《燃机空气进气系统》课件

燃机空气进气系统燃气轮机空气进气系统是燃气轮机的重要组成部分，负责将空气从大气中吸入，并将其送入燃烧室。进气系统设计合理，能确保燃气轮机高效稳定运行，进气系统类型多样，包括简单的进气口，复杂的多级进气系统。目录燃机空气进气系统概述定义和作用主要构成工作原理燃机空气进气系统设计要求可靠性经济性动力性环保性燃机空气进气系统主要部件空气滤清器进气管节流阀涡轮增压器燃机空气进气系统故障诊断常见故障类型诊断方法维修与保养燃机空气进气系统概述燃机空气进气系统是燃气轮机的重要组成部分，负责为燃气轮机提供洁净、压缩的空气，保证燃烧过程的正常进行。系统由空气过滤器、进气管道、节流阀、涡轮增压器等组成，其设计和运行对燃气轮机的性能、效率和可靠性具有重要影响。1.1定义和作用11燃气轮机空气进气系统是指从外界吸入空气并将其输送到燃烧室的系统。22主要作用是为燃气轮机提供足够的空气，以保证燃烧过程的进行和动力输出。33进气系统还负责过滤空气中的杂质，并调节进气温度和压力，以提高燃烧效率和燃气轮机的性能。1.2主要构成空气滤清器去除空气中的颗粒物和杂质，保护燃机核心部件免受污染。进气管道将空气输送到燃机，并控制气流速度和方向。节流阀调节进入燃机的空气流量，控制燃机功率。涡轮增压器提高进入燃机的空气密度，增加燃机功率。1.3工作原理1空气吸入燃气轮机启动时，空气通过进气口被吸入。2压缩空气被压缩机压缩，压力和温度升高。3燃烧压缩空气与燃料混合，在燃烧室中燃烧，产生高温高压燃气。4膨胀燃气膨胀做功，推动涡轮转动，并带动压缩机运行。5排气燃气经过排气系统排出，完成一个工作循环。燃机空气进气系统的设计要求燃机空气进气系统设计对燃机性能和可靠性至关重要。设计要求涵盖可靠性、经济性、动力性和环保性等方面。2.1可靠性高可靠性燃机空气进气系统对发动机正常运行至关重要。系统故障会导致发动机性能下降甚至停机。耐久性系统需要在恶劣环境下长期稳定工作，因此需要采用耐腐蚀、耐高温、耐磨损的材料。易维护设计应考虑便于维护和检修，减少停机时间，提高燃机运行效率。2.2经济性降低运行成本燃气轮机空气进气系统的设计应考虑降低运行成本。高效的空气滤清器可以延长维护周期，节约维护成本。提高燃油效率优化进气系统设计，减少空气阻力，提高燃气轮机效率，降低燃油消耗。2.3动力性功率输出燃机空气进气系统影响燃气轮机功率输出。加速性能进气系统设计影响燃气轮机加速性能。燃油效率优化进气系统提高燃气轮机燃油效率。2.4环保性排放控制燃机空气进气系统应有效降低排放。采用低排放燃烧技术，减少氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)的排放。噪声抑制进气系统设计应考虑噪声控制。通过隔音材料和优化结构，降低燃机运行时的噪声污染。燃机空气进气系统的主要部件燃机空气进气系统由多个关键部件组成，协同工作以实现高效的进气过程，为燃机提供新鲜空气。3.1空气滤清器功能空气滤清器是燃机空气进气系统的重要组成部分，用于过滤进气空气中的灰尘、颗粒物和污染物，保护燃机内部不受污染和磨损。类型常见的空气滤清器类型包括干式滤清器和湿式滤清器，干式滤清器使用滤纸或滤网过滤空气，湿式滤清器使用油性介质过滤空气。作用空气滤清器能够有效降低进气空气中的颗粒物浓度，提高燃机效率，延长燃机使用寿命。3.2进气管输送空气进气管连接空气滤清器和涡轮增压器，用于将空气从空气滤清器输送到涡轮增压器。减少阻力进气管内部应光滑，减少空气流动阻力，保证空气高效流通。耐高温进气管需使用耐高温、耐腐蚀的材料，防止高温气流损伤管体。3.3节流阀11.限制进气量节流阀控制进入燃气轮机发动机的空气流量，影响发动机功率。22.调节燃气温度节流阀通过改变空气流量来调节燃气温度，防止燃烧室温度过高。33.保护发动机节流阀在启动或紧急情况下可限制进气量，保护发动机免受损坏。3.4涡轮增压器提高发动机效率涡轮增压器利用废气驱动涡轮，压缩新鲜空气进入发动机，增加进气量，提升燃烧效率和动力输出。提升动力性能增压器能够有效提高发动机的扭矩和功率，使发动机在更低的转速下获得更大的扭力，提升燃机性能。降低排放涡轮增压器可以降低燃油消耗，减少有害气体排放，满足环境保护的要求。空气滤清器燃气轮机空气进气系统的重要组成部分过滤空气中的颗粒物，防止进入发动机4.1作用和分类过滤空气过滤空气中的灰尘、颗粒物等杂质，防止进入燃气轮机，损坏机件。保护发动机减少磨损，延长燃气轮机的使用寿命，提高燃气轮机的效率和可靠性。分类空气滤清器主要分为机械式、电气式和组合式三大类，其中机械式应用最广泛。4.2性能评价指标过滤效率衡量空气滤清器去除空气中颗粒物的能力，通常以过滤效率来表示。阻力表示空气滤清器对气流通过的阻力大小，影响发动机的进气量和功率。使用寿命指空气滤清器能够有效过滤空气的时间，取决于滤芯材料、结构设计和使用环境。承载能力指空气滤清器能够承受的压力，对于高性能燃气轮机尤为重要。噪声指空气滤清器工作时产生的噪声，影响发动机运行的平稳性。4.3布置及安装安装位置选择空气滤清器应安装在远离发动机热源和粉尘源的位置，避免高温和灰尘对滤清器造成损害。安装方式安装方式应确保滤清器能够有效地过滤空气，同时保持进气系统的密封性，避免空气泄漏。安装维护定期检查滤清器是否损坏，并及时更换滤芯，保证空气滤清器的正常工作。进气管进气管是燃机空气进气系统的重要组成部分，它将空气从空气滤清器输送到涡轮增压器。进气管的设计需要考虑气流阻力、气密性、强度和耐腐蚀性等因素，确保空气顺利流动并保持良好的气密性。5.1设计原理气流阻力进气管设计要降低气流阻力，保证进气效率，最大程度降低燃气轮机工作效率。温度分布进气管设计需要考虑进气温度分布均匀，避免局部过热或过冷，影响燃气轮机性能。强度和刚度进气管需要承受工作压力和温度变化，设计要保证结构强度和刚度，防止变形或损坏。5.2材料选择耐腐蚀性燃气轮机空气进气系统经常暴露于各种环境因素，如腐蚀性气体和水分。因此，进气管的材料需要具有良好的耐腐蚀性，以防止材料的腐蚀和失效。耐高温性进气管需要耐受高温，尤其是在燃气轮机运行时，进气温度可能很高。因此，进气管材料需要具有良好的耐高温性能，以防止材料的变形和失效。抗疲劳性进气管经常承受循环加载，因此需要具有良好的抗疲劳性，以防止材料的疲劳失效。机械强度进气管需要承受一定的机械负荷，因此需要具有良好的机械强度，以确保进气管的结构完整性。5.3结构优化弯管设计进气管设计中，避免使用过多的弯管，减少气流阻力。弯管半径越大，气流阻力越小，但弯管半径过大，会增加进气管的长度和重量。表面光滑进气管的内表面应尽可能光滑，以减少气流摩擦阻力。采用光滑材料，并进行表面处理，可以有效降低气流阻力。6.节流阀节流阀是燃机空气进气系统的重要组成部分，用于控制进入燃气轮机的空气流量。节流阀通过调节气流通道的面积，控制进入燃气轮机的空气量，从而影响燃机的功率输出和效率。6.1工作原理1控制燃气流量调节气门开度2改变进气量影响燃气流量3控制发动机功率调节发动机输出节流阀通过调节进气量，控制进入燃烧室的燃气流量，从而改变发动机的输出功率。6.2节流阀类型和性能蝶阀结构简单，成本低廉，广泛应用于燃气轮机进气系统。球阀密封性能好，流量调节精度高，适用于高压、高温工况。滑阀调节范围广，适用于低压、低流量工况。节流阀可实现精确流量控制，适用于高性能燃气轮机。6.3控制策略11.燃机负荷控制节流阀控制燃气轮机进气量，调节燃气轮机转速和输出功率，实现燃气轮机负荷控制。22.燃机进气温度控制节流阀可以调节进气量，控制燃气轮机进气温度，保证燃气轮机安全运行。33.燃机启动控制节流阀控制进气量，配合其他启动控制系统，实现燃气轮机安全可靠的启动。44.燃机保护控制节流阀可以与其他保护系统联动，在紧急情况下，迅速降低燃气轮机负荷，防止燃气轮机损坏。7.涡轮增压器涡轮增压器是燃机空气进气系统的重要组成部分。它利用排气能量驱动涡轮，压缩进气，提高进气密度，增加发动机的功率和扭矩。7.1工作原理1压缩空气涡轮增压器压缩空气2进气压缩空气进入燃机3燃烧与燃料混合燃烧4动力产生动力驱动燃机涡轮增压器通过压缩空气，提高燃气流量和密度，增加燃烧效率，从而提高燃机的输出功率。7.2结构与性能核心部件涡轮增压器主要由涡轮和压缩机组成，分别连接在同一条轴上，通过气流驱使涡轮旋转，进而带动压缩机提升进气压力。工作原理涡轮增压器的工作原理是利用排气能量驱动涡轮，从而带动压缩机提升进气压力。性能指标涡轮增压器的性能指标主要包括增压比、效率、流量、转速等。结构特点涡轮增压器采用轴流式结构，能够有效地提高增压效率，同时降低噪音和振动。7.3控制系统电子控制单元(ECU)ECU监控发动机运行状态，调节增压压力，确保最佳性能。压力传感器压力传感器实时监测进气管压力，将数据传递给ECU。执行器执行器根据ECU指令调节增压器叶片角度，控制增压压力。燃机空气进气系统故障诊断燃机空气进气系统是燃机的重要组成部分，其故障会严重影响燃机的性能和效率。因此，及时诊断和处理故障至关重要。8.1常见故障类型空气滤清器空气滤清器堵塞或失效会造成进气量不足，导致燃机功率下降，甚至出现熄火现象。空气滤清器清洁或更换不及时，容易造成滤清器堵塞，影响进气量。进气管进气管破损或漏气会造成空气泄漏，降低进气效率，导致燃机性能下降。进气管老化或腐蚀，容易出现破损或漏气，影响进气量。节流阀节流阀故障会造成进气量无法调节，影响燃机性能，甚至导致燃机失控。节流阀卡死或失灵，会导致进气量无法调节，影响燃机性能。涡轮增压器涡轮增压器故障会造成增压压力不足或失效，导致燃机功率下降，甚至出现熄火现象。涡轮增压器叶片损坏或轴承磨损，会导致增压压力不足或失效，影响燃机性能。8.2诊断方法目视检查检查进气系统部件是否存在损坏、腐蚀或积