Последовательный комбинированный наддув

В судовых двигателях с комбинированной системой последовательного наддува роль 1-й ступени выполняют газотурбонагнетатели. В качестве 2-й ступени используется или подпоршневые полости цилиндров, или специальные воздушные насосы с приводом от коленчатого вала. Для анализа условий работы системы наддува примем в первом приближении, что расходы воздуха через 1-ю и 2-ю ступени равны, а суммарное давление в воздушном ресивере 2-й ступени Ps определяется величинами повышениями давления в 1-й (Рк) и 2-й (ΔPs) ступенях:

Gs1 = Gs« = Gs;
Ps = Рк + ΔPs. (№2)

При этих условиях характеристики системы наддува можно представить в виде, показанном на рис. №3. Из рисунка видно, что кривая работы компрессора 2 расположена ниже гидравлической характеристики двигателя, что создает благоприятные условия работы компрессора на всех режимах с точки зрения помпажа (кривая 2 отдалена от границы помпажа). По мере увеличения нагрузки двигателя и возрастания расходов воздуха степень повышения давления в 1-й ступени растет, а во 2-й снижается, что способствует рациональному распределению мощностей между ступенями наддува при изменении нагрузки.

Как показывает практика, при работе по нагрузочой и винтовой характеристикам при снижении нагрузки 1-я ступень наддува полностью отключается при Gs = 0,4÷0,6. Левее точки С воздухоснабжение полностью обеспечивается 2-й ступенью наддува мощности газовой турбины оказывается недостаточно для создания потребного напора компрессора; компрессор представляет лишь дополнительное гидравлическое сопротивление на всасывании поршневого насоса 2-й ступени наддува.

Рис. 3 Характеристики последовательного комбинированного наддува: 1- характеристика двигателя Ps/Pо;2- характеристика компрессора Рк/Ро; 3 — граница помпажа

Для снижения гидравлического сопротивления на всасывании 2-й ступени в некоторых двигателях (в частности, в малооборотных двигателях фирмы Гётаверкен) устанавливались пластинчатые клапаны на ресивере 1-й ступени, автоматически открывающиеся при падении давления в ресивере ниже атмосферного.

Наличие 2-й ступени наддува обеспечивает надежное воздухоснабжение двигателя при пуске и на маневрах. При авариях турбокомпрессоров продувочные насосы обеспечивают работу двигателя при мощности до 50÷70% от номинальной. Недостатком рассмотренной выше схемы наддува является необходимость использования весьма развитой 2-й ступени, обеспечивающей на режимах полного хода избыток воздуха на продувку не менее φа — 1,20÷1,25.

Поэтому на первых моделях двигателей фирмы МАН, где была применена такая схема, 2-я ступень была образована подпоршневыми полостями цилиндров и дополнительными продувочными насосами, установленными с торца двигателя. Если не использовать дополнительные продувочные насосы, то из-за недостаточной производительности 2-й ступени она отключится в точке К (Рис. 3). Правее этой точки воздухоснабжение двигателя будет осуществляться только за счет компрессора.

В схемах последовательного наддува с байпассируемой 2-й ступенью (см. Анализ основных схем наддува судовых ДВС) нет равенства расходов воздуха через 1-ю и 2-ю ступени. Турбокомпрессоры работают в более широком эксплуатационном диапазоне — отключение их при снижении расхода происходит на меньших нагрузках (точка С передвигается влево), а точка К расположена за пределами графиками, т.е. на номинальной нагрузке воздух частично “дожимается” во 2-й ступени наддува.

Смотрите также:
а) Чистый газотурбинный наддув
в) Параллельный комбинированный наддув
г) Последовательно-параллельный комбинированный наддув

Октябрь, 12, 2016 340 0
Читайте также