第5章 柴油机的起动、换向、调速、操纵及运行管理

第五章柴油机的起动、换向、调速、操纵及运行管理第一节起动装置第二节换向装置第三节调速装置第四节柴油机的操纵系统第一节起动装置一、概述二、压缩空气起动装置的组成和工作原理一、概述启动转速的一般范围高速柴油机80～150r/min；中速柴油机60～70r/min；低速柴油机25～30r／min。起动方式借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来，如人力手摇起动、电机起动和气力或液压马达起动等。借助于加在活塞上的外力推动活塞运动使曲轴旋转起来，如压缩空气起动。返回二、压缩空气起动装置的特点组成和工作原理特点组成工作原理特点优点：起动能量大，起动迅速可靠，在紧急情况下还可以利用压缩空气来刹车和帮助操纵缺点：构造较复杂，重量较重，故不适用于小型高速柴油机返回组成空气压缩机、起动空气瓶、主起动阀、空气分配器、气缸起动阀和起动控制阀等返回工作原理返回第二节换向装置一、换向原理和方法二、双凸轮换向原理及换向装置三、单凸轮换向原理及装置一、换向原理和方法换向方法改变螺旋桨的旋转方向（称直接换向）改变螺旋桨叶的螺距角（称变距桨换向）对换向装置的基本要求应能准确、迅速地改变各种换向设备的定时关系，保证正、倒车的定时相同。换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证柴油机运转安全。需要设置防止柴油机在运转过程中各凸轮定时相对曲轴发生变化的锁紧装置。换向过程所需时间必需满足《钢质海船入级与建造规范》的要求（小于15s）。返回二、双凸轮换向原理及换向装置(1)二、双凸轮换向原理及换向装置(2)返回三、单凸轮换向原理及装置（1）第一种：曲轴不动，通过换向装置使凸轮轴相对与曲轴转过一个差动角，一般为滞后差动。第二种：凸轮轴不动，先进行空气分配器换向操作，在进行反方向起动使曲轴反向回转之初，曲轴相对凸轮轴转过一个差动角之后才带动凸轮轴一起转动。此种方法为滞后差动。三、单凸轮换向原理及装置（2）第三种：先进行空气分配器换向操作，在进行反向起动之初，通过差动机构使凸轮轴与曲轴二者之间有一定的转速差，待完成差动角后，再进人同步转动。此种方法一般为超前差动。第四种：曲轴与凸轮轴均不动，通过改变喷油泵滚轮在凸轮轴上的倾斜方向完成换向差动（其实质仍为超前差动）。返回第三节调速装置一、柴油机调速的必要性二、调速器的类型三、超速保护装置一、柴油机调速的必要性（1）发电柴油机自身没有自动调速性能，欲使其在外界负荷变化时仍保持恒速稳定运转，必须在柴油机转速随外界负荷变化时相应地调节柴油机的供油量，以使其有效功率与外界负荷的变化相适应，即在发电柴油机上必须装设定速调速器，以保证柴油机始终能以规定的转速稳定运转。一、柴油机调速的必要性（2）对于船舶主机，调速器可以保证主机在任意设定的转速下稳定运转。可以防止主机运转中断轴、螺旋桨失落或出水等造成柴油机超速飞车。根据我国有关规范规定，船舶主机必须要装设可靠的调速器（限速器），使主机转速不超过115%标定转速。返回二、调速器的类型按调速范围分类极限调速器定速调速器双制式调速器全制式调速器按执行机构分类机械式（直接作用式）调速器液压（间接作用式）调速器电子调速器返回三、超速保护装置凡标定功率大于220kW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。返回第四节柴油机的操纵系统一、操纵系统的基本要求二、操纵系统的类型三、几种典型的操纵系统（略）一、操纵系统的基本要求（1）必须能够迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并应满足船舶规范上的相应要求。要有必要的连锁装置，以避免误操作和事故。必须设有必要的监视仪表和安全保护与报警装置。一、操纵系统的基本要求（2）操纵机构中的零部件必须灵活、可靠，不易损坏。操作、调节方便，维护简单。便于实现遥控和自动控制。返回二、操纵系统的类型按操纵部位和操纵方式分按遥控系统所使用的能源和工质分按操纵部位和操纵方式分机旁手动操纵：操纵台设在机旁，使用相应的控制机构操纵柴油机使之满足各种工况下的需要。机舱集控室控制：在机舱的适当位置设置专用的控制室实现对柴油机的控制和监视。驾驶室控制：在驾驶室的控制台中由驾驶员直接控制柴油机。返回按遥控系统所使用的能源和工质分电动式主机遥控系统气动式主机遥控系统液力式主机遥控系统混合式主机遥控系统微型计算机控制系统电动式主机遥控系统以电作为能源，通过电动遥控装置和电动驱动机构，在集控室对主机进行操作。优点：控制性能好，可实现准确的控制，不受信号传递距离的限制，有利于远距离控制；不需要油、气管路，无油、气处理装置，不必担心漏油、漏气；易于实现较高程度的自动化，是实现主机遥控的最佳途径。缺点：系统管理水平要求高，需要配备具有一定电子技术知识且较熟练的操作管理人员。适用范围：远距离遥控系统返回气动式主机遥控系统以压缩空气作为能源，通过气动遥控装置和气动驱动机构对主机进行遥控。优点：信号传递范围比较远，一般在100m以内可满足系统的控制要求，信号传递基本不受温度、振动、电气干扰等的影响。因为有管路和气压，可以看得见，摸得着，动作可靠，维护方便。缺点：信号传递没有电动式快，对气源的除油、除尘、除水的净化处理要求较高，否则易使气动元件失灵。适用范围：近距离遥控系统返回液力式主机遥控系统以液压油作为能源，通过液压遥控装置和液压驱动机构对主机进行遥控。优点：结构牢固，工作可靠，传递力较大。缺点：液压传动有惯性和所用油的粘度受温度的影响等，会使传动的灵敏性和准确性受到影响适用范围：近距离遥控系统返回混合式主机遥控系统电—气混合式和电—液混合式。适用范围：即从驾驶台到机舱采用电传动，机舱系统采用液动或气动。应用广泛。返回微型计算机控制系统通过软件设计给出一个计算机执行程序以取代常规遥控系统的控制回路，用软件取代硬件程序。特点：用微处理机取代了分立元件或集成逻辑电路元件，体积小，功能强，扩大了逻辑功能、运算功能和增加了灵活性，可实现最佳状态和最经济性控制。返回三、几种典型的操纵系统（略）