагнетателя и развиваемого им давление воздуха, в результате чего открывается автоматический невозвратный клапан 3 и воздух из ресивера первой ступени, минуя подпоршневые полости, поступает непосредственно в ресивер второй ступени, откуда в цилиндр двигателя.

В этом случае подпоршневые полости работают вхолостую, преодолевая лишь сопротивления всасывающих и нагнетательных клапанов, и схема становится одноступенчатой.

Так как подпоршневые полости «е» цилиндров работают последовательно с газотурбонагнетателем, то такая система получила название последовательной системы наддува с газовой турбиной постоянного давления. Для эффективного использования энергии выпускных газов в приводе газотурбонагнетателя при наддуве следует уменьшить дросселирование выпускных газов в коллекторе, а этого можно достичь приближением турбины непосредственно к зоне истечения выпускных газов. Иначе говоря, турбина должна быть смонтирована как можно ближе к выпускным клапанам или окнам. Наиболее удобным решением была бы постановка на каждый цилиндр своей турбины. Однако такое решение усложнило бы обстановку. Поэтому в практике дизелестроения двухтактных мощных дизелей для более полного использования энергии импульсов на каждые 3-4 цилиндра ставят отдельный газотурбонагнетатель.

На рис.64,б показана схема импульсного наддува судового двигателя фирмы МАН с петлевой продувкой. Импульсный газотурбонагнетатель «а-в» подает воздух в холодильник «с», а оттуда в ресивер. Параллельно с газотурбонагнетателем работают насосы подпоршневых полостей «д», которые должны обеспечить воздухом двигатель при малых оборотах, то есть когда турбина из-за понижения температуры выпускных газов не сможет развивать необходимой мощности. Поршневые насосы засасывают воздух из атмосферы и сжимают его до давления, создаваемого турбонагнетателями. Воздух из подпоршневых полостей через холодильник «с» поступает в общий ресивер и оттуда к продувочным окнам рабочих цилиндров. Давление воздуха перед окнами 0,055 МПа. В большинстве случаев на каждые три рабочих цилиндра двигателя работает одна подпоршневая полость, а две другие свободны. В связи с тем, что подпоршневые полости работают параллельно с газотурбонагнетателем, система наддува называется импульсно-параллельной.

Следует отметить, что использование подпоршневых полостей двухтактных крейцкопорных двигателей в качестве дополнительных продувочных насосов нашло широкое распространение в дизелестроительной промышленности независимо от способа наддува.

Использование импульсных турбин позволило фирме «Бурмейстер и Вайн» на своих двухтактных малооборотных двигателях с клапанно-щелевой продувкой применить систему наддува только с газотурбонагнетателями, которые полностью обеспечивают работу двигателя на всех режимах, в том числе и при малом ходе.

Схема импульсного наддува двухтактного судового двигателя фирмы «Бурмейстер и Вайн» показана на рис.64, в. Нагнетатель «а», сидящий на одном валу с импульсной турбиной «в», засасывает воздух из машинного отделения, сжимает до давления 0,07-0,08 МПа и подает его в холодильник «с», в котором он охлаждается до температуры 30-35ºС. Охлажденный воздух направляется в ресивер 1, а затем подводится к продувочным окнам рабочих цилиндров. При пуске двигателя газотурбонагнетатель с помощью пускового воздуха раскручивается.

На двигателе установлен также аварийный центробежный нагнетатель 2 с приводом от электродвигателя, который при выходе из строя всех газотурбонагнетателей обеспечивает подачу воздуха, достаточную для работы двигателя мощностью 70% полной. Система газотурбинного наддува имеется на двигателях Брянского машиностроительного завода.

 

Содержание отчета:

1. Тема и цель практического занятия.
2. Материальное обеспечение.
3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Наддув, как средство повышения мощности.
2. Комбинированный наддув.
3. Последовательная система наддува с газовой турбиной постоянного давления.
4. Импульсный наддув.

 

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.
2. Соловьев Е.М. Пособие мотористу промыслового судна, 1979.