柴油机换向及调速

1、第二节第二节 换向装置换向装置 一、一、船舶换向原理和方法船舶换向原理和方法 根据航行要求，船舶要从前进变为后退根据航行要求，船舶要从前进变为后退 （或相反），一般有两种方法。（或相反），一般有两种方法。 1、改变螺旋桨的旋转方向改变螺旋桨的旋转方向（称直接换向）（称直接换向） 直接换向又分：直接换向又分： (1) 少数采用少数采用传动装置换向传动装置换向(倒顺车离合器、齿轮倒顺车离合器、齿轮 箱、液力偶合器、电力传动等箱、液力偶合器、电力传动等) (2)一般都是直接一般都是直接改变柴油机的转向改变柴油机的转向。因此，要。因此，要 求船舶主柴油机应具有换向性能，即能按需求船舶主柴油机应具有换向

2、性能，即能按需 要改变柴油机曲轴的旋转方向。要改变柴油机曲轴的旋转方向。 2、保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距 角，使推力方向改变角，使推力方向改变（称变距桨换向）。目（称变距桨换向）。目 前少数船舶采用可调螺距的螺旋桨换向。前少数船舶采用可调螺距的螺旋桨换向。 二、二、柴油机的换向原理柴油机的换向原理 柴油机顺车运转时严格遵守进、排气和喷油正时及起柴油机顺车运转时严格遵守进、排气和喷油正时及起 动正时。要使柴油机换向，首先应停车，然后将柴动正时。要使柴油机换向，首先应停车，然后将柴 油机反向起动起来，最后使柴油机按反转方向运转油机反向起动起来，最后

3、使柴油机按反转方向运转 起来。起来。 因此要满足反向起动和反向运转的要求，必须因此要满足反向起动和反向运转的要求，必须改变起改变起 动正时动正时、喷油正时喷油正时和和配气正时配气正时，使之与正转时有相，使之与正转时有相 同的规律。正时均由有关凸轮控制，所以柴油机的同的规律。正时均由有关凸轮控制，所以柴油机的 换向问题就是如何改变空气分配器凸轮、喷油泵凸换向问题就是如何改变空气分配器凸轮、喷油泵凸 轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题。轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题。 1 换向机构换向机构：为改变柴油机的运转方向而设置的改变：为改变柴油机的运转方向而设置的改变 各种凸轮相对于曲轴位置的机构

4、。各种凸轮相对于曲轴位置的机构。 2 、不同的机型采用不同的换向机构不同的机型采用不同的换向机构。 （1）二冲程弯流扫气柴油机二冲程弯流扫气柴油机只有空气分配器凸轮和燃油凸轮需只有空气分配器凸轮和燃油凸轮需 要换向；要换向； （2）二冲程直流扫气柴油机二冲程直流扫气柴油机有空气分配器凸轮、燃油凸轮、排有空气分配器凸轮、燃油凸轮、排 气凸轮的换向；气凸轮的换向； （3）四冲程柴油机四冲程柴油机则包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、则包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、 排气凸轮。所以不同的机型采用不同的换向机构。排气凸轮。所以不同的机型采用不同的换向机构。 3 对换向柴油机本身驱动的有关系统附件

5、均应采取相应措施保对换向柴油机本身驱动的有关系统附件均应采取相应措施保 证达到换向后的要求证达到换向后的要求。（水泵、油泵、扫气泵等）。（水泵、油泵、扫气泵等）。 4 对换向机构的基本要求对换向机构的基本要求： （1）应能准确、迅速地改为各种换向设备的正时关系，保证正、）应能准确、迅速地改为各种换向设备的正时关系，保证正、 倒车正时相同。倒车正时相同。 （2）换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证）换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证 柴油机运转安全。柴油机运转安全。 （3）需要设置锁紧装置以防止柴油机在运转过程中各凸轮）需要设置锁紧装置以防止柴油机在运转过程中各凸轮

6、“正正 时时”机构相对于曲轴上、下止点位置发生变化。机构相对于曲轴上、下止点位置发生变化。 （4）换向过程所需时间应符合）换向过程所需时间应符合“船规船规”要求。要求。 三三 柴油机换向方式柴油机换向方式 1四冲机两种换向方案四冲机两种换向方案 （1）顺车进气冲程变倒车排气冲程）顺车进气冲程变倒车排气冲程 正车时正车时：进气：进气压缩压缩 膨胀膨胀排气排气 反车时反车时: 排气排气膨胀膨胀压缩压缩进气进气 图所示。用实线表示正转图所示。用实线表示正转 时进气凸轮的位置，虚线时进气凸轮的位置，虚线 表示反转时进气凸轮的位表示反转时进气凸轮的位 置。可以看出，进气凸轮置。可以看出，进气凸轮 以纵座

7、标为轴翻转以纵座标为轴翻转180度度， 就是换向后进气凸轮的位就是换向后进气凸轮的位 置置 第一种换向柴油机的第一种换向柴油机的 各凸轮位置各凸轮位置 凸轮变换的情况如图所示。用实线表示正转时凸轮变换的情况如图所示。用实线表示正转时 凸轮的位置，虚线表示反转时凸轮的位置。可以看凸轮的位置，虚线表示反转时凸轮的位置。可以看 出，进气凸轮和排气凸轮在换向时大致互相调换了出，进气凸轮和排气凸轮在换向时大致互相调换了 位置，喷油凸轮在反、正转时的位置紧挨着，并对位置，喷油凸轮在反、正转时的位置紧挨着，并对 称于上止点；即整个凸轮组对称于上止点。也就是称于上止点；即整个凸轮组对称于上止点。也就是 说，柴

8、油机换向时，说，柴油机换向时，凸轮组以纵座标为轴翻转凸轮组以纵座标为轴翻转180 度度，就是换向后凸轮的位置。，就是换向后凸轮的位置。 (2)顺车进气改倒车压缩顺车进气改倒车压缩 正车时：进气正车时：进气压缩压缩 膨胀膨胀排气排气 反车时反车时: 压缩压缩 膨胀膨胀排气排气进气进气 第二种换向凸轮的变换如图示第二种换向凸轮的变换如图示 进、排气凸轮；喷油凸轮、启进、排气凸轮；喷油凸轮、启 动凸轮在正、反转的变换过程中动凸轮在正、反转的变换过程中对称于横座标对称于横座标；即在凸轮换向图；即在凸轮换向图 上，对称于横座标而上下互换了位置。上，对称于横座标而上下互换了位置。 喷油凸轮只有升起的一段与

9、射油有关，下降的一段不起射油作喷油凸轮只有升起的一段与射油有关，下降的一段不起射油作 用因此，用因此，按第二种变换的柴油机，喷油凸轮只需要一个按第二种变换的柴油机，喷油凸轮只需要一个，而且，而且 是呈对称型式，反转升起的一段作为正转下降的一段正转升起的是呈对称型式，反转升起的一段作为正转下降的一段正转升起的 一段作为反转下降的一段。从而简化了换向机构，无需设置喷油一段作为反转下降的一段。从而简化了换向机构，无需设置喷油 的换向机构。的换向机构。 处于工作位置，处于工作位置，倒车时轴向移动凸轮轴使倒车凸轮处于工作位置倒车时轴向移动凸轮轴使倒车凸轮处于工作位置。 这样便可使柴油机各缸的有关正时和发

10、火次序符合正、倒车这样便可使柴油机各缸的有关正时和发火次序符合正、倒车 运转的需要。运转的需要。 （2）双凸轮换向原理双凸轮换向原理：以二冲程直流扫气柴油机为例说明。如图：以二冲程直流扫气柴油机为例说明。如图 所示，图中实线为正车凸轮，虚线为倒车凸轮，正、倒车凸所示，图中实线为正车凸轮，虚线为倒车凸轮，正、倒车凸 轮对称于曲轴上、下止点位置的纵轴线轮对称于曲轴上、下止点位置的纵轴线ob。 2、二冲二冲 机换向只有一种机换向只有一种： 正车时：压宿正车时：压宿膨胀膨胀 反车时：膨胀反车时：膨胀压缩压缩 四、四、双凸轮换向双凸轮换向： 1、换向原理换向原理 （1）双凸轮换向特点：）双凸轮换向特点：

11、对对 需要换向的设备均设置需要换向的设备均设置 供正、倒车使用的两套供正、倒车使用的两套 凸轮凸轮。正车时正车凸轮。正车时正车凸轮 由图可知此时仍可保证由图可知此时仍可保证 供油提前角为供油提前角为11，排，排 气提前角为气提前角为76。图中。图中 未示出空气分配器凸轮，未示出空气分配器凸轮， 其正、倒车凸轮的布置其正、倒车凸轮的布置 原则与喷油泵凸轮相同。原则与喷油泵凸轮相同。 多缸柴油机正、倒车发多缸柴油机正、倒车发 火为顺序相反。如果二火为顺序相反。如果二 冲程六缸柴油机正车发冲程六缸柴油机正车发 火顺序为火顺序为1-6-2-4-3-5，则，则 倒车发火顺序倒车发火顺序1-5-3-4-2

12、-6。 图图a）为喷油泵凸轮，当柴油机正转时，凸轮轴顺时针转为喷油泵凸轮，当柴油机正转时，凸轮轴顺时针转 动，如果凸轮的升起点动，如果凸轮的升起点a为供油始点，图示位置曲柄正处为供油始点，图示位置曲柄正处 于上止点，则供油提前角为于上止点，则供油提前角为11。图图b)为排气凸轮，当为排气凸轮，当 曲轴按正车方向转到上止点后曲轴按正车方向转到上止点后104即下止点前即下止点前76时，时， 排气阀开始排气。当柴油机换向后使用倒车凸轮从图示排气阀开始排气。当柴油机换向后使用倒车凸轮从图示 位置逆时针转动。位置逆时针转动。 2换向装置换向装置 双凸轮换向装置根据其轴向移动凸轮轴所用能量与方法而有双凸轮

13、换向装置根据其轴向移动凸轮轴所用能量与方法而有 不同的结构形式。一般有不同的结构形式。一般有机械式、液压式和气压式机械式、液压式和气压式。 图所示为图所示为气力液压式气力液压式换向装置。这也是换向装置。这也是MAN型柴油机所采型柴油机所采 用的换向装置。用的换向装置。 图示为倒车位置。进行由倒车图示为倒车位置。进行由倒车 到正车的换向操作时，利用换向到正车的换向操作时，利用换向 杆使换向阀开启，杆使换向阀开启，压缩空气进入压缩空气进入 正车油瓶正车油瓶，倒车油瓶中的气体经，倒车油瓶中的气体经 换向阀泄入大气，在压缩空气的换向阀泄入大气，在压缩空气的 作用下，滑油被压入油缸活塞的作用下，滑油被压

14、入油缸活塞的 右侧，推动活塞带动凸轮轴向左右侧，推动活塞带动凸轮轴向左 移动，与此同时油缸活塞左侧的移动，与此同时油缸活塞左侧的 油被活塞压入倒车油瓶。当活塞油被活塞压入倒车油瓶。当活塞 移至左侧极限位置时，各正车凸移至左侧极限位置时，各正车凸 轮正好处于相应的从动件下面，轮正好处于相应的从动件下面， 换向过程结束。换向过程结束。 爬坡凸爬坡凸 轮轮 第三节第三节 调速和调速器调速和调速器 一、一、柴油机调速柴油机调速 1、 柴油机调速柴油机调速： 柴油机的不同转速是通过改变循环喷油量来柴油机的不同转速是通过改变循环喷油量来 获得的。改变柴油机油量调节机构的位置，使其转速调节到获得的。改变柴油

15、机油量调节机构的位置，使其转速调节到 规定的转速范围内称柴油机调速。规定的转速范围内称柴油机调速。 2 、调速器调速器：根据柴油机负载的变化自动调节供油量，维持其：根据柴油机负载的变化自动调节供油量，维持其 规定的转速范围。这种装置称调速器。规定的转速范围。这种装置称调速器。 一、一、柴油机调速的必要性柴油机调速的必要性 船舶柴油机主要用作船舶主机带动螺旋桨和作为船舶副机带船舶柴油机主要用作船舶主机带动螺旋桨和作为船舶副机带 动发电机。船舶推进主机与发电用柴油机的运转条件和要求动发电机。船舶推进主机与发电用柴油机的运转条件和要求 不同，因而对调速的要求也不同。不同，因而对调速的要求也不同。 （

16、1）船舶主机的调速船舶主机的调速：柴油机的输出功率：柴油机的输出功率Ne=Cn（工作特性），（工作特性）， 船舶主机船舶主机(直接驱动螺旋桨直接驱动螺旋桨) 为柴油机推进特性为柴油机推进特性( )即船即船 舶主机是依照螺旋桨的工作特性（舶主机是依照螺旋桨的工作特性（ ）运行。）运行。 3 cnp e 3 cnp e 为了防止主机运转中断轴、螺旋桨失落或出水等造成柴油机为了防止主机运转中断轴、螺旋桨失落或出水等造成柴油机 超速飞车，根据我国有关规范规定，船舶主机超速飞车，根据我国有关规范规定，船舶主机必须安装可靠必须安装可靠 的调速器的调速器(限速器限速器)，使主机转速不超过，使主机转速不超过1

17、15%标定转速。船舶标定转速。船舶 柴油机转速将随外界负荷的变化而变化。这种变化将对柴油柴油机转速将随外界负荷的变化而变化。这种变化将对柴油 机的可靠性、寿命和经济性带来不良影响。现代船舶柴油机机的可靠性、寿命和经济性带来不良影响。现代船舶柴油机 为了避免这种变化对柴油机的不良影响，均装有全制式调速为了避免这种变化对柴油机的不良影响，均装有全制式调速 器。它可以器。它可以在柴油机的全部转速范围内，保证在任意设定的在柴油机的全部转速范围内，保证在任意设定的 转速下稳定运转。转速下稳定运转。 （2）船舶发电柴油机的调速）船舶发电柴油机的调速 船舶发电用柴油机要求在外界负荷（用电量）变化时能保持船舶

18、发电用柴油机要求在外界负荷（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。若外界负荷恒定的转速，以保证发电机的电压和频率恒定。若外界负荷 减少而喷油量不变，则柴油机的功率就会大于外负荷而使转减少而喷油量不变，则柴油机的功率就会大于外负荷而使转 速升高，转速升高后又进一步扩大了功率的不平衡，使转速速升高，转速升高后又进一步扩大了功率的不平衡，使转速 继续升高以致发生飞车，反之，若外界负荷增加而喷油量不继续升高以致发生飞车，反之，若外界负荷增加而喷油量不 变，柴油机转速就会降低并最终导致停车。所以，变，柴油机转速就会降低并最终导致停车。所以，发电柴油发电柴油 机必须装设定速调速器

19、，保证负荷变化时柴油机的转速基本机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。不变。 二、调速器的类型调速器的类型 1、按调速范围分类按调速范围分类 （1）极限调速器极限调速器（限速器）（限速器） 只用于限制柴油机只用于限制柴油机 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。此种调速器仅用于船舶主机，目时不起调节作用。此种调速器仅用于船舶主机，目 前已很少单独使用。前已很少单独使用。 （2）定速定速（单制）调速器（单制）调速器 在负荷变化时能使柴在负荷变化时能使柴 油机转速保持在规定范围内。此种调速器应用于发油机转速保

20、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电柴油机。通常，为满足多台柴油机并联运行的要 求，本调速器一般有求，本调速器一般有10标定转速的可调范围。标定转速的可调范围。 （3）双制式调速器双制式调速器 能维持柴油机的最低运转转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。合器的中小型船用主机。 （4）全制式调速器全制式调速器 在从最低稳定转速到最高转速在从最低稳定转速到最高转速

21、 的全部运转范围内，均能自动调节喷油量以保持任的全部运转范围内，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。机发电机组。 2按执行机构分类按执行机构分类 （1）机械式机械式（直接作用式）调速器（直接作用式）调速器 它是直接利它是直接利 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。油机的转速。 （2）液压式液压式（间接作用式）调速器（间接作用式）调速器 它是通过液它是通过液 压伺服器将飞重产生的离心力加以放大，使用放大压伺服器将飞重产生的离心力加以放大，

22、使用放大 后的动力去移动油量调节机构。后的动力去移动油量调节机构。 （3）电子调速器电子调速器 转速信号监测和执行机构采用电转速信号监测和执行机构采用电 气方式的调速器。气方式的调速器。 五五 机械式调速器机械式调速器 1单制式调速器单制式调速器 亦称单速亦称单速 式调速器，它只能控制柴式调速器，它只能控制柴 油机的最高转速，防止飞油机的最高转速，防止飞 车事故的发生此种调速车事故的发生此种调速 器目前应用极少，不再介器目前应用极少，不再介 绍。绍。 2双制式调速器双制式调速器 亦称双速亦称双速 式调速器。它不仅能控制式调速器。它不仅能控制 柴油机不超过最高转速柴油机不超过最高转速,又又 能保

23、证柴油机在最低转速能保证柴油机在最低转速 时稳定运转。在最高和最时稳定运转。在最高和最 低转速之间调速器不起作低转速之间调速器不起作 用。多用于车用柴油机，用。多用于车用柴油机， 船用柴油机应用较少。船用柴油机应用较少。 图所示为双制式调速器的工图所示为双制式调速器的工 作原理图。作原理图。 3 全制式调速全制式调速 器器能控制柴油能控制柴油 机在任意转速机在任意转速 下稳定运转。下稳定运转。 原理原理 通过调整调速器通过调整调速器 手柄手柄,使调速器使调速器 的弹簧有不同的弹簧有不同 弹力于飞锤离弹力于飞锤离 心力相平横心力相平横;当当 柴油机转速变柴油机转速变 化时化时,飞锤离心飞锤离心

24、力变化拉动油力变化拉动油 尺变化尺变化,改变供改变供 油量油量,控制柴油控制柴油 机转速。机转速。 4、机械式调速器结机械式调速器结 构原理构原理 (1)组成组成:图图 示示1-转转 轴；轴；2-飞重座架；飞重座架； 3-飞重；飞重；4-套筒；套筒； 5-调速弹簧；调速弹簧；6-本本 体；体；7-转速调节转速调节 螺钉；螺钉；8-油量调油量调 节杆节杆 飞重飞重3安装在飞重安装在飞重 架架2上通过转轴上通过转轴1 由柴油机驱动高由柴油机驱动高 速回转。由飞重速回转。由飞重3 和弹簧和弹簧5组成的转组成的转 速感应元件按力速感应元件按力 平衡原理工作。平衡原理工作。 (2)调速原理调速原理:当柴

25、油机发出的功率与外界负荷刚好平衡当柴油机发出的功率与外界负荷刚好平衡 时，其转速稳定，飞重产生的离心力与弹簧时，其转速稳定，飞重产生的离心力与弹簧5的弹力的弹力 平衡，油量调节杆平衡，油量调节杆8也停留在某一供油量位置，如图也停留在某一供油量位置，如图 中实线所示。中实线所示。 若外界负荷突然减少，柴油机发出的功率就大于外界若外界负荷突然减少，柴油机发出的功率就大于外界 负荷而使转速升高，这时飞重的离心力将大于弹簧负荷而使转速升高，这时飞重的离心力将大于弹簧 的弹力而使套筒的弹力而使套筒4上移，增加弹簧上移，增加弹簧5的压缩量，同时的压缩量，同时 通过角杆拉动油量调节杆通过角杆拉动油量调节杆8

26、以减少供油量。当调节过以减少供油量。当调节过 程结束时柴油机的功率与外界负荷在彼此都减小了程结束时柴油机的功率与外界负荷在彼此都减小了 的情况下恢复平衡，调速器的飞重稳定在图示虚线的情况下恢复平衡，调速器的飞重稳定在图示虚线 位置，它的离心力和调速弹簧的作用力也在彼此都位置，它的离心力和调速弹簧的作用力也在彼此都 增长的情况下达到新的平衡状态。增长的情况下达到新的平衡状态。 当外界负荷突然增加时，调速器的动作与上述相反，当外界负荷突然增加时，调速器的动作与上述相反， 飞重离心力与弹簧作用力在彼此都减小的情况下达飞重离心力与弹簧作用力在彼此都减小的情况下达 到平衡状态。到平衡状态。 (3)机械调

27、速器特点机械调速器特点: 1）这种调速器不能保持柴油机在调速前后的稳定转速不变，即）这种调速器不能保持柴油机在调速前后的稳定转速不变，即 2必大于零。必大于零。当外负荷减少后，调节后的稳定转速要比原稳当外负荷减少后，调节后的稳定转速要比原稳 定转速稍高；而当外负荷增加时，调节后的稳定转速要比原定转速稍高；而当外负荷增加时，调节后的稳定转速要比原 稳定转速稍低稳定转速稍低。 产生这种转速差的根本原因在于感应元件与油量调节机构之间产生这种转速差的根本原因在于感应元件与油量调节机构之间 采用了刚性连接；当外负荷减少时供油量必须相应减少才能采用了刚性连接；当外负荷减少时供油量必须相应减少才能 保持转速

28、稳定，因此调油杆必须右移减油，这就必然会同时保持转速稳定，因此调油杆必须右移减油，这就必然会同时 增大了调速弹簧的压缩量而使弹簧压力变大，因而与弹簧力增大了调速弹簧的压缩量而使弹簧压力变大，因而与弹簧力 平衡的套筒推力以及飞重离心力也必须相应增加。上述平衡平衡的套筒推力以及飞重离心力也必须相应增加。上述平衡 条件只有在柴油机的转速稍高于原转速时才能达到。当外负条件只有在柴油机的转速稍高于原转速时才能达到。当外负 荷增加时；上述平衡条件只有在柴油机的转速稍低于原转速荷增加时；上述平衡条件只有在柴油机的转速稍低于原转速 时才能达到。时才能达到。 2)机械调速器的工作能力较小，其灵敏度和精度均较差，

29、但其机械调速器的工作能力较小，其灵敏度和精度均较差，但其 结构简单，维护方便。多用于中、小型柴油机。结构简单，维护方便。多用于中、小型柴油机。 （4）柴油机的速度柴油机的速度设定设定 调节螺钉调节螺钉7可改变调速弹簧器可改变调速弹簧器5的预紧的预紧 力，从而可改变柴油机的设定转速。力，从而可改变柴油机的设定转速。 第四节第四节 液压调速器液压调速器 上述机械离心式调速器构造简单，维护方便，广泛上述机械离心式调速器构造简单，维护方便，广泛 应用于小功率柴油机上。它是直接由感应元件经过应用于小功率柴油机上。它是直接由感应元件经过 杠杆机构来移动油量调节机构的。对于大中功率柴杠杆机构来移动油量调节机

30、构的。对于大中功率柴 油机，由于调速器和油量调节机构的摩擦阻力较大，油机，由于调速器和油量调节机构的摩擦阻力较大， 移动油量调节机构所需要的力也较大，因此要求调移动油量调节机构所需要的力也较大，因此要求调 速器应有更大的工作能力。如果仍用机械离心式调速器应有更大的工作能力。如果仍用机械离心式调 速器，就必须增加飞球的重量，并在结构上加强有速器，就必须增加飞球的重量，并在结构上加强有 关的零件，因而增加了调速器的尺寸和重量，使调关的零件，因而增加了调速器的尺寸和重量，使调 速器显得十分笨重。为了使调速器的结构尺寸不至速器显得十分笨重。为了使调速器的结构尺寸不至 于太大于太大,又能保证具有良好的调

31、速性能又能保证具有良好的调速性能,出现了液压调出现了液压调 速器。速器。 1 、液压调速器液压调速器:在机械调速器的感应元件和油量调节在机械调速器的感应元件和油量调节 机构之间加入一个液压放大元件机构之间加入一个液压放大元件(液压伺服器液压伺服器)，使感，使感 应元件的输出信号通过液压伺服器放大之后再传到应元件的输出信号通过液压伺服器放大之后再传到 油量调节机构上去，因此油量调节机构上去，因此液压调速器也叫做间接作液压调速器也叫做间接作 用式调速器。用式调速器。 油通道，压力油便进入伺服油缸的下方，推动动力活塞同时，油油通道，压力油便进入伺服油缸的下方，推动动力活塞同时，油 缸上腔与出油道相通

32、，进行排油，动力活塞上移，使油泵齿条缸上腔与出油道相通，进行排油，动力活塞上移，使油泵齿条 朝减油方向移动，使柴油机转速下降，最后滑套与滑阀亦随转朝减油方向移动，使柴油机转速下降，最后滑套与滑阀亦随转 速回复至原平衡位置，切断油缸的进油通道，动力活塞则停止速回复至原平衡位置，切断油缸的进油通道，动力活塞则停止 在新的位置上。在新的位置上。 2、 伺服器伺服器： 液压放大元件就液压放大元件就 是通常称为液压伺服器的部件，是通常称为液压伺服器的部件， 有放大兼执行作用，它主要有有放大兼执行作用，它主要有控控 制和执行制和执行两部分组成。两部分组成。 3、 最简单液压调速。最简单液压调速。 图中滑阀

33、是控制元件，它与感应图中滑阀是控制元件，它与感应 元件相连，伺服活塞是执行元件，元件相连，伺服活塞是执行元件， 与油量调节机构相连。与油量调节机构相连。 4、工作原理工作原理： 当柴油机转速当柴油机转速 升高时，调速器转速感受元件的升高时，调速器转速感受元件的 滑套向上移动，使节点滑套向上移动，使节点B带着杠带着杠 杆及滑阀向上移动，打开了进杆及滑阀向上移动，打开了进 第四节第四节 电子调速器电子调速器 1、 电子调速器电子调速器 是一种电子控制系统。凡转速感测元件或执行是一种电子控制系统。凡转速感测元件或执行 机构采用电气方式的调速器，习惯上通称为电子调速器。机构采用电气方式的调速器，习惯上

34、通称为电子调速器。 2 、 类型类型 （1）全电子调速器全电子调速器：信号感测与执行机构均采用电气方式者。：信号感测与执行机构均采用电气方式者。 特点：工作能力较小，多用于小型柴油机。特点：工作能力较小，多用于小型柴油机。 （2）电液或电气调速器电液或电气调速器：信号监测采用电子式，而执行机：信号监测采用电子式，而执行机 构采用液压或气力式。如构采用液压或气力式。如Woodward 2301电子调速器其执行电子调速器其执行 机构使用机构使用EG3P型液压伺服器，而型液压伺服器，而DGS8800数字式调速器数字式调速器 其执行机构采用气压式。其执行机构采用气压式。 特点：伺服执行器工作能力较大，

35、可满足各种柴油机的使用要特点：伺服执行器工作能力较大，可满足各种柴油机的使用要 求。求。 （3）液电双脉冲调速器；液电双脉冲调速器；在普通的液压调速器上加装电子式在普通的液压调速器上加装电子式 负载信号感测装置。此类调速器当电子部分发生故障时，可负载信号感测装置。此类调速器当电子部分发生故障时，可 自动转为液压调速器工作。国产自动转为液压调速器工作。国产TYD40型调速器即为此类型调速器即为此类 调速器。调速器。 （4）双脉冲调节双脉冲调节：电子调速器多采用双脉冲调节。将：电子调速器多采用双脉冲调节。将 转速变化信号和负载变化信号这样两个单脉冲信号转速变化信号和负载变化信号这样两个单脉冲信号

36、叠加起来调节燃油量。此种调速器亦称叠加起来调节燃油量。此种调速器亦称频载调速器频载调速器。 特点特点：负载一有变动而转速尚未明显变化之前就开：负载一有变动而转速尚未明显变化之前就开 始调节燃油量，因而有很高的调节精度，适用于对始调节燃油量，因而有很高的调节精度，适用于对 供电要求特别高的柴油发电机组。供电要求特别高的柴油发电机组。 3、电子调速器特点电子调速器特点：电子调速器不使用机械机构，动：电子调速器不使用机械机构，动 作灵敏，响应速度快，响应时间只有液压调速器的作灵敏，响应速度快，响应时间只有液压调速器的1 101/2；动态与静态精度高；无调速器驱动机构，；动态与静态精度高；无调速器驱动

37、机构， 装置简单，安装方便，便于实现遥控与自动控制，装置简单，安装方便，便于实现遥控与自动控制， 是近代发展起来的精密调速器，已经被多数新型船是近代发展起来的精密调速器，已经被多数新型船 用柴油机所采用。用柴油机所采用。 （3）负荷传感器负荷传感器5：监测柴油机负荷（如电压、电流、相位）：监测柴油机负荷（如电压、电流、相位） 的变化，并按比例转换成直流电压输出：的变化，并按比例转换成直流电压输出： （4）转速设定电位器转速设定电位器7：设定转速即设定转速下的（电压）：设定转速即设定转速下的（电压） （5）速度控制单元速度控制单元6：接受来自转速传感器和负荷传感器的输：接受来自转速传感器和负荷传

38、感器的输 出电压信号，并按比例转换成直流电压后与转速设定电位器出电压信号，并按比例转换成直流电压后与转速设定电位器7 的设定转速（电压）进行比较，把比较后的差值作为控制信的设定转速（电压）进行比较，把比较后的差值作为控制信 号送往执行机构。号送往执行机构。 一、一、双脉冲电子调速器双脉冲电子调速器 1、基本组成如图所示、基本组成如图所示 （1）执行机构执行机构1：根据输入的控：根据输入的控 制信号以电子方式或液压方式拉制信号以电子方式或液压方式拉 动柴油机的油量调节机构进行调动柴油机的油量调节机构进行调 速。速。 （2）磁电式转速传感器磁电式转速传感器3：用于：用于 监测柴油机轴系转速的变化，

39、并监测柴油机轴系转速的变化，并 按比例产生交流电压输出；按比例产生交流电压输出； 2、双脉冲电子调速器的工作原理双脉冲电子调速器的工作原理 （1） 当柴油机在某一负荷下稳定运转时当柴油机在某一负荷下稳定运转时 其工作转速等于转速设定电位器其工作转速等于转速设定电位器7的设定转速。转速传的设定转速。转速传 感器感器3的输出电压作为的输出电压作为负值信号负值信号在速度控制单元在速度控制单元6内内 与与正值的设定转速电压信号正值的设定转速电压信号相互抵消。速度控制单相互抵消。速度控制单 元元6输往执行机构输往执行机构1的控制电压信号使执行机构的输的控制电压信号使执行机构的输 出轴静止不动，柴油机供油

40、量固定，转速稳定。出轴静止不动，柴油机供油量固定，转速稳定。 127 （2）若柴油机负荷突然增加若柴油机负荷突然增加，负荷传感器，负荷传感器5的输出电压首先发的输出电压首先发 生变化，此后转速传感器的输出电压也相应变化（数值降生变化，此后转速传感器的输出电压也相应变化（数值降 低）。此两种降低的脉冲信号在速度控制单元低）。此两种降低的脉冲信号在速度控制单元6内与设定转速内与设定转速 （电压）比较，输出正值电压信号，在执行机构中使其输出（电压）比较，输出正值电压信号，在执行机构中使其输出 轴向加油方向转动，增加柴油机的循环供油量。轴向加油方向转动，增加柴油机的循环供油量。 反之，若柴油机负荷降低

41、，转速升高，则传感器的负值信反之，若柴油机负荷降低，转速升高，则传感器的负值信 号数值大于转速设定电压的正值信号数值，控制单元输出负号数值大于转速设定电压的正值信号数值，控制单元输出负 值信号，执行机构输出轴向减油方向转动，降低柴油机的循值信号，执行机构输出轴向减油方向转动，降低柴油机的循 环供油量。环供油量。 128 第五节第五节 调速器的故障与管理调速器的故障与管理 调速器的重要性调速器的重要性：它是柴油机的重要组成部分，它直接影响柴：它是柴油机的重要组成部分，它直接影响柴 油机的运转性能。若调速器发生故障，可以导致柴油机转速油机的运转性能。若调速器发生故障，可以导致柴油机转速 不稳，甚至

42、发生熄火或不稳，甚至发生熄火或“飞车飞车”等事故。因此对调速器及其等事故。因此对调速器及其 系统细心、正确地维护和管理十分重要。当对调速器进行调系统细心、正确地维护和管理十分重要。当对调速器进行调 整检查时，为防止某些控制机构失控而使运转中的柴油机超整检查时，为防止某些控制机构失控而使运转中的柴油机超 速或飞车（转速失去控制而急剧上升，超过最高允许转速并速或飞车（转速失去控制而急剧上升，超过最高允许转速并 达到危险程度），应备好柴油机的应急停车装置。达到危险程度），应备好柴油机的应急停车装置。 一、一、调速器的常见故障调速器的常见故障 当柴油机在工作中，转速变化出现异常时，通常应考虑以下三当柴

43、油机在工作中，转速变化出现异常时，通常应考虑以下三 方面的因素：柴油机工作性能恶化；调速器某些辅助设备失方面的因素：柴油机工作性能恶化；调速器某些辅助设备失 常；调速器本身失常。因此，应首先进行以下检查：常；调速器本身失常。因此，应首先进行以下检查： （1）确认柴油机的负荷是否超出了柴油机的标定负荷；）确认柴油机的负荷是否超出了柴油机的标定负荷； （2）检查各缸负荷是否严重不均，是否正常发火，喷油器是否）检查各缸负荷是否严重不均，是否正常发火，喷油器是否 处于正常工作状态；处于正常工作状态； （3）检查调速器与喷油泵之间的杠杆传动机构是否卡滞或间隙）检查调速器与喷油泵之间的杠杆传动机构是否卡滞

44、或间隙 过大而松动；过大而松动； （4）检查调速器负荷指针的零位与喷油泵的零位是否一致；）检查调速器负荷指针的零位与喷油泵的零位是否一致； （5）检查调速器的设定机构、控制空气压力等是否正常。）检查调速器的设定机构、控制空气压力等是否正常。 当进行以上检查并排除之后，如调速器仍然不正常，则为调速器当进行以上检查并排除之后，如调速器仍然不正常，则为调速器 自身故障，这些故障通常有自身故障，这些故障通常有 1柴油机游车或转速振荡柴油机游车或转速振荡 游车指转速有节奏地变化，以手动停住调速器的作用可以消除，游车指转速有节奏地变化，以手动停住调速器的作用可以消除， 但放手后仍会恢复有节奏的转速变化。但

45、放手后仍会恢复有节奏的转速变化。 转速振荡指转速有节奏变化且幅值较大，手动停住调速器作用转速振荡指转速有节奏变化且幅值较大，手动停住调速器作用 可消除波动，放手后转速不会立即重新波动，但在调速或负可消除波动，放手后转速不会立即重新波动，但在调速或负 荷变化后波动仍会发生。可能的原因有：荷变化后波动仍会发生。可能的原因有： （1）调速器反馈系统调速不当。应重新进行稳定性调节；）调速器反馈系统调速不当。应重新进行稳定性调节； （2）调油杆、高压油泵空动或卡死；）调油杆、高压油泵空动或卡死； （3）调速器滑油太脏、起泡或油位过低（油位表不见油位）；）调速器滑油太脏、起泡或油位过低（油位表不见油位）；

46、 （4）调速器内部故障，如飞重和轴承磨损，滑阀卡死，补偿）调速器内部故障，如飞重和轴承磨损，滑阀卡死，补偿 （阻尼）弱簧弹性失效等；（阻尼）弱簧弹性失效等； （5）调速器与柴油机不匹配。）调速器与柴油机不匹配。 2、调速器输出轴颤动调速器输出轴颤动（高频振动）（高频振动） 可能的原因有：可能的原因有： （1）调速器驱动不稳。如传动齿轮磨损，啮合不良，）调速器驱动不稳。如传动齿轮磨损，啮合不良， 凸轮轴传动机构松动，柴油机减振器故障凸轮轴传动机构松动，柴油机减振器故障 （2）飞重的弹性驱动机构故障；）飞重的弹性驱动机构故障； （3）调速器在安装支座上没有均匀固紧。）调速器在安装支座上没有均匀固紧

47、。 3、柴油机达不到全速全负荷柴油机达不到全速全负荷 可能的原因有：可能的原因有： （1）喷油泵齿条拉出长度不够或喷油泵齿条拉出长度）喷油泵齿条拉出长度不够或喷油泵齿条拉出长度 不够不够 而调速器输出轴已达到最大输出行程（刻度而调速器输出轴已达到最大输出行程（刻度 10）。这可能是由于调油杆系）。这可能是由于调油杆系 卡滞、空动，调速器卡滞、空动，调速器 输出轴与喷油泵供油刻度匹配不当等因素引起；输出轴与喷油泵供油刻度匹配不当等因素引起； （2）控制空气或扫气空气）控制空气或扫气空气 压力太低或设定转速太低；压力太低或设定转速太低； （3）动力活塞运动受阻；）动力活塞运动受阻； （4）液压系统

48、油压过低或油路阻塞。）液压系统油压过低或油路阻塞。 4柴油机起动时高压油泵齿条不能及时拉开柴油机起动时高压油泵齿条不能及时拉开 可能的原因有：可能的原因有： （1）调速器中油压低。如齿轮泵磨损，齿轮泵单向阀漏泄；）调速器中油压低。如齿轮泵磨损，齿轮泵单向阀漏泄； （2）起动转速太低；）起动转速太低； （3）升压伺服器（在起动时刻使用起动空气迅速增加调速器内）升压伺服器（在起动时刻使用起动空气迅速增加调速器内 滑油压力的选用设备）动作不佳；滑油压力的选用设备）动作不佳； （4）某种断油机构（如停车螺帽等）调整不当；）某种断油机构（如停车螺帽等）调整不当； （5）转速设定值或扫气压力燃油限制器（在

49、起动时由扫气压力）转速设定值或扫气压力燃油限制器（在起动时由扫气压力 限定调速器输出轴转角的一种辅助装置）设定值太低。限定调速器输出轴转角的一种辅助装置）设定值太低。 二、二、调速器的维护管理调速器的维护管理 调速器的管理应遵循说明书上的规定。下面介绍一般管理原则：调速器的管理应遵循说明书上的规定。下面介绍一般管理原则： 1正确的选择调速器滑油正确的选择调速器滑油 调速器滑油既是润滑油又作为液压油使用，所以它必须满足调速器滑油既是润滑油又作为液压油使用，所以它必须满足 下述要求：下述要求： （1）具有适当的粘度以保证在整个工作温度范围内（通常为）具有适当的粘度以保证在整个工作温度范围内（通常为 6093）粘度变化符合下列要求：赛氏粘度为）粘度变化符合下列要求：赛氏粘度为100（或（或 50）300s或运转粘度为或运转粘度为2065mm2/s； （2）含有适当的添加剂以保证在上述工作温度范围内）含有适当的添加剂以保证在上述工作温度范围内 性能稳定；性能稳定； （3）对密封材料（如脂橡胶、聚丙烯等）不产生腐蚀）对密封材料（如脂橡胶、聚丙烯等）不产生腐蚀 和损坏作用。和损坏作用。 按照上述要求可选用粘度等级按照上述要求可选用粘度等级SAE30、SAE40，质，质 量等级量等级CB、CC、CD级的石油基润滑油，