設(shè)備裝配與整機(jī)調(diào)試

柴油發(fā)電機(jī)燃油系統(tǒng)調(diào)速器的原理和調(diào)整步驟

 

摘要：調(diào)速器是柴油發(fā)電機(jī)組燃油系統(tǒng)一個(gè)重要的部件，以保證柴油發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行。柴油機(jī)的不同轉(zhuǎn)速是通過改變循環(huán)噴油量來獲得的。改變柴油機(jī)的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)稱柴油機(jī)調(diào)速。為此必須裝設(shè)專門的調(diào)速裝置，以便根據(jù)柴油機(jī)負(fù)載的變化自動調(diào)節(jié)供油量，維持其規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍。這種裝置稱調(diào)速器?？得魉构驹诒疚闹嘘U述了調(diào)速的必要性和調(diào)速器的類型、調(diào)速器的性能指標(biāo)以及機(jī)械調(diào)速器的工作原理和特點(diǎn)。

 

一、調(diào)速器的工作原理

 

      柴油機(jī)機(jī)械調(diào)速器位置如圖1所示。當(dāng)柴油機(jī)在一定載荷和一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)元件旋轉(zhuǎn)的離心力，通過推力盤與調(diào)速彈簧壓縮推力及運(yùn)動機(jī)件的摩擦力相平衡紫油的供給量不變因而機(jī)器的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。如果載荷同輕機(jī)。器轉(zhuǎn)速便會升后感應(yīng)元件所產(chǎn)牛的心力墻加。推力盤的推力則大干調(diào)速彈需的壓縮推力。感應(yīng)元件治兩個(gè)斜盤的斜面向外飛出。而血使推力盤通過控制板帶動油門拉桿向減少油量的方向移動，減少了供油量，以適應(yīng)減輕了的載荷，直至感應(yīng)元件的離心力與調(diào)速彈簧的推力再次平衡為止。如果載荷增加、由于原有供油量已不夠使用，引起機(jī)器轉(zhuǎn)速降低，感應(yīng)元件所產(chǎn)生的離心力小干彈的壓縮推力。迫使感應(yīng)元件向外收縮，推力盤通過控制板帶動油門拉桿向增加油量方向移動。增大了供油量以活應(yīng)載荷的增加。直至感應(yīng)元件的離心力與彈筋壓縮推力取得新的平衡時(shí)為止。轉(zhuǎn)速的調(diào)整可通過改變油門操縱桿的位置來實(shí)現(xiàn)。

      此時(shí)與它聯(lián)動的調(diào)速叉迫使調(diào)速器彈簧的壓縮推力改變、調(diào)速器就能自動地把油門拉到相適應(yīng)的位置，得到理想的轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)軸前端的校正彈簧是為了當(dāng)柴油機(jī)因超載而造成轉(zhuǎn)速下降時(shí)，能多供給一些柴油，以增加儲備扭矩，提高適應(yīng)性。即當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，由于飛球座的離心力減小，使調(diào)速彈簧產(chǎn)生一個(gè)剩余壓力，壓縮校正彈簧，使油泵調(diào)節(jié)拉桿向前移動R達(dá)到了擋加供油一的日的。校正單離題與永片之門間的D移動出能改變校正油量佰飯?jiān)酱笮Ｕ墼酱蟆Ｈ粜Ｕ龔椆P壓縮素。則沒有校正量。機(jī)器得不到儲備扭矩。喪失掉對超季荷的適應(yīng)能力。校正彈帶的剛度和自中長度，因配用的機(jī)型不同而有不同規(guī)格，因此是不能互換使用的。高速限制螺釘旋進(jìn)時(shí)，可使高轉(zhuǎn)速降低，反之轉(zhuǎn)速便可以更高。怠速限制螺釘旋進(jìn)時(shí)，可使低速升高、反之則可使轉(zhuǎn)速更低。調(diào)節(jié)軸（亦稱油量限制螺釘）旋進(jìn)時(shí)油量增加、反之油量減少。

 1、調(diào)速器

      結(jié)構(gòu)如圖2所示。從字面上看是調(diào)速的，實(shí)質(zhì)上產(chǎn)是調(diào)節(jié)發(fā)動材機(jī)扭矩的。根據(jù)外加負(fù)荷變化的要求，通過改變供油量，調(diào)節(jié)柴油發(fā)電機(jī)的輸出扭矩，使它與變化后的外加負(fù)荷相平衡，使柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速重新得到穩(wěn)定。

2、調(diào)速手柄的主要作用

      選定柴油發(fā)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。調(diào)速手柄扳到某一位置固定不動，調(diào)速單簧的預(yù)拉力一定，作業(yè)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由調(diào)速單簧預(yù)拉力所決定，也固定為某一數(shù)值。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)速器力圖使柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持為固定的數(shù)值，不使轉(zhuǎn)速的變化超出一定范圍。

3、自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的條件

      柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)荷是在空載與全載范圍內(nèi)變化，發(fā)動超負(fù)荷時(shí)調(diào)速器不起作用。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)荷由空載逐漸增加陽時(shí)，調(diào)速杠桿逐漸向增加供油量的方向轉(zhuǎn)動柱塞，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)達(dá)到全負(fù)荷.柱塞便轉(zhuǎn)到最大供油由量的極限位置。此后負(fù)荷再增加，調(diào)速器已失去作用，不能使供油量繼續(xù)加大，因而柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降，加上轉(zhuǎn)速下降后循環(huán)供油量又隨之減少，使轉(zhuǎn)速一直下降到熄火。因此，在作業(yè)中要盡量避免使柴油發(fā)電機(jī)超負(fù)荷。

4、調(diào)速器調(diào)速性能

      工作正常的調(diào)速器，在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，調(diào)速器手柄固定在任意一個(gè)位置時(shí)，當(dāng)外界載荷變化調(diào)速器能隨之自動地調(diào)節(jié)油量大小，控制柴油發(fā)電機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，不應(yīng)有發(fā)澀或卡住的現(xiàn)象。油量控制拉桿在調(diào)速器還沒起作用時(shí)應(yīng)是穩(wěn)定的，不允許有抖動現(xiàn)象，但在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于噴油泵柱塞泵油的振動而引起拉桿微量料動是允許的。

 

圖1  燃油泵總成系統(tǒng)圖

圖2  調(diào)速器內(nèi)部組成

 

二、調(diào)速器的類型

 

1、按調(diào)速范圍分類

（1）極限調(diào)速器（限速器）只用于限制柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過某規(guī)定值，在轉(zhuǎn)速低于此規(guī)定值時(shí)不起調(diào)節(jié)作用。此種調(diào)速器僅用于船舶主機(jī)，目前已很少單獨(dú)使用。

（2）定速（單制）調(diào)速器在負(fù)荷變化時(shí)能使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持在規(guī)定范圍內(nèi)。此種調(diào)速器應(yīng)用于發(fā)電柴油機(jī)。

（3）雙制式調(diào)速器能維持柴油機(jī)的最低運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速并可限制其最高轉(zhuǎn)速。其中間轉(zhuǎn)速由人工手動調(diào)節(jié)。此種調(diào)速器用于對低速性能要求較高或帶有離合器的中小型船用主機(jī)。

（4）全制式調(diào)速器在從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速的全部運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，均能自動調(diào)節(jié)噴油量以保持任一設(shè)定轉(zhuǎn)速。此種調(diào)速器廣泛用于船舶主機(jī)及柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組。

2、按執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類

（1）機(jī)械式（直接作用式）調(diào)速器利用飛重產(chǎn)生的離心力直接去移動油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速。

（2）液壓（間接作用式）調(diào)速器它是通過液壓伺服器將飛重產(chǎn)生的離心力加以放大，使用放大后的動力去移動油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

（3）電子調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號監(jiān)測或/和執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電氣方式的調(diào)速器。

 

三、調(diào)速器的性能指標(biāo)

 

1、靜態(tài)指標(biāo)

（1）穩(wěn)定調(diào)速率δ₂。

      指當(dāng)操縱手柄在標(biāo)定供油位置時(shí)，最高空載轉(zhuǎn)速n_omax與標(biāo)定轉(zhuǎn)速n_b之差同標(biāo)定轉(zhuǎn)速n_b比值的百分?jǐn)?shù)，即：

δ₂=｛（n_omax-n_b）/n_b｝×100%

      穩(wěn)定調(diào)速率δ₂用來衡量調(diào)速器的準(zhǔn)確性，其值愈小，表示調(diào)速器的準(zhǔn)確性愈好。δ₂在國外稱速度降（Speed droop）。對單臺柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)允許δ₂=0，表示該柴油機(jī)將不隨外界負(fù)荷變化而保持恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。但在幾臺柴油機(jī)并聯(lián)工作時(shí)，為使各機(jī)負(fù)荷分配合理，各機(jī)的δ₂必須相等且不得為零。對δ₂的要求應(yīng)根據(jù)柴油機(jī)的用途而定。我國有關(guān)規(guī)范規(guī)定，柴油發(fā)電機(jī)主機(jī)的δ₂≯10%；交流發(fā)電機(jī)的δ₂≯5%。

（2）轉(zhuǎn)速波動率φ或轉(zhuǎn)速變化率φ

轉(zhuǎn)速波動率φ=｛[n_cmax（n_cmin）-n_m]/n_m｝×100%

轉(zhuǎn)速變化率φ=｛（n_cmax-n_cmin）/n_m｝×100%

式中，n_cmax——測定期間的最高轉(zhuǎn)速，r/min；

n_cmin——測定期間的最低轉(zhuǎn)速，r/min；

n_m——測定期間的a平均轉(zhuǎn)速，r/min，nm=（n_cmax+n_cmin）/2。

一般，在標(biāo)定工況時(shí)φ≤（0.25~0.5）%；φ≤（0.5~1）%。

（3）不靈敏度ε

ε=｛（n₁-n₂）/nm｝×100%

式中，n₁——柴油機(jī)轉(zhuǎn)速減少時(shí)，調(diào)速器開始起作用的轉(zhuǎn)速，r/min;

n₂——柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，調(diào)速器開始起作用的轉(zhuǎn)速，r/min;

n_m——柴油機(jī)平均轉(zhuǎn)速，r/min，n_m=（n₁+n₂）/2。

不靈敏度過大會引起柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致調(diào)速器失去作用發(fā)生飛車，一般規(guī)定在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)ε≤（1.5~2）%;而在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)ε≤（10~13）%。

2、動態(tài)指標(biāo)

（1）瞬時(shí)調(diào)速率δ

      突卸全負(fù)荷瞬時(shí)調(diào)速率：

δ₁=｛（n_min-n_omax）/n_b｝×100%

式中：n_max——突卸100%負(fù)荷時(shí)的最高瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；

n_b——突卸100%負(fù)荷前的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（標(biāo)定轉(zhuǎn)速）。

      我國有關(guān)規(guī)范要求發(fā)電柴油機(jī)的+10%;  （突加50%后再加50%全負(fù)荷）≯10%。

（2）穩(wěn)定時(shí)間t_?

      指從突加（或突減）全負(fù)荷后轉(zhuǎn)速剛偏離最高空載轉(zhuǎn)速的波動范圍（或標(biāo)定轉(zhuǎn)速的波動范圍）到轉(zhuǎn)速恢復(fù)到標(biāo)定轉(zhuǎn)速的波動范圍（或最高空載轉(zhuǎn)速的波動范圍）為止所需時(shí)間（s）。我國有關(guān)規(guī)范規(guī)定，交流發(fā)電機(jī)t_?≯5s。

 

四、調(diào)速器的調(diào)整

 

      燃油系統(tǒng)調(diào)速器的作用是控制柴油柴油發(fā)電機(jī)因噴油泵的速度特性而產(chǎn)生的工作不穩(wěn)或“飛車”等現(xiàn)象。其工作性能不良時(shí)，會導(dǎo)致柴油柴油發(fā)電機(jī)熄火或工作不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生“飛車”，從而發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械故障。因此在調(diào)試噴油泵時(shí)，對調(diào)速器也要進(jìn)行調(diào)整。

1、高速啟動作用點(diǎn)的調(diào)試

      啟動試驗(yàn)臺，使噴油泵轉(zhuǎn)速由低到高逐漸接近額定轉(zhuǎn)速，并將噴油泵操縱臂推至最大供油位置（推到底），然后緩慢增加噴油泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)注意觀察供油調(diào)節(jié)齒桿位置的變化情況。在供油調(diào)節(jié)齒桿開始向減小供油量方向移動時(shí)的轉(zhuǎn)速，即為調(diào)速器高速啟動作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。為保證獲得規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速，而又不致過多地超過規(guī)定值，一般是將高速啟動作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速調(diào)至較額定轉(zhuǎn)速高出10r/min為好（指凸輪軸的轉(zhuǎn)速）。調(diào)整方法是改變調(diào)速彈簧預(yù)緊力。

2、低速啟動作用點(diǎn)的調(diào)試

      啟動試驗(yàn)臺，使噴油泵在低于怠速轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，然后緩慢轉(zhuǎn)動操縱臂，當(dāng)噴油泵剛剛開始供油時(shí)，固定操縱臂，并逐漸提高噴油泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)注意觀察供油調(diào)節(jié)齒桿位置變化情況。當(dāng)供油調(diào)節(jié)齒桿開始向減少供油方向移動時(shí)的轉(zhuǎn)速，即為低速啟動作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，其值不得高于怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定值。

3、全負(fù)荷限位螺釘?shù)恼{(diào)整

      旋松全負(fù)荷限位螺釘，并使噴油泵以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將操縱臂緩慢向增加供油量方向移動，當(dāng)供油調(diào)節(jié)齒桿達(dá)到最大行程時(shí)，停止移動操縱臂，這時(shí)擰入全負(fù)荷限位螺釘，使其與操縱臂上的扇形擋塊相接觸即可。

4、怠速穩(wěn)定彈簧的調(diào)整

      由于柴油柴油發(fā)電機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)速器的飛塊離心力很小，不能立刻將供油調(diào)節(jié)齒桿推向增加供油量方向。而怠速穩(wěn)定彈簧的作用就是協(xié)助調(diào)整怠速的靈敏度。通常在穩(wěn)定怠速工況時(shí)，怠速穩(wěn)定彈簧應(yīng)能夠?qū)⒐┯驼{(diào)節(jié)齒桿向增加供油方向推進(jìn)0。5mm。不符時(shí)，可通過調(diào)節(jié)怠速穩(wěn)定彈簧的預(yù)緊力調(diào)整螺釘來達(dá)到。

5、停止供油限位螺釘?shù)恼{(diào)整

      在怠速穩(wěn)定彈簧調(diào)好后，停止噴油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)供油調(diào)節(jié)齒桿將向增加供油方向移動一個(gè)距離，然后轉(zhuǎn)動操縱臂，使供油調(diào)節(jié)齒桿處于完全停止供油的位置，此時(shí)旋入停止供油限位螺釘，使其與操縱臂軸上的扇形擋塊相接觸，最后將停止供油限位螺釘?shù)逆i緊螺母擰緊。

 

 總結(jié)：

      柴油機(jī)在承受負(fù)荷情況下，可檢查調(diào)速器的穩(wěn)定性，調(diào)整步驟與無負(fù)荷時(shí)相同。一般只需稍許調(diào)整一下反饋指針或補(bǔ)償針閥開度即可達(dá)到滿意的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)完畢后，應(yīng)記錄反饋指針位置、針閥開度和速度降數(shù)值。鎖緊反饋指針位置后不要隨便移動?？得魉箼C(jī)械型調(diào)速器沒有反饋指針，因而其穩(wěn)定性調(diào)節(jié)比較簡單，只需從全開針閥到逐步關(guān)小針閥進(jìn)行調(diào)節(jié)即可，最后仍需使針閥開度符合1/16轉(zhuǎn)～2轉(zhuǎn)的要求。應(yīng)盡量使針閥有較大的開度以保證調(diào)速器調(diào)節(jié)迅速。

 

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