柴油机调速器ppt课件.ppt

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1、柴油机调速装置,一、机械式调速器,1、结构组成机械式调速器主要由飞重3、滑动套筒4及调速弹簧5组成。如图7-13所示。飞重3安装在飞重架2上通过转轴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。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5的弹力平衡，油量调节杆8也停留在某一供油量位置，如图中实线所示。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4上移，增加弹簧5的压缩量，同时通过角杆拉动油量调节杆8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的情况下恢

2、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，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,2、机械调速器的特点,1） 由上述可知，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。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

3、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。上述平衡条件只有在柴油机的转速稍高于原转速时才能达到。反之，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时才能达到。显然，转动调节螺钉7可改变调速弹簧器5的预紧力，从而可改变柴油机的设定转速。,2）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。,二、液压调速器,1无反馈液压调速器工作原理 1）组成结构补图7-3所示为无反馈简单的液压调速器。其主要部件有飞重3、速度杆2、弹簧4、驱动轴11、飞重支架1、液压伺服器6、滑阀7、齿轮油泵8以及连接速度杆2和滑阀7的联接

4、摇杆5。溢流阀9使高压油路中的油保持一定的压力。,2）动作原理,当外负荷减少时，由曲轴带动的驱动轴11转速升高，飞重3的离心力增加，推动速度杆2右移。于是，摇杆5以A点为中心逆时针转动，滑阀7右移，压力油进入伺服器6油缸的右部空间。与此同时，油缸的左部空间通过油孔与低压油路相通，其中的油被泄放。在压差的作用下，伺服活塞带动喷油泵齿条10左移，以减少供油量。当转速恢复到原来数值时，滑阀回到中央位置，调节过程结束。 当外负荷增加、转速降低时，调速过程按相反方向进行。,3）特点,从上述分析中可知，调速器飞重所产生的离心力仅用来推动滑阀7，因而飞重的重量尺寸就可以做得较小。而作为放大器的液压伺服器6的

5、作用力，则可根据需要，选择不同尺寸的伺服活塞和不同滑油压力予以放大。,但是，这样的液压调速器不可能根据外负荷的变化既准确而又“适可而止”地改变喷油泵的供油量。例如上述外界负荷减少时引起柴油机转速升高的情况，滑阀右移，使伺服活塞带动油泵齿条左移，供油量减少，柴油机降速。由于调速系统有一定惯性，不可能一减少供油量，柴油机的转速立即降低。柴油机转速降低迟缓必使供油量减少过头，造成柴油机降速过度。结果调速器就使油泵齿条向增加供油量方向移动，柴油机又重新加速。同理，供油量又增加过头，使调速器重新作减速调节。这样不断地重复降速、加速的调节过程，柴油机的转速便不能很快地稳定下来，甚至有可能稳定不下来，而发生

6、严重的急剧波动。由此可见，在调速器中仅仅加入一个液压放大元件还是不能使它满足使用要求的。为了使调速器能稳定调节，在调速器中还要加入一种装置，其作用是在伺服活塞移动的同时对滑阀产生一个反作用，使其向平衡位置的方向移动，减少柴油机转速波动的可能性。这种装置称为反馈机构。,2刚性反馈液压调速器工作原理,1）结构特点补图7-4所示是具有刚性反馈系统的液压调速器。它的构造与上述无反馈液压调速器基本相同，只是杠杆AC的上端A不安装在固定的铰链上，而是与伺服活塞3的活塞杆相连。这一改变使感应元件、液压放大元件和油量调节机构之间的关系发生如下的变化。,2）动作原理,当负荷减小时，发动机转速升高，飞重向外飞开带

7、动速度杆1向右移动。此时伺服活塞3尚未动作，因此反馈杠杆AC的上端点A暂时作为固定点，杠杆AC绕A反时针转动，带动滑阀6向右移动，把控制孔打开，高压油便进入动力缸的右腔，左腔与低压油路相通。这样高压油便推动伺服活塞8带动喷油泵调节杆5向左移动，并按照新的负荷而减少燃油供给量。,在伺服活塞左移的同时，杠杆AC绕C点向左摆动并带动与B点相连接的滑阀6也向左移动，从而使滑阀向相反的方向运动。防止供油量减少过头。这种在伺服活塞移动时能对滑阀运动产生相反作用的杠杆装置称为刚性反馈系统。当调节过程终了时，滑阀回到了平衡位置，把控制油孔关闭，切断通往伺服油缸的油路。这时伺服活塞就停止运动，喷油泵调节杆随之移

8、动到一个新的平衡位置，发动机就在相应的新负荷下工作。因此，相应于发动机不同的负荷，调速器就具有不同的稳定转速。因为发动机负荷变化时需要改变供油量，所以A点位置随负荷而变。与滑阀相连接的B点在任何稳定工况下均应处于平衡的位置，与负荷无关。这样C点的位置必须配合A点作相应的变动，因而导致了转速的变化。例如当负荷减小时，调速过程结束后，滑阀6回到中间原来位置时，伺服活塞3处于减少了的供油量位置，使A点偏左，C点偏右，因C点偏右，弹簧7进一步受压，只有在较高的转速下运转才能使飞重的离心力与弹簧压力相平衡。这说明负荷减小时稳定运转后，柴油机的转速比原来稍有升高。同理，当负荷增加时，稳定运转后，柴油机的转

9、速比原来稍有降低。具有刚性反馈的液压调速器，可以保证调速过程具有稳定的工作特性，但负荷改变后，柴油机转速发生变化，稳定速差率2不能为零。,3.弹性反馈液压调速器工作原理,1）结构特点这种反馈形式实际上是在“刚性反馈”装置中加入一个弹性环节缓冲器4和弹簧2。弹簧2的另一端同固定的支点1相连，而另一端则与缓冲器4的活塞3相连。缓冲器的油缸同伺服器的活塞5成刚体联接。,2）动作原理,当发动机负荷减小时，转速增大，飞重12的离心力增加。同样，滑阀8右移，而伺服活塞5则左移，减少喷油泵的供油量。当活塞5的运动速度很快时，由于缓冲器4中滑油的阻尼作用，缓冲器4和缓冲活塞3就像一个刚体一样地运动。随着伺服活

10、塞5的左移，缓冲器和AC杠杆上的A点也向左移动。这一过程和上述刚性反馈系统的调速器完全相同。但当调速过程接近终了时，滑阀8已回到原来的位置，遮住了通往伺服油缸的油路6、7，此时缓冲器和伺服活塞已停留在与新负荷相应的位置上。被压缩的弹簧2由于有弹性复原的作用，因此使A点带动缓冲器活塞3相对于缓冲器油缸4移向右方，回到原来位置。缓冲活塞右方油缸中的油经节流阀流到左方。于是，AC杠杆上的各点都恢复到原来的位置，此时调速器的套筒10亦因转速复原而回到原来的位置。这样，发动机的稳定转速就保持不变。当负荷增加时, 动作过程相反。这种调速器没有静速差，即2=0。,4.双反馈液压调速器,1）目前船舶上广泛采用

11、同时具有弹性反馈机构和刚性反馈机构的双反馈液压调速器。这种调速器稳定性高，2大小可调，转速调节精度和灵敏度高。,2）液压调速器必须具有由控制滑阀和动力活塞组成的液压放大机构（称液压伺服器）；另外为了提高其调节稳定性，改善其动态特性，还必须具有反馈（补偿）机构。液压调速器的这些特点使它具有广阔的转速调节范围、调节精度和灵敏度高，稳定性好，广泛用于船舶大、中型柴油机。但其结构复杂，管理要求高。,3）船用柴油机使用的液压调速器大多为双反馈全制式。其中以Woodward UG和Woodward PGA型应用较普遍。UG型分为杠杆式和表盘式两种，并按其工作能力大小分为多种规格；PGA型为气动遥控式，多用

12、于遥控主机。另外，它们均可按使用者要求附加某些辅助装置以完成控制或安全方面的额外要求。国产全制式双反馈液压调速器，如TY111或TY555在结构和性能上与Woodward UG型相似。,5Woodward UG8表盘式液压调速器,其输出的调节力矩（工作能力）为8英尺- 磅，输出轴转角为42。多用于发电用柴油机。它的正面表盘上有四个旋钮：调速旋钮（右上）3、速度降旋钮（左上）8、负荷限制旋钮（左下）9以及转速指示器（右下）1。,1）结构 主要由以下几部分组成,（1）驱动机构 驱动轴28由柴油机凸轮轴经伞齿轮传动，通过油泵齿轮22、弹性轴37、传动齿轮和飞重架等使飞重39等转动，从而将柴油机的转速

13、信号传给感应机构。 （2）转速感应机构 由飞重39。锥形调速弹簧8及调速杆38组成，用以感受和反映转速的变化。 （3）伺服放大机构 由控制滑阀36、控制滑阀套筒34、动力活塞23以及有关油路组成。用来放大感应机构的输出能量。套筒34由驱动轴28带动回转。,（4）调节机构 由动力活塞23、输出轴12及油量调节杆13等组成。用来拉动调油杆调节供油量。 （5）恒速（弹性）反馈机构 主要由大反馈活塞33、小反馈活塞30、上下反馈弹簧29、补偿针阀31、反馈杠杆45和40、可调支点47、反馈指针46以及反馈油路等组成。其作用是保证调速过程中转速稳定。 （6）速度降（静速差）机构 主要由速度降旋钮2、凸轮

14、1、顶杆4、拉紧弹簧3、可调支持销6、速度降杆7和速度降指针5等组成。它是一种刚性反馈机构，不仅能使调节过程稳定，而且还能调节稳定调速率2以满足调节稳定性及并联运行的工作需要。,7）速度设定机构 由两部分组成：其一由调速旋钮42、传动齿轮41、43和调速齿轮44组成；其二由调速电机（图7- 14中之6）及蜗轮减速机构等组成。前者用于调速器前手动调节，后者用于配电盘处遥调，均可通过改变弹簧8的预紧力改变柴油机的稳定转速。,（8）负荷限制机构 由负荷限制旋钮16、负荷限制指针14、负荷限制凸轮5、控制杆17、紧急停车杆24、限制杆25、限制销26、齿条11、齿轮10、负荷指针9等组成。用以限制动力

15、活塞的加油行程。如图示限制指针14位于表盘刻度“10”（最大）处，而此时动力活塞的实际加油行程由指针9指示为“5”处。此时在杆17与凸轮15之间具有间隙，滑阀36的下移不受限制，动力活塞继续上行加大供油量，当动力活塞上行至最大供油位置时，指针9指示“10”，杆17与凸轮15刚好接触，限制滑阀36继续下移，即动力活塞限制在供油“10”处。同理若指针14置于“8”、“6”、“4”刻度处，柴油机的供油量亦被限制在“8”、“6”、“4”处。若转动旋钮16至“0”刻度，则柴油机自行停车。柴油机起动时为防加速过快应将负荷限制旋钮置于“5”；待起动之后运转正常将负荷限制旋钮转至“10”或规定位置。按下停车杆

16、24可使滑阀36抬起，动力活塞23下行减油停车。但此杆仅在调速器试验中使用，并非在柴油机运转中使用。但可在其上方装设安全停车辅助装置以保护柴油机。,（9）液压系统 由低压油池、齿轮泵22、稳压油缸18及稳压活塞及有关油路组成。用于产生并维持规定的油压。,2）工作原理,当柴油机在某一负荷下稳定工作时，飞重39的离心力与调速弹簧8的预紧力相平衡，滑阀38处于图示中间位置将控制孔27封闭，动力活塞23下方空间封闭，动力活塞固定不动，输出轴12和油量调节杆13等均固定在某一位置，使柴油机有一个相应于外负荷的供油量。柴油机在由弹簧8所设定的转速稳定运转。,当负荷增大时，转速下降，飞重的离心力小于弹簧的预

17、紧力，飞重向内收拢，调速杆38下移，使浮动杆35以右端C为支点向下摆动，推动滑阀36下移并打开套筒上的控制孔27，高压油进入动力活塞23的下腔。由于动力活塞下面面积为上面面积的两倍，致使动力活塞向上移动并带动输出轴12逆时针方向转动加油，增加柴油机供油量使转速回升。,/随着输出轴12逆时针转动的同时，反馈杠杆45的左端上移，右端以可调支点47为中心下移，带动大反馈活塞33下移，压缩补偿空间32中的滑油，由于补偿针阀31的节流作用（31的开度小），致使小反馈活塞30上移并压缩反馈弹簧29。此时浮动杆35以左端A 为支点逆时针方向转动，带动滑阀36上移，使其提前返回平衡位置，重新封闭控制孔27使动

18、力活塞23提前停止加油移动。,此后，由于反馈弹簧29的恢复作用，将使小反馈活塞30逐渐下移复位，多余的滑油由针阀31排出。此下移速度如能与调速杆38的上行速度相适应，就能使滑阀36不必再动迅速稳定在平衡位置，使柴油机转速更快稳定下来。浮动杆35恢复原位，柴油机恒速转动。上述反馈动作即为弹性（恒速）反馈。实际上，此反馈动作并非一次完成。而是要反复多次，一直持续到油量增加到与负荷增加相适应，使柴油机恢复至原工作转速。,/另外，当轴12逆时针方向转动加油的同时，还带动速度降杆7绕可调支持销按逆时针方向转动，其右端上移，中心螺杆和调速齿轮44随即一起上移，将调速弹簧8稍微放松，由此使柴油机在负荷增加后

19、的稳定工作转速较原工作转速稍有降低，亦即保证一定的速度降。,当负荷减小时，调速器的调节过程与上述相反。同样由速度降机构的动作，使柴油机以较原转速稍高的转速稳定运转。,6Woodward PGA调速器,PGA调速器由原PG型调速器与遥控气动速度设定机构组合而成的一种调速器。它是双反馈、气动速度设定、全制式液压调速器。这种调速器主要用于气动遥控系统的主柴油机。同时它具有某些辅助装置。PGA调速器的结构由主体部分、速度设定部分和速度降机构三部分组成。如图7-16所示。,1）主体部分,包括齿轮油泵4、蓄压器1、调速弹簧29、飞重组件30、推力轴承31、滑阀8、回转套筒9、阻尼补偿系统12和10，伺服油

20、缸17等。其工作原理与上述UG8调速器基本相同，而弹性反馈机构改用一种由阻尼活塞12、弹簧和针阀10组成的阻尼补偿系统。当柴油机的外负荷增大时，转速下降，滑阀8下行，压力油进入阻尼活塞12的左侧并推动它右移，把右侧的油压入伺服油缸17内动力活塞的下部，推动动力活塞上行，加大油门使柴油机加速。与此同时阻尼活塞12左右两侧的油压同时作用在位于滑阀8上部的补偿环带7的两侧，且下侧油压大于上侧油压，产生向上的补偿力使滑阀上移提前复位，即产生负反馈作用。此后，由于另一方面，阻尼活塞的缓慢左移复位，使此补偿力逐渐减小。最后当转速恢复至原设定转速稳定运转时，补偿力消失，飞重恢复至垂直位置，滑阀与阻尼活塞均恢

21、复至原中央位置，而动力活塞稳定在新的位置上。柴油机在增大的供油量下稳定运转。,2）速度设定部分由气压（控制空气压力：0.0490.50MPa）设定与手动设定机构两部分构成。,（1）气动式转速设定机构 主要由波纹管39、速度设定滑阀35、单作用弹簧支承的液压速度设定油缸28以及使滑阀35回中的复位机构（活塞杆25、复位杆45、可调支点41、复位弹簧44等）等组成。,当输入到波纹管39外侧的控制空气压力增高时（即要求设定转速增高）、波纹管被压缩向下的力大于复位弹簧44的向上作用力，波纹管被压缩使速度设定滑阀35下移，高压工作油进入速度设定活塞27的上方并推动设定活塞27下移，增加调速弹簧29的预紧

22、力，即设定转速增高。与活塞杆25下移的同时，复位杆45以可调支点41为支点顺时针方向转动，增大了弹簧44与负荷弹簧46向上的拉力，并与波纹管向下的作用力相互平衡。同时通过“C”形框向上拉动滑阀35使它恢复到中央位置，封闭速度设定活塞的压力油管，设定活塞27固定不动，给出一个较高的设定转速。 欲降低设定转速而降低控制空气压力时，上述速度设定机构按相反过程动作。,（2）手动转速设定机构 主要由手动速度调节旋钮54、引导螺帽53、连杆52、滑环50、速度设定螺帽48、高速停车调整螺钉49、高速停车销51和“T”形带有滚珠轴承支架的手动速度设定螺丝组件47等组成。在没有控制空气时，借助于本机构可在机旁

23、任意设定柴油机的工作转速。,在无控制空气作用时，螺钉42在弹簧44作用下上移与停车销43接触，此时负荷弹簧46使复位杆45压在轴承41上，并将组件47一同压下。若需提高设定转速，可顺时针方向转动旋钮54，螺母53左移，通过连杆52、滑环50拉动设定螺母48下移并带动螺钉组件47和轴承41一起下移。相应于螺母48下移的某一位置，负荷弹簧46拉下复位杆45并通过低速调节螺钉42、“C”形框38等使滑阀35下移离开中央位置。压力油进入活塞27上方使其下移，增加调速弹簧29的预紧力，提高了设定转速。此后由复位杆45顺时针方向转动并通过复位弹簧44提起滑阀35至中央位置，切断压力油，设定活塞27固定不动

24、。柴油机在较高设定转速下稳定工作。同理逆时针方向转动旋钮54可降低设定转速。,3）速度降机构,由动力活塞上的尾杆18、速度降杆20以及速度降凸轮23等组成。本机构为一刚性反馈机构。当动力活塞上移增加供油量时，尾杆18上行推动杆20并通过速度降凸轮23的锁紧螺钉使速度降凸轮转动，使速度降柱塞24稍微上移放松调速弹簧29的预紧力，保证一定的稳定调速率。反之，当动力活塞下行减油时，由速度降凸轮稍微增大调速弹簧的预紧力。,三、液压调速器的调整,液压调速器的调整一般为修理后的调整或性能优化调整。调整工作最好在调速器试验台上进行。如在柴油机上进行调整，必须严防柴油机超速飞车，并应备好紧急停车机构。此种调整

25、工作随调速器的类型而不同。通常，此调整工作包括稳定调速率的调节；稳定性调节以及PGA调速器的速度设定调节。,1、稳定调速率 2的调整,（1）2的作用与要求 稳定调速率2是调速器重要的性能指标。保证一定的2不但可以提高调速过程的稳定性，而且还能对并联运行柴油机间所承担的负荷进行自动调节，保证各机负荷分配合理。不同用途的柴油机对其调速器的2要求不同，在柴油机交验时必须经测试与调节以符合有关规范要求。,（2）过程分析1）稳定调速率可在调速特性曲线上示出。如图7-17b所示。实侧的调速特性曲线并非直线，此处近似地以直线示出。由图可见，若空载时转速为n空，则随着负荷的增加，柴油机转速相应降低，在标定转矩

26、时转速下降为nb(标定转速)，此转速差（n空-nb）的大小反映了2的大小。若（n空-nb）=0则表示此时2=0，相当于具有弹性反馈调速器的调速特性，如图7-17a）所示。,2）当两台功率相同并联运行柴油机的2均等于0时，其调速特性为一垂直于n轴的直线。从图中可以看出虽然总功率一定，但两系统之间的负荷分配可以是任意的，能随时自动改变。这样的工况是不稳定的，这种装置是不能使用的。,3）当两台柴油机功率相等，且（ 2）1（ 2）20时，两台机的调速特性重合， M合为两机合成的调速特性线。由图可知，当n=n1时，每机运行点为2点，合成工作点为1，两机负荷分配均匀。当外界负荷增加时，两机转速同时降至n2

27、,每机运行点为2，合成工作点为1，负荷仍均匀分配。如右图,4）当两台机的功率相等，但（ 2）1（ 2）20，如右图所示。当n=na时，两机运行点分别为1和2，显然负荷分配不均，并且2小者承担负荷多，即两机负荷不能同步增减。此时，如调整两机的设定转速，使曲线M2沿n轴向右平移，同时调M1使其左移，使两线相交于点2，则可使两机承担负荷相同。但这种平衡只是暂时的，只要外界负荷一发生变化，则又不平衡，如负荷增加，n降至nc,则两机工作点分别为3和4.,5）当两机功率不相等时，若（Mb）1（Mb）2，但（ 2）1=（ 2）20，。则当n=nc时，工作点分别为1和2，但其负荷分配与其标定功率成比例。如右图

28、,（3）结论对于并联运行的柴油机，可以通过调节调速器的稳定调速率2来调节其承担负荷的分配比例；无论并联运行的柴油机其标定功率是否相等，欲使其承担负荷合理分配，则要求各机的2必须相等且大于零。各机的2值还应满足有关规范的规定要求。,（4）稳定调速率 2的调节1）表盘式调速器可通过其正面表盘上的速度降旋钮8进行调节。,顺时针方向转动此旋钮，可通过速度降机构增大可调支持销6（如右图）相对调速弹簧8轴线的距离，从而可增大2，若使支持销6与弹簧8轴线重合，则其2=0。按使用要求应将此旋钮转至刻度为3050处，表示相应的2=（35）。实践中可通过并联运行柴油机的负荷分配比例进行调节，如某并联机承担负荷小，

29、则应减少该机的2数值。,2）杠杆式、PGA型调速器壳体外部无2调节机构。如需调节2值，应打开调速器顶盖，旋松速度降凸轮（图7-16中23）上的锁紧螺钉，则速度降凸轮可沿支点销上的槽道滑动。若将速度降凸轮沿槽道向右滑动，即朝向动力活塞尾杆18的方向移动凸轮，则2值增大；反向移动凸轮则2值减小。若使凸轮中心线与支点销中心线重合，则2值为零。决不允许使速度降凸轮移动超过2=0的位置，因为这样会出现负的稳定调速率而使调速器工作非常不稳定。在这些调速器中2的调节范围约为012。,3）机械调速器的2值与其结构参数有关，除非更换调速弹簧或飞重等零件, 2一般是不可调整的。 弹簧刚度变小，则2变小；刚度变大，

30、则2变大。飞重变大，则离心力变大，改变齿条位移大，则2变小；若飞重变小，则2变大。,2、稳定性调节,为了保证调速过程稳定，在液压调速器中设有反馈系统。通常，在调速器换新或修理后应对反馈系统进行综合调节，以获得尽可能小的瞬时调速率1和尽可能短的稳定时间ts。反馈系统调节的环节主要有两个 ：一是反馈指针，二是补偿针阀。,一是扳动反馈指针46，藉以改变反馈杠杆45的可调支点47的位置，从而调节反馈行程的大小；二是调节补偿针阀31的开度，用以调节反馈速度的快慢。如果反馈指针的位置和补偿针阀的开度调节得正确，控制滑阀36提前复位后，在飞重和小反馈活塞30的复位过程中，控制滑阀36在中央位置上一直保持不动

31、。此时，调速过程的瞬时调速率1和稳定时间ts均符合有关规定，即调速器的稳定性良好。 若反馈指针指向“最大”位置，反馈行程过大，控制滑阀36就会过早提前复位而产生供油量调节不足现象。反之，反馈指针指向“最小”位置，反馈行程过小，产生供油量调节过度现象。以上两种情况均会导致调速过程产生严重的速度波动，稳定性变差。,若补偿针阀31开度过小，小反馈活塞复位速度太慢；若补偿针阀31开度过大，小反馈活塞复位速度太快。负反馈作用过分，造成供油量调节不足，会使转速恢复时间过长；反之，若补偿针阀31开度过大，负反馈作用过小而造成供油调节过度。两者均使调速过程稳定性变差。 因此，进行调速器稳定性的调节应同时调节反

32、馈指针的位置和补偿针阀的开度。其原则是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要求。如UG-40调速器要求针阀开度为1412转；UG-8调速器要求1814转（1955年前产品）、1/23/4转（1955年后产品）；PGA调速器要求1/16转2转。在任何情况下均不得把补偿针阀全部关死。,第四节 电子调速器,一、定义及特点电子调速器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。 电子调速器能够采用双脉冲调节，即将转速变化信号和负载变化信号这样两个单脉冲信号叠加起来调节燃油量。此种调速器亦称频载调速器。这种双脉冲调速器能在负载一有变动而转速尚

33、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，适用于对供电要求特别高的柴油发电机组。,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1101/2；动态与静态精度高；无调速器驱动机构，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，已经被多数新型船用柴油机所采用。,二、电子调速器的工作原理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7的设定转速。转速传感器3的输出电压作为负值信号在速度控制单元6内与正值的设定转速电压信号相互抵消。速度控制单元6输往执行机构1的控制电压信号使执行机构的输出轴静止不动，柴油机供油量固定，转速稳

34、定。 若柴油机负荷突然增加，负荷传感器5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（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。 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。,第五节 调速器的故障与管理,一、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

35、，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； （2）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； （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，如调速器工作仍然不正常，则为调速器自身故障，这些故障通常有： 1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，但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可消除波动，

36、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： （1）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； （3）调速器滑油太脏、起泡或油位过低（油位表不见油位）； （4）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； （5）调速器与柴油机不匹配。,2调速器输出轴颤动（高频振动） 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，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； （3）调速器在安装支座上没有均匀固紧。,3柴油机达不到全速全负荷 可能的原因有： （1）喷油泵齿条

37、拉出长度不够或喷油泵齿条拉出长度不够 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 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； （2）控制空气或扫气空气 压力太低或设定转速太低； （3）动力活塞运动受阻； （4）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 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； （2）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； （5）转速设定值或扫气压力燃油限制器（在起动时由扫气压

38、力限定调速器输出轴转角的一种辅助装置）设定值太低。,二、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： 1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6093）粘度变化符合下列要求：赛氏粘度为100（或50）300s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性能稳定； （3）对密封材料（如脂橡胶、聚丙烯等）不产生腐蚀和损坏作用。 按照上述要求可选用粘度等级SAE30、SAE40，质量等级CB、CC、CD级的石油基润滑油，不同的油品不

39、得混用。,2防止调速器滑油高温 调速器连续工作时推荐的使用油温是6093（在调速器外壳下部外表面处测量）。油温过高，不但使调速器稳定性不好，而且也易导致滑油氧化变质，从而会在调速器的零部件上产生浸渍或沉渣。为防止滑油氧化变质，应降低滑油的工作温度，如采用换热器进行冷却或换用抗氧化能力高的滑油。,3防止滑油污染，保证滑油清洁 调速器滑油污染的途径主要有：油容器脏污；滑油反复加热与冷却，导致油中产生凝水；滑油氧化变质。 滑油污染是调速器发生故障的主要原因。据统计约有50的故障来自滑油脏污。为此，应定期检查滑油质量，如发现滑油污染变质应及时换油。在正常情况下，一般每半年应换油一次。但在理想工作条件下

40、，若工作环境灰尘和水分很少且工作温度处于正常范围，换油周期可延长至2年或更长。 如果不允许将调速器从柴油机上拆下来，则应趁油热的时候及时把旧油从放油塞放掉，然后充入清洁的轻柴油，把补偿针阀打开两转以上，起动柴油机让调速器波动30s自行清洗。停车并把清洁用的轻柴油放净。换上新滑油至规定油位。调整好补偿针阀。为了保证清洗柴油能全部放掉，在柴油机短时间运转后，可把新换的滑油再放掉，然后注入新油即可。,4调速器内部油道驱气 调速器经装配或拆检后，油道内会掺混空气；运转中由于管理不当（如油面过高）油道内也会卷进空气。油道内有空气存在，会影响油流的连续性和补偿作用的敏感性。将引起柴油机转速不稳定。 排除油

41、道内空气的方法是，先将柴油机起动怠速运转。然后将补偿针阀旋出几圈，人为使柴油机产生大幅度的转速波动，迫使油道内的空气从出气孔中挤出。这种大幅度游车至少应持续两分钟，然后慢慢关小补偿针阀直至游车完全消除为止。,5检查并保证调速器滑油液位的正常高度 调速器工作时，其油位必须保持在油位玻璃表的刻线之间，不可过高或过低。如果液压下降过快，说明调速器有漏油或渗油处。应立即查找和修理。否则。滑油因漏泄而减少，会导致调速器咬死，柴油机“飞车”事故,第九章 起动、换向和操纵系统,为了能满足船舶在各种航行条件下的不同要求，船舶主柴油机必须具有起动、换向和调速装置。以及使上述各种装置联合动作的操纵机构。另外，这些

42、装置的工作性能还必须满足有关规范的相应要求。,第一节 起动装置,一、概述1、定义- 柴油机本身没有自行起动能力。欲使静止的柴油机转动起来必须借助于外力，以便使柴油机获得第一个工作循环的条件，即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃油燃烧膨胀作功而自行运转。这一过程称柴油机起动。在起动过程中还必须使柴油机达到一定转速，才能保证在压缩终点缸内达到燃油自燃发火的温度。柴油机起动所要求的最低转速称起动转速。,2、影响起动转速的因素和起动转速的范围 起动转速的高低与柴油机的类型、环境条件、柴油机技术状态、燃油品质等有关。它也是鉴别柴油机起动性能的重要标志。起动转速的一般范围是：高速柴油机80150rm

43、in；中速柴油机6070rmin； 低速柴油机2530rmin。低速机起动性能要优于高速机（因为低速机气缸壁厚散热少）,3、起动方式根据所采用的外来能源形式，柴油机的起动方式可分为： （1）曲轴上加外力矩-如人力手摇起动、电动机起动及气力或液压马达起动等，适用于小型柴油机 ，包括救生艇机； （2）活塞上加外力-如压缩空气起动，适用于船用主机和发电柴油机。,4、影响柴油机起动性能的因素1）柴油机的构造特点2）柴油机的工作条件3）起动装置的性能特点,5、对柴油机起动装置的要求1）保证柴油机能迅速可靠地起动；2）保证柴油机达到足够的起动转速且起动消耗的能量尽可能少；3）易于实现机舱自动化和遥控；4）

44、对于船舶主机，应能在曲轴处于任何位置和机舱温度低于58时不需暖机就能迅速和可靠地起动。,二、压缩空气起动装置的组成和工作原理1、工作特点 压缩空气起动就是将具有一定压力（2.53.0MPa）的压缩空气，按柴油机的发火顺序在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速，完成自行发火。压缩空气起动的起动能量大，起动迅速可靠，在紧急情况下可用压缩空气进行刹车，但该装置构造复杂，重量较重，故不适用于小型柴油机。,2、组成压缩空气起动装置主要包括：空气压缩机、起动空气瓶、主起动阀、空气分配器、气缸起动阀以及起动控制阀等。其组成系统图如图7-1所示。,3、工作原理起动前，空压机（图中未示出）向空气瓶7

45、充气至规定压力2.53.0MPa。备车时开启出气阀6及截止阀5，空气瓶中的压缩空气沿管路通至主起动阀3及起动控制阀4处等候。当起动时，拉动手柄至起动位置，起动控制阀4开启，控制空气进入主起动阀3的活塞上方，推动活塞下行，主起动阀3开启。于是起动空气分成两路：一路为起动用压缩空气，经总管引至各缸气缸起动阀1的下方空间；另一路为控制用控制空气被引至空气分配器2，然后按柴油机的发火顺序依次到达相应的气缸起动阀的上部空间使之开启，原等候在下方空间的起动空气进入气缸，推动活塞下行使曲轴转动并使之达到起动转速，而且在供油之后达到自行发火转动。,起动后应立即通过操纵手柄关闭控制阀4切断控制空气，主起动阀随即

46、关闭，气缸起动阀上部空间的控制空气经空气分配器泄放，气缸起动阀关闭，起动过程结束。然后可逐渐调节供油量使柴油机在指定转速下运转。当无须再次起动柴油机时可将截止阀5和出气阀6先后关闭。,4、为了保证柴油机压缩空气起动迅速可靠，必须具备以下三个条件： （1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。按我国有关规定供主机起动用空气瓶（至少有两个）的压力应保持在2.53MPa，其储量应保证在不补充空气的情况下，对可换向主机能从冷机正倒车交替起动不少于12次；对不可换向主机能从冷机连续起动6次。,（2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。适当的供气正时应以既有利于起动又可节省空气耗量为原则。通常，大型低速

47、二冲程柴油机的供气始点约在上止点前5曲轴转角，供气终点约在上止点后100曲轴转角，供气持续角一般不超过120曲轴转角。中高速四冲程柴油机供气始点约在上止点前510曲轴转角，供气持续角同受排气阀限制一般不超过140曲轴转角。（低速机比高速机供气晚）,（3）必须保证有最少气缸数。为保证曲轴在任何位置都能起动，要求在任何位置至少有一个气缸处于起动位置。为此，起动所要求的最少缸数对二冲程机必须大于360/120，一般不应少于四个；而对四冲程机必须大于700140【720/140】一般不少于六个。若缸数少于上述限值。则起动前应盘车至起动位置。,三、压缩空气起动装置的主要设备,1气缸起动阀1）对气缸起动阀

48、的要求气缸起动阀是起动装置中最主要的部件之一。通常，每缸一个均装在气缸盖上，其下方与起动空气总管连接，上方与空气分配器连接。其动作由空气分配器按发火顺序使起动空气进入气缸，完成起动动作。气缸起动阀不仅应有足够的通道面积，开关迅速但落座速度缓慢以减轻阀盘与阀座间的撞击。而且要能兼顾起动和制动两方面不同的要求。在起动方面，要求气缸起动阀当缸内发火后，即使有控制空气作用在其上方空间，它也应保持关闭状态，防止燃气倒流入起动空气管；在制动方面，要求在制动过程中，即使缸内压力稍高于起动空气压力时，气缸起动阀仍然保持开启以完成能耗制动和强制制动。,2）能耗制动和强制制动柴油机的制动过程由能耗制动和强制制动两

49、个阶段组成。要使高速回转的柴油机迅速停车，首先通过换向机构进行换向操作，换向后空气分配器按换向后的定时把气缸起动阀打开（即起动系统准备在换向后开始起动），而曲轴仍按原方向转动。气缸起动阀开启时活塞正处于压缩行程，这时主机起着一个压缩机的作用。被压缩的空气从开启的气缸起动阀排出从而减少了行程末了留在燃烧室空间的空气数量和压力，减少了空气在膨胀行程的作功能力，使柴油机转速迅速下降，这就是所谓能耗制动；在柴油机转速降低后，在压缩 行程将空气送入气缸，利用压缩空气的高压阻止活塞运动，即所谓强制制动。,3）起动阀的分类A、单向阀式-为一个简单的单向阀，其起动空气就是控制空气，由空气分配器直接控制。适用于

50、中、小型柴油机；B、气压控制式-开阀的控制空气由空气分配器来，进入气缸的起动空气直接由空气总管来。因而空气分配器尺寸小，空气损失少，起动迅速，适用于大型柴油机。根据控制气路的不同，气压控制式又可分为单气路控制与双气路控制式两种,a单气路控制式气缸起动阀的结构与工作原理简图如图7-2a）所示，图中b）示出柱塞式空气分配器工作简图。,起动阀由阀盘1、导杆3和面积较大的启阀活塞4组成。启动空气进入进气腔2，由于阀盘1与导杆2（即平衡活塞）的直径基本相等，对气缸起动阀的开启不起作用，所以阀盘1在启阀活塞下部的弹簧作用下保持关闭状态。当控制空气（图中虚线示）由空气分配器送入启阀活塞4上方空间时，启阀活塞