柴油机调速特性
第九章柴油机的特性
4.最低转速限制
柴油机转速过↓→燃油雾化和混 合质量↓各种正时不合适→工作 不正常，不稳定。 最低稳定转速限制线如曲线9所 示。 当柴油机按推进特性（曲线11） 工作时，∵Pe＝cn3，转速↓→ 负荷迅速↓，在转速降低到某一 数值以后负荷将减小到最小负荷 速度特性所限制的数值以下，→ 柴油机运转不稳定。 柴油机在各种负荷下持续运转允 许的最低转速为曲线10所限制。
二、柴油机特性及其分类
柴油机的功率Pe Pe＝Cpen i，在柴油机一定时Pe＝C1pen ， 柴油机特性分为三类： 1.速度特性： 平均有效压力不变，有效功率Pe随转速n的变化规律； 2.负荷特性： 柴油机转速不变，有效功率Pe随平均有效压力pe （负荷） 的变化规律；——带发电机的副机按此规律工作。 3.推进特性： 柴油机有效功率随pe和n变化的规律；推进特性为其中典 型的规律。
螺旋桨特性曲线
在船舶稳定航行时（装载、气候、海面状况等都稳 定）， λp 基本不变为常数，根据 FP=K1ρnP2 D4 ， MP= K2 ρnP2D5 ， 则 推 力 和 扭 矩 可 表 达 为 ： FP=C1nP2 ，MP= C2 nP2。此时桨所需的功率，根据 p20公式可写成： PP= MP n / 9550，故：PP= CnP3 KW。 （桨吸收的功率与转速的3次方成正比，扭矩与转速 的平方成正比。）
3.部分负荷速度特性
当油量调节机构固定在比 标定位置小的位置时，所 测得的柴油机特性称为部 分负荷速度特性（亦称部 分特性）。如图中的曲线4、 5、6所示。
第三节 负荷特性
测取负荷特性时，在改变外负荷的同时改 变每循环供油量，使n保持不变。从公式 Pe=Cpeni可看出这时有效功率Pe与平均有效 压力pe成正比（Pe=Bpe）。
柴油机调速
喷油泵的速度特性当柴油机负荷稍有变化 时，导致柴油机转速变化很大。 当负荷减小时，柴油机转速升高， 转速升高导致柱塞泵循环供油量增加， 循环供油量增加又导致转速进一步升高， 这样不断地恶性循环，造成发动机转速越 来越高， 最后飞车；
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调速器的功用
调速器能根据发动机负荷变化而自动 调节供油量， 从而保证发动机的转速稳定在很小的 范围内变化。
调速器的主要类型
按调速范围分类
按执行机构分类
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按调速范围分类
极限调速器——只限制最高转速不超过 规定值，低于此值时不起调节作用。 定速调速器——在负荷变化时转速保持 在规定的范围内（标定值的±10%） 双制式限速调速器——能维持最低转速 并可限制最高转速，中间转速要人工调 节。 全制式调速器——在最低稳定转速到最 高稳定转速的全部运转范围内均能自动 调节喷油量以保持任一设定转速。
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第五节
调速器的故障与管理
P190
调速器的常见故障
调速器的维护管理
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调速器的常见故障
柴油机工作中转速出现异常,通常考 虑以下三个方面: 柴油机工作性能恶化 调速器某些辅助设备失常
调速器本身失常
应进行以下检查
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确认柴油机负荷是否起出标定负荷
突加全负荷瞬时调速率 稳定时间 ts :
nmax nb 100% nb
nmin nmax 100% nb
突加或突减全负荷后转速波动的时 间
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第八章 柴油机的调速
用来放大感应机构的输出能量。套筒 34 由驱动
轴 28 带动回转。
（4）调节机构 由动力活塞 23、输出轴 12
及油量调节杆 13 等组成。用来拉动调油杆调节
图 6-2-6 UG-8 表盘式调速器外形图
供油量。 （5）恒速（弹性）反馈机构 主要由大反
馈活塞 33、小反馈活塞 30、反馈弹簧 29、补偿针阀 31、反馈杠杆 45 和杆 40、可调支点 47、
第八章 柴油机的调速和操纵 第一节 柴油机的调速
作用：通过改变油量调节机构，将柴油机的转速调节到规定的转速范围，并且根据柴 油机负载的大小自动调节供油量，使其转速维持在一规定范围内。
一、柴油机调速的必要性
1．船舶主机的调速
船舶主柴油机有自动调速能力。若不严格要求 转速恒定不变，则不必装调速器。
我国有关规范规定，船舶主机必须安装可靠的 调速器（限速器），使主机转速不超过 115%标定转 速。
1．静态指标 l）稳定调速率 δ2
稳定调速率δ 2（静态速差率、速度降）定义：指当操纵手柄在标定供油位置时，空载 转速 nomax 与标定转速 nb 之差同标定转速 nb 比值的百分数，即：
2
nomax nb
nb
100 %
（6-1-1）
稳定调速率δ 2 用来衡量调速器的准确性，其值愈小，表示调速器的准确性愈好。
第二节 调速器
一、机械式调速器
机械式调速器主要由飞重 3、滑动套筒 4 及调速弹簧 5 组成。
调速器的工作原理：飞重离心力与弹簧作用力达到平衡状态时。油门到达所设定的
转速位置 机械调速器的工作特点：调速器不能保持柴油机在调速前后的转速不变，即δ 20。 当外负荷减少后，调节后的稳定转速要比原稳定转速稍高； 当外负荷增加时，调节后的稳定转速要比原稳定转速稍低。 产生这种转速差的根本原因在于感应元件与油量调节机构之间采用了刚性连接；
调速特性
调速机构对主动带 轮的轴向作用力
调速机构存在的主 要问题
调速机构的改进设 计
1 调速机构工作原理：
摩托车 V型橡胶带式无级自动变速器主要由3个功能部件组成：主动带轮、V型橡胶带及从动带轮等。通过适 当调整这3部分的相互作用，使摩托车无级变速传动系统完成无级变速传动机构的基本功能。主动带轮安装在曲轴 上，由固定轮盘、移动轮盘、调速蹄块、回位弹簧、三角架、压盘和滚子等组成。
轴向力的大小决定了CVT的传动比、结合转速和调速区间，为了得到符合设计要求的结合转速和调速范围， 需要进行分析和匹配。由于调速蹄块质量和形状的调整较为繁琐，不易实现，因此提出的理论优化方案只涉及到 主、从动弹簧的刚度及其初始压缩量 4个参数的调整，而保持调速蹄块的形状和质量不变。
主、从动轮弹簧刚度和初始压缩量这 4个参数对于 CVT的调速特性影响较大，其中结合转速仅和主动轮弹簧 刚度及其初始压缩量有关，而整个调速范围除了和主动轮弹簧刚度及其初始压缩量有关以外还和被动弹簧的刚度 及其初始压缩量有关。
其工作原理是将调速蹄块随曲轴旋转产生的离心力，通过滚子转换为作用于移动轮盘上的轴向力，实现对整 个传动系统速比的调节。
2 存在的主要问题：
摩托车无级变速传动系统是靠摩擦力工作的，传动带与带轮的工作面之间必须压紧，而压紧力由加压装置提 供，即随着调速蹄块位置和弹簧压缩程度的不同，压紧力将有不同。最主要的因素是在低速比时，传动带和带轮 之间的接触弧段过小，导致传动带所受轴向力不足。
机械式调速器的工作与分析
调速器的分析
结论
调速器的调速特性是指喷油泵供油调节拉杆的位置随喷油泵凸轮轴转速而变化的规律。通常它用特性曲线的 形式来表示。
两极式调速器的调速特性：
全程式调速器和两极式调速器的调速特性曲线可以看出，操纵杆在全负荷位置时它们的特性曲线形状相似(带 校正装置)，但部分特性曲线不相同。
柴油机调速特性分析报告
柴油机调速特性分析报告一、前言 (2)二、柴油机调速的分类 (2)2.1按照结构和工作原理来分类 (2)2.1.1机械式调速器 (2)2.1.2液压式调速器 (3)2.1.3电子式调速器 (4)2.2功能分类的机械 (4)2.2.1定速调速器 (4)2.2.2全程调速器 (5)2.2.3两级式调速器 (5)2.2.4复合式调速器 (7)三、结论 (7)一、前言发动机当负荷减小时，转速升高，转速升高导致柱塞泵循环供油量增加，循环供油量增加又导致转速进一步升高，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车；反之，当负荷增大时，转速降低，转速降低导致柱塞泵循环供油量减少，循环供油量减少又导致转速进一步降低，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。
柴油机本身的速度特性不能满足大多数从动机械的要求，因为其扭矩曲线比较平坦，当外界阻力矩有少量变化时柴油机转速就会有很大波动。
这对柴油机及其从动机械的正常运转不利，因此柴油机需装设调速器，调速器可根据外界阻力矩的变化，自动调节供油量，从而使柴油机保持在所要求的转速下稳定运转。
二、柴油机调速的分类：不同的调速器会导致柴油机具有不同的调速特性，调速特性表征了柴油机克服外界阻力矩波动时保持稳定工作的能力，按功能来分类，柴油机调速器可分为以下几种：•定速调速器•两极调速器•全程调速器•复合式调速器按照结构和工作原理来分类，柴油机的调速器可分为以下形式：•机械式调速器•液压式调速器•电子调速2.1按照结构和工作原理来分类2.1.1机械式调速器最早机械式调速器是1874年由James发明的离心式机械调速器目前广泛应用的机械式调速器，如下图所示，利用飞锤旋转时产生的离心力与调速器弹簧回位力之间的平衡的原理来实现调速过程的，当转速变化时，飞锤的转动即转变为滑套及其相连接的喷油泵齿杆的移动，以达到调节喷油泵循环供油量的目的。
图：机械式由于飞锤所产生的调节力在低速时较小，故这种调速器只适用于高速的中小功率柴油机，对大型柴油机，由于油量调节机构磨擦阻力较大，加之柴油机转速不高，若再采用纯机械式飞锤，势必要增加飞锤与调速质量与尺寸，使调速器的结构十分笨重而导致灵敏度降低。
船用柴油机调速系统技术要求和试验方法-最新国标
船用柴油机调速系统技术要求和试验方法1范围本文件规定了船用柴油机调速系统的术语和定义、技术要求、试验方法等。
本文件适用于船用柴油机调速系统的设计、制造和验收。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
中国船级社《钢质海船入级规范》3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1调速系统speed governing system指由调速器和调节对象组成的系统。
调速器包括位置控制式燃油喷射系统和时间控制式燃油喷射系统，调节对象包括柴油机及其负载装置。
3.2转速调节的过渡过程transitional process of speed adjustment指负载变化引起的转速随时间变化的过程（见图1）。
图1转速调节过渡过程曲线3.3额定功率specified powerPer指柴油机按用途和使用特点在铭牌上所标明的功率，亦称额定负载。
3.4额定转速specified speedrn 指柴油机发出额定功率时的相应转速。
3.5额定工况specified working condition 柴油机在额定功率和额定转速下运行的工况。
3.6最高瞬时转速maximum transient speedmaxn 柴油机在额定工况下运行时，突卸额定负载后，转速升高达到的最大值。
3.7空载转速no-load speedin 3.8min柴油机在不带载情况下的稳定转速。
最低瞬时转速 minimum transient speedn 柴油机在空载下稳定运行时，突加额定负载后，转速降落达到的最小值，以n min 表示。
3.9部分负载时的转速part-load speedLn 柴油机在部分负载下运行时的稳定转速。
3.10转速波动率speed stability bandwidth υ柴油机在负载不变的工况下运行，在一定的时间间隔内（不少于1min）测得的最高转速1n 和最低转速2n 之差对两倍额定转速r n 的百分比，并按公式（1）计算：1r100%n nn υ-=⨯22 (1)式中：n 1——测得的最高转速，单位为转每分（r/min）；n 2——测得的最低转速，单位为转每分（r/min）；n r ——额定转速，单位为转每分（r/min）。
柴油机发电机怎样调速
柴油机发电机怎样调速柴油发电机组是用来为各类用电负载供电和服务的。
因此，对机组性能的要求，也就是满足各类负载系统能够正常工作的条件所决定的。
包括油田在内的现代负载，除照明等生活用电外，多数为电动机和各类控制系统，他们对电压和频率都有稳定和波动尽量小的严格要求。
例如电动机（其转速为同步转速乘以（1减转差率），一般为同步转速的96~97%左右），n=60f/p，频率即柴油机转速，其变化直接影响负载转速波动）；（M=P/Ω=CeΦI`2COSφ、E=Ceφn），电压变化因为（U=IR），直接影响电动机负载的输出转矩变化，（发电机电压∝励磁电流）需要调整励磁电流来快速响应，从而稳定电压，进而稳定输出转矩。
综上，发电机组的要求主要就是是稳定柴油机转速（频率）和发电机电压。
柴油机发电机怎样调速如果把柴油机概念简化，可以把它看作以下模式：在一个相对密闭的汽缸内，把适量的柴油和一定量的空气充分混合，然后压缩到燃点温度后（冰箱、空调原理，压缩生温），混合气爆燃、膨胀，推动活塞向前运动做功，再由曲柄连杆机构将活塞的直线运动变为旋转运动（缝纫机），进一步形成周而复始的工作状态，持续带动外部负载工作。
在这个过程中，如果混合比合适，柴油多，产生的气体和热量也就多，推动活塞的力量也就越大，在外部阻力一定的情况下，机构运动速度将变得越来越快；当外部负荷变少、阻力变小的情况下，也产生同样的效果。
反之，亦然（上下坡推车）。
而如果混合比不合适时，便会产生燃烧不充分或者不能可靠点燃的情况。
所以现代柴油机围绕以上过程，进行了大量改进工作：围绕前者，也就是提高“调速”精度和系统反应速度，从而满足那些对转速稳定性和反应快速性方面有要求的负载。
针对混合比问题，除了采取增压充气技术外，又增加了检测空燃比变化的闭环控制回路，以双向控制进油和进气量，提高经济性和排放等指标。
通过简化的柴油机概念，我们可以知道：柴油机的调速可以通过两种途径----改变负载或者改变燃油量----当然，用恶劣的空燃比也能使转速改变，但是那不是我们这次讨论的合适话题。
第一节 柴油机的调速
3）双制式调速器：维持最低转速和限制最 高转速，用于对低速性要求较高或带有 离合器的中小型船舶主机 4）全制式调速器：柴油机的全部运转范围 内均能自动调节供油量以保持任一设定 转速不变。广泛用于船舶主机及发电柴 油机
2按执行机构分类 1）机械式（直接作用式）：直接利用飞重产 生的离心力去移动执行机构 2）液压式（间接作用式）：飞重产生的离心 力控制液压放大机构，并不直接移动执行 机构。它与机械式转速感应元件都是利用 力平衡原理（调速弹簧预紧力与飞重离心 力平衡） 3）电子调速器：信号监测或执行机构采用电 气方式
第八章 柴油机的调速装置 第一节 柴油机的调速
一、调速的必要性 1船舶主机 若喷油泵的供油量不变而外负荷增加 （如海面阻力增加），柴油机在较低转速下 稳定运转；反之，若外负荷降低，则柴油机 在较高转速下稳定运转。故柴油主机有自动 变更转速以适应外界负荷变化的能力。为了 防止主机运转中超速，我国规定船舶主机必 须要装限速器，使主机转速不超过115％nb
2船舶发电柴油机 若喷油泵的供油量不变而外界负荷增 加，柴油机会降速并最终停车；反之， 当外界负荷减少时，柴油机将增速并最 终飞车。故发电柴油机自身没有自动调 速能力，必须装设定速调速器，且要求 有差调节（机械式或液压表盘式调速器， 液压表盘式最佳）
二、调速器类型 1按调速范围分类 1）极限调速器：只用于限制柴油机的最高 转速不超过某规定值，而在转速低于此称单制调速器，用于发 电柴油机
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在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功
能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转
速下都能稳定运转。
图：全程式调速器
2.2.3
两极式调速器只在柴油机的最高转速和怠速起自动调节作用，而在最高转速
和怠速之间的其他任何转速，调速器不起调节作用。
中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的
作用，具有低速稳定、高速控制灵敏，操作轻便，易于修复调整等特点，能满足 农用运输车及其调速器中，转速感应元件仍采用离心式飞锤，其功能只是将转速变 化的信息转换为控制液压机构滑阀的运动， 而调节力的放大、连接喷油泵齿杆的 助力活塞的运动、齿杆运动信号或转速的反馈以及其他许多附加功能， 均由液压 系统来完成。
2.1.3
在电子调速器中，不采用离心飞锤来作为转速感应元件， 而是用各种电测方 法来确定转速的大小，而且转速的测量、设定、比较与调节均采用电子控制，因 此整个系统具有很高的响应速度与调节精度， 也易于准确地实现恒速调速，能够 满足柴油发电机组的无差并联运行的要求，因此是一种有发展前途的调速器。
柴油机调速特性分析报告
（宋国民）
（2010年3月）
一、前言2
二、柴油机调速的分类2...
2.1按照结构和工作原理来分类2..
2.1.1机械式调速器2...
2.1.2液压式调速器3...
2.1.3电子式调速器4...
2.2功能分类的机械4...
2.2.1定速调速器4...
2.2.2全程调速器5...
2.2.3两级式调速器5...
2.2.4复合式调速器7...
三、结论7
一、前言
发动机当负荷减小时， 转速升高， 转速升高导致柱塞泵循环供油量增加， 循 环供油量增加又导致转速进一步升高， 这样不断地恶性循环， 造成发动机转速越 来越高，最后飞车；反之，当负荷增大时，转速降低，转速降低导致柱塞泵循环 供油量减少， 循环供油量减少又导致转速进一步降低， 这样不断地恶性循环， 造 成发动机转速越来越低，最后熄火。
不同的调速器会导致柴油机具有不同的调速特性， 调速特性表征了柴油机克 服外界阻力矩波动时保持稳定工作的能力， 按功能来分类， 柴油机调速器可分为 以下几种：
定速调速器
两极调速器
全程调速器
复合式调速器
按照结构和工作原理来分类，柴油机的调速器可分为以下形式：
机械式调速器
液压式调速器
电子调速
2.1
2.1.1
最早机械式调速器是1874年由James发明的离心式机械调速器目前广泛 应用的机械式调速器，如下图所示，利用飞锤旋转时产生的离心力与调速器弹簧 回位力之间的平衡的原理来实现调速过程的， 当转速变化时，飞锤的转动即转变 为滑套及其相连接的喷油泵齿杆的移动，以达到调节喷油泵循环供油量的目的。
廝油方阿
图：机械式
柴油机本身的速度特性不能满足大多数从动机械的要求， 因为其扭矩曲线比 较平坦，当外界阻力矩有少量变化时柴油机转速就会有很大波动。 这对柴油机及 其从动机械的正常运转不利， 因此柴油机需装设调速器， 调速器可根据外界阻力 矩的变化，自动调节供油量，从而使柴油机保持在所要求的转速下稳定运转。
二、柴油机调速的分类
2.2
2.2.1
发电用柴油机要求在外界负荷（用电量）变化时能保持恒定的转速，以保证 发电机的电压和频率恒定。若外界负荷减少而喷油量不变，则柴油机的功率就会 大于外负荷而使转速升高，转速升高后又进一步扩大了功率的不平衡，使转速继 续升高以致发生飞车，反之，若外界负荷增加而喷油量不变，柴油机转速就会降
低并最终导致停车。所以，发电柴油机自身没有自动调速性能， 为保证在外负荷 变化时仍能保持恒速稳定运转，必须装设定速调速器。
由于飞锤所产生的调节力在低速时较小， 故这种调速器只适用于高速的中小 功率柴油机，对大型柴油机，由于油量调节机构磨擦阻力较大， 加之柴油机转速 不高，若再采用纯机械式飞锤，势必要增加飞锤与调速质量与尺寸， 使调速器的 结构十分笨重而导致灵敏度降低。
早在二十世纪60年代，美国WOODWARD公司推出2301/EG-3P型电-液 调速器，实际上都是液压与机械结构或液压与电子控制结合的调速器