第七章 特性.docx
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1、第七章柴油机特性第一节概述一、船舶柴油机的工况柴油机在不同条件下运转的功率与转速称柴油机运转工况。船舶柴油机的运转工况及工作特点:(1)发电机工况。柴油机转速保持恒速而运转功率随航行条件或船舶耗电量而变。电力传动的主机和发电柴油机均按此工况运转。(2)螺旋桨工况。在稳定运转时,柴油机的功率与转速按三次方关系变化。即有效功率Pe=Cn3(C 一常数)。如直接驱动定距桨的柴油主机。(3)面工况(其他工况)。功率与转速之间没有肯定的关系。在某肯定转速时可有不同的运转功率,或在某肯定运转功率时可有不同的转速。如驱动调距桨的柴油主机,在不同螺距时运转;定距桨船舶在不同的航行条件运转,如(污底,重载与轻载
2、,海面状态) 驱动应急救火泵,应急空压机的柴油机等。二、柴油机特性及讨论柴油机特性的目的.柴油机特性柴油机主要性能指标:Pe、Pe Me、r|e be r|m Pi、rp、p、b、 柴油机工作参数:n、pk、pz、&、nk、tT、a、柴油机主要性能指标与工作参数随运转工况变化的规律称柴油机特性。1 .讨论柴油机特性的目的(1)评价柴油机的性能。推断柴油机的动力性、经济性、牢靠性和使用 的可能性等;(2)确定柴油机的工况。打算柴油机在船舶条件下的极限允许使用范 围,选择最正确工作点,使柴油机具有较好的工 作性能;第七节柴油机与螺旋桨的协作一、机桨协作的一般原那么.柴油机的功率得到充分采用;1 .
3、柴油的功率在全部运转范围内都不超过允许值不同螺距比有以下三种状况,见图716。标定(H / D)2:标定螺距(H / D)2的桨特性线I与全负荷速度特性线1交 于标定点a(标定功率Pb标定转速nb)o此时柴油机如在 助运转,桨消耗功率恰为Pb,即柴油机标定功率得到充 分采用。重桨螺距比(H/D)i(H/D)2。其桨特性线H与曲线1交于b点,由图 可知:PPb,n2nB,表示此时假设柴油 机以全负荷速度特性工作时,柴油机的 将以较低转速血运转,无法到达标定转 速班(标定航速),如需柴油机以rib工作 那么需增大柴油机油门而使柴油机超负 荷,工作点为超负荷速度特性3之e点, 此种状况称配桨“过重”
4、。轻桨螺距比(H / D)3Pb, ndnbo即此时假设柴油机以全负荷速度 特性工作时,柴油机将以超速(ndnb) 运转。如使柴油机不超速,那么需降低油 门而以某局部速度特性c点工作。此 时,柴油机的标定功率Pb没有充分采 用。二、选配螺旋桨时的功率储藏船舶主机留有肯定功率储藏的缘由如下:(1)柴油机的标定功率是在标定条件下在试验中得到的最大持续运转 功率,而柴油机在海上实际运转时与试验时的环境条件不同。(2)柴油机在使用中,由于船舶航行条件的变化,如污底、海面风浪、 航区的变化及装载等,都会使船舶阻力增加,使柴油机有发生超负荷运转 的倾向。(3)现代船用柴油机,由于增压度较高,其超负荷力量较
5、低。所以,为了提高柴油机的牢靠性,延长其使用寿命,并在特别航行时具有 较好的超负荷运转力量。因而,通常均按轻桨原那么选配螺旋桨,即留有 肯定的功率储藏。其储藏的大小与机型、船型、船舶用途与航区等因素有 关,一般由船东与船厂协商确定,如Sulzer机推举配桨为:85%90%Pb、 100%nb,而 MAN/B&WMC 机推举配桨为:90%95%Pb、100%nbo四、柴油机的减额输出及与螺旋桨的协作减额工作区内,可由船东与厂方商定在船上实际使用的最大持续功率, 称柴油机的减额输出,亦称商定最大持续功率(SMCR或CMCR)如图中点 Mpo由此,扩大了柴油机的使用范围和满意了用户对节油的要求,并给
6、螺 旋桨的配置供应较大的敏捷性。当代超长行程柴油机为了扩大船一机一桨匹配的范围,均供应了相应 的“减额工作区”(Derating Area)。MAN / BSLWSMC型柴油机的减额工作区是由两条等平均有效压力 线L1 一 L3(100%pb)和L2 一 L4(80%pb), pt,为标定平均有效压力以及两条 等转速线L1 一 L2(100%nb标定转速)和L1 一 L2(75%nb)组成的。如图7 3所示。在整个工作区内,柴油机的最高爆发压力是相同的。图 7-2-1 6ESDZ75/160B 型柴油机的全负荷速度特性(3)分析影响特性的因素。以便找到改善发动机特性的途径;(4)检测柴油机的状
7、态。推断出柴油机运转中的技术状态,以便进行调 整与检修。三、柴油机特性分类依据功率公式Pe=Cpeni,可打算柴油机三类特性:速度特性:Pe不变(即固定喷油泵油量调整机构),Pe与n间的变化规律。负荷特性:n不变,转变网来转变Pe(3)推动特性:pe与n同时转变,且Pe=Cn3。其次节速度特性速度特性一一柴油机的有效功率与其转速间变化规律。 速度特性只能在制造厂试验台上测定的。速度特性本质上反映出柴油机所具有的潜在的最大工作力量0 依据喷油泵油量调整机构固定位置的不 同,柴油机的速度特性可分为:全负荷、 超负荷和局部负荷速度特性。一、全负荷速度特性(处特性)油量调整机构固定在标定供油位置 (在
8、标定转速nb发出标定功率Pe)o全负荷速度特性测定方法如下:(1)柴油机空车运行,通过调速器渐 渐增速至标定转速nb,并稳定运转;(2)逐加负荷(通过水力测功器),使 柴油机输出功率到达标定功率Pb,然后 固定此油门(即全负荷标定油门),并与 调速器脱开。测量该运转点的有关性能 参数与运转参数并纪录。(3)通过增大水力测功器负荷(即柴油机外负荷),降低柴油机的转速, 并在柴油机的转速范围内选定的不同转速下稳定运转,分别测取不同转速 时的性能参数与运转参数并纪录。依据我们我国国标:全负荷速度特性测定时必需遵循我国规定的统一 试验标准,包括标准试验环境状况和试验功率(以何种功率作为标定功率)。我们
9、我国规定,船用柴油机应以持续功率(在标准环境条件下,以标定 转速允许长期连续运转的最大有效功率)作为标定功率。它表示柴油机在不超过标定油量状况下柴油机在各种转速下所能发 出的最大有效功率。二、超负荷速度我和局部负荷速度特性超负荷速度特性:船用柴油机的超负荷功率为110%Pe(相应转速为 103%nb),在12h运转期间内只允许超负荷运转lh。 不行冒黑烟。局部负荷速度特性:油量调整机构分别固定在低于标定供油量的各个选 定位置时,测得的速度特性。三、速度特性的参数柴油机按速度特性工作时,喷油泵供油调 整机构固定在相应位置上,此时可以认为喷油 泵供油系数变化不大,即循环供油量基本不 变。此时有关参
10、数的变化规律如下:柴油机主要性能指标:.八Pe、Me、r|ebe、r|m Pi、i、pi、bi、柴油机工作参数:n、pk、Pz- tr nk tT a、(1)转速n增加,充量系数品降低。(2)转速n增加,非增压机过度空气系a降低(因6降低),而增压机a增 加(因进气密度增加)。(3)转速n增加,非增压机指示热效率4降低(通常讣与a成正比)而增压 机与增加。(4)转速n增加,非增压机平均指示压力p降低(pi与4成正比),增压 机Pi增加。(5)转速n增加,非增压机和低增压机机械效率r|m降低(T|m = l pm/ Pi,转速增大,Pm增大,而Pi降低),而高增压机T|m增加。(6)转速n增加,
11、非增压机平均有效压力pe降低(Pe = Pi -T|m),增压机 Pc增加;转速n增加I,非增压机曲轴转矩Me降低(Me=Cpe),增压机Me 增加。(7)转速n增加,非增压机与低增压机r|e降低(r|e=T|i , m ),高增压机 生增加。对有些增压机由于4随n增大而增大,Tim随n增大而减小,所以 在正常转速范围内必定消失最大年(或最低be),通常该最大小多发生在低 于nb的某一转速。第三节负荷特性柴油机负荷特性:指在转速保持不变的状况下,柴油机的各项主要性能指 标和工作参数随负荷变化的规律,作用:1)比拟不同柴油机的性能或评价同 一柴油机的结构设计转变或 调整后的效果。2)标定柴油机的
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