大连海事大学2025年3月6日 四小证更新 Z01基本安全Z02精通艇阀Z04高级消防
课程安排
上课时间2025-03-06
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培训时长2.5天左右 www.hxseaman.com
报到时间2025-03-06 培训报名微信：hxhy991
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培训内容
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费用说明
培训相关费用：
公正、公开、透明，全心全意服务学员
培训费 Z01基本安全
Z02精通救生艇筏和救助艇
Z04高级消防
考试费 已含在培训费内，无需额外缴纳
住宿费 未含在培训费内，如有相关费用，需自行承担 | 15-30元/天不等，以学校安排为准
保险费 已含在培训费内，无需额外缴纳
教材费 没有此费用 | 无收款，自行安排
体检费 没有此费用 | 无收款，自行安排
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机械调速器虽然结构简单、价格低廉，但是，随着使用时间的增长，零部件的磨损 ，再加上维护不利，经常会出现故障。
众所周知，由于两台柴油机的调速率不一致，使得机组并联运行后出现异常现象的情况，在船舶柴油机调速器中是经常会发现的。
笔者在某轮工作时，就遇到了这样的情况。
该轮电站400KVA，由两台柴油机带动，两台 200KVA的三相交流发电机供电。
该柴油机是20多年老旧机型，型号为 YANMAR6MAL，是6缸四冲程直接喷射式柴油机，转速 900RPM，发电机电压440V，频率60Hz，功率因数0.8，每机可输出有功功率160kW。
由于功率不大，因此它的原动机是采用机械调速器来进行调速的，由于多年的运转，调速器中零部件的磨损，以及其它一些原因，造成了两台柴油机的机械调速器的稳定调速率不一致。
因为这种调速器的静差率是不可调的，它们单独运行时，基本上还能满足要求。
而并联运行时，则经常出现问题。
2007年10月8日上午在码头，船上四台起货机马达全部起动运行。
因为起货机是液压的，马达主要是带动油泵运行，所以负荷还是比较平稳的。
当值班人员根据负载的情况 ，使两台发电机并联运行，并调节伺服开关，使两机输 出功率相等，这时输出功率比较大，电站运行正常。
四个小时后，工人把起货机马达全部停止运行，不久，1号发电机自动跳闸，脱离电网，但是1号发电机的原动机仍继续运转。
仔细检查现场，1号柴油机各项仪表参数正常，逆功率继电器已经动作。
询问当值人员，两台柴油机当时没有人动过，配电板及伺服开关也没有人动过，这就排除了人为因素。
因为柴油机跳闸后仍能运转，也排除了滑油低压保护装置或超速保护装置动作的情况，因为如果它们动作的话会使柴油机停车。
停车后拆开检查未发现异常，装复后运转正常，下午继续使用也没发现问题，后来船舶出港时，两机并车后不久又出现了 1号机跳闸的情况，和上次跳闸情况相似，都是在几个大泵浦电动机关闭后出现的。
这样的现象后来还发生过多次。
因为其它方面找不出什么问题，所以故障原因暂不清楚。
为了查找故障原因，笔者根据跳闸情况进行了模拟试验。
首先使两机并联运行，并起动所有的大功率电动机，这时每台发电机组大约承担75％的功率，调整频率到标准频率，并使功率均分，然后逐一关闭电动机，即减小总负载，继而发现频率在上升，有功功率在减小，而 1号机的有功功率减小得 比2号机快，最后 1号机功率指示接近于零，再关闭一电动机，就发生了跳闸。
在仔细分析后，断定跳闸故障是由于两机的调速特性不一致而造成的。
二、故障处理
为了避免发生跳闸，值到人员要根据负载情况经常进行人工调节 ，始终使两机输 出功率相同。
但这很难做到，因为负载的变化通常是无规律的，值班人员不可能始终盯在配电板看两机的功率分配情况。
另一个方法就是设法使两机的稳定调速率相等。
改变调速器弹簧的刚度能改变调速器的稳定调速率。
因为从空车到全负载油量调节杆移动的距离是一定的，与它相连的调速器滑套移动的距离也是一定的。
弹簧刚度越大，滑套移动一定距离时，弹簧力的变化量越大，与其相平衡的飞铁离心力改变的越多，转速差就越大。
因此改变弹簧的刚度可以使稳定调速率变化，但是在船上要制作一定刚度和尺寸的弹簧是很难办到的，所以调换弹簧有一定的困难。
而从调速器的扛杆、拉杆方面考虑，却有一比较容易的调节方法，图1是某轮调速器的杠杆、拉杆机构简图。
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图 1 调速器的杠杆、拉杆机构简图
原先杠杆输 出支点在 A点，现经过适当的加工和改动，把支点调到 B点。
这样一来实际上就是把滑套的位移进行了放大，滑套较小的移动能引起拉杆较大幅度的动作。
这样，从空载到满载，拉杆移动的距离不变，而与相连的滑套移动距离将比原来小，弹簧力的变化量也减小，与其平衡的飞铁离心力改变量也减小，转速差就变小。
使稳定调速率调小了，调速特性比原先平坦了。
鉴于上述原理，我们对该船发电柴油机的调速器进行了改动，改动后的检测数据如表 1所示。
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由表1可见 ，说明调速器经改动后，负荷变化时发电原动机 的转速变化明显减小，说明稳定调速率明显减小，但不灵敏度有所增加。
三、故障处理后产生的不利因素分析
调速器经过以上的改动处理，两机并联运行的工况得到了改善。
但是2号柴油机单独运行时，不灵敏度有所增大，并且稳定时间稍有延长。
经实地研究分析发现，这是由于杠杆，拉杆、油泵齿杆等零件运动时的摩擦阻力造成的。
因改动前后其它零件没有动，排除它们的影响。
只有各运动杆件会产生影响。
各杆件受力时会产生静摩擦力，运动时会产生动摩擦力，静摩擦力大于动摩擦力，这个差异对调速器性能影响很大。
在转速刚开始变化时，齿杆静止；当转速变化后，齿杆将受到力的作用；当推力大于齿杆的静摩擦力时，齿杆才动作。
它的运动阻力由静摩擦力突然减小到动摩擦力，使齿杆突然产生一个位移。
同时与其对应的飞铁或弹簧产生的推力突然减小，直到等于动摩擦力时才相对稳定，最后推力小于动摩擦力，齿杆停止运动，接着重复发生上述动作。
可见齿杆的运动是不连续的抖动，因而引起转速的不稳定，严重时可引起周期性的波动。
杠杆机构改动后把齿杆的静动摩擦力的差异更放大了，从滑套端看摩擦力：
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我们也可以把调速器作为一个闭环的控制系统来分析，其方案如图2所示。
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图 2 反馈控制系统传递方框图
从图2中可以看出，当外负载变化时，柴油机转速发生变化。
测量机构飞铁测出后与给定机构比较，使滑套产生相应的移动，通过放大机构使油门齿杆移动，改变油门的开度，从而阻止柴油机转速变化。
由于调速器和油量调节机构有阻力和惯性，只有当测量机构的离心力和弹簧压力差值达到一定时，才能克服惯性力和阻力，使供油量发生变化。
调速器经改动后，把放大机构的放大系数增大了，同时把阻力也放大了，测量机构的离心力和弹簧压力的差值只有更大，才能克服阻力使调节机构动作，这就是不灵敏区增大的原因。
由于不灵敏区增大，使得油量调节机构刚开始动作时的输入量就偏大，再加上放大机构的放大系数增大，容易使油门齿杆移动过量。
另外柴油机本身具有一定的“慢性”，调油动作开始后柴油机需要一定的时间才能使转速变动到新的稳定值。
这个时间上的延迟，也容易使油门调节过量。
所有这些因素的影响，都会使柴油机转速波动幅度增大、时间延长，容易产生振荡。
某轮出现的现象，也就是这样的原因引起 的，这也是机械调速器经改动后产生的不利影响。
为此，我们对所有传动杆件进行了清洁、修理、润滑等工作，并且单独用一个细弹簧套在拉杆上，拉动弹簧测试齿杆运动时的抖动情况发现：修整后抖动大大减小了，最后装复试车，测定转速不灵敏度￡≤1.4％，符合规定要求，至此全部问题才算解决了。
综上所述，如果采用改变弹簧刚度的方法来调节稳定调速率，因为杠杆比例不变对阻力没有放大，所以不灵敏区就不会增大，系统的稳定性也较好，因此改变杠杆比例没有改变弹簧刚度的方法好。
但是在没有弹簧的情况下，只要调节范围不太大，并且采取适当的措施，尽量减小调节机构的阻力，改变杠杆比例的方法，也可以得到满意的效果。
而且此法简单易行，一般在船上也是容易做的，只要平时对传动杠杆件多注意润滑，减小摩擦力的影响，就可消弱不利的因素，使不灵区限制在规定的范围。
四、几点建议
目前，使用机械调速器的柴油机还是比较多的。
随着使用时间的增加，零件的磨损等因素，调速器的调速特性肯定会有所变化。
这对并联运行的机组影响较大。
所以建议生产部门在制造时考虑到这一问题 ，在调速器的传动杆件上增加一些可调节的活络环节，比如图3中，支点 A到 B点做成可连续调节，或 C、D连接点之间做成可连续调节，这样管理人员就可以根据实际情况，在适当的范围内对稳定调速率进行调节，以适应需要。
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图 3 调速器改进示意图
这一点对生产部门来说，并不困难，而且对整个调速器的结构复杂性也没有增加多少，对船上来说则提供了很大的方便。
再者也可多备几个刚度不同的弹簧进行调节。
如果这个问题能够解决，船上电气设备的安全就可以保证，船舶的安全性、可靠性就会大大提高，这对提高船舶的经济效益，充分发挥运输船舶的生产潜力都有很大意义。
