柴油机空气系统.doc

柴油机空气系统概述如前所述，柴油机空气系统包括扫气系统和排气系统以及一个辅助的鼓风系统。柴油机的扫气空气由一个或一组增压器供给。增压器位于发动机排气侧，也可位于发动机后端。通过一个空气滤器，增压器的压气机吸入机舱内的空气，而压气机是由柴油机排出的废气驱动的涡轮机来驱动的。压气机吸入的空气经增压压缩后由空气管进入到空冷器进行冷却。带有膨胀接头的空气管包有隔热绝缘层。空气经空冷器冷却后，进入到滴水分离器，将此时空气中的水分以冷凝形式分离掉。然后，空气通过安装在扫气空气集管底部（或空冷器内）的阀体进入扫气空气集管。阀体上安装有一组单向阀板，阀式单向阀由增压空气打开。当柴油机活塞往下运行低于扫气口时，扫气集管内的空气经气缸上的扫气口流入气缸。这样就完成了整个的扫气过程。当排气阀开启时，废气被压入一个公用的排气集管，然后废气以均匀稳定的压力驱动增压器的废气蜗轮并进入到增压器后的排烟总管。排气阀组件与排气集管间、排气集关于增压器间、增压器与排烟总管间均有膨胀接头连接。辅助鼓风系统主要应用于启动和低负荷运行时对扫气进行补充，以改善此时的燃烧。辅助鼓风机运行时，同样从增压器空气滤器周围吸取机舱内的新鲜空气，通过空冷器、汽水分离器，然后通过另外一组蝶阀（或单向阀）到达扫气集管内，而此时，原扫气系统中的单向阀由于前后压差而处于关闭状态，直到由于压气机送来的空气压力大于鼓风机送风压力时才打开，而此时鼓风机停止工作。对于增压器布置于输出端的机型，一般由两种布置，一种是鼓风机直接安装在空冷器体上，另一种是鼓风机安装于扫气集管下，其气体供应路线基本与上述相同，只不过风机单向阀（蝶阀）布置位置有些区别。如上图所示为鼓风机安装于扫气集管下的机型，红箭头所指处单向阀是正常扫气时所用，而在辅助鼓风机运行时是关闭的。而风机直接布置于空冷器体上的机型，其单向阀与正常扫气单向阀并列布置于空冷器体内。柴油机空气系统主要包含排气集管、扫气集管、增压器、空冷器体、辅助鼓风机及空冷器、汽水分离器、膨胀接头、单向阀、蝶阀附件等。增压器截断系统通常，在装备两个及以上增压器的发动机上，如果可能出现长期的低负荷（低于优化点50%负荷）运行的状况时，引入该系统。在增压器透平端通往排气集管的通道及压气机端通往空冷器的通道上各安装一套截止阀。主要功能包括能降低SFOC，由于增加了扫气压力，降低了零部件的热负荷，同时，也提前关闭了辅助鼓风机，节省了电能。经核实，在50%负荷时，节省的油耗为12g/BHPh。应急运行的旁通系统如左图示，在排气集管上安装有一个旁通法兰。其通径与排气集管通往增压器的相同，由船厂安装管路连通至增压器后的排烟总管。在有该装置的情形下，排气集管内的排气可直接通到增压器后的排烟总管，可以使发动机比仅用锁紧装置停止增压器运行的应急运行状态获得更高的负荷。排气集管从各个排气阀出来的排气被导引至排气集管。排气集管将各排气阀来的脉冲压力平衡，并以常压进入废气涡轮增压器的透平端。排气集管通过挠性支座紧固在扫气集管上，包括有横向支撑板和位于排气集管中间的纵向支撑板。在排气阀和排气集管之间，排气集管和增压器之间安装有膨胀接头。排气集管扫气集管在排气集管内，在通向增压器的出口处安装有保护格栅，防止硬的金属碎片进入到透平端，打坏涡轮机叶片。排气集管和排气支管外包覆绝热层。排气集管为便于排气集管内部的维护，通常于排气集管的一端或排气集管的下部布置人孔盖，以方便进入到排气集管内。扫气空气集管扫气空气集管是一个有很大容量的容器。扫气集管用螺栓连接到气缸体上。空气经过空冷器、滴水分离器和单向阀后被收集到扫气空气集管。扫气集管上平面布置有增压器座板以及安装排气集管撑板的螺孔。扫气集管端部或中间段朝上布置有人孔盖，扫气集管上布置有安全阀。对于增压器布置于排气侧的MC机型（参见前图），两个辅助鼓风机安装在扫气空气集管两端。辅助鼓风机的吸气口通过一段吸气管与阀体止回阀下部的空间（简称三角阀箱）连接。辅助鼓风机的排气口直接与扫气空气集管接通。为了防止空气倒流，在每个辅助鼓风机的吸气管中安装有一个止回阀。对于增压器布置于排气侧的MCC机型（参见上图），辅助鼓风机安装在扫气空气集管下端、后空冷器体的两侧，如果是两段的后空冷器体，同样布置，只不过两端后空冷器体之间用管路连通。辅助鼓风机通过一段短的吸气管段与后空冷器体连通，而止回阀就安装于这段管路上。辅助鼓风机的排气口通过一组单向阀与扫气空气集管接通。后空冷器体倒挂固定到扫气集管底平面上。对于增压器布置于输出端（后端）的机型，有两种布置形式，而不管是MC或MCC机型。前图为一种，鼓风机布置于空冷器体上，具体说明见后述章节。而此时的扫气集管直接与空冷器体的孔口通过法兰连接。还有一种是仅将鼓风机布置于扫气集管下方，通过一段外置的吸气管路，将空气从空冷器体汽水分离器的后方引入到鼓风机。鼓风机的排气口通过一组单向阀与扫气空气集管接通。空冷器体对于增压器布置于输出端机型的空冷器可参见前图，总体结构可以是整体的，亦可以为上下两半式的。最上面为增压器座面，用于安装增压器。前面凸轮侧一半与链轮箱相连接，排气侧一半与扫气集管连通，因此，前端面上有与扫气集管连接的一圈法兰孔，与链轮连接的螺孔和定位凸台。在靠近与扫气集管连接的外侧安装辅助鼓风机。空冷器从其对面装入，汽水分离器安装在中部下方。空冷器体内部装有鼓风机用单向阀和正常扫气单向阀，如右上图，左侧圆法兰孔内可见的两大和四小方框处。对于增压器布置于排气侧的机型，其空冷器体倒挂固定于扫气集管底部（通常被称为后空冷器体），其中常见的一种结构是，空冷器和汽水分离器布置于后空冷器体内，见下页图。还有一种结构形式，空冷器布置于扫气集管内，后空冷器体内仅布置汽水分离器。为保证空冷器前后的密封，其主要设计特点：空冷器坐在空冷器体内的座面上，其上左右两侧安装固定于空冷器体上的弹性封板，压在空冷器本体上。而简单的前后密封形式见下页图，前端依靠空冷器上的法兰直接固定在空冷器体法兰上，中间加密封垫圈，后端安装密封盖。这样前后的密封方式现已均改进为压板密封：在空冷器本体上套上两个法兰，两个法兰之间加一圈O形圈，靠将两法兰固定到空冷器体上的力，使O形圈在两法兰和空冷器本体间受挤压而密封。当然，为防止空冷器前后串动，安装有止动螺栓。辅助鼓风机柴油机装有两台电驱动的辅助鼓风机。在一台辅助鼓风机不能工作时，另一台辅助鼓风机将仍能继续工作，而无需用人工调节阀门。这是由辅助鼓风机吸气管中自动工作的止回阀来完成。空气冷却器空冷器（芯子）柴油机增压空冷器是柴油机中一个重要部件，按设计要求从透平增压器来的增压空气温度为170210，经过空冷器冷却后，扫气空气温度降至3537。因为空气湿度的不同，会产生大量的冷凝水，这些冷凝水必须经过一个部件滴水分离器，将其95%左右冷凝水分离出来，避免带有水的扫气空气进入气缸，破坏气缸滑油润滑，恶化气缸的工作状况。空冷器做成块状结构，其坐在空冷器体座面上并密封。具体构造这里不再细述。空冷器体上布置有内置式喷淋装置，在不拆卸空冷器芯子的情况下，可以简单易行对空冷器芯子进行化学清洗。滴水分离器滴水分离器安装于空冷器芯子之后的换向腔室内。滴水分离器装有若干组特殊形状的叶片。当冷却后的扫气空气流经这些叶片时，空气中的水分会冷凝凝结在这些叶片上，并顺着叶片汇集到空冷器壳体底部，通过泄放系统排出。一般在泄放系统中安装有一个液位报警装置。单向阀与止回阀安装在扫气系统或辅助鼓风系统内的单向阀，靠阀前后的压差以及阀瓣自身重力的作用而打开/关闭。如果单向阀未关闭将导致供气不足。单向阀I单向阀II始终保持辅助鼓风机止回阀的功能正常和旋转活络是极其重要的。可通过手动转动止回阀来检查，即在扫气集管常规检修时检查。止回阀在如下期间保护着辅助鼓风机和柴油机：辅助鼓风机起动；正常运行期间。辅助鼓风机起动辅助鼓风机起动时由于起动电流很大，两台辅助鼓风机设定以6-10 秒的间隔先后起动。尚未起动的辅助鼓风机的止回阀必须保持关闭，以防止辅助鼓风机倒转。否则，起动时有烧坏电动机的危险。如果一台辅助鼓风机起动失败，止回阀必须处于关闭位置，否