第六章柴油机的调速和操纵第一节柴油机的调速第二节调速器心第三节调速器的故障与管理第四节起动装置第五节换向装置第六节柴油机的操纵系统
第六章 柴油机的调速和操纵 第一节 柴油机的调速 第二节 调速器 第三节 调速器的故障与管理 第四节 起动装置 第五节 换向装置 第六节 柴油机的操纵系统
第一节柴油机的调速柴油机调速的必要性调速器的类型三、超速保护装置、四、调速器的性能指标
第一节 柴油机的调速 一、柴油机调速的必要性 二、调速器的类型 三、超速保护装置 四、调速器的性能指标
第一节柴油机的调速柴油机的不同转速【或负荷1是通过改变循环喷油量来获得的。改变柴油机的油量调节机构，使其转速或负荷]】调节到规定的转速范围内或用电量要求】称柴油机调速。为此必须装设专门的调速装置，称调速器。、柴油机调速的必要性1、船舶主机：（1）供油量变化；（2）外负荷变化。具有自动调节转速以适应外界负荷变动的能力。为保证推进主机在特殊航行条件下（如螺旋奖出水、断轴、掉桨等）的安全防止飞车事故】，我国规定，必须装设可靠的调速器（限速器），使主机转速不超过115%标定转速。现代船舶主机为避免外界负荷变化所引起的转速变化以及由此对柴油机工作的不良影响（如可靠性、经济性等），通常多装设全制式调速器
第一节 柴油机的调速 柴油机的不同转速 柴油机的不同转速[或负荷]是通过改变循环喷油量来获 是通过改变循环喷油量来获 得的。改变柴油机的油量调节机构，使其转速 得的。改变柴油机的油量调节机构，使其转速[或负荷]调节 到规定的转速范围内 到规定的转速范围内[或用电量要求] 称柴油机调速。为此必 称柴油机调速。为此必 须装设专门的调速装置，称调速器。 须装设专门的调速装置，称调速器。 一、柴油机调速的必要性 1、船舶主机：（1）供油量变化；（ ）供油量变化；（2）外负荷变化。 ）外负荷变化。具有自 动调节转速以适应外界负荷变动的能力。 动调节转速以适应外界负荷变动的能力。 为保证推进主机在特殊航行条件下（如螺旋桨出水、断 为保证推进主机在特殊航行条件下（如螺旋桨出水、断 轴、掉桨等）的安全 轴、掉桨等）的安全[防止飞车事故]，我国规定，必须装设 ，我国规定，必须装设 可靠的调速器（限速器），使主机转速不超过 可靠的调速器（限速器），使主机转速不超过115% 标定转 速。 现代船舶主机为避免外界负荷变化所引起的转速变化以 现代船舶主机为避免外界负荷变化所引起的转速变化以 及由此对柴油机工作的不良影响（如可靠性、经济性等）， 及由此对柴油机工作的不良影响（如可靠性、经济性等）， 通常多装设全制式调速器。 通常多装设全制式调速器
2、船舶发电柴油机：发电柴油机必须装设定速调速器：在外界负荷（用电量）变化时能保持恒定的转速，以保证发电机的电压和频率恒定。喷油量不变时：（1）外负荷减小时一一一一发生飞车：（2）外负荷增加一——一导致停车。必须装设定速调速器，保证负荷变化时柴油机的转速基本不变，二、调速器的类型1、按调速范围分类：（1）极限调速器（限速器）：限制柴油机的最高转速不超过某规定值，在转速低于此规定值时不起调节作用。仅用于船舶主机，目前已很少单独使用。（2）定速（单制）调速器：在负荷变化时使柴油机转速保持在规定范围内。此种调速器应用于发电柴油机。通常为满足多台柴油机并联运行的要求，有土10%标定转速的可调范围
2、船舶发电柴油机：发电柴油机必须装设定速调速器;在外 界负荷（用电量）变化时能保持恒定的转速，以保证发电机 的电压和频率恒定。 喷油量不变时： （1）外负荷减小时-发生飞车； （2）外负荷增加-导致停车。必须装设定速调速器，保 证负荷变化时柴油机的转速基本不变。 二、调速器的类型 1、按调速范围分类： （1）极限调速器（限速器）：限制柴油机的最高转速不超 过某规定值，在转速低于此规定值时不起调节作用。仅用于 船舶主机，目前已很少单独使用。 （2）定速（单制）调速器 ： 在负荷变化时使柴油机转速 保持在规定范围内。此种调速器应用于发电柴油机。通常， 为满足多台柴油机并联运行的要求，有±10％标定转速的可 调范围
（3）全制式调速器：在从最低稳定转速到最高转速的全部运转范围内，均能自动调节喷油量以保持任一设定转速。此种调速器广泛用于船舶主机及柴油机发电机组。（4）双制式调速器：能维持柴油机的最低运转转速并可限制其最高转速。其中间转速由人工手动调节。此种调速器用于对低速性能要求较高或带有离合器的中小型船用主机2.按执行机构分类（1）机械式（直接作用式）调速器它是直接利用飞重产生的离心力去移动油量调节机构以调节柴油机的转速。（2）液压（间接作用式）调速器它是通过液压伺服器将飞重产生的离心力加以放大，使用放大后的动力去移动油量调节机构。（3）电子调速器转速信号监测或/和执行机构采用电气方式的调速器
（3）全制式调速器：在从最低稳定转速到最高转速的全部 运转范围内，均能自动调节喷油量以保持任一设定转速。 此种调速器广泛用于船舶主机及柴油机发电机组。 （4）双制式调速器：能维持柴油机的最低运转转速并可限 制其最高转速。其中间转速由人工手动调节。此种调速器 用于对低速性能要求较高或带有离合器的中小型船用主机 。 2．按执行机构分类 （1）机械式（直接作用式）调速器 它是直接利用飞重产生的离心力去移动油量调节机构以调 节柴油机的转速。 （2）液压（间接作用式）调速器 它是通过液压伺服器将 飞重产生的离心力加以放大，使用放大后的动力去移动油 量调节机构。 （3）电子调速器 转速信号监测或/和执行机构采用电气 方式的调速器
三、超速保护装置我国规定：凡标定功率大于220KW的船用主机和船用柴油发电机还应分别装设超速保护装置，以防止主机转速超过120%标定转速和柴油发电机转速超过115%标定转速。超速保护装置是一种运转安全装置，它与调速器不同，它只能限制柴油机转速，本身无调速特性，在柴油机正常运转范围内不起作用，只在柴油机转速达到规定限值时才发生动作使柴油机立即停车或降速。按规定，超速保护装置必须与调速器分开设立而独立工作，无论柴油机的操纵机构处于什么状态，该装置的保护性动作必须迅速而准确
三、超速保护装置 我国规定：凡标定功率大于220KW的船用主机和 船用柴油发电机还应分别装设超速保护装置，以防止 主机转速超过120%标定转速和柴油发电机转速超过 115%标定转速。 超速保护装置是一种运转安全装置，它与调速器 不同，它只能限制柴油机转速，本身无调速特性，在 柴油机正常运转范围内不起作用，只在柴油机转速达 到规定限值时才发生动作使柴油机立即停车或降速。 按规定，超速保护装置必须与调速器分开设立而独立 工作，无论柴油机的操纵机构处于什么状态，该装置 的保护性动作必须迅速而准确
B'CB90%ncnBng'柴油机与螺旋浆的配合特性图6-1-1
图6-1-1 柴油机与螺旋桨的配合特性
四、调速器的性能指标般的调速过程图6-1-21、静态指标（1）稳定调速率2--表示在标定供油位置时，最高空载转速与标定转速之差同标定转速比值的百分数准确性指标，其值愈小，表示调速器的准确性愈好。并联运行的机组，为使各机负荷分配合理，2相等且大于零。我国有关规范规定，船用主机的0210%：交流发电机的82?5%。nnbomax× 100 %nb（2）转速波动率Φ或转速变化率β-——-在某转速下运行时，Φ-—--最大或最小值与平均值之差再与平均值之比；———一最大值与最小值之差再与平均值之比波动性指标，表征在稳定运转时柴油机转速的变化程度，主要是由柴油机回转力矩不均匀和调速系统摩擦阻力、间隙而引起的。一般，在标定工况时Φ<0.25-0.5%@0.5-1%ncmaxncmin×100%nnNmP=cmincmax×100%Dnm
四、调速器的性能指标 一般的调速过程 图6-1-2 1、静态指标 （1）稳定调速率δ 2 -表示在标定供油位置时，最高空载转速与标定 转速之差同标定转速比值的百分数。 准确性指标，其值愈小，表示调速器的准确性愈好。并联运行的机 组，为使各机负荷分配合理， δ 2相等且大于零。我国有关规范规定， 船用主机的δ2≯10% ；交流发电机的δ2≯5%。 （2）转速波动率Φ或转速变化率 ϕ-在某转速下运行时， Φ-最大 或最小值与平均值之差再与平均值之比； ϕ-最大值与最小值之差再 与平均值之比。 波动性指标，表征在稳定运转时柴油机转速的变化程度，主要是由 柴油机回转力矩不均匀和调速系统摩擦阻力、间隙而引起的。一般，在 标定工况时Φ≤ 0.25－0.5%； ϕ≤ 0.5－1%。 %100 max 2 × − = b o b n nn δ max min ( ) cc m 100% m nn n n − Φ = × %100 max min × − = m cc n nn ϕ
（3）不灵敏度ε一-一外负荷减小而转速增加时开始起作用的转速与外负荷增加而转速减小时开始起作用的转速之差值与它们的平均值之比值不灵敏性，即迟滞：柴油机稳定运转时，由于调速机构中存在间隙、摩擦和阻力等，若转速稍有变化，调速器并不能立即改变供油量。直到转速变化量足够大时调速器才能开始起到调节供油的作用。不灵敏度过大会引起柴油机转速不稳定，严重时会导致调速器失去作用发生飞车，一般规定在标定转速时≤1.5-2%；而在最低稳定转速时8<10一13%n2 - ni× 100%8=nm式中nl-柴油机转速减少时，调速器开始起作用的转速，I/min；n2一柴油机转速增加时，调速器开始起作用的转速，Imin；柴油机平均转速，r/min，nm=（n1+n2）/2。nm
（3）不灵敏度ε-外负荷减小而转速增加时开始起作用的转速 与外负荷增加而转速减小时开始起作用的转速之差值与它们的平均 值之比值。 不灵敏性，即迟滞；柴油机稳定运转时，由于调速机构中存在 间隙、摩擦和阻力等，若转速稍有变化，调速器并不能立即改变供 油量。直到转速变化量足够大时调速器才能开始起到调节供油的作 用。 不灵敏度过大会引起柴油机转速不稳定，严重时会导致调速器 失去作用发生飞车，一般规定在标定转速时ε≤ 1.5－2%；而在最 低稳定转速时ε≤ 10－13%。 %100 12 × − = nm nn ε 式中 n1——柴油机转速减少时，调速器开始起作用的转速，r/min； n2——柴油机转速增加时，调速器开始起作用的转速，r/min； nm——柴油机平均转速，r/min，nm=(n1+n2)/2
2、动态指标（1）瞬时调速率81--稳定性指标；突卸全负荷：最大转速值减标定转速与标定转速之比：突加全负荷：最小转速减空车转速与标定转速之比：我国有关规范要求：突卸全负荷时发电柴油机的?10%：突加全负荷时（突加50%后再加50%全负荷）￥10%（2）稳定时间t一一过渡过程所需时间：指从突加（或突减）全负荷后转速刚偏离最高空载转速的波动范围（或标定转速的波动范围）到转速恢复到标定转速的波动范围（或最高空载转速的波动范围）为止所需时间（s）。我国有关规范规定，t：=5-10s，交流发电机ts+5s。nminnomaxnmax- nb×100%× 100 %81dt二nbnb式中：nmax-突卸100%负荷时的最高瞬时转速：-突卸100%负荷前的稳定转速（标定转速n
2、动态指标 （1）瞬时调速率δ1-稳定性指标； 突卸全负荷：最大转速值减标定转速与标定转速之比； 突加全负荷：最小转速减空车转速与标定转速之比； 我国有关规范要求：突卸全负荷时发电柴油机的≯10％；突加全负 荷时（突加50％后再加50％全负荷）≯10％。 （2）稳定时间ts-过渡过程所需时间； 指从突加（或突减）全 负荷后转速刚偏离最高空载转速的波动范围（或标定转速的波动范 围）到转速恢复到标定转速的波动范围（或最高空载转速的波动范 围）为止所需时间（s）。我国有关规范规定，ts=5-10s，交流发 电机ts≯5s。 %100 min max 1 × − = − b o n nn max %100 δ 1 × − = + b b n nn δ 式中：nmax——突卸100％负荷时的最高瞬时转速； nb——突卸100％负荷前的稳定转速（标定转速）