第二章第四节柴油机操纵系统

一、起动系统：使柴油机达到自行发火运转的系统。起动转速：起动所要求的最低转速。与诸多因素（油种、温度、机型）有关，表明起动性能优劣。

高速机：80~150r/min;中速机：60~70r/min;低速机：25~30r/min;起动方式：人工、电动、起动轮机概论操纵系统是指：起动、换向、调速统一控制系统第四节柴油机操纵系统第二章船舶柴油机动力装置1

1）基本组成:2）工作原理:3）操纵方法：

备车:开阀起动:达到起动转速；供油:供气：拉回操纵手柄；供油手柄：调节油量按照柴油机的发火顺序在膨胀冲程时引入气缸起动空气瓶2.5～3.0MPa主起动阀空气分配器气缸起动阀起动控制阀2．压缩空气起动装置2(4)避免盲目、随意频繁起、停主机外。保持主机良好状态和机动性能。3．对压缩空气起动系统的要求主机在起动过程中所产生的冲击负荷和机械磨损是最为严重的。(1)至少2个空气瓶；满足主机连续起动12次（换向），不能换向的6次。(2)空气压缩机至少应有两台。1h以内将空气瓶充足。4．使用压缩空气起动主机时应注意的问题(1)一定时间范围内空气瓶的容量和空气压缩机的充气能力还是有限的。(2)柴油机不同状态对最低起动压力的要求不同。一般：2.5～3.0MPa(3)机动航行时，压缩空气不另作它用。3轮机概论案例：因操纵系统而引起的船舶事故4轮机概论二、柴油机的换向装置船舶航行中实现前进或后退的方式：A、在柴油机与螺旋桨之间设置倒顺车离合器B、改变柴油机曲轴的回转方向——换向C、采用可变螺距的螺旋桨1．换向原理和方法对可反转柴油机的换向要求可改变进、排气定时；可改变喷油定时；可改变起动定时-------改变与曲轴相对角度的凸轮5凸轮与换向喷油凸轮进气凸轮排气凸轮进气、排气、喷油正时由凸轮控制起动空气分配、喷油泵喷油、气阀开启和关闭的。6轮机概论第二章船舶柴油机动力装置直接换向柴油机，均采用压缩空气起动。1）先停车，后反转。将原膨胀冲程进入的起动空气，→原转向活塞上行的冲程（压缩或排气冲程）进入起动空气。故起动空气定时需改变（改变空气分配器凸轮与曲轴的相对位置）。

2）反向也应按正常定时运转，（有定时要求的设备均需改变与曲轴的安装位置，除起动定时外，喷油正时、换气正时均需改变）。3）换向前后，柴油机驱动的附属设备，如滑油泵、冷却水泵、燃油输送泵，应在结构或管路布置上保证转向改变后输送的流体方向不变。2、换向应具备以下条件7反转：先停车，变更凸轮起动空气分配正时、喷油正时以及进排气正时。改变各凸轮相对曲轴位置的机构称为换向机构。1）四冲程柴油机换向原理8上止点上止点下止点下止点正转↑排气↓进气↑压缩↓膨胀↓进气↑排气↓膨胀↑压缩反转进气凸轮进气凸轮排气凸轮排气凸轮喷油凸轮喷油凸轮空气

分配器四冲程柴油机换向原理92）二冲程柴油机换向原理有喷油、起动空气凸轮或排气凸轮，无进气凸轮。•原理同上，但注意此时曲轴与凸轮轴的传动比相同。•无论二、四冲程机的多缸机换向后，发火顺序均倒过来改变。•例如：正转的顺序为153624，倒转后变为：142635101)双凸轮换向有定时动作要求的设备同一个动作均有2个凸轮，换向时，需移动凸轮轴。3．换向装置根据移动凸轮轴所用能量与方法而有不同的结构形式：

机械式液压式气压式顺车油缸倒车油缸分配器凸轮喷油器凸轮11

2)单凸轮换向原理：只一个凸轮，正倒车兼用。换向时凸轮轴不轴向移动，而是使凸轮相对于曲轴转过一个角度。此动作称换向差动，转动角度为差动角。条件：换向的凸轮应是轮廓对称的凸轮；空气分配器、喷油泵、进排气阀正、倒车时各自使用同一凸轮具有对称的轮廓；1）超前差动：转动或差动的方向与换向后的新转向相同；2）滞后差动：转动或差动的方向与换向后的新转向相反。单凸轮换向的凸轮线型1）一般线型适用于各种柴油机凸轮。2）鸡心形线型仅适用于直流扫气式喷油凸轮。12

原理如图：2αs差动角；β喷油提前角；2φ凸轮作用角。•喷油凸轮换向时，在曲轴不动的情况下，使凸轮轴沿正车方向转一差动角2αs。或凸轮轴不动，曲轴沿倒车方向转一个差动角。（滞后差动）；•排气凸轮换向时，凸轮沿倒车方向差动（超前差动）•二冲程直流阀式机，无法将喷油凸轮和排气凸轮放在一根轴上，故结构复杂。一般线型13轮机概论三、柴油机的调速装置柴油机发出功率=外界负荷（螺旋桨或发电机）吸收功率即：Pe＝P消时，转速n稳定运转；若增加燃油量或降低负荷，使Pe＞P消，则转速n↑；若减少燃油量或增加负荷，使Pe＜P消，则转速n↓。1、柴油机调速装置（简称调速器)：

根据柴油机负荷变化，能自动改变循环喷油量，使柴油机输出的功率与负荷相适应，从而将转速调节到(或稳定在)规定的转速范围内的装置14轮机概论三、柴油机的调速装置1、船舶主机和发电柴油机的运转条件和要求不同船舶主机与螺旋桨相连，调速时的工作特性为柴油机的推进特性，即Ne=Cn3船舶主机的柴油机有自动改变转速以适应外界负荷变化的能力。Ⅱ：桨稳定运行的桨的特性（Pj=Cn3）

Ⅰ油量为90％标定供油量的速度特性

阻力陡转速下降15轮机概论三、柴油机的调速装置可不装调速器。但：例如：1）主机飞车：螺旋桨失落、出水打空或断轴等必须装限速器；不超过标定转速115%。2）要求在设定转速稳定工作。

驱动轴带发电机或使用调距桨等，外界负荷变化所引起的转速变化而对柴油机工作产生不良影响(如可靠性、寿命及经济性等)；装设全制式调速器。16轮机概论三、柴油机的调速装置2.1按调速范围分1）极限调速器2）定速调速器3）双制式调速器4）全制式调速器2.调速器的类型

2.2按执行机构分1）机械式（直接作用式）调速器2）液压（简接作用式）调速器3）电子调速器机械式：直接利用飞重产生的离心力与调速弹簧之间的不平衡力去移动油量调节机构，来调节柴油机的转速。液压：通过液压伺服器将飞重的离心力与调速弹簧之间的不平衡力加以放大，然后使用放大后的液压动力去移动油量调节机构，来调节柴油机的转速。电子：转速信号监测或/和执行机构采用电气方式的调速器。

广泛用于船舶主机及柴油发电机组

17轮机概论三、柴油机的调速装置3、机械式调速器的原理和特点组成•由传动机构、感应元件（飞重3、滑动套筒4及调速弹簧5）、油量调节机构8和操纵机构等组成。•安装在飞重架2上的飞重3通过转轴1由柴油机驱动高速回转。由飞重3和弹簧5组成的转速感应元件按力平衡原理工作。调节过程：外界负荷减小时，柴油机发出的功率大于外负荷，使转速升高。此时飞重3的离心力就会大于调速弹簧5的预紧力而使滑动套筒4上移，增加悯调速弹簧的压缩量，同时通过角拉动油、量调节杆8以减少供油量。18轮机概论四、柴油机的操纵系统将起动、换向、调速装置连成一个整体控制主机的系统。

1、要求(1)能迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并满足船舶规范对操纵系统的相应要求。(2)有必要的连锁装置，以免误操作和事故。(3)有必要的监视仪表和安全与报警装置。(4)操纵系统中的零部件必须灵活可靠，不易损坏。(5)操作、调节方便，维护简单。(6)便于实现遥控和自动控制。2．类型(1)按操纵部位分类：①机旁手动操纵②机舱集控室控制③驾驶室控制(2)按操纵能源分类：①电动式②气动式③液力式④混合式⑤微型计算机19轮机概论四、柴油机的操纵系统MANB&WMC－C型柴油机电－气联合操纵系统20(2)安全保护当下列情况时，保护装置使主机自动停车，同时发出故障报警信号：①曲轴超速。②主机滑油压力过低。③增压器滑油压力过低。④推力轴承温度过高。⑤曲柄箱油雾浓度过高。3．操纵系统的功能实现起动、换向、调速和停车等操作要具备重复起动、慢转起动、负荷程序、应急停车、自动避开临界转速、故障