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第一讲 调速与机械式调速器


课题八 调速装置
第一节 第二节 第三节 第四节 柴油机转速的调节 机械式调速器 液压调速器 电子调速器

第一讲
第一节 柴油机转速的调节 第二节 机械式调速器

第一节 柴油机转速的调节
一、调速器的作用是什么? 二、调速器有哪些种类? 三、超速保护装置的作用是什么?

1.什么是

调速?为什么要调速?
?

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。

什么是调 速?

一、调速器的作用

为什么要调 速?

2. -- 柴油机的不同转速和负荷是通过改变循 环喷油量来获得的。在一定的外界负荷条件下,供 ? 1.调速——改变柴油机的油量调节机 给柴油机一定燃油量,使柴油机发出的功率与外界 构,使其转速调节到规定的转速范围 负荷平衡,柴油机就在有一转速下稳定运行。 船用柴油机的外界负荷是经常变动的,欲使柴 油机的功率与新的外界负荷相适应,就应该及时改 变喷油量。为了使柴油机在选定的转速下稳定运行, 必装有 调速装置,通过它自动地改变柴油机喷油 泵的喷油量,以适应外界负荷的变化。

一、调速器的作用
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1.使柴油机随着负荷的变化,迅速自动 地调整供油量,稳定转速。 2.限制最高转速,防止飞车。 3.保证柴油机转速不低于最低稳定转速。

二、调速器的分类
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(一)接转速调节范围分类 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

二、调速器的分类
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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

用以限制柴油机的 最高转速,以防止柴油 机发生飞车事故,只有 当转速超过某一规定值 时才起作用。

二、调速器的分类
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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

它可以使柴油机保 持在所规定的转速范围 内稳定运转。

二、调速器的分类
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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

它有高、低两个转速 控制点,用以限制最高 转速及改善柴油机怠速 工况的稳定性。

二、调速器的分类
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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

它可在柴油机全部 转速范围内任意选定不 同的转速,并能自动调 节燃油量保持选定的转 速稳定不变。

二、调速器的分类
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(二)按作用原理分类 1、机械调速器 2、液压调速器 3、电子调速器

二、调速器的分类
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1、机械调速器 2、液压调速器 3、电子调速器

它直接利用飞铁(飞 重)产生的离心力与调 速弹簧张力之间的不平 衡力去移动油量调节机 构来稳定柴油机的转速。

二、调速器的分类
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1、机械调速器 2、液压调速器 3、电子调速器

它利用飞铁产生 的离心力与调速弹 簧张力之间的不平 衡力去操纵液压伺 服器(油压放大 器),利用液压作 用产生更大的动力 去移动油量调节机 构来调节柴油机的 转速。

二、调速器的分类
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1、机械调速器 2、液压调速器 3、电子调速器

信号监测或执行机构采 用电气方式。

三、超速保护装置
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为了防止在调速器损坏时造成柴油机超 速损坏,确保柴油机运转安全,按我国有 关规定,凡标定功率大于220 kW的船用主 机和船用柴油发电机还应分别装设超速保 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。

三、超速保护装置
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转速监测器--对曲轴转速随时进行测定和 监测。当转速达到规定限值时,发出准确而 稳定的信号,触发伺服机构动作。

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伺服机构--指挥和带动停车机构动作。

停车机构-- 切断燃油供应或停止气缸进气, 使柴油机停车。

第二节 机械式调速器
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一、机械式调速器的结构和工作原理 二、调速器的性能指标

7-1

一、机械式调速器的结构和工作原理

二、调速器的性能指标
(一)调速器的静态指标 1、稳定调速率δ2 2、转速波动率Φ或转速变化率 3、不灵敏度ε (二)调速器的动态指标 1、瞬时调速率δ1 2、稳定时间ts

二、调速器的性能指标
(一)调速器的静态指标 1、稳定调速率δ2 2、转速波动率Φ或转速变化率 3、不灵敏度ε

1、稳定调速率δ2

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1、稳定调速率δ2
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它是指当操纵手柄在标 定供油位置不变,柴油机 在标定工况稳定运行时突 卸全部负载,调速器起作 用使柴油机重新稳定运行 后,其最高空载转速(空 车稳定转速)n0max与标 定转速nb之差同标定转速 nb比值的百分比。

稳定调速率δ2用来衡量调速器的准确性。调速器存 在调速率(也称速度降)说明当外界负荷变化时,柴油机 标准规定 的转速会有少量波动,其值较小就表示准确性好;如果δ2 过大,不仅对被带动的工作设备的稳定工作不利,即便对 空转时柴油机零件的磨损也是有害的。 稳定调速率的大小应根据柴油机的用途和要求而定, 我国海船建造规范规定: 船用主机调速器的稳定调速率应不超过10%, 船用发电柴油机调速器的稳定调速率应不超过5%。 对于单台柴油机允许δ2=0,它表示柴油机的转速不会 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,为了按比例均衡分配负 载,各柴油机的稳定调速率δ2必须相等且不为零。

2、转速波动率Φ或转速变化率
表征其转速变化 表征稳定工况 柴油机在稳定运转时,转速也会产生微 的大小 下转速波动的 小的波动,转速的变化程度可用“转速波动 大小, ≤0.5%~1%。 率Φ”或“转速变化率 ”来评价,两者定 Ф≤0.25%~ 0.5%, 义不同,均用来衡量调速器的稳定性。

3、不灵敏度ε
当柴油机外界负荷有点变化并引起转速微量增 加或减少时,调速器不会立即作出反应去改变供油 量,而要到转速变化量足够大时,调速器才开始起 到喷油量的调节作用。这种现象称为调速器的不灵 敏性,通常用不灵敏度ε来表示不灵敏性的大小 :

一般规定在标定转速 时ε≤1.5%~2%, 在最低稳定转速时ε≤10 %~13%。

3、不灵敏度ε
不灵敏度过大会引起柴油机转速 不稳定,严重时会导致调速器失去作 用,甚至产生飞车事故。不灵敏度ε随 柴油机转速高低会有差异,当柴油机 转速较低时,因调速器预紧力较小, 产生张力也小,而传动机构的阻力却 反而增大,造成不灵敏度加大。

二、调速器的性能指标
(二)调速器的动态指标 1、瞬时调速率δ1 2、稳定时间ts

1、瞬时调速率δ1
船用主机一般要求δ1 ≤10%~12%, 船用发电柴油机要求δ1 ≤10%。

⑴突卸负荷瞬时调速率

⑵突加负荷瞬时调速率

2、稳定时间ts
稳定时间是指突卸(或突加)全 负荷后,转速开始波动到转速达到新 的稳定范围(指转速波动率Ф不大于 规定值)为止的时间。
稳定时间ts越短,说明转速消除得快, 调速器的稳定性越好。 ts一般限制在5s~10s, 对于船用柴油发电机,要求ts≤5s 。

二、调速器的性能指标
一个好的调速系统,其调速过程应满足三个 条件: ⑴过渡过程的转速波动是收敛的,即转速波 动的幅度随时间增长而减小; ⑵过渡中转速瞬时波动的幅度不应过大,以 免柴油机超速而影响其可靠性; ⑶过渡时间不应过长,转速应迅速达到稳定。


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