第八章 柴油机的调速装置

1、第八章 柴油机调速装置 改变柴油机的油量调节机构，使其转速调节到规定的转速范围称为柴油机调速。第一节 调速的必要性和调速器的类型第二节 超速保护装置第三节 调速器的性能指标第四节 机械式调速器工作原理与特点第五节 液压调速器第六节 电子调速器第七节 调速器的故障与管理本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第一节调速的必要性和调速器的类型一、 柴油机调速的必要性二、 调速器的类型本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束一、柴油机调速的必要性 1船舶发电柴油机 2船舶主机本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束二、 调速器的类型 1按调速范围分类 (1) 极限调速器

2、 (2) 定速调速器 (3)双制式调速器 (4)全制式调速器 2按执行机构分类 (1) 机械式调速器 (2) 液压调速器 (3) 电子调速器本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(1) 极限调速器 只用于限制柴油机的最高转速不超过某规定值，而在转速低于此规定值时不起调节作用的调速器称极限调速器。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(2) 定速调速器 亦称单制调速器，是在任何负荷下直接调节供油量以保持柴油机在预定转速下稳定运转的调速器。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(3)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的调速器称双制式调速器

3、，其中间转速由人工手动调节。这种调速器能改善柴油机怠速工况的稳定性和限制最高转速。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(4)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，均能自动调节油量以保持任一设定转速不变的调速器称全制式调速器。这种调速器广泛用于船舶主机及柴油发电机组本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(1) 机械式调速器 亦称直接作用式调速器 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。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(2) 液压调速器 亦称间接作用式调速器 它是利用飞重产生的离心力控制一个功率放大元件(称伺

4、服器)，再利用其液压作用所产生的更大动力去移动油量调节机构来调节柴油机转速。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(3) 电子调速器 信号监测或执行机构采用电气方式的调速器称电子调速器。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第三节 调速器的性能指标 调速性能试验1调速器的动态指标1)瞬时调速率2)稳定时间ts2调速器的静态指标1)稳定调速率2)转速波动率或转速变化率3)不灵敏度本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束1)稳定调速率 调速器标定工况的稳定调速率是指当操纵手柄在标定供油位置时，最高空载转速n0max与标定转速nb之差同标定转速nb比值的百分数， 即

5、%100max02bbnnn在国外称速度降(speed drop)。亦称静速差 本章目录一级子目录二级子目录上一页下一页结 束稳定调速率的作用 稳定调速率用来衡量调速器的准确性。其值愈小，表示调速器的准确性愈好。 对单台柴油机运转允许，此时柴油机将不随外界负荷变化而保持恒速运转。 几台柴油机并联工作时，为使各机负荷分配合理，稳定调速率不能为零。本章目录一级子目录二级子目录上一页下一页结 束对稳定调速率大小的要求 船用主机稳定调速率应不超过10%，交流发电柴油机的应不超过5%。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束2)转速波动率或转速变化率 柴油机在稳定运转时转速变化的程度称转速波动

6、率。这种转速波动主要由柴油机回转力矩不均匀引起的。 表征柴油机在稳定工况下转速波动的大小，表征转速变化的大小。 一般在标定工况时，（），（）。本章目录一级子目录二级子目录上一页下一页结 束转速波动率或转速变化率 式中：ncmax测定期间的最高转速，r/min;ncmin测定期间的最低转速，r/min;nm测定期间的平均转速， nm（ncmaxncmin）， r/min。转速波动率 %100)(minmaxmmccnnnn转速变化率 %100minmaxmccnnn本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束3)不灵敏度 国外称盲区(Dead band) 当柴油机在一定负荷下稳定运转时，由

7、于调速机构中存在间隙、摩擦阻力，若转速稍有变化，调速器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量的作用。这种现象称为调速器的不灵敏性。 通常用不灵敏度来表示不灵敏区域的大小。/本章目录一级子目录二级子目录上一页下一页结 束不灵敏度 式中： n柴油机转速减少时，调速器开始起作用时的转速，r/min； n柴油机转速增加时，调速器开始起作用时的转速，r/min； nm柴油机平均转速，nm(nn），r/min。 一般规定在标定转速时（）， 在最低稳定转速时（）。%10012mnnn不灵敏度本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束1)瞬时调速率 我国有关规范要求发

8、电柴油机的 ；1(突加50%后再加50%全负荷) 10%。突减负荷瞬时调速率 %100max1bbnnn突加负荷瞬时调速率 %100max0min1bnnn本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束2)稳定时间ts 转速稳定时间ts是指从突加(或突减)全负荷后转速刚偏离最高空载转速的波动范围(或刚偏离标定转速的波动范围)到转速恢复到标定转速的波动范围(或到转速刚恢复到最高空载转速的波动范围)为止所需要的时间(以秒计)。 ts一般限制在5s10s，交流发电机组柴油机要求ts 5s。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第二节、超速保护装置 规范规定 凡标定功率大于220kW的

9、船用主机和船用柴油发电机应分别装设超速保护装置，以防主机转速超过120%标定转速和柴油发电机转速超过115%标定转速。 组成: 转速鉴测器、伺服机构和停车机构 转速鉴测器的类型：离心式、电磁式、气压式。 离心式利用飞块-弹簧测定转速，用于中型柴油机； 电磁式利用电磁感应原理测定转速，用于中、低速机； 气压式利用增压空气压力测定转速，仅适用于机械增压的小型柴油机。 伺服机构有弹簧式、气压式、液压式。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第四节 机械式调速器工作原理与特点 组成： 机械式调速器主要由飞重、滑动套筒及调速弹簧。 工作原理： 特点： 机械式调速器不能保持柴油机调速前后的转速

10、不变当外负荷减少时，调节后的转速要比原来的转速稍高；而当外负荷增加时，调节后的转速要比原来的转速稍低。 原因： 感应元件与油量调节机构之间采用的是刚性连接。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第五节 液压调速器 液压调速器与机械式调速器的主要区别： 液压放大机构(称液压伺服器)；反馈(补偿)机构。 一、液压调速器的工作原理1无反馈液压调速器2刚性反馈液压调速器3弹性反馈液压调速器4双反馈液压调速器弹性反馈机构保证调节稳定性；刚性反馈机构使调节过程中具有一定的稳定调速率本章目录一级子目录二级子目录上一页下一页结 束二、液压调速器的典型结构 Woodward UG液压调速器(1, 2

11、, 3) Woodward PGA型液压调速器本章目录一级子目录二级子目录上一页下一页结 束三、液压调速器的辅助装置 1.扫气压力燃油限制器 2.负荷（螺距）控制系统 3.电磁阀切断装置本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束1稳定调速率的调整 稳定调速率的作用 =0 ()1 ()2 ()1= ()2 速度降机构(刚性反馈机构)进行调节 Woodward UG液压调速器 Woodward PGA型液压调速器本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束2稳定性调节 对反馈系统进行综合调节，以获得尽可能小的瞬时调速率和尽可能短的稳定时间Ts。 反馈系统调节的环节： 一是扳动反馈指针

12、；二是调节补偿针阀的开度。 稳定性调节的原则 在尽可能小的反馈指针刻度下，保证针阀开度符合相应说明书的要求。 在任何情况下均不得把补偿针阀全部关死。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束稳定性调节的步骤 (1)调整前的准备 空车运转，转速和调速器的滑油温度上升到正常值时，方能进行调节。 (2)调速器滑油驱气 将反馈指针放在最大位置，补偿针阀旋出几转，使机器处于游车状态。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束稳定性调节的步骤 (3)无负荷调节 将反馈指针置在刻度3处。每次增加两格，最大7格 逐渐关小补偿针阀，直至柴油机转速波动刚好消失为止，检查此时针阀的开度。 先将针阀慢

13、慢地完全关死，然后再回到原来的位置，记住转动的圈数是否符合要求。 调节静速差机构，以增大静态速差(即增加稳定调速率)，再重复调节，直到满意。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束稳定性调节的步骤 (4)有负荷调节： 使柴油机承受负荷，在所需要的各种转速下，检查调速器的稳定性。 调整的步骤与无负荷时相同。一般只要稍稍调节一下反馈指针或补偿针阀即可 型调速器设有反馈指针，只需调节针阀，需使针阀开度符合1/16转2转的要求。 如在针阀几乎关死的情况下，仍不能恢复稳定运转，则需换用一个刚度较大的阻尼弹簧本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束3速度设定的调节(PGA调速器) 主要

14、包括： 气动低速设定值调节， 控制空气压力与相应转速范围调节， 手动设定旋钮的最高转速调节。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第四节 电子调速器 电子调速器的种类一、 电子调速器的基本组成二、电子调速器的工作原理三、典型电子调速器简介(1, 2)本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束电子调速器的种类 (1)全电子调速器 (2)电液或电气调速器 (3)液电双脉冲调速器 在普通的液压调速器上加装电子式的负载信号感测装置本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束一、 电子调速器的基本组成 双脉冲电子调速器的基本组成 转速传感器：用于监测柴油机轴系转速的变化，并按比

15、例产生交流电压输出； 负荷传感器：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； 速度控制单元：接受转速传感器和负荷传感器的输出电压信号，将控制信号送往执行机构。 执行机构：根据输入的控制信号以电力方式或液压方式拉动柴油机的油门进行调速。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束第七节 调速器的调整与管理 一、液压调速器的调整 二、调速器的故障与管理本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束一、液压调速器的调整 1稳定调速率的调整 2稳定性调节 3速度设定的调节本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束二、调速器的故障与管理 1、 调速器的常见故

16、障 2、调速器的维护管理本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束一、 调速器的常见故障 当调速器工作性能不好时通常应考虑以下三方面因素： 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。 柴油机转速变化过程异常的检查项目 调速器的故障本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束柴油机转速变化过程异常的检查项目(1)确认柴油机的负荷变化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，喷油器是否在正常工作状态。(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。(5)检查调速

17、器的设定机构、控制空气压力等是否正常。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束调速器的故障： (1) 柴油机游车 (2) 调速器输出轴颤动 (3) 柴油机达不到全速全负荷 (4) 柴油机起动时高压油泵齿条不能及时拉开本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(1) 柴油机游车 原因可能有：调速器反馈系统发生故障，应重新进行稳定性调节；调油杆、高压油泵空动；调速器滑油太脏或起泡，油位过低(油位表不见油位)；调速器内部故障，如飞重和轴承磨损，滑阀卡死，补偿(阻尼)弹簧弹性失效等。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(2) 调速器输出轴颤动(高频振动) 原因可能有：调

18、速器驱动不稳定，如传动齿轮磨损、啮合不良，凸轮轴传动机构松动；飞重的弹性驱动机构故障；调速器在支座上没有均匀固紧。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(3) 柴油机达不到全速全负荷 原因可能有：燃油齿条拉出长度不够或调速器输出轴已达最大行程刻度“10”，这可能由调油杆系卡滞、空动、调速器输出轴与喷油泵油门刻度匹配不当引起；控制空气压力或扫气空气压力太低或设定转速过低；动力活塞运动受阻；液压系统油压过低。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束(4) 柴油机起动时高压油泵齿条不能及时拉开。 其原因可能有：调速器中油压低，如齿轮泵磨损、齿轮泵单向阀漏泄；柴油机起动转速太低；升压伺服器(利用起动空气迅速增加燃油供油量的选用设备)动作不佳；某种断油机构未复位。本章目录一级子目录二级子目录返回上一页下一页结 束二、调速器的维护管理 调速器的管理应遵循说明书