浅谈船用主机的超负荷.docx

一

柴油机超负荷的一般释义

固定柴油机组在运行中只要不超越当值机组的“功率速度特性曲线”限制和主要技术参数(主要是各项温度参数；压力参数；转速参数)要求，都不会出现超负荷。

超过这些规定，机组被认定超负荷，这是固定(陆上)机组的情况，但是，船用柴油机运行过程中超负荷认定就远不这么简单。?

这是因为船用柴油机受其推进特性所决定。

另外，还受海况影响。?

船用柴油机在运行中受到来自外界自然的、非人为的环境干扰和制约。

这种态势，对固定机组是异态，在船用柴油机运行过程中则属于常态，从而导致产生各种不可预知的(恶劣天气；复杂海况；水底障碍物等)超负荷工况出现。

这些外界因素导致的种种负荷的多变性通常处于“条例”或“规程”的管理之外，是一种随机性极强事件，存在极大的偶然性和不确定性。

这种超负荷我们姑且称为“隐性超负荷”，以区别固定机组超负荷。

它是一种危害性更大、更危险的工况。

下面就船用柴油机经常遭遇的因外界因素引发的多种突发工况分析其成因、环境条件、危害及预防。

二

船用柴油主机运行环境的特殊性、复杂性与超负荷的关系

由于船用柴油机运行环境、空间、条件和固定机组(陆上)差异巨大，它在运行过程中必然受到这些因素制约，机组负荷亦必然随其变化而变化。

以下重点列举几点略作阐述，以说明其对机组运行的影响程度。?

1.恶劣海况

它是指因暴风雨、雪、海啸、台风带等原因引发的海域灾害性水文、气象现象。

海况变化随时受空间、时间、气象、航线、地理地貌条件等因素而变化，情况极其复杂。

常言说：“海上无风三尺浪”，就是对海洋险恶气象的形象描述。

而波浪就是机组产生隐性超负荷主因之一。

图1柴油主机工作点在各种航行条件下的变化

从图1可知，如柴油机以标定负荷速度特性，与具有推进特性曲线I的螺旋桨配合工作，工作点为a，此时柴油机发出标定功率Pe?，带动螺旋桨以标定转速转动。

如果船舶阻力增加，螺旋桨的推进特性曲线将会变陡，例如变为特性曲线Ⅱ，这样工作点从a点变为b点，此时，尽管柴油机的功率和转速均低于标定值，但已经在超扭矩范围工作，这对柴油机的工作是十分不利的。

反之，当船舶阻力减小时，螺旋桨的推进特性曲线将会变平坦，例如变为特性曲线Ⅲ，这样工作点从a点变为d点，此时，尽管柴油机未超扭矩工作，但柴油机的转速和功率均超过标定值ne和Pe?，柴油机也处于超负荷状态，这对柴油机的工作也是十分不利的。

而船舶航行阻力会受以下不可控因素的影响：?

暴风雨雪海况因素；海流流向因素；航道地貌因素；船体水下部分污底因素；搁浅、触礁因素；螺旋桨钩挂异物；拖曳(拖带)增量加、螺旋桨撞击漂浮物等。

而可控因素有：

航行中急转弯；启航；狭水道；系泊；加速；倒航；换向；装载等。

这些因素单独或综合作用都会造成机组实际推进曲线(或转矩特性曲线)偏离原设计推进特性曲线(或转矩限制特性曲线)，实际推进向左边或右边的移动都会导致机组的功率、转矩或转速超负荷。

这种工况在恶劣天气海况中航行会反复交替出现。

当船舶处于波峰时，螺旋桨暴露于水面，产生零负荷空转，机组转速骤增，主机超速(飞车)。

船舶处于波谷时，船体浸水体积骤增，摩擦阻力突然加大，主机曲轴(含轴系)超负荷，螺旋桨推力和转矩同时增加。

这种恶劣海况引发船体的纵向和横向摇摆都会产生以上两种超负荷(实际伴随超热负荷)。

而这两种超负荷对船用柴油机来说是最危险的。

其他各种因素也以类似危害对机组产生作用，只不过严重程度不同而已。?

2.船舶搁浅或坐触礁

船舶众多海损事故中，搁浅或坐礁(含触礁)都是严重海损事故。

在这种事故发生时，船的进程在瞬时从正常进程突然下降到零进程或接近零进程，但主机还继续以原工况带动螺旋桨工作。

从“螺旋桨作用特性曲线”得知，这时螺旋桨的推力和转矩将从最小值升至最大值。

螺旋桨工作原理告诉我们：“当进程逐渐加大时，螺旋桨推力不断减少，当进程增至某一数值时(一般稍大于H值)，螺旋桨推力为零。通常称为零推力。”

相反，当进程从最大值变为零时，螺旋桨攻角达最大值，这时螺旋桨、轴系、机组都会因螺旋桨发出超过设计推进功率和转矩而造成轴系、曲轴、连杆等的严重超负荷。

船舶发生以上事故后为了自救脱险，往往也以这种在船舶零进程工况下大负荷倒航，人为造成机组超负荷。?

3.螺旋桨或艉轴缠绕异物

出现这种故障时，螺旋桨负荷突增，主机排烟冒黑，转速下降，长时间会导致冷却水、润滑油温度升高，燃烧恶化，轴系和曲轴超负荷。?

4.拖曳

这种超负荷工况大多发生于拖网渔船。

主要原因是网具进入大宗鱼群或网具钩挂异物(沉船碎片、小礁石等)，会使原设定工况改变，进程减少，螺旋桨攻角改变导致推力和转矩增大。这种情况会引发长时间超负荷工作。?

5.螺旋桨撞击漂浮物

在发生这种情况时，螺旋