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13600443583近些年,随着人们认识的提高和科技的进步,机械领域涡轮增压这一技术的快速发展,使得低噪声发电机等动力机械方面得到了长足的发展。为了推广涡轮增压技术,本文对此作以讨论讲解。
随着我国近几年农业机械的发展与进步,农业机械化率也在不断地提升,农业机械正向着大型化方向迈进。但是,近几年随着农业机械的增多,以及世界石油价格的不断上涨,空气污染现象不断增多,怎样高效地利用能源这一课题也展现出来。由于涡轮增压这一新的技术可以很好地提高发电机组的燃烧率,从而降低有害气体的排放量,特别是在空气稀薄的高原地区,空气密度对发电机组性能影响很大。海拔高度每升高1000米时,发电机组容量会下降8%到10%左右,油耗增加4%到5%左右。如果使用涡轮增压器,就可减小对发电机组性能的负面影响。而且增压器消耗的功率是由发电机组排出的废气供应的,并不消耗发电机组输出的有效容量。所以,近年来这一技术应运而生,并快速发展。
涡轮增压器(Tubro)是由涡轮室和增压器结构的机器,涡轮室进气口与排气歧管相连,排气口接在排烟管上;增压器进气口与空气过滤器管道相连,排烟口接在进气歧管上(图1)。
增压器实际上是一种空气压缩器。发电机组是靠燃料在气缸内燃烧作功来发生功率的,输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,所发生的功率也会受到限制。涡轮增压器是利用发电机组排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮(位于进气道内),叶轮就压缩由空气过滤器管道送来的新鲜空气,再送入汽缸。当发电机组速度加快,废气排出转速与涡轮速度也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发电机组的进气量就相应地得到增加,空气的压力和密度的增加可以燃烧更多的燃料,相应同等的燃料量就会燃烧的更加充分和彻底了,这样在同样的燃料的状况下就可以增加发电机组的输出功率了。
1.废气涡轮增压装置:利用发电机组排出的废气达到增压目的。增压器与发电机组无任何机械联系,压气机由低噪声发电机废气驱动的涡轮来带动。一般增压压力可达180~200kPa,或300kPa左右,需要增设空气中间冷却器来给高温压缩空气进行冷却。这种的增压器易损与各类农用发电机组或小型康明斯中。
缺点:发电机组动力输出略滞后于油门的开启,加大油门后一般需要等片刻,稍后发电机组会有惊人的动力爆发(也不能算是缺点)。
2.机械增压装置(supperchargersystem):装置在发电机组上并由皮带与发电机组曲轴相连接,从发电机组输出轴获得动力来驱动增压器的转子旋转,从而将空气增压吹到进气岐道里。
3.复合增压系统:即在发电机组上,既采用废气涡轮增压器,又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方法。
随着我国发电机组会商用车市场的迅猛发展及排放要求的不断升级,涡轮增压技术在撬装发电机组中的运用也越来越广泛,一台好的涡轮增压器能通过利用发电机组废气中的剩余能量,促使发电机组燃烧更充分从而增加发电机组的容量。
1.一台装有涡轮增压器的发电机组的容量输出与其非增压时相比可增加40%或更多,其动力性的好处比较明显。
2.提升燃油的经济性:涡轮增压发电机组与非增压时相比可节省油耗20%或更多。这对于当前国际价不断高涨的情形下来说,有着非常积极的现实意义。
1.采用涡轮增压的弊端。一台涡轮增压器可以增加一台静音柴油发电机的容量,但它对低噪声发电机的寿命却有很大的影响,一台普通的撬装发电机在加了涡轮增压器后,使用时限将缩短一些。要安装涡轮增压装置的低噪声柴油发电机,其相应的装置的强度也要相应的加强。另外,由于涡轮的转速很高,这就要求在进气机构有相应的进气冷却系统,否则,涡轮增压器的效率将大打折扣。
2.增加维护维修费用。涡轮增压发电机组在作业时,将其性能发挥得淋漓尽致,但这种接近极限的高速运行,也会增加其损伤的程度,特别是叶轮。对于发电机组使用单位来说,在车子的维保上,就比其他发电机组使用单位多了一项更换叶轮的费用。
3.虽然涡轮增压技术可以加强燃料的燃烧率,但同时它也对机体的强度有了一定的要求,同时对低噪音柴油发电机的寿命也有一定的影响。通常涡轮在怠速时就高达一万转左右,高速可达三万转以上,正是由于涡轮的高速度,这就要求有相应的润滑手段和降温机构。配置涡轮增压的涡低噪声发电机,低噪音发电机其价格要比没有装配增压装置的集装箱发电机要高以些。
综上所述,可见采用涡轮增压技术的发电机组的优点是显而易见的,它可在不增加发电机组排气量的基本上大幅度提高容量和扭矩。其输出的最大容量与未装增压器的相比,可增加大约40%甚至更多。这意味着一台尺寸和毛重相同的发电机组经增压后可以发生较多的容量,或者说,一台小排气量的发电机组经增压后,可以发生较大排量发电机组相同的容量。另外,发电机组在采用了增压技术后,还能提升燃油经济性和减小尾气排放。在动力性和经济性等方面的优点非常明显。通过调查探讨,采用普通的涡轮增压器对于发电机组的总体价格没有大的影响,一般价格就在几千元的水平。但其应用价值是很明显,这对与我国提倡的兴建节约型社会是很有意义的。
随着这些年我省乃至我国的农业的发展,农业机械也向着大型化和集约化的方向发展,加之国际石油价格的居高不下,各国环保意识的不断强化,这些都要求静音发电机组厂家在动力机械的动力性和经济性及环保型等方面做更好的平衡。涡轮增压这一新技术必将有很大的发展范围。随着我国发电机组和商用车市场的迅猛发展及排放法规的不断升级,涡轮增压技术在低噪音柴油发电机组中的运用也会越来越广泛,一台好的涡轮增压器能通过利用发电机组废气中的剩余能量,促使发电机组燃烧更充分,从而增加发电机组的功率。
总之,从长远看,我国将呈现移动式静音发电机逐步取代柴油机的趋势,尤其要达到欧Ⅱ标准。涡轮增压是一项关键技术,其发展空间是非常巨大的。总体上看,涡轮增压技术作为一项很有运用意义的技术在我国未来的农业现代化建设中将有广阔的应用前景,在我国农业机械化过程中也必将有广阔的运用天地。