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第八章 柴油机调速装置 第一节 调速的必要性和调速器的类型 柴油机调速的必要性 调速器的类型 柴油机调速的必要性 1．船舶主机的调速（全制式调速器） 船舶主柴油机有自动调速能力。 必须装设定速调速器，保证负荷变化时柴油机在正常转速范围内的任意设定转速下稳定运转。 2．船舶发电柴油机的调速（定速调速器） 不具有自动调速能力 为了防止超速飞车，必须安装调速器。 调速器的类型 1．按调速范围分类 （1）极限调速器（限速器）： 限制最高转速；仅用于主机，目前已很少单独使用 （2）定速（单制）调速器 应用于发电柴油机 （3）双制式调速器 ： 维持最低和限制最高转速；对低速性能要求高或带有离合器的中小型船用主机。 （4）全制式调速器： 广泛用于船舶主机及柴油机发电机 2．按执行机构分类 （1）机械式（直接作用式）调速器；小中型柴油机 （2）液压（间接作用式）调速器；大中型柴油机 （3）电子调速器 第二节 超速保护装置 是一种运转安全装置，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 由转速监测器、伺服机构和停车机构等组成 第三节 调速器性能指标 评定调速器性能的两大类工作指标 ——评价调速器起作用之前和之后稳定过程的特性； 动态指标 调速器在调节作用的过渡过程，应满足三个条件： 1）过渡过程转速的波动是逐渐收敛的，即转速波动的幅度随时间增长而减小； 2）过渡过程转速瞬时波动幅度不应过大，以免影响柴油机可靠性； 3）过渡时间不应过长，转速应尽快达到稳定。 评价过渡过程的动态指标： 1）瞬时调速率δ1 2）稳定时间ts 1）瞬时调速率δ1 按试验时负荷的突卸与突加，δ1分突卸负荷瞬时调速率和突加负荷瞬时调速率： 1）突卸负荷瞬时调速率：指柴油机先在标定工况（nb）下稳定运行，然后突然卸去全部负荷，测定转速随时间的变化关系。 突卸负荷瞬时调速率： 2）突加负荷瞬时调速率：当柴油机在最高空载转速n0max下稳定运转时，突加全部负荷，转速也会突然下降，最低瞬时转速为nmin，经几次收敛性的波动后，稳定在标定转速nb运行。 突加全负荷瞬时调速率： 我国有关规范规定：发电柴油机 ≯10％；（突加50％后再加50％全负荷） ≯10％。 2）稳定时间ts 定义： 过渡过程的稳定时间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）。 ts大小表明消除过渡过程中波动现象的快慢，稳定时间ts越短，说明转速波动消除得快，调速器的稳定性越好。 要求： ts一般限制在5s～10s，对于船用柴油发电机，要求ts≤5s 。 静态指标 1）稳定调速率δ2 2）转速波动率Φ或转速变化率φ 3）不灵敏度ε 1）稳定调速率δ2 对单台机运转允许δ2=0，表示该柴油机将不随外界负荷变化而保持恒速运转。但在几台柴油机并联工作时，为使各机负荷分配合理，各机的δ2必须相等且不得为零。对δ2的要求应根据柴油机的用途而定。 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 转速波动：稳定运转时，因回转力矩不均匀，转速产生的微小波动。 波动大小：用转速波动率Φ或转速变化率φ评定（两者定义不同。使柴油机在某转速稳定运行15min后，再测定转速波动情况）。 转速波动率： 转速变化率： Φ表示的是在稳定工况下转速的波动大小；φ表示的是在稳定工况下转速的变化大小。（通常转速变化率Φ是转速波动率φ的1倍。 ） 规定值：在标定工况时，Φ≤(0.25~0.5)%；φ≤(0.5~1)%。 3）不灵敏度ε 定义：当柴油机在一定负荷下稳定运转时，因调速器存在间隙、摩擦和阻力等，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的作用，这种现象称调速器的不灵敏性，国外称为盲区（Dead band）。 我国用不灵敏度ε表示不灵敏区域的大小。其计算公式为： 例：某柴油机在1000r/min下稳定运行，当外界负荷变化时，转速在1020－980r/min范围内，调速器不起作用。则该柴油机调速器在1000r/min时的不灵敏度为： ε↑→转速不稳定，严重时会导致调速器失去作用，甚至发生飞车。 柴油机在高速段和低速段运行时，ε大小不同。 当柴油机在低速运转时，因飞重产生的离心力和与之平衡的调速弹簧力都较小，即移动油量调节机构的不平衡力相对较小，而传动机构的阻力相对较大，故不灵敏度较大。 规定值：在nb时，ε≤(1.5－2)%；在最低稳定转速时ε≤(