船舶主机遥控第5章

《船舶主机遥控第5章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶主机遥控第5章（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、船舶主机遥控第5章5.1 起起动转速限制速限制 螺旋螺旋桨的特性：在相同的主机的特性：在相同的主机转速下，船速越高，螺旋速下，船速越高，螺旋桨转距越小，船速越低，螺旋距越小，船速越低，螺旋桨转距越大。距越大。 船速高，意味着船舶阻力小，如：船速高，意味着船舶阻力小，如：顺风、顺浪、空浪、空载，所，所以螺旋以螺旋桨的的转距小。距小。 船速低，意味着船舶阻力大，如：逆船速低，意味着船舶阻力大，如：逆风、逆流、超、逆流、超载或遭或遭遇台遇台风，所以螺旋，所以螺旋桨的的转距大。距大。 在船舶正常航行在船舶正常航行时，螺旋，螺旋桨的的转速等于主机速等于主机额定定转速，主速，主机机产生生额定定转距，距，发

2、出出额定功率。定功率。 所以，螺旋所以，螺旋桨转距距=主机主机轴输出出转距。距。 限制主机起限制主机起动转速的原因：速的原因： 如果船舶停止不如果船舶停止不动，而主机，而主机转速速为额定定值，那么，那么转距就距就要大大超要大大超过额定定值，从而使主机功率大大超，从而使主机功率大大超过额定功率，造成定功率，造成主机主机过载。（例如船舶起航。（例如船舶起航阶段、船舶系泊段、船舶系泊试验期期间） 为了避免主机承受的了避免主机承受的热负荷荷过大，以及大，以及产生的生的热应力力过大。（主机从冷大。（主机从冷态情况下起情况下起动，机体温度，机体温度还没有上来，如气缸没有上来，如气缸内温度突然加大，会造成主

3、机的内温度突然加大，会造成主机的热负荷及荷及热应力力过大，从而大，从而损坏气缸及活塞）坏气缸及活塞） 限制起限制起动转速的方法：速的方法：设置一个置一个专供起供起动用的起用的起动电位器，位器，发送起送起动转速速设定定值。 在主机的重复起在主机的重复起动过程中，每次起程中，每次起动转速的速的设定定值的整定的整定方法也不同。方法也不同。 目前，存在两种整定方法：目前，存在两种整定方法： 每次起每次起动时，由起，由起动转速速电位器位器发送的送的给定定值相同，而相同，而起起动结束的束的转速速值不同。不同。 例如：第一次起例如：第一次起动结束束转速整定在速整定在50%的的额定定转速。速。 第二次起第二次

4、起动结束束转速整定在速整定在55%的的额定定转速。速。逻辑电路路+24V起起动电位器位器转速指令速指令线 第三次起第三次起动结束束转速整定在速整定在60%的的额定定转速。速。 这种整定方法的特点：种整定方法的特点： 1、节省起省起动空气。空气。(大多数情况下主机能一次起大多数情况下主机能一次起动成功成功) 2、有利于、有利于检查主机和起主机和起动系系统是否有故障。是否有故障。 3、二、三次起、二、三次起动带有有强迫性。迫性。 每次起每次起动结束的束的转速相同，而起速相同，而起动电位器的整定位器的整定值不同。不同。 第一次起第一次起动：轻起起动。 第二次起第二次起动：正常起：正常起动。 第三次起

5、第三次起动：重起：重起动。 图6-2的符号及文字的的符号及文字的说明：明： “起起动空气延空气延长”：当：当压缩空气停止工作以后，空气停止工作以后，让主机仍主机仍维持在起持在起动油油门下，下，稳定后再向定后再向调速速电位器所位器所对应的的转速速过渡。渡。该作用与前面所介作用与前面所介绍的，先切除的，先切除电磁磁阀，后，后对双双稳态电位器复位器复位的做法完全相同。位的做法完全相同。 RE：继电器。器。 A1、A2：同相放大器。（其作用是使：同相放大器。（其作用是使逻辑电路与路与线性性电路路之之间隔离）隔离） 放大系数放大系数为1的运放：起到隔离与提高的运放：起到隔离与提高带负载能力的作用。能力的

6、作用。图5-1 5.2 临界界转速限制速限制 柴油机运行柴油机运行活塞上下往复运活塞上下往复运动主机振主机振动船体振船体振动。 当主机振当主机振动周期周期=船体的固有振船体的固有振动周期周期时，就，就产生共振。生共振。 共振的后果会使得主机与船体遭到极大的破坏。共振的后果会使得主机与船体遭到极大的破坏。 把引起主机与船体共振的把引起主机与船体共振的转速叫做速叫做临界界转速速。 临界界转速速还有一定的范有一定的范围，这个范个范围统称称为临界界转速区速区。 一般船舶的一般船舶的临界界转速区，往往分布在速区，往往分布在70%的的额定定转速附近，速附近，并且并且还会随着会随着环境的境的变化而化而变化。

7、化。 手手动操操纵时的的处理措施是：在理措施是：在调油手柄上，有一油手柄上，有一块临界界转速区的速区的标记，轮机机员在操在操车时绕过这一区域。一区域。 自自动操操纵时的的处理措施理措施则要依要依赖遥控系遥控系统实行行临界界转速区速区的自的自动避避让。 临界界转速区的避速区的避让方法共有四种：方法共有四种： 限位在下限的方法限位在下限的方法 限位在上限的方法限位在上限的方法nHt100%70%65%临界界转速区速区避避让后的指令后的指令转速指令速指令nHt100%70%65%临界界转速区速区避避让后的指令后的指令转速指令速指令 将将临界界转速区分速区分为高、低区高、低区 转速上升和下降采用不同的

8、避速上升和下降采用不同的避让方法方法nHt100%70%60%临界界转速区速区避避让后的指令后的指令转速指令速指令低区低区高区高区nHt100%70%65%临界界转速区速区避避让后的指令后的指令转速指令速指令 检测并并发送送临界界转速信号的方法：速信号的方法： 方法一：方法一： 方法二：方法二： 主机主机转速在速在临界界转速区运速区运转的原因可能有两条：的原因可能有两条： 1）车令手柄令手柄进入入临界界转速区。速区。 2）由于）由于负荷程序限制的作用。荷程序限制的作用。逻辑电路路+24V临界界转速速下限下限电位器位器转速指令速指令线nHt100%70%临界界转速区速区nHt100%70%65%

9、临界界转速区速区负荷限制曲荷限制曲线75%负荷荷限制区限制区车令曲令曲线临界界转速速限制曲限制曲线图5-25.3 最大、最小及手最大、最小及手动转速限制速限制 一、最大一、最大转速限制速限制 设置最大置最大转速限制的目的就是要防止主机超速。速限制的目的就是要防止主机超速。 最大正最大正车转速限制速限制值为100%nH。 最大倒最大倒车转速限制速限制值为6070%nH。(螺旋螺旋桨效率低效率低) 紧急情况下，最大正急情况下，最大正车转速限制速限制值可可为110%nH。指令指令发送送线正正车nmax倒倒车nmax手手动限制限制nmin 二、手二、手动转速限制速限制 主机性能主机性能(燃油燃油质量、

10、燃量、燃烧质量、排烟温度、冷却水温度量、排烟温度、冷却水温度) 航行条件航行条件(海况、装海况、装载) 根据以上条件，由根据以上条件，由轮机机长确定。确定。 一般可一般可调节范范围：60100% nH 。 安装位置位于机控室操安装位置位于机控室操纵台面板上。台面板上。 紧急情况下，可撤消急情况下，可撤消该限制。限制。 三、最小三、最小稳定定转速限制速限制 主机主机转速高速高喷油油泵内的柱塞上升速度快内的柱塞上升速度快喷油油压力高力高燃油燃油雾化好化好容易燃容易燃烧。 主机主机转速低速低喷油油泵内的柱塞上升速度慢内的柱塞上升速度慢喷油油压力低力低燃油燃油雾化不好化不好不易燃不易燃烧。再加上其它。

11、再加上其它综合因素，如：合因素，如：压缩冲冲程中所形成的程中所形成的压力和温度不力和温度不够等因素，可能等因素，可能导致主机停致主机停车。 一般情况下，主机最小一般情况下，主机最小稳定定转速的限制速的限制值为2025% nH 。5.4 故障减速和故障停故障减速和故障停车 故障减速和故障停故障减速和故障停车是主机遥控系是主机遥控系统的两个保的两个保护环节。设置的目的就是确保主机安全运置的目的就是确保主机安全运转，免遭，免遭损坏。坏。 滑油滑油压力低力低 凸凸轮轴滑油滑油压力低力低 推力推力轴承高温承高温 超速超速 曲柄箱油曲柄箱油雾浓度高度高故障停故障停车指令指令发送送线故障信号故障信号复位复位

12、强迫运迫运转(Override)停停车电磁磁阀调速器停速器停车电磁磁阀GSVt 滑油温度高滑油温度高 气缸和活塞冷却水温度高气缸和活塞冷却水温度高 排烟温度高排烟温度高 废气透平温度高气透平温度高 废气气锅炉故障炉故障 曲柄箱油曲柄箱油雾浓度大度大 故障减速故障减速电位器的位器的设定定值调节范范围为：6080% nH 故障减速故障减速指令指令发送送线故障信号故障信号复位复位紧急操急操纵t“0”故障减速故障减速电位器位器5.5 负荷程序限制荷程序限制 燃燃烧室的室的组成：气缸套、活塞、气缸盖。成：气缸套、活塞、气缸盖。 组成燃成燃烧室的受室的受热部件会因主机的工作温度而升高。部件会因主机的工作温

13、度而升高。 为了避免温度了避免温度过高：在气缸套外部、活塞和气缸盖内部高：在气缸套外部、活塞和气缸盖内部设有冷却水腔，用水冷却受有冷却水腔，用水冷却受热件。件。 热负荷：荷：单位位时间内通内通过单位冷却表面位冷却表面传出的出的热量。量。 热负荷与荷与传热件壁面两件壁面两侧的温差成正比。的温差成正比。 温差大温差大热负荷大荷大热应力大。力大。 当当热应力力过大大时，会造成金属材料表面疲，会造成金属材料表面疲劳，产生裂生裂纹、表面表面变形或出形或出现桔皮桔皮现象。象。 所以所以须对柴油机的柴油机的热负荷荷进行限制。行限制。 一、一、负荷程序限制器的功能荷程序限制器的功能 什么情况下需要什么情况下需

14、要进行行热负荷的限制？荷的限制？ 并非任何并非任何时候都要限制！限制的原候都要限制！限制的原则是保是保证受受热件的件的热应力在安全范力在安全范围之内。之内。 限制的方法：限制的方法： 限制限制热负荷的手荷的手动措施：措施： 备车时，提前，提前24个小个小时让滑油系滑油系统投入工作，因滑油的工投入工作，因滑油的工作温度作温度约为6070度，起到暖机作用。度，起到暖机作用。 人人为控制主机的加速控制主机的加速时间。在主机。在主机进入高速区后，通入高速区后，通过观察冷却水温度和滑油温度的察冷却水温度和滑油温度的变化，化，还要要结合排烟温度的合排烟温度的变化情化情况，来确定何况，来确定何时对主机的主机

15、的转速增加多少速增加多少转。100n %8040负荷荷限制区限制区负荷非荷非限制区限制区 负荷程序限制器的特点：荷程序限制器的特点： 没有用没有用专门的的传感器来感器来检测主机的主机的热负荷。而是利用主机荷。而是利用主机的的转速来模速来模拟热负荷的荷的变化情况。化情况。 负荷程序限制器的限速范荷程序限制器的限速范围： 一般情况下：一般情况下：80100% nH。 特殊情况下：特殊情况下：70100% nH。 负荷程序限制不荷程序限制不仅在加速在加速过程中起作用，而且在减速和停程中起作用，而且在减速和停车过程中同程中同样起作用。（不同的初始起作用。（不同的初始值） 负荷程序限制器的原理框荷程序限

16、制器的原理框图：指令指令发送送线转速速排烟温度高排烟温度高紧急操急操纵n图5-3 负荷程序限制器的功能：荷程序限制器的功能： 1）主机在）主机在70100% nH加速加速时，转速升高受限制，低于速升高受限制，低于70% nH不受限制。不受限制。 2）负荷程序限制器的限制荷程序限制器的限制值取决于主机受取决于主机受热部件壁面两部件壁面两侧温差在允温差在允许范范围内内时的温度。也就是的温度。也就是说，取决于主机，取决于主机热负荷在荷在允允许范范围内内时的温度。（初始的温度。（初始值问题存在的原因）存在的原因） 3）主机从冷）主机从冷态加速到全速，加速到全速，约需需时间30min60min。 二、二

17、、负荷程序限制器的荷程序限制器的电路路实例例 比比较器的器的输入入输出关系：出关系：nU热限限70%100%微速微速 慢速慢速半速半速全速全速图5-3图5-45.6 加速度限制器加速度限制器 加速度限制器加速度限制器=分分级发送器送器=等速化等速化处理理单元元 对于于转速控制系速控制系统来来讲： 转速指令速指令U(t) 稳态误差差ess 阶跃信号信号 0 热负荷不允荷不允许 斜坡信号斜坡信号 常数常数 加速度信号加速度信号 不不稳定定 实际上，上，车令信号令信号=阶跃+斜坡斜坡+加速度加速度+ 设置加速度限制器的原因：置加速度限制器的原因： 为了使系了使系统稳定，同定，同时还要考要考虑主机所能

18、承受的主机所能承受的热负荷的荷的影响，并且影响，并且获得得满意的意的调速性能，所以需要速性能，所以需要设置加速度限制器。置加速度限制器。 加速度限制器的功能：加速度限制器的功能： 滤去去车令信号中的加速度和令信号中的加速度和阶跃成分，成分，输出速度信号。但出速度信号。但是要求能根据主机的工况，用不同的速率是要求能根据主机的工况，用不同的速率发送。送。 一、一、计数器式加速度限制器数器式加速度限制器 发送速度的改送速度的改变脉冲脉冲发送器送器频率的改率的改变。 优点：全部采用点：全部采用电子元件，可靠性高，子元件，可靠性高，发送速率送速率稳定。定。 缺点：使用缺点：使用电子元件数量子元件数量较多

19、，多，电路复路复杂，不利于，不利于维修。修。 二、二、电容器式加速度限制器容器式加速度限制器 发送速度的改送速度的改变电容充放容充放电回路参数的改回路参数的改变。tu最快速：最快速：起起动、紧急急慢速：慢速：半速以上增速半速以上增速快速：快速：半速以下增速半速以下增速快速：快速：减速、停减速、停车图5-5 优点：点：线路路简单，元件数目少。，元件数目少。 缺点：缺点：线性度差。性度差。tu正常正常紧急急减速、停减速、停车图5-65.7 燃油限制器燃油限制器 燃油限制器一般只用在燃油限制器一般只用在电子子调速系速系统中。中。 一、一、转距限制距限制 为什么要什么要设置置转距限制？距限制？ 假假设

20、主机在主机在额定定转速上运行，航行速度速上运行，航行速度为全速，主机全速，主机输出出额定定转距。距。 如果主机如果主机负载增加增加n主机主机降低降低e=ur-uf上升上升PI调节器器输出出增大增大油油门增大增大喷油量增大油量增大主机主机产生的生的转距增加距增加 n主机主机重新重新稳定在定在额定定转速上。速上。ES八种八种转速限制速限制与保与保护环节燃油燃油给定定值图5-7 如果主机如果主机负载继续增加，由于增加，由于转速速负反反馈的作用，主机的作用，主机转速仍保持不速仍保持不变，即恒，即恒值，但是，但是PI调节器的器的输出即主机的出即主机的喷油量油量却随主机却随主机负载的增加而增加。的增加而增

21、加。 结果，主机果，主机产生的生的转距随距随负载的增加而增加，从而的增加而增加，从而导致主致主机机输出出转距距过大。大。 转距距过大的后果有三点：大的后果有三点： 1）主机）主机轴系和系和轴承的断裂。承的断裂。 2）喷油量油量过大，使燃大，使燃烧不充分而冒黑烟。不充分而冒黑烟。 3）转距距过大，再加上大，再加上转速速较高，会造成主机高，会造成主机过载。 所以，必所以，必须设置置转距限制器。距限制器。 二、二、扫气气压力限制器力限制器 为什么要什么要设置置扫气气压力力限制？限制？ 扫气：柴油机排出的气：柴油机排出的废气气吹吹动涡轮带动离心式离心式压气机气机向气缸供向气缸供给压力力驱走残存的走残存

22、的废气。气。图5-8 主机迅速加速至全速主机迅速加速至全速 大大负荷低速运行荷低速运行时 喷油量很大油量很大 转速速较低低 增增压器供器供气不足气不足 燃油燃燃油燃烧不充分不充分 冒黑烟冒黑烟 气缸气缸结炭炭 受受热件件过热 所以，必所以，必须设置置扫气气压力限制器。力限制器。 在在紧急情况下，以及当主机急情况下，以及当主机处于重复起于重复起动的第二次或第三的第二次或第三次起次起动时，可以撤消，可以撤消该限制限制。 三、手三、手动燃油限制燃油限制 轮机机长根据主机的运根据主机的运转性能，限制最大燃油性能，限制最大燃油给定定值。图5-9图5-7本章作本章作业 1）转速控制系速控制系统中的保中的保护与限制与限制环节有哪些？有哪些？ 2）为什么要什么要设置起置起动转速限制？速限制？ 3）为什么要什么要设置置临界界转速限制？速限制？ 4）临界界转速区的避速区的避让方法有哪几种？方法有哪几种？ 5）引起主机故障停）引起主机故障停车的原因有哪些？的原因有哪些？ 6）引起主机故障减速的原因有哪些？）引起主机故障减速的原因有哪些？ 7）为什么要什么要设置置负荷程序限制？荷程序限制？ 8）为什么要什么要设置加速度限制器？置加速度限制器？ 9）为什么要什么要设置置转距限制？距限制？ 10）为什么要什么要设置置扫气气压力限制？力限制？