第七章 柴油機特性

第七章柴油機特性

一．船舶柴油機的運轉工況柴油機在各種不同條件下運轉的工作狀況（功率和轉速）稱為柴油機運轉工況。

柴油機在船上的用途：主機，副機，應急發(fā)動機

1.發(fā)電機工況：為保持電站v.f

恒定，則柴油機轉速n必須恒定，即n不變，功率隨負荷變化

2.螺旋槳工況：柴油機用作船舶主機驅動螺旋槳，滿足Pe∝n***33.其它工況：柴油機功率與轉速之間沒有一定的關系，轉速由工作機械所需的速度決定，功率由工作機械運行中的阻力所決定。二.柴油機特性及研究柴油機特性的目的

1.柴油機特性及特性曲線柴油機主要性能指標和工作參數(shù)隨運轉工況的變化而變化的規(guī)律稱為~

這種變化規(guī)律的曲線形式稱為柴油機的特性曲線。

2.掌握柴油機特性的目的①評價柴油機性能：從出廠時的特性曲線中可以對新出廠或大修后的柴油機的動力性，經(jīng)濟性，可靠性和使用可能性等做出鑒定。對使用者而言

柴油機特性是選型配套和提出產(chǎn)品改進意見的重要依據(jù)。②確定柴油機工況：由特性可決定柴油機在船舶使用條件下的極限容許使用范圍，選擇最佳工作點和合理地調整柴油機，使它在常用工況下具有較好的工作性能。③分析影響特性的因素，以便尋找改變發(fā)動機特性的途徑，使柴油機性能得到進一步提高。④檢測柴油機工作狀態(tài)：將運轉中檢測到的主要性能指標和工作參數(shù)與特性曲線給出的相應工況下的數(shù)值進行比較，借以查明柴油機的工作質量和技術狀態(tài)。以便發(fā)現(xiàn)問題，及時調整和檢修。三.柴油機特性分類

1、速度特性2、負荷特性3、推進特性

4、調速特性

5、限制特性（等轉矩限制特性和等排溫限制特性）四.速度特性定義：將噴油泵油量調節(jié)機構固定在某一位置，改變柴油機負荷，使柴油機轉速變化，測得柴油機主要性能指標和工作參數(shù)隨轉速而變化規(guī)律。分類：全負荷速度特性，部分負荷速度特性，超負荷速度特性，極限速度特性

1、全負荷速度特性（額定外特性）曲線3：額定工況供油量

2、部分負荷速度特性（部分外特性）

曲線4、5：額定工況（90%、75%…..40%）供油量

3、超負荷速度特性（超額功率外特性）

超額功率---110%額定功率運行至少一小時,而不冒黑煙

曲線2：超額功率供油量

4、極限速度特性（極限外特性）

曲線1：各傳速下最大功率之油量附：標準試驗環(huán)境狀況：中國國家標準：大氣壓力為100KPa

；相對濕度為30%；環(huán)境溫度為25℃國際船級協(xié)會（IACS）：大氣壓力為100KPa

；相對濕度為60%；環(huán)境溫度為

45℃；中冷器冷卻介質進口溫度為32℃

五.負荷特性、推進特性1.負荷特性定義：在轉速保持不變的情況下，柴油機各項性能指標和工作參數(shù)隨負荷變化的規(guī)律。

A.發(fā)電柴油機按負荷特性運轉

B.裝有全制式調速器的船舶主機，在設定轉速不變的情況下，當負荷變化時，柴油機按負荷特性運轉。

2.推進特性在船舶推進系統(tǒng)中，船、機、槳三者組成一個統(tǒng)一整體。根據(jù)螺旋槳理論：螺旋槳的推力Fp

Fp=KF.ρ.np2.D4

螺旋獎的扭矩Mp

Mp=Km.ρ.np2.D5

螺旋槳的功率Pp

Pp=Km.ρ.D5.np3

螺旋槳的進程比λp

λp=vp/(np.D)

螺旋槳特性：螺旋槳的推力和轉矩與其轉速的平方成正比；螺旋槳所需的功率與轉速的三次方成正比。這個規(guī)律稱為~

推進特性：柴油機依照螺旋槳特性工作時，其各性能指標和工作參數(shù)隨轉速變化的規(guī)律。稱為~六.調速特性和限制特性1.調速特性：調速器轉速設定機構固定在某一位置時，當外界負荷從零到最大值或相反過程的全部變化范圍內，柴油機的功率，轉矩與轉速之間的變化規(guī)律。它不涉及柴油機的內部工作過程；而只與調試器的工作性能有關。

2.柴油機的限制特性為提高柴油機工作的可靠性和使用壽命，對柴油機工作的機械負荷和熱負荷都加以必要的限制，既要防止超功率，又要防止超扭矩；既要防止超轉速，也要防止超溫度。實現(xiàn)上述限制的理論手段即為柴油機的限制特性。

A.等轉矩限制特性Pe=Men/9550Me≤Mb=9550Pb/nb

Pe=Cn

B.等排溫限制特性----限制熱負荷

七.柴油機和螺旋槳的配合原則：既使柴油機功率得到充分利用，又不會使其在全部的運轉范圍內超負荷。

1.以主機標定工況配槳根據(jù)主機的標定功率Pb和標定轉速nb來選配螺旋槳，使所選槳特性曲線與柴油機全負荷速度特性曲線相交于標定工況點a，柴油機在a點平穩(wěn)運轉，螺旋槳完全吸收柴油機發(fā)出全部功率。稱之為以主機標定工況配槳

2.螺旋槳結構參數(shù)對機槳配合的影響螺旋槳主要結構參數(shù)---直徑D或螺距比H/D不同，其螺旋槳特性曲線不同

H/D越大，螺旋槳特性曲線越陡。機槳配合“過重”或“過輕”分析。

變工況時的機槳配合重載污底逆風淺水區(qū)-----λp↓螺旋槳特性曲線為Ⅰ,變陡

順風順水順流-----λp↑螺旋槳特性曲線為Ⅲ，變平正常航行時螺旋槳特性曲線為Ⅱ八.柴油機主機的選型區(qū)域每一種型號的船用柴油主機都有一種選型區(qū)域（layoutdiagram）,區(qū)域內任何一工況點都可被選為:約定最大持續(xù)功率CMCRCMCR（ContactMaximumContinuousRating）:所謂約定最大持續(xù)功率是指由船東和廠方商定的在船上實際使用的最大功率。它的確定需考慮多種因素，如推進功率，螺旋槳效率，航行的效率，功率和轉速儲備等。CMCR

確定后，便可確定柴油機允許運行范圍。

SulzerRTA功率55~100%轉速72~100%R1為最大持續(xù)功率點即MCRR1-R3等平均有效壓力線MAN/B&WMCL1L3為額定等平均有效壓力線L2L4為80%等平均有效壓力線L1L2為額定等轉速線L3L4為75%額定等轉速線選型區(qū)域內，最高爆壓Pz相同九.約定最大持續(xù)功率的確定

1.螺旋槳設計點的確定船舶類型；載重量；航速確定→螺旋槳確定→不帶海況儲備的螺旋槳特性曲線確定→螺旋槳設計點PD確定。

2.約定最大持續(xù)功率的確定

實際航行中考慮到螺旋槳和船體污染，海況惡劣→海況儲備15%PD

發(fā)動機使用一段時間后性能下降→柴油機功率儲備10~15%CMCR

正常航行