摘要：随着我国经济技术的不断发展，在涡轮增压系统性能技术方面也有了很大的提升与进步，如何再提升涡轮增压器性能的同时有效实现故障预测成为目前涡轮增压器研究的热点。该文将从涡轮增压器结构及工作原理出发，对增压器相关性能及常见故障进行简要分析，实现涡轮增压器性能检测与故障预测系统的研制与开发，以期能为涡轮增压器研究发展带来一些启发和帮助。
关键词：涡轮增压器；工作原理；应用分析
引言
涡轮增压系统就是通常所说的涡轮增压装置，其最大优点是，增压器与发动机无任何机械联系，体积小，便于拆装、检修。在不增加发动机排量的基础上，通过增压器工作，压缩更多的空气进入汽缸，使空气压力和密度增大，提高充气系数，从而使燃料燃烧的更加充分，增加发动机的输出功率；据统计，同一排量的发动机，加装废气涡轮增压器后的发动机，其输出功率及扭矩要比非增压的发动机增大20%~30%。因而，增压器技术在工程机械发动机上得到广泛应用。
1涡轮增压器理论基础
涡轮增压器（废气涡轮增压）通常可以根据涡轮形式的区别分为径流式、轴流式以及混流式，其中径流式涡轮增压器中废气是沿着涡轮径向流动、轴流式涡轮增压器中废气沿涡轮轴向流动，而混流式则是介于二者之间的斜向流动。涡轮增压器主要包括压气机以及涡轮机其余还有相关润滑系统、冷却系统、密封系统以及支承系统等。涡轮增压器工作原理简单来说就是利用发动机运行过程中产生的废气，在惯性作用下来驱动增压器进行旋转，从而实现增压作用。
2涡轮增压系统工作常见故障
2.1转子故障
涡轮增压器发生转子故障的概率很高，常见的有叶片故障、转子摩擦、不平衡、转子弯曲等，当发生转子故障时会对涡轮增压器工作产生巨大影响。
2.2漏油
涡轮增压器漏油会造成燃烧恶化、油压不足、积碳等不良影响，主要原因在于回油管路堵塞等现象的发生，从而造成回油不畅、密封失效等问题。
2.3喘振
产生喘振故障的主要原因有：首先气面分离是压气机喘振的内因，由于流量的减小，在压气机叶轮和扩压器内产生气流与叶片的低压分离现象，随着压气机流量减小到一定程度，压气机叶轮和扩压器流道内低压区连通，导致一部分高压气体周期性向外倒流，使得叶轮进口与扩压器叶片流道内产生强烈的气－面分离现象，即喘振。其次，柴油机与涡轮增压器匹配不当，即柴油机运转过程中会发生柴油机转速下降而增压器转速升高这样的背离现象，即失配。产生这种现象的原因可能是在手柄不变的情况下，某气缸气阀卡死、气缸高压油泵损坏、喷油器发生故障或活塞环断损等。造成的后果：供给增压器的空气量远大于主机的需求，从而引发喘振。所以我们在柴油机和增压器投入运行生产前，一定要经过严格的调校和配套试验。
2.4保养缺失造成增压器早期损坏
首先是空气滤清器破损。由于工程机械大多作业于施工现场、物料装卸现场等场所，工作场所粉尘、微小矿物颗粒多，因此，当空气滤清器破损后，微小矿物颗粒随进气管进入进气系统，严重磨损浮动轴承的工作面，致使轴承间隙过大、油膜不易保持，进而导致润滑不良，造成增压器早期损坏。其次，空气滤清器堵塞。空气滤清器因积灰积尘过多，会造成空气滤清器进气孔堵塞，造成供气不畅，这样会导致增压器上的空气压缩机进气负压太高，这使得空气压缩机一端就会因内压高于外压，润滑油在压力差的作用从增压器去进气管的一侧流出，其结果就是增压器润滑不良，早期损坏。
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3解决涡轮增压器故障研究方法与应用
3.1开发环境
开发环境主要基于LabVIEW与MATLAB进行联合开发，以实现对涡轮增压器的性能检测以及故障预测。LabVIEW是一款功能强大、处理灵活的分析软件系统，能够结合多平台仪器，充分发挥计算机数据处理功能从而创造出更多功能仪器，但由于其数学算法有限，因此可以结合MATLAB实现联合开发，充分发挥2种软件的特点和优势，实现预期目标。
3.2总体方案设计
为实现涡轮增压器性能检测与故障解决目的，在进行系统开发时需要满足以下要求。首先，系统需要具备数据收集、数据分析、参数显示、绘制图表曲线等功能。其次，系统需要能够实现对各项参数的有效检测且保证数据精确度要求。最后，系统需要具备抗干扰能力，确保运行过程稳定可靠。在进行系统设计时，主要包括了测试与控制2个板块，可以有效实现对增压器各性能参数的有效检测。在实验过程中，可以利用传感器实现对振动、压力、温度、流量、转速等信号的有效检测与收集，在进行相关信号预处理之后，对数据进行上传处理和存储。
3.3性能参数检测
温度检测主要包括了对涡轮机进出口、压气机进出口、润滑油进出口、冷却水进出口等温度的检测。压力检测包括了对压气机进出口、涡轮进出口、润滑油进出口以及冷却水浸出口的压力检测。这些压力数据可以在一定程度上反映增压器性能，且对于其他性能参数计算以及特性曲线绘制都有着非常重要的意义。振动信号的检测也是参数检测中非常重要的一环，关键部位振动信号能够有效反映增压器性能，且对于增压器故障预测可以起到非常重要的作用。此外还需要进行转速测试与流量测试。转速测试通常会选择磁电方法实现，流量检测包括了对压气机、涡轮机废气、润滑油以及冷却水的流量检测。
3.4检修保养涡轮增压器技术分析应用
涡轮增压器需定期清洁空气滤清器，为保证增压器进气的清洁性，要正确维护保养，每班要对空气滤芯装置进行检查，发现进气管路等有问题的，要及时处理；每天对空气滤芯中积尘进行清洁；一周至少对滤芯进行吹扫1次；在吹扫5次后，就要更换空气滤芯，同时，保证安装牢靠。以免因灰尘、杂质混入进气系统中而导致增压器磨损。对增压器拆解保养维修时，要对增压器的进气孔、排气孔做好防护，防止固体物及颗粒侵入增压器。安装增压器时，必须保持增压增压器进气管、排气管的密封性，锁紧螺母或螺栓要安装紧固、胶管夹箍要夹紧，必要时更换密封垫片。对进气管为胶质型的增压器，在安装前要对胶质管的内壁进行检查、确认。当胶管内壁有剥层、脱落等现象，要及时更换。新的发动机、更换或检修增压器后的发动机，在使用前，必须卸下增压器上的进油管接头，加注50~60mL的润滑油，以免启动瞬间因供油不足，造成增压器损坏。最后，对回油管路进行检查、确认，发现回油管路发生变形或堵塞，要及时处理或更换。
结束语
涡轮增压器的故障是多方面的，产生原因也各有不同。本文通过对内燃机车柴油机增压系统常见故障的分析，找出并理清原因，拿出相应的预防措施和故障的处理方法，从而达到提高工作效率，减少行车安全事故，为从事内燃机车运用和检修的人员提供一定的理论依据，并节省了工作人员排查故障的时间。对增压器早期磨损产生的原因以及造成的危害等进行了分析，对涡轮增压器械在使用、维护、保养、维修、储存中免受损害，提出相应的预防措施。对提高增压器的使用寿命，降低工程机械增压器故障的产生和维修费用，具有一定的指导意义。
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论文作者:马争光
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/9
标签：增压器论文; 涡轮增压器论文; 故障论文; 系统论文; 发动机论文; 转子论文; 废气论文; 《基层建设》2019年第27期论文;