高性能船用渦輪船用增壓器設計技術

發布日期：2016-07-13 13:25 來源：//cnjinpingguo.cn 點擊：

船用增壓器，即發動機進氣增壓器，進入發動機汽缸前的空氣先經增壓器壓縮以提高空氣的密度，使更多的空氣充填到汽缸里，從而增大發動機功率。裝有增壓器的發動機除能輸出較大的起飛功率外，還可改善發動機的高度特性。
我國船用增壓技術長期以來主要靠技術引進、仿制制造為主，國內產品市場份額占有量不大，國內的船機增壓器市場基本上被ABB等國外增壓器公司所壟斷。隨著排放法規的進一步實施，迫切要求國內有相應的增壓器產品，滿足柴油機主機廠在研發出新產品后的增壓匹配需求，打破船用柴油機增壓器市場由外資品牌壟斷的不利局面。
技術開發單位根據中低速船用柴油機的增壓匹配需求和使用環境、工藝制造問題，將重型車用渦輪增壓技術推廣至船用領域，能夠研制出與目前國際先進產品相當的、滿足IMO第三階段排放要求的新一代渦輪增壓器。
關鍵技術突破途徑
（1)船用柴油機增壓匹配特性分析
建立船用環境柴油機工作過程模型，進行船用發動機性能以及增壓系統性能變化影響分析；建立增壓進排氣系統三維模型，并利用一/三維耦合仿真，研究三維流動耦合效應對各部件匹配的影響機理，為船用高性能增壓器的設計奠定基礎。
（2)壓氣機性能優化分析
利用ConceptsNREC軟件進行壓氣機葉輪、擴壓器和蝸殼的初步設計，采用一維和準三維流動分析技術，初步分析壓氣機的速度、壓力分布，調整造型規律，滿足合理氣體流動參數分布。采用壓氣機三維跨聲速流動分析方法，進行葉輪、擴壓器和蝸殼全工況全三維CFD計算，優化幾何結構，減少流動損失，提高壓氣機的氣動性能和全工況范圍的優化匹配。
通過流動控制解決高壓比工作區域流量范圍過窄問題，利用有葉擴壓器的匹配與性能優化，提高壓氣機的性能。通過壓氣機葉輪強度計算和可靠性分析，進行結構優化設計，在滿足可靠性要求的前提下減輕重量。
（3）關鍵件制造工藝分析
壓氣機葉輪銑削主要在原有工藝方案的基礎上，利用CAD/CAM技術進行計算機三維建模、整體銑削工藝分析研究，進行五軸數控編程、三座標測量驗證；進一步優化加工工藝，解決加工過程中刀具和工件振動，復雜曲面加工誤差等問題，提高加工精度、縮短加工時間。
針對渦(wo)輪用高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)金材料（K418）鑄(zhu)(zhu)造工藝，結合(he)(he)現有高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)金材料的(de)研(yan)究(jiu)成(cheng)果，分(fen)析(xi)研(yan)究(jiu)凝固過程及(ji)結晶(jing)(jing)組(zu)織(zhi)的(de)檢測，找出零件(jian)(jian)結構、化學成(cheng)分(fen)、冷(leng)卻速(su)度、液相溫(wen)度等對凝固過程及(ji)結晶(jing)(jing)組(zu)織(zhi)的(de)影響(xiang)，從而更準確(que)把握凝固前沿狀態及(ji)結晶(jing)(jing)組(zu)織(zhi)狀態。確(que)定(ding)渦(wo)輪鑄(zhu)(zhu)造工裝系統、工藝參數，通過控(kong)制鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)凝固方式，使鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)獲得工藝所需要的(de)晶(jing)(jing)粒生(sheng)長(chang)取(qu)向及(ji)分(fen)布(bu)狀態。

船用增壓器