一、概述
 

　　废气涡轮增压气体机性能的好坏，不仅要看气体机及增压器自身的性能，还取决于两者间的匹配是否合理。即使压气机和涡轮的设计点效率都很高，但压气机或涡轮的运行点不在它们的率区，则增压器在实际运行中的效率还是不可能高。因此，增压气体机要获得良好的性能指标，关键在于解决好增压器与所体机的匹配问题。虽然当代科学技术的发展已使我们有可能根据发动机的设计参数，应用电子计算机进行理论计算，选取比较合适的增压匹配方案，但是还是有必要通过试验验证所选方案是否合理，有必要通过试验调整和修改增压器的某些结构参数，以使发动机在各种工况下的耗气特性曲线处于压气机特性曲线的区，且偏离喘振线。在8300ZLD增压型气体机的研制过程中，通过大量的匹配调整试验，较好地确定了GH210 增压器与发动机匹配的主要结构参数，使8300ZLD增压型气体机达到了较好的性能指标。
 

　　二、气体机和增压器主要技术参数
 

　　8300ZLD增压型气体机和GH210增压器的主要技术参数见表1：
 

　　表1 发动机及增压器的主要技术参数
 

　　在整体布置上，涡轮增压器位于飞轮上方，压气机出口通过弯管与中冷器连接，再串连着阻燃阀和节流蝶阀。发动机排气管与增压器涡轮箱通过一个膨胀节连接，不需要过渡弯管，保证了气流的顺畅。这样不仅结构简单，也有利于提高增压效率。
 

　　三、匹配点参数的估算
 

　　天然气机与增压器匹配的算法很多，zui终目的是计算出村标定点处增压的压力和空气流量参数。用来选型增压器并大致确定涡轮机和压气机的规格。本试验中，按照有关文献介绍的计算方法，根据8300ZLD气体机的技术参数，对一些参与运算的参数作出经验估计，求出要求数值。经过计算，获得的增压器流量为1.711kg/s，增压压力1.754bar，压比1.818。据此选型增压器为GH210，并确定了压气机和涡轮机方案。对涡轮机和压气机进行组合，形成三个GH210整机试验方案。见表2 GH210试验整机方案。
 

　　表2 GH210试验整机方案
 

　　四、增压匹配试验
 

　　由于8300ZLD型气体机主要用作发电机组的动力，因此增压匹配试验均按负荷特性进行性能的相对比较，比较的重点是缸温和气耗指标。
 

　　(一)方案一的试验
 

　　方案一的压气机进口当量面积为148cm2，并配置圆弧形叶片扩压器。涡轮机当量流通面积为61.2cm2。
 

　　试验结果是：发动机功率拉到了标定点，但标定点处的阀后温度和涡前温度都是较高，前者>650℃，后者>700℃。过高的热负荷对于发动机及增压器是不能承受的，必然降低发动机的可靠性。燃气热耗率也高达到11.8MJ/kwh，可见气耗偏高，超过了设计目标。
 

　　(二)方案二的试验
 

　　针对方案一温度高的问题，采取的措施是：维持压气机不变，将涡轮机的当量流通面积减小约15%，即由原来61.2cm2减小至50.6cm2。按照增压匹配的理论和经验来讲，减小涡轮机的当量流通面积，将提高增压器转速并提升增压压力，进而降低缸温和涡前温度。这是因为增加了过量空气和扫气量，且提高了扫气压力比。但过分减小涡轮流通面积，将会使涡前压力升高过多，涡轮过早阻塞。这些理论在柴油机试验中得到了多次验证，但在大缸径的气体机上试验的并不多。方案二试验结果表明，较小通流面积的涡轮机提升了压气机后压力，当然中冷后的压力也增加了，在标定点处增加了12kpa。缸温、涡前温和气耗率均略有下降。但是，方案二的温度和气耗指标仍较高。
 

　　(三)方案三的试验
 

　　方案三的压气机叶轮进口当量面积做了放大处理，由上面方案的148cm2，增加到158cm2。为拓宽大流量范围，配置了无叶扩压器。在理论上，这样的压气机更适合气体机所要求的大流量低压比的特点。涡轮机恢复了方案一的状态。这是因为主案二的效果不比方案一好很多，从前两方案的分析可见，压气机是造成前两方案不理想的主要原因。方案三的试验数据见表3：
 

　　表3 方案三的负荷特性试验数据
 

　　对表3中数据整理成图，并同时与前两方案进行对比。见图1 三个方案的性能对比
 

　　图1(a) 中冷后压力对比 图1(b) 阀座后温度对比
 

　　图1(c) 涡前温度对比 图1(d) 气耗率对比
 

　　图3 三个方案性能对比
 

　　从图1可明显看出，方案三较前两个方案的匹配效果好。尽管增压压力没有方案二的压力高，但阀座后温度、涡前温度和气耗都大幅下降。涡前温度约等于660℃左右，降幅达5.42%；气耗下降了17.9%。基本实现了匹配目标。