二十一世纪初,在中国上海举行的中国国际海事会议上,世界各主要船用柴油机及增压器制造商展览了许多具有先进性能的船用增压器。这次展览更加具有针对性地向世人展示了他们对增压器的研究,展现了现代船用增压器的新技术特征。其中除了ABB、MANB&W、三菱等名牌产品外,还有久违的Napier和随主机展出的MTU和KBB等。81522
上述公司展示出来的基本上都是内置轴承式增压器,分为两大类轴流涡轮和径流涡轮。前者配机功率可以达到三万五千千瓦,可以顾及到船用全部功率范围,后者则可以达到单台五千千瓦。内置轴承式增压器一枝独秀的原因跟它构造相对比较简单、维护便利,且零件数大大减少等有关。正是由于内置轴承在浮式和半浮式方面的技术突飞猛进,推力轴承寿命已经超过五万小时,并且在增压器工作后两千五百小时内仅仅只有少量磨损,在之后的运行中都不会出现磨耗增长的情况。另一方面,径向轴承寿命也已经超过了三万小时。由于滑油系统的技术发展,轴承寿命得到极大的提高。增压的最佳方案是增压器采取单独的滑油系统,供油时间和油质都能够根据增压器的特点来电控。与主机共同使用一个滑油系统也有不足之处,增压器供油并损及其轴承通常是因为主机滑油的老化和维护不良等问题的影响造成的。油中的大颗粒污垢会对增压器轴承造成严重损伤,因此需要专门的滑油滤器来解决油中的大颗粒污垢。不过最棘手的是主机开始工作时一般都会同步开始对增压器的供油,结束工作时会同步停止对增压器的供油,导致增压器在起动瞬间没有滑油供应;另外,在主机停止转动时,增压器做连续惰转却不供给滑油,而在主机停止转动时轴承刚好处于工作后的高热状态和壳体反馈高温进程。随着增压器技术的不断发展,如今均采取全流道三维可压缩气动计算,来改善构造安排,提高整体效率[3]。论文网
当提高增压器的增压比时,增压比3。6时会出现许多问题,比如增压器有效运行(高效率流量范围)会变窄,工作效率会降低,根据定距桨推进性能工作的船用柴油机,增压器标定点配合良好,但是如果在中低工作情况中则会发生喘振或者排温过高的问题。因此需要扩宽高压比增压器的有效运行流量范围。经过不停的科学研究,当今世界上主要的品牌增压器的增压比已经达到5。2,并且有希望继续提高,主要运行范围的总效率已经达到0。66-0。68以上,最高可以达到0。72-0。75,增压器的有效运行范围跟五年前相比较,增加了百分之十以上。
MANBW公司最新研制的新一代TCR增压器,采取了先进的三维CFD设计技术,改善计划了压气机叶轮、出气蜗壳、扩压器叶片,这种改进设计极大的改善了增压器中的通流部件的气体动力性的特征。科学研究结果证明,每当压气机的工作效率增加5%时,工作产生的噪声会降低,并且为了是喘振界限往左偏移,采取了叶轮内部再循环技术(IRC),压缩机的有用运行范围会显著变大。MANB&W公司的另外一种轴流系列TCA增压器也基本采取了一样的技术方法,达到机能明显提高的效果。
在TPL—A/B大型轴流增压器系列基础上,ABB公司通过采取差不多的手段开发出可TPL—C系列。在压气机叶轮边沿挖掘细槽,使部件之间形成微型轮回流,通过增加部件内部的流动,通过这些设计改进能够使增压器的有效运行范围比以前提高10%以上,并且通过其他部件的改进,提高了增压器的压比与流量范围。
日本三菱重工公司的MET—SE系列的大型轴流增压器,在改进设计了废气涡轮进排气涡壳以及扩压器叶片后,涡轮通流能力比以前差不多提高了5%,并且使涡轮效率提高了6%以上。其中通过涡轮盘叶片弦距以及增加弯度,可以使涡轮效率增加2%-3%,并且可以使强度也增加,大部分条件下可不用拉筋。通过改进设计了涡轮排气涡壳可以使得排气过程经过充分扩压,涡轮盘出口背压也得到降低,也就是说增加了涡轮膨胀比,可以使涡轮效率比以前增加1%-2%。