第八章 柴油機(jī)的調(diào)速裝置

1、第八章 柴油機(jī)調(diào)速裝置 改變柴油機(jī)的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍稱為柴油機(jī)調(diào)速。第一節(jié) 調(diào)速的必要性和調(diào)速器的類型第二節(jié) 超速保護(hù)裝置第三節(jié) 調(diào)速器的性能指標(biāo)第四節(jié) 機(jī)械式調(diào)速器工作原理與特點(diǎn)第五節(jié) 液壓調(diào)速器第六節(jié) 電子調(diào)速器第七節(jié) 調(diào)速器的故障與管理本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第一節(jié)調(diào)速的必要性和調(diào)速器的類型一、 柴油機(jī)調(diào)速的必要性二、 調(diào)速器的類型本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束一、柴油機(jī)調(diào)速的必要性 1船舶發(fā)電柴油機(jī) 2船舶主機(jī)本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束二、 調(diào)速器的類型 1按調(diào)速范圍分類 (1) 極限調(diào)速器

2、 (2) 定速調(diào)速器 (3)雙制式調(diào)速器 (4)全制式調(diào)速器 2按執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類 (1) 機(jī)械式調(diào)速器 (2) 液壓調(diào)速器 (3) 電子調(diào)速器本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(1) 極限調(diào)速器 只用于限制柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過某規(guī)定值，而在轉(zhuǎn)速低于此規(guī)定值時不起調(diào)節(jié)作用的調(diào)速器稱極限調(diào)速器。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(2) 定速調(diào)速器 亦稱單制調(diào)速器，是在任何負(fù)荷下直接調(diào)節(jié)供油量以保持柴油機(jī)在預(yù)定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)速器。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(3)雙制式調(diào)速器 能維持柴油機(jī)的最低運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速并可限制其最高轉(zhuǎn)速的調(diào)速器稱雙制式調(diào)速器

3、，其中間轉(zhuǎn)速由人工手動調(diào)節(jié)。這種調(diào)速器能改善柴油機(jī)怠速工況的穩(wěn)定性和限制最高轉(zhuǎn)速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(4)全制式調(diào)速器 在從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速的全部運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，均能自動調(diào)節(jié)油量以保持任一設(shè)定轉(zhuǎn)速不變的調(diào)速器稱全制式調(diào)速器。這種調(diào)速器廣泛用于船舶主機(jī)及柴油發(fā)電機(jī)組本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(1) 機(jī)械式調(diào)速器 亦稱直接作用式調(diào)速器 它是直接利用飛重產(chǎn)生的離心力去移動油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(2) 液壓調(diào)速器 亦稱間接作用式調(diào)速器 它是利用飛重產(chǎn)生的離心力控制一個功率放大元件(稱伺

4、服器)，再利用其液壓作用所產(chǎn)生的更大動力去移動油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(3) 電子調(diào)速器 信號監(jiān)測或執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電氣方式的調(diào)速器稱電子調(diào)速器。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第三節(jié) 調(diào)速器的性能指標(biāo) 調(diào)速性能試驗(yàn)1調(diào)速器的動態(tài)指標(biāo)1)瞬時調(diào)速率2)穩(wěn)定時間ts2調(diào)速器的靜態(tài)指標(biāo)1)穩(wěn)定調(diào)速率2)轉(zhuǎn)速波動率或轉(zhuǎn)速變化率3)不靈敏度本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束1)穩(wěn)定調(diào)速率 調(diào)速器標(biāo)定工況的穩(wěn)定調(diào)速率是指當(dāng)操縱手柄在標(biāo)定供油位置時，最高空載轉(zhuǎn)速n0max與標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb之差同標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb比值的百分?jǐn)?shù)， 即

5、%100max02bbnnn在國外稱速度降(speed drop)。亦稱靜速差 本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結(jié) 束穩(wěn)定調(diào)速率的作用 穩(wěn)定調(diào)速率用來衡量調(diào)速器的準(zhǔn)確性。其值愈小，表示調(diào)速器的準(zhǔn)確性愈好。 對單臺柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)允許，此時柴油機(jī)將不隨外界負(fù)荷變化而保持恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。 幾臺柴油機(jī)并聯(lián)工作時，為使各機(jī)負(fù)荷分配合理，穩(wěn)定調(diào)速率不能為零。本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結(jié) 束對穩(wěn)定調(diào)速率大小的要求 船用主機(jī)穩(wěn)定調(diào)速率應(yīng)不超過10%，交流發(fā)電柴油機(jī)的應(yīng)不超過5%。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束2)轉(zhuǎn)速波動率或轉(zhuǎn)速變化率 柴油機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速變化的程度稱轉(zhuǎn)速波動

6、率。這種轉(zhuǎn)速波動主要由柴油機(jī)回轉(zhuǎn)力矩不均勻引起的。 表征柴油機(jī)在穩(wěn)定工況下轉(zhuǎn)速波動的大小，表征轉(zhuǎn)速變化的大小。 一般在標(biāo)定工況時，（），（）。本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結(jié) 束轉(zhuǎn)速波動率或轉(zhuǎn)速變化率 式中：ncmax測定期間的最高轉(zhuǎn)速，r/min;ncmin測定期間的最低轉(zhuǎn)速，r/min;nm測定期間的平均轉(zhuǎn)速， nm（ncmaxncmin）， r/min。轉(zhuǎn)速波動率 %100)(minmaxmmccnnnn轉(zhuǎn)速變化率 %100minmaxmccnnn本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束3)不靈敏度 國外稱盲區(qū)(Dead band) 當(dāng)柴油機(jī)在一定負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時，由

7、于調(diào)速機(jī)構(gòu)中存在間隙、摩擦阻力，若轉(zhuǎn)速稍有變化，調(diào)速器不能立即改變供油量。直到轉(zhuǎn)速變化量足夠大時，調(diào)速器才能開始起到調(diào)節(jié)供油量的作用。這種現(xiàn)象稱為調(diào)速器的不靈敏性。 通常用不靈敏度來表示不靈敏區(qū)域的大小。/本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結(jié) 束不靈敏度 式中： n柴油機(jī)轉(zhuǎn)速減少時，調(diào)速器開始起作用時的轉(zhuǎn)速，r/min； n柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增加時，調(diào)速器開始起作用時的轉(zhuǎn)速，r/min； nm柴油機(jī)平均轉(zhuǎn)速，nm(nn），r/min。 一般規(guī)定在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時（）， 在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時（）。%10012mnnn不靈敏度本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束1)瞬時調(diào)速率 我國有關(guān)規(guī)范要求發(fā)

8、電柴油機(jī)的 ；1(突加50%后再加50%全負(fù)荷) 10%。突減負(fù)荷瞬時調(diào)速率 %100max1bbnnn突加負(fù)荷瞬時調(diào)速率 %100max0min1bnnn本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束2)穩(wěn)定時間ts 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時間ts是指從突加(或突減)全負(fù)荷后轉(zhuǎn)速剛偏離最高空載轉(zhuǎn)速的波動范圍(或剛偏離標(biāo)定轉(zhuǎn)速的波動范圍)到轉(zhuǎn)速恢復(fù)到標(biāo)定轉(zhuǎn)速的波動范圍(或到轉(zhuǎn)速剛恢復(fù)到最高空載轉(zhuǎn)速的波動范圍)為止所需要的時間(以秒計)。 ts一般限制在5s10s，交流發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)要求ts 5s。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第二節(jié)、超速保護(hù)裝置 規(guī)范規(guī)定 凡標(biāo)定功率大于220kW的

9、船用主機(jī)和船用柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)分別裝設(shè)超速保護(hù)裝置，以防主機(jī)轉(zhuǎn)速超過120%標(biāo)定轉(zhuǎn)速和柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過115%標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 組成: 轉(zhuǎn)速鑒測器、伺服機(jī)構(gòu)和停車機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)速鑒測器的類型：離心式、電磁式、氣壓式。 離心式利用飛塊-彈簧測定轉(zhuǎn)速，用于中型柴油機(jī)； 電磁式利用電磁感應(yīng)原理測定轉(zhuǎn)速，用于中、低速機(jī)； 氣壓式利用增壓空氣壓力測定轉(zhuǎn)速，僅適用于機(jī)械增壓的小型柴油機(jī)。 伺服機(jī)構(gòu)有彈簧式、氣壓式、液壓式。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第四節(jié) 機(jī)械式調(diào)速器工作原理與特點(diǎn) 組成： 機(jī)械式調(diào)速器主要由飛重、滑動套筒及調(diào)速彈簧。 工作原理： 特點(diǎn)： 機(jī)械式調(diào)速器不能保持柴油機(jī)調(diào)速前后的轉(zhuǎn)速

10、不變當(dāng)外負(fù)荷減少時，調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速要比原來的轉(zhuǎn)速稍高；而當(dāng)外負(fù)荷增加時，調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速要比原來的轉(zhuǎn)速稍低。 原因： 感應(yīng)元件與油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間采用的是剛性連接。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第五節(jié) 液壓調(diào)速器 液壓調(diào)速器與機(jī)械式調(diào)速器的主要區(qū)別： 液壓放大機(jī)構(gòu)(稱液壓伺服器)；反饋(補(bǔ)償)機(jī)構(gòu)。 一、液壓調(diào)速器的工作原理1無反饋液壓調(diào)速器2剛性反饋液壓調(diào)速器3彈性反饋液壓調(diào)速器4雙反饋液壓調(diào)速器彈性反饋機(jī)構(gòu)保證調(diào)節(jié)穩(wěn)定性；剛性反饋機(jī)構(gòu)使調(diào)節(jié)過程中具有一定的穩(wěn)定調(diào)速率本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結(jié) 束二、液壓調(diào)速器的典型結(jié)構(gòu) Woodward UG液壓調(diào)速器(1, 2

11、, 3) Woodward PGA型液壓調(diào)速器本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結(jié) 束三、液壓調(diào)速器的輔助裝置 1.掃氣壓力燃油限制器 2.負(fù)荷（螺距）控制系統(tǒng) 3.電磁閥切斷裝置本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束1穩(wěn)定調(diào)速率的調(diào)整 穩(wěn)定調(diào)速率的作用 =0 ()1 ()2 ()1= ()2 速度降機(jī)構(gòu)(剛性反饋機(jī)構(gòu))進(jìn)行調(diào)節(jié) Woodward UG液壓調(diào)速器 Woodward PGA型液壓調(diào)速器本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束2穩(wěn)定性調(diào)節(jié) 對反饋系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，以獲得盡可能小的瞬時調(diào)速率和盡可能短的穩(wěn)定時間Ts。 反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)： 一是扳動反饋指針

12、；二是調(diào)節(jié)補(bǔ)償針閥的開度。 穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的原則 在盡可能小的反饋指針刻度下，保證針閥開度符合相應(yīng)說明書的要求。 在任何情況下均不得把補(bǔ)償針閥全部關(guān)死。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的步驟 (1)調(diào)整前的準(zhǔn)備 空車運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和調(diào)速器的滑油溫度上升到正常值時，方能進(jìn)行調(diào)節(jié)。 (2)調(diào)速器滑油驅(qū)氣 將反饋指針放在最大位置，補(bǔ)償針閥旋出幾轉(zhuǎn)，使機(jī)器處于游車狀態(tài)。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的步驟 (3)無負(fù)荷調(diào)節(jié) 將反饋指針置在刻度3處。每次增加兩格，最大7格 逐漸關(guān)小補(bǔ)償針閥，直至柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動剛好消失為止，檢查此時針閥的開度。 先將針閥慢

13、慢地完全關(guān)死，然后再回到原來的位置，記住轉(zhuǎn)動的圈數(shù)是否符合要求。 調(diào)節(jié)靜速差機(jī)構(gòu)，以增大靜態(tài)速差(即增加穩(wěn)定調(diào)速率)，再重復(fù)調(diào)節(jié)，直到滿意。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的步驟 (4)有負(fù)荷調(diào)節(jié)： 使柴油機(jī)承受負(fù)荷，在所需要的各種轉(zhuǎn)速下，檢查調(diào)速器的穩(wěn)定性。 調(diào)整的步驟與無負(fù)荷時相同。一般只要稍稍調(diào)節(jié)一下反饋指針或補(bǔ)償針閥即可 型調(diào)速器設(shè)有反饋指針，只需調(diào)節(jié)針閥，需使針閥開度符合1/16轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)的要求。 如在針閥幾乎關(guān)死的情況下，仍不能恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，則需換用一個剛度較大的阻尼彈簧本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束3速度設(shè)定的調(diào)節(jié)(PGA調(diào)速器) 主要

14、包括： 氣動低速設(shè)定值調(diào)節(jié)， 控制空氣壓力與相應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍調(diào)節(jié)， 手動設(shè)定旋鈕的最高轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第四節(jié) 電子調(diào)速器 電子調(diào)速器的種類一、 電子調(diào)速器的基本組成二、電子調(diào)速器的工作原理三、典型電子調(diào)速器簡介(1, 2)本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束電子調(diào)速器的種類 (1)全電子調(diào)速器 (2)電液或電氣調(diào)速器 (3)液電雙脈沖調(diào)速器 在普通的液壓調(diào)速器上加裝電子式的負(fù)載信號感測裝置本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束一、 電子調(diào)速器的基本組成 雙脈沖電子調(diào)速器的基本組成 轉(zhuǎn)速傳感器：用于監(jiān)測柴油機(jī)軸系轉(zhuǎn)速的變化，并按比

15、例產(chǎn)生交流電壓輸出； 負(fù)荷傳感器：監(jiān)測柴油機(jī)負(fù)荷(如電壓、電流、相位)的變化并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出； 速度控制單元：接受轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)荷傳感器的輸出電壓信號，將控制信號送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：根據(jù)輸入的控制信號以電力方式或液壓方式拉動柴油機(jī)的油門進(jìn)行調(diào)速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束第七節(jié) 調(diào)速器的調(diào)整與管理 一、液壓調(diào)速器的調(diào)整 二、調(diào)速器的故障與管理本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束一、液壓調(diào)速器的調(diào)整 1穩(wěn)定調(diào)速率的調(diào)整 2穩(wěn)定性調(diào)節(jié) 3速度設(shè)定的調(diào)節(jié)本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束二、調(diào)速器的故障與管理 1、 調(diào)速器的常見故

16、障 2、調(diào)速器的維護(hù)管理本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束一、 調(diào)速器的常見故障 當(dāng)調(diào)速器工作性能不好時通常應(yīng)考慮以下三方面因素： 柴油機(jī)工作性能惡化；調(diào)速器某些輔助設(shè)備失常；調(diào)速器本身失常。 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化過程異常的檢查項目 調(diào)速器的故障本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化過程異常的檢查項目(1)確認(rèn)柴油機(jī)的負(fù)荷變化是否超出了柴油機(jī)的標(biāo)定負(fù)荷。(2)檢查各缸負(fù)荷是否嚴(yán)重不均，是否正常發(fā)火，噴油器是否在正常工作狀態(tài)。(3)檢查調(diào)速器與噴油泵之間的杠桿傳動機(jī)構(gòu)是否卡滯或間隙過大而松動。(4)檢查調(diào)速器負(fù)荷指針的零位與噴油泵的零位是否一致。(5)檢查調(diào)速

17、器的設(shè)定機(jī)構(gòu)、控制空氣壓力等是否正常。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束調(diào)速器的故障： (1) 柴油機(jī)游車 (2) 調(diào)速器輸出軸顫動 (3) 柴油機(jī)達(dá)不到全速全負(fù)荷 (4) 柴油機(jī)起動時高壓油泵齒條不能及時拉開本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(1) 柴油機(jī)游車 原因可能有：調(diào)速器反饋系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)重新進(jìn)行穩(wěn)定性調(diào)節(jié)；調(diào)油桿、高壓油泵空動；調(diào)速器滑油太臟或起泡，油位過低(油位表不見油位)；調(diào)速器內(nèi)部故障，如飛重和軸承磨損，滑閥卡死，補(bǔ)償(阻尼)彈簧彈性失效等。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(2) 調(diào)速器輸出軸顫動(高頻振動) 原因可能有：調(diào)

18、速器驅(qū)動不穩(wěn)定，如傳動齒輪磨損、嚙合不良，凸輪軸傳動機(jī)構(gòu)松動；飛重的彈性驅(qū)動機(jī)構(gòu)故障；調(diào)速器在支座上沒有均勻固緊。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(3) 柴油機(jī)達(dá)不到全速全負(fù)荷 原因可能有：燃油齒條拉出長度不夠或調(diào)速器輸出軸已達(dá)最大行程刻度“10”，這可能由調(diào)油桿系卡滯、空動、調(diào)速器輸出軸與噴油泵油門刻度匹配不當(dāng)引起；控制空氣壓力或掃氣空氣壓力太低或設(shè)定轉(zhuǎn)速過低；動力活塞運(yùn)動受阻；液壓系統(tǒng)油壓過低。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束(4) 柴油機(jī)起動時高壓油泵齒條不能及時拉開。 其原因可能有：調(diào)速器中油壓低，如齒輪泵磨損、齒輪泵單向閥漏泄；柴油機(jī)起動轉(zhuǎn)速太低；升壓伺服器(利用起動空氣迅速增加燃油供油量的選用設(shè)備)動作不佳；某種斷油機(jī)構(gòu)未復(fù)位。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結(jié) 束二、調(diào)速器的維護(hù)管理 調(diào)速器的管理應(yīng)遵循說明書