新一代ST27系列高压比径流式涡轮增压器

大中型柴油机（尤其是使用重油的发动机）未来发展的最大挑战将是满足更加严格的环保要求，涡轮增压系统通过提高压比和效率可为这种发展提供最有力的保障。KBB公司的HPR系列涡轮增压器自问世以来，一直是市场上的佼佼者。KBB公司将以其新的ST27系列径流式涡轮增压器继续应对这种挑战。在HPR系列成功的基础上，新的ST27系列涡轮增压器将压比提升到5．5，仍维持很高的总效率。为满足发动机新的需求，ST27系列在HPR系列基础上扩展了两种规格，因而可适用于功率范围为300～4800kW的气体燃料、柴油和重油发动机。然而，ST3-ST6型增压器的外形尺寸与HPR3000--HPR6000型增压器的保持相同。ST2型增压器设计用于较小的体积流量，而S1_7型增压器则针对较大的体积流量设计。ST27系列增压器已经投放市场，其整个系列将于2010年年底前推出。本文将介绍ST27系列涡轮增压器主要部件的开发，诸如轴承和压气机设计，包括为采用新的空冷系统而进行的旋转叶轮的温度测量。在涡轮增压器试验台和发动机试验台上成功地进行了广泛的性能鉴定试验。本文将详细介绍径流式涡轮叶轮的开发过程。高转速和高温，尤其是叶片振动，使得涡轮叶轮成为涡轮增压器中最关键的一个部件。然而，用于开发的时间又很短。有效而又快速的设计和评价工具可最大限度地减少样机制作和试验的工作量，在设计过程中了解可能发生的最大振动应力是非常重要的。因此，通过一种简单的激振模型提供了一种对径流式涡轮叶片振动应力进行估算的方法。在设计过程中，叶片之间的几何差异引起的失谐效应导致了进一步的不确定性。本文介绍这种由几何因素造成的叶片失谐形成的效应以及由此引起的对峰值振动应力影响进行的模拟与分析，并给出相应的叶片振动的测量结果。