主机示功图的计算方法
绘制理论示功图
图2 弹性抽油杆静载时的示功图
理论示功图的绘制方法：
1）绘制直角坐标系 2）分别求出P大和P小 P大=P杆+P液=F杆Lρ杆g +（F活-F杆）Lρ液g P小=P`杆= F杆Lρ杆g - F杆Lρ液g = F杆Lg（ ρ杆-ρ液） ρ液= ρwfw+ ρo(1-fw) 3）求出冲程损失 =(P液L/E)（1/F杆+1/F管） E=2.1x105MPa
KN/mm
二、生产测井资料 录取条件和测试过程
（一）、生产测井的内容
1、 生产测井是指在油水井投产（注）后至报废的整个生产 过程中，采用地球物理测井工艺技术进行井下测量并录取 资料的工作。包括产液剖面测井、同位素吸水剖面测井、 剩余油饱和度测井和井下技术状况监测。
2、生产测井是动态监测（主要包括生产测井、开发试井、 分析化验与质量监测以及水井分层调配等内容）的一项主 要内容，具体实施程序：由地质研究所开发室依据动态变 化安排测试时间，并及时发送测试通知单到专业测试公司， 通知作业区配合测试，采油作业区依据测试项目要求条件， 负责测试现场的准备，并及时联系测试公司测试，测试过 程中作业区技术人员到现场配合实施、监督。
（二）、生产测井资料录取的条件
（5）合理注水管柱结构 根据多参数测井和吸水剖面测井工艺技术的要求，
对于一般的笼统注水井，都应将注水管串下致射孔段顶界 30米以上，管柱底部安装喇叭口，效果是最好的，有如下 优点：． ①避免同位素不到位。避免了由于射孔井段间距较长、注 水量较小（携带能力较弱）造成的同位素上返不到位问题。 ②能充分发挥各参数的作用。 ③有利于井底遇阻层的分析。 ④更有利于判断套管上部漏失。
这种注水管串是目前长庆油田 最多的一种（约占75%），也是吸 水剖面测井局限性较大的一种。
《示功图分析计算》课件
Use of Proper Calculations
Apply correct mathematical methods and formulas to generate accurate power calculations from the diagram.
总结和要点
In summary, dynamometer diagram analysis and calculations are crucial for evaluating engine performance, diagnosing issues, and optimizing efficiency. With accurate data acquisition and proper interpretation, engineers can unlock the true potential of their engines.
1 Calculation Method
2 Indicated Power
The indicated power is calculated by integrating the area enclosed by the diagram using mathematical techniques such as the Simpson's rule or numerical methods.
The indicated power represents the power developed inside the engine's cylinders during the combustion process.
示功图分析实例
Analysis of a Diesel Engine
示功图例分析和计算
特点: -其示功图与燃烧太晚 畸形示功图相似 -膨胀曲线升高,示功图 头部的膨胀曲线出现波 动 -最高爆发压力pz降低 -但发火点基本未变
二、满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
不均匀度
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
2. 示功器传动机构不正常引起的畸形示功图 示功器传动机构定时不正常
hi=f/L(mm) Pi=hi/M
hi
1 10
(
y0
2
y10
y1
y2
y9 )
2、十等分法
4. 梳形示功图 梳形示功图可用来检查压缩终点的压力pc 和最高爆发压力pz。
5. 弱弹簧示功图 用来研究和检查换气过程
6. p-φ展开示功图
计算柴油机的指示功率 评估燃烧与扫气过程 测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc 计算放热率,测定发火角
第二节、 示功图的分析和计算 一、示功图的分析 1. 正常示功图的特征
超前胖
滞后瘦
测纯压缩图判断定时
示功器转筒绳索太长或太短
绳长切头
绳短切尾
3.气缸内工作过程不正常引起的畸形示功图
特点: (1)最高爆发压力pz 增大,高于正常值, 压力上升曲线陡削,
(2)燃烧曲线过早地 脱离压缩曲线,发火
(3)膨胀曲线降低 (排气温度下降)
特点: (1)最高爆发压力 pz明显降低,即示 功图高度下降。
示功图的分析和计算
燃烧过早的原因：
1)
2) 3)
(2)燃烧压 力pz高于正 常值，示功 图头部尖瘦;
膨胀曲线 要比正常 低
表示燃烧 提前。
在没有示功器Indicator传动装置而仅有示功阀的 中小型柴油机上，一般使用最高压力计测量气缸最 高燃烧压力pz和pc 测试前，应检查校对最高压力计指针是否对准零位， 并先开启示功阀吹净阀孔内的脏物，然后装上最高 压力计，用小扳手轻轻上紧。 测试时要缓慢开启示功阀，直至开足为止，记下表 上的最大读数。如果对所测数据有疑问，可再作一 次测试。 测试完毕，立即关闭示功阀，然后拆下最高压力计。 用最高压力计只能测取pc和pz。不能直接反映气缸 内的工作循环情况，可综合其它运转参数来分析柴 油机是否处于正常运转状态。
喷油器漏油时的示功图
最高爆 发压力 降低 造成后燃， 排温升高 示功图 面积减 小 膨胀 线高 于正 常
膨胀线上部 有锯齿形， 锯齿向上
喷油泵injection pump 漏油时的示功图
最高爆 发压力 降低
膨胀线 比正常 低
示功图面积 减小，功率 降低
⑴泵油压力下降，喷油延后， 造成后燃，排温升高； ⑵因漏油使喷入缸内油量减少， 功率降低，使排温降低； ★综合之，排气温度降低。
（4）示功图的尾部形状应符合不 同扫气型式的正常轨迹。
左图二冲程机正常示功图 在缺乏正常示功图的情况 下，可根据上述各点并参 照柴油机说明书规定的各 主要热力参数值进行比较， 若发现示功图上某些热力 参数不正常，必须查明原 因，根据说明书上的要求 进行调整。 一般经调整后，各缸的有 关热力参数的不均匀度应 满足我国的有关规定的要 求。
使用有关 与柴油机工作过程有关 所以对畸形示功图必须进行具体分析， 借以找出造成畸形的原因。
示功图讲解1
游动凡尔、固定凡尔双漏
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ：示功图为排出部分漏失和吸入部分漏失示功图的叠加。增载卸载都很缓慢， 图形圆滑呈椭圆形。双凡尔漏失严重时的功图与断脱功图相类似，呈“黄瓜状”。 双凡尔漏失现象：量油产量下降，严重漏失时不出油。液面上升。上电流较低，下电 流稍大。抽蹩压力上升缓慢，严重时不升，驴头停在上、下死点都稳不住压力。 处理方法：洗井，无效后上作业。
固定凡尔卡死打不开
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
特征描述 ： 上行程负荷增大，下行程示功图不能卸载。
油井吸入部分堵死，会出现类似功图
现象：不出油。液面在井口。电流上冲程大，下冲程小（因为泵抽空产生吸力）。 洗井不通。 处理：对于这类井应查清是否有井下开关，若有井下开关则按井下开关失灵处理， 若无井下开关采取高压热洗处理，无效作业。
措施制定： 油井：制定合理的工作制度，调小参数，加深泵挂，换小泵径、压裂酸化 连通水井：加强注水
供液不足
液击问题
液击是在泵充不满时，柱塞下行以很高的速度撞击液面，使流体载荷突然由 杆柱转移到油管上，同时产生强烈的冲击波，破坏整个抽油系统。液击能够造成 杆柱过早疲劳失效，同时冲击力会使抽油泵的凡尔球和凡尔座过早损坏。还会使 柱塞与泵筒得不到润滑，加速其磨损.另外油管液击的冲击下会突然拉伸，使其 连接螺纹松动，发生漏失或断脱故障。
固定凡尔漏失
典型示功图 采油工艺技术 采油工 采油地质工
固定凡尔漏失现象：量油产量下降，上电流正常，下电流稍大。抽蹩时上冲程压力上 升，下冲程压力下降，压力蹩得越高，上下冲程压力变化越大，待压力升起后再将驴 头停在下死点稳压，若固定凡尔漏失则稳不住压。 处理方法：造成固定凡尔漏失，主要原因是由于结蜡严重，蜡卡固定凡尔，也可能是 凡尔球与球座磨损漏失，对于蜡卡可采取长时间热洗处理，洗后在管柱内充满洗井液 的情况下再测示功图和蹩压确定是否还漏失。
马尼拉公约轮机长、轮机员评估规范汇总
目录轮机模拟器（3000kW及以上船舶轮机长） (1)轮机模拟器（750kW~3000kW船舶轮机长） (8)动力装置测试分析与操作（3000kW及以上船舶大管轮） (15)动力装置测试分析与操作（750kW~3000kW船舶大管轮） (21)电气与自动控制（750kW及以上船舶大管轮） (26)电气与自动控制（750kW及以上船舶二/三管轮） (39)电气与自动控制（未满750kW船舶二/三管轮） (49)船舶电工工艺和电气设备（750kW及以上船舶二/三管轮） (56)动力设备操作（750kW及以上船舶二/三管轮） (64)动力设备操作（未满750kW船舶二/三管轮） (72)动力设备拆装（750kW及以上船舶大管轮） (76)动力设备拆装（未满750kW船舶大管轮） (82)动力设备拆装（750kW及以上船舶二/三管轮） (87)动力设备拆装（未满750kW船舶二/三管轮） (94)机舱资源管理（750kW及以上船舶轮机长） (100)机舱资源管理（750kW及以上船舶大管轮） (104)机舱资源管理（750kW及以上船舶二/三管轮） (109)金工工艺（750kW及以上船舶二/三管轮） (114)轮机模拟器（3000kW及以上船舶轮机长）1.评估目的通过本适任评估项目，使被评估者达到中华人民共和国海事局《海船船员适任考试与评估大纲》对船员所规定的实际操作技能要求，满足国家海事局签发船员适任证书的必备条件。
2.评估内容2.1 冷船起动(1) 应急发电机的启动运行(2) 主发电机的启动运行(3) 主电源与应急电源或岸电的切换2.2 备车操作～定速航行(1) 发电机组的备车操作(2) 主机备车操作(3) 主机起动及操纵(4) 主机定速航行(5) 主机工况分析2.3 应急操作(1) 主机的机旁操纵（起动、加速、减速、停车、换向）(2) 主机的紧急操纵（越控、取消限制、应急停车）(3) 主机的应急运行（单缸停油、抽除活塞、停增压器运转、超速超负荷运行）(4) 全船失电的应急措施(5) 发电机并网运行时单机跳闸的应急措施(6) 自动并车失败后手动并车(7) 舵机的应急操作2.4 设备及系统故障分析及排除(1) 主机故障分析及其排除(2) 发电机故障分析及其排除(3) 船舶电站故障分析及其排除(4) 自动化设备及系统的故障分析及排除(5) 燃、滑油系统及其设备的故障分析(6) 海、淡水系统及其设备的故障分析(7) 锅炉与蒸汽系统及其设备的故障分析(8) 压缩空气与主机操纵系统及其设备的故障分析(9) 其它系统及其设备的故障分析3.评估要素及标准3.1 冷船起动3.1.1应急发电机的启动运行（20分）（1）评估要素：①起动应急发电机；②为应急电网负载供电。
示功图(1)
• a——气体溶解系数，m3/(m3.MPa), • P沉——柱塞上行时的泵内压力，即泵的沉没
压力，MPa;(不考虑泵阀阻力）； • W——含水百分数。
有关名词解释
• 游动阀：装在抽油泵柱塞上随柱塞作往复运动可将泵内液体排出的单向球阀。 • 固定阀：随泵筒固定在油管柱上，井内流体可通过它进入泵内的单向阀。 • 阀罩：深井泵阀用于限制阀球运动范围的部件。 • 防冲踞：为防止深井泵工作过程中柱塞与固定阀发生碰撞，在下泵时将柱塞座于固定
统称。
• 惯性载荷：由于抽油杆柱和油管中的液柱随悬点作变速运动所产生的惯性力在悬点上 引起的载荷。
• 抽油杆柱的振动：在抽油过程中，液柱载荷周期性作用在抽油杆柱上引起抽油杆柱的 纵向振动。
• 抽油杆柱的固有频率：抽油过程中抽油杆柱自身振动的频率。其值等于钢中声速除以4 倍的杆柱长度。NO=C/4L
示功图的解释和绘制
• 什么叫示功图？理论示功图？ （1）、示功图：示功图是用动力仪测出能够反应出深井泵在上下一个冲程 中工作情况好坏的图形，其图上被封闭的面积表示深井泵在一次往复运动 中泵所作的功，所以叫示功图。 （2）、示功图：抽油机井示功图的纵坐标表示光杆载荷，横坐标为光杆位 移行程，柱塞在上下一个冲程中动力仪相应画出一个载荷与光杆位移的函 数关系曲线，即示功图。可概括的认为是单位时间内深井泵活塞所作的功， 即排液的多少。
• 光杆功率：抽油机光杆提升井液和克服井下损耗所需的功率。 • 有效功率：用于有效举升井液体的功率，其值等于抽油井的产液量与有效举升高度的
乘积。 • 地面抽油装置效率：光杆功率与抽油装置电机输入功率比值的百分数。 • 抽油井系统效率：举升液体的有效功率与抽油机电机输入功率比值的百分数。 • 抽油参数优选：根据油井流入动态（IPR）和设备能力，确定合理的下泵深度、泵径、
第一章示功图分析计算
15
第一章
七、示功图测录过程的误差分析
1、压力测量通道引起误差 产生误差的原因：气缸盖结构所限，传感器的底面不能与组成燃烧室的缸
盖工作面平齐，有一个测试通气孔，测量压力带来误差
① 改变了发动机的原有工作状态，使发动机压缩比减小，压缩终点的压 力降低，示功图形发生变化。 ② 导致图形失真（滞后）:压力将通过通道内的弹性气体进行传递, 压力 通道的频率特性影响着测量系统的频率特性，它会造成被测信号幅值的 变化和相位滞后。在某发动机上试验表明，有通道时所测得的气缸压力 幅值比没有通道时约低10%。但当通道直径过小而长度值大时（或有转 弯），不仅因通道阻力造成压力损失，还会因通道气柱的弹性和阻尼作 用使相位严重滞后。一般要求通道的自振频率要大于被测信号上限频率 的二倍以上。 ③ 引起腔振:压力通道和产生的容积构成比较典型的振荡腔,在实际测量 中，有时会发现在示功图的膨胀线上有明显的锯齿波。一般认为，这是 当气缸压力发生突变时，所产生的脉冲压力波在通道内传递而形成通道 内气柱的自振，即所谓“腔振”。
a、用铜套安装 b、直接安装 气缸压力传感器安装方式
12
第一章
五、A/D采样器及计算机分析处理系统
采样器的功能：是将放大器输出的模拟信号转换成数字信号，以满足 输入电子计算机的需要。
采样器两个重要指标：分辨率和转换速度。 分辨率：用转换成数字量的二进制数的位数来表示，采样器有8位
的直至16位，通常使用的以12位居多。位数越多，分辨率 越高，它的“量化误差”就越小 转速n=3000r/min ，同时测量喷油系统泵端压力、嘴 转换速度： 采样时间是把采样值变成数字量的时间。采样器的转换 时间从数毫微秒到数微秒，主要取决于转换类型和位数 端压力和针阀升程的变化，加上角标信号共 5个参量 采样时间越短，采样速度越高。高采样速度有利于采样频 (z)，求采样频率f 率的提高。 采样频率：采样时间的倒数。
苏尔寿RTA型主机功率的估算
苏尔寿RTA型主机功率的估算近年来苏尔寿rta型船用主机与man/b&w主机在功率的计算上，与以前生产的主机有很大的差别。
以前在测示功图时，高压油泵附近都有一个示功图传动装置，该装置与汽缸同步运行。
可以通过它测pv图，再根据pv图的面积计算主机发挥的功率。
而现在是厂家提供一些图表，根据主机运行时测量的热工参数进行功率的估算。
现简要介绍苏尔寿rta型船用主机的功率估算。
在估算之前，应通过调节油门杆将最大爆炸压力调整为与主机台架试验相似的压力。
同时，确保燃油的进油粘度符合手册的要求。
台架试验期间的以下参数应在估算期间确定（仅以52台机组为例，其他型号请参考船舶使用说明书）：1．油门格数fqs。
2.燃料的热值低。
3.燃料比重：S15/4。
4.燃油进口温度TF。
5．最大爆炸压力pmax。
和6．扫气温度tair。
然后在实际工作中测量并确定上述六个参数（实际值加上脚注a，如fqsa、Hua、S15/4A、TFA、pmaxa、taria等），加上负载指示LIA和发动机转速Na（RPM），Z代表气缸数。
如果油供应商没有提供添加燃料的低热值，低热值可以通过油的比重查表2来确定，但计算出的功率会有一个小误差。
在估计主机功率时，请注意每个参数的单位应与表中的单位一致。
根据所测得的负荷指示查表1，以确定平均有效压力pmeo。
在按下列公式确定最初的功率p0：p0=pmeo*na*z*2.9556其中2.9556仅适用于rta84c机型，其它机型的该数值可在本船的做台试验报告（theresultoftheshoptrail）中查找。
这样就可算出最初的功率p0。
以下的几步就是修正这个p0。
1.根据试验期间的燃油进口温度和比重以及当前值检查表3进行燃油发热值的修正，得出的功率为p1。
即p1=p0*γa*hua/γ*huγa：运行期间入口温度下燃料的比重。
γ：车间试验时燃油进机温度下的比重。
2.根据当前节气门栅极数与台架试验时节气门栅极数之差，即δFQs=fqsa FQs，检查表4对节气门进行修正，得到的功率为P2。
示功图分析
第十章示功图测录与分析示功图是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。
它通过专门的测量仪器—-示功器进行测量。
由工程热力学可知,示功图的面积大小代表了柴油机气缸内一个工作循环的指示功的大小.它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据,也是用来计算柴油机指示功率的依据,同时还可作为柴油机动力计算和强度计算的资料。
通过示功图可研究缸内的燃烧过程、燃烧放热规律,计算缸内温度,评估扫气过程,计算柴油机指示功率，确定柴油机最大爆发压力和压缩压力等等。
由于它能以图象形式显示缸内的工作过程，而且测试仪器简单实用, 因此在柴油机的测试中，示功图的测取占有非常重要的地位.通常，应定期测录运转柴油机的示功图,且对测取的示功图进行计算和分析.根据其计算和分析结果来判断柴油机的工作性能，并可对其进行适当的调整,保证柴油机能在最佳状态下运转，提高其经济性、动力性和可靠性。
第一节示功图的测录测取气缸示功图的仪器统称为示功器。
根据其工作原理不同，示功器可分为机械示功器、气电示功器以及电子示功器三类。
船上常用的是机械示功器，随着电子技术的应用, 在现代船舶上, 电子式示功器的使用也不断增多.一、机械式示功器机械式示功器是一种使用较早的示功器，目前在低速和部分中速柴油机上仍在使用，它是利用机械位移方法测量缸内压力和活塞位移。
机械示功器按使用的示功弹簧形式不同, 可以分为螺旋弹簧式和柱簧式两种。
两者在结构原理上相同，所不同的是前者使用螺旋形弹簧，后者使用等强度柱形弹簧。
以下主要介绍螺旋弹簧式示功器.1. 结构和工作原理机械示功器的具体结构如图10—1所示, 它由压力感受机构、转筒机构和记录机构三部分组成.压力感受机构包括小活塞5、活塞杆4及示功弹簧1等用来感受缸内压力变化并以示功小活塞位移输出；转筒机构包括绳索9、转筒8用来反映柴油机活塞位移; 记录机构包括杠杆3和画笔机构2具有平行放大作用, 画笔的自由端装有铜笔尖。
当测量示功图时，转筒8上夹有示功纸并通过绳索9由柴油机曲轴或凸轮轴通过专设的示功器传动机构带动, 绕其自身轴左右偏转, 其偏转角位移量正比于柴油机活塞位移, 即转筒转动的弧长代表按比例缩小的活塞行程的长度，反映柴油机活塞的行程.示功器小活塞5在缸内气体压力推动下在小气缸中上下移动，并被弹簧力所平衡。
示功图分析讲解
压力传感器：电阻应变式、压电石英式、电容式、电感式。
曲轴转角传感器：磁电式、光电式。
1、电阻应变式示功装置 1）工作原理：利用电阻应变式压力传感器把被测压力转
换成应变片的电阻值，通过应变仪把电阻值的变化转换 并放大成所需的电压或电流信号送往显示记录装置。
电阻应变式压力传感器 应变仪 显示记录装置。
弹簧比例M：表示缸内压力每 变 化 1MPa 时 弹 簧 的 变 形 量 （mm），单位为mm／MPa。
弹簧比例M选择：根据小活塞 标号和柴油机缸内最高爆发 压接近力示pz，功使图所纸测高取度的的示最功大高图 度。
示功纸规格：高度50mm/60mm
如测p-V示功图可选用1/5小活 塞，并根据缸内最高爆发压 力pz=8.0MPa，可选用
一、机械示功器
1、结构与工作原理
组成及作用：
压力感受机构：小活 塞及活塞杆、示功 弹簧；感受气缸气 体力变化并以位移 输出。
转筒机构：绳索、转 筒；反映气缸内活 塞位移。
记录机构：杠杆、记 录机构；平行放大 小活塞的位移并记 录在示功纸上。
示功弹簧：螺旋弹簧式、柱形弹簧式（中速机）。
工作原理：机械位移方法测量缸内压力及活塞位移，绘出 气缸内压力随活塞位移变化图形，即p-V示功图。
2） 结构 ：应变片7粘贴在应 变筒4外壁，应变筒由薄壁 （0.2～0.3mm）合金钢制成， 下端焊有很薄的悬链薄膜5。 此薄膜既薄又柔软，只传递 压力而不产生弹力。
丁烯橡胶套管6保证应变片良 好绝缘，同时也起到阻尼作 用，消减应变筒的高频振动。
调整垫片3可保证安装时应变 筒有适当的预紧力。
应变筒轴向压缩应变和横向拉 伸应变组成电桥两臂，两个 应变片组成测量臂并起温度 补偿作用，使测量精度提高。
示功图的分析和计算
左图二冲程机正常示功图 在缺乏正常示功图的情况 下，可根据上述各点并参 照柴油机说明书规定的各 主要热力参数值进行比较， 主要热力参数值进行比较， 若发现示功图上某些热力 参数不正常， 参数不正常，必须查明原 因，根据说明书上的要求 进行调整。 进行调整。 一般经调整后， 一般经调整后，各缸的有 热力参数的不均匀度应 关热力参数的不均匀度应 满足我国的有关规定的要 求。
产生燃烧过晚的原因： 产生燃烧过晚的原因：
1) 2) 3) 4)
改用劣质燃油而未调节定时—应增大喷油定时 应增大喷油定时） 换油 （改用劣质燃油而未调节定时 应增大喷油定时） 喷油泵 喷油定时太晚。 喷油定时太晚。 如针阀、喷油泵柱塞偶件 柱塞偶件等 漏油 （如针阀、喷油泵柱塞偶件等）； 启阀压力太高（示功图头部有波动） 喷油器 启阀压力太高（示功图头部有波动）或缝隙式 滤器部分堵塞； 滤器部分堵塞； 雾化不良，混合不佳，造成后燃— 喷油器阀座漏泄 （雾化不良，混合不佳，造成后燃 注意与示功器小活塞卡紧时的示功图的区别） 注意与示功器小活塞卡紧时的示功图的区别）
畸形示功图产生的原因
与传动机构等有关和与示功器的安装、 与传动机构等有关和与示功器的安装、 使用有关 与柴油机工作过程有关 所以对畸形示功图必须进行具体分析， 所以对畸形示功图必须进行具体分析， 借以找出造成畸形的原因。 借以找出造成畸形的原因。
示功器传动机构定时超前的畸形示功图
膨胀线高于 正常线 压缩线 低于正 常线 整个示功图变胖 超前角度越大， （超前角度越大， 图就越胖） 图就越胖）
工作参数 压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr
不均匀度（ ） 不均匀度（%） ≤±3 ± ≤±5 ± ≤±5 ± ≤±5 ±
船舶主机的检查与维护
船舶主机检查和维护须知1 工作描述主机是船舶主推进装置，对船舶安全营运起着至关重要的作用。
按照说明书要求定期维护保养是主机正常运转的保障。
2 操作须知2.1按照SMIS系统工单安排、说明书的要求、相关技术通函的要求及实际运行状况对主机进行检查和维修保养并将相关记录录入SMIS系统；如果有缺陷应在SMIS系统做好标记的同时填写“船舶缺陷整改反馈表”报船舶总管；在《检修记录簿》中记录检修工作的主要内容。
2.2按照《主机操作规程》对主机进行操作。
2.3主机的检查和维修保养工作中，如下几个方面须注意：2.3.1曲拐箱、链条箱、前后减振器、凸轮轴箱内部检查：须注意检查各部件的紧固情况，链条橡胶导板是否完好，链条的张紧度，各轴承部位是否有脱铅现象，各轴承和链条箱的润滑情况，凸轮轴法兰连接螺栓无松脱、断裂，凸轮及滚轮表面表面无缺陷。
检查后确认曲拐箱等内部无遗留异物。
2.3.2测量各轴承、导板间隙：用塞尺检查主轴承颈与轴承盖间的间隙，不要将塞尺塞入太深，以免产生刮伤。
在每次测量前后计数塞尺数目，以确保无塞尺片断裂粘在轴颈和轴承盖间。
2.3.3扫气箱内部进行检查：须注意检查止回阀箱箱体是否有裂纹，止回阀和鼓风机止回阀是否活动自如、关闭严密、无腐蚀断裂，放残管通畅。
2.3.4通过扫气口对活塞、活塞令、缸套表面进行检查：--- 扫气口检查应在一次长航之后的首次停车时进行，检查结果可以作为吊缸检修的依据。
--- 检查气缸缸套内壁表面有无磨损、划痕、擦伤、撕裂等现象；或者缸壁表面有无发蓝、烧灼等形貌和金相组织发生变化的现象。
--- 检查缸套内外表面有无水漏下、活塞头部有无滑油滴漏，从而判断其缸套或缸盖或活塞是否有裂纹、裂穿以及以上设备的冷却腔密封情况。
--- 检查活塞上积炭：通常积炭堆积在活塞头的顶面边侧。
--- 检查活塞环状况：主机运转状态稳定良好时，活塞环和气缸套工作表面被磨得发亮，环在槽内能自由移动；活塞环外缘应是锐利的且无毛刺；活塞环在环槽内能自由运动活塞环无断裂。
第45讲示功图测录
凸 轮 式 传 动 机 构
杠杆式传动机构示意图
4．机械示功器的适用范围
• 机械示功器是利用机械位移的原理测量示功图 ，所以存在着机械式测量仪器固有的缺陷。使 用时，所测示功图受小活塞、活塞杆、联动杆 系等运动惯性力的影响较大，会因振动而增加 误差，特别是高速时更为严重。故它仅适用于 低速机和部分中速机。 • 机械示功器的使用尽管有上述局限性，但因结 构简单、工作可靠和使用方便等优点，目前在 大型低速柴油机船舶上仍被广泛用作随船测试 仪表，以便随时监控运转中的柴油机。
• 根据指示功率的计算公式P′i＝Cpin可计算出 单缸指示功率。 • 式中C为气缸常数，对既定的柴油机是一定值 ，通常在说明书可查到，或根据公式C＝ Vsm/60 000计算。 • 设计时，多缸柴油机的功率计算公式为：Pi＝ C·i· i，但是，实际柴油机各缸功率不可能 p n· 完全一致，故整机指示功率不能简单地以某 缸功率乘以缸数i，而应该用各缸的指示功率 相加。
5 ．示功图，应对示功器进行必要的检 查和标定； • ⑵测取示功图，应确保被测的柴油机负荷稳 定，运行参数正常并保持稳定； • ⑶测量时的气象和海况条件适宜； • ⑷示功器安装前，应开一下示功阀吹净通路 中的杂质等； • ⑸示功器安装后，应先在转筒记录纸上画出 大气压力线；
5．示功图的测取方法及注意事项
• ⑹测量时轻按画笔尖以防划破记录纸（机械 式示功器）； • ⑺测取满意的示功图后，应标明缸号、日期 、排气温度、喷油泵齿条格数、弹簧比例、 转速等参数； • ⑻为保证准确，最好每缸测取2个示功图； • ⑼每测取5～6个示功图后，应拆下示功器使 之冷却。示功器使用完毕应进行清洁保养。
2．畸形示功图
在通常情况下，只要示功器使用得当， 绳索长度合适，传动机构调整合适，不会 因此而绘出畸形示功图。畸形示功图主要 是由于柴油机气缸内工作不正常而引起的， 对之进行分析与研究是调整柴油机的重要 依据。
主机排烟温度高、最大爆发压力低故障分析
船舶航行试验是全面检验船舶动力装置各部分的安装质量、运转性能及其可靠性，确定船舶在各种航行工况下的航速、推力装置的工作特性、燃油消耗率等动力装置的性能指标。
同时测定船舶的操纵性能如回转性能、航向的稳定性以及对于规定航区的适应性等。
在航海试验过程中为船舶航行提供动力的主机是整个动力装置结构最复杂、为其服务的相关系统最多的一个重要设备，在航海试验过程中也是最容易出现问题的设备。
因此，在航海试验过程中要密切关注船舶主机的相关参数及运转状况。
我厂为南京油运公司生产的46000t油轮主机型号为Sulzer - RTA52U型主机。
航海试验主机磨合试验中当主机转速达到100r/min 以上时，主机各缸排烟温度均达到了390℃以上，高出台架试验时同转速下的排烟温度40~50℃，测量各缸最大爆发压力时发现示功图异常（见图1)，最大爆发压力低于正常值。
主机其它参数值均正常且无异常声响。
以上现象充分说明了主机汽缸内的燃烧工作状态不正常。
示功图是研究柴油机汽缸内燃烧工作完善程度的依据。
通过示功图可以研究缸内的燃烧过程、燃烧放热规律，确定主机最大爆发压力和压缩压力等。
从而可以根据示功图对主机汽缸内的整个燃烧工作过程进行分析（见图2)。
根据示功图可将柴油机燃烧过程分为四个阶段。
一、滞燃阶段滞燃阶段又称为着火延迟期，是指从燃油开始喷入汽缸的α点到燃油自行着火的b点（即汽缸内压力开始离开压缩曲线而急剧上升点)。
燃油从a点喷入汽缸,这时虽然汽缸中空气的温度一般高于当时压力下燃油的燃点，但燃油并不能立刻燃烧。
在滞燃期阶段，主要进行燃油受热、蒸发、扩散、与空气混合等一系列燃烧前物理上的准备。
当发火燃烧时，在滞燃阶段内喷入的燃油就会立即燃烧，使汽缸内的压力急剧增高到最大燃烧压力而离开了纯压缩线。
若滞燃期过长，积累的燃油就过多，一旦发生燃烧，其压力就会突然增高，使柴油机工作粗暴，表现在燃烧曲线上压力的上升过于陡峭，最大燃烧压力过高。
如果在发火前燃油积累过多，混合气的初步化学反应比较充分，这时一旦发火燃烧，柴油机就会发生敲缸现象。
主机示功图面积计算
示功图面积 示功图长度 弹簧系数 平均指示压力 指示功率 指示功率 主机转速 平均有效压力 有效功率 A L Cs pi Pi Pi` n pe Pe (mm2） （mm） （mm/bar) (bar) (马力） （千瓦） (rpm) (bar) (马力） NO.1 310 75 0.3 13.78 2634.95 1938.003 82 12.78 2443.74 NO.2 320 75 0.3 14.22 2719.09 1999.888 82 13.22 2527.87 NO.3 330 75 0.3 14.67 2805.14 2063.178 82 13.67 2613.92 NO.4 330 75 0.3 14.67 2805.14 2063.178 82 13.67 2613.92 NO.5 330 75 0.3 14.67 2805.14 2063.178 82 13.67 2613.92 NO.6 320 75 0.3 14.22 2719.09 1999.888 82 13.22 2527.87 总指示功率 16488.55 12127.31 总有效功率 15341.24 注解： A=示功图面积（mm2) L=示功图长度（mm) 效率 93.04 Cs=弹簧系数（mm/bar) {例如：1bar=0.3mm；则：Cs= 0.3 } pi=平均指示压力（bar) 总有效功率即为：轴功率 C=气缸常数 天宝海C= 2.3319 船舶载货量： 139187 n=主机转速（rpm) Pi=指示功率(hp) Pi`=指示功率(Kw) K1=平均摩擦损失（bar){说明书中讲：该损失大约等于1bar,且不随主机负荷变化} K1≈1bar 公式： pi=A/(L*Cs） Pi=C*n*pi Pi`=Pi*0.735499 pe=pi-K1 Pe=C*n*pe Pe`=Pe*0.735499 pe=pi-1 有效功率 Pe` (千瓦） 1797.3683 1859.2459 1922.5355 1922.5355 1922.5355 1859.2459 11283.47
示功图例分析和计算
第一节 示功图的测录
一、机械式示功器 1. 结构和工作原理
压力感受机构 转筒机构 记录机构
2. 机械示功器小活塞和弹簧的选择
• 小活塞的类型 –1/1(标准活塞) –1/2(其面积为1/1活塞的1/2) –1/5(其面积为1/1活塞的1/5) 在测p-V示功图时均采用1/5小活塞, 当测取弱弹簧示功图时则采用1/1小活塞。
各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求:
工作参数
压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)
不均匀度
最大(最小)值 各缸平均值 各缸平均值
100%
2. 示功器传动机构不正常引起的畸形示功图 示功器传动机构定时不正常
二、 电子示功器
• 组成： –传感器、测量电路和记录显示装置三部分。
• 基本原理： –通过各种形式(如电阻应变式、压电式、电 容和电感式)的传感器测量缸内压力; –通过光电或磁电变换测量曲轴转角 –输出电量经放大器等中间环节输送到记录显 示装置进行观察或打印。
电子示功装置的优缺点及适用范围
• 优点： –固有频率高,即具有良好的高频特性,频率特性宽 –测量误差小(小于1%) –灵敏度高,线性好 –利于实现远距离监测、数字显示及自动控制
4. 梳形示功图 梳形示功图可用来检查压缩终点的压力pc 和最高爆发压力pz。
5. 弱弹簧示功图 用来研究和检查换气过程
6. p-φ展开示功图
计算柴油机的指示功率 评估燃烧与扫气过程 测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc 计算放热率,测定发火角
第二节、 示功图的分析和计算 一、示功图的分析 1. 正常示功图的特征
示功原理
1．主机结构如图1所示，试验台主机由工作台、横梁和立柱组成试件的力学框架即装夹框架。
装夹框架支撑在机体总成上；伺服激振装置固定在工作台下；其活塞杆穿过工作台，通过螺纹、过渡件和夹具与减振器下端相连；位移传感器和速度传感器与活塞杆固连在一起，力传感器固定在调整螺杆上，调整螺杆由螺母固定在横梁上。
调整螺杆可根据不同规格的减振器所需要的运动空间进行调整。
图2为测试系统示意图。
电动机采用变频器驱动，由调速器控制变频器的输出功率，达到自动调速的目的。
减振器阻尼力传感器采用应变式拉（压）力传感器，可换用不同力传感器以改变测力范围，用应变仪作前置放大器。
减振器位移传感器采用差动变压器式位移传感器，换用不同位移传感器可改变最大量程。
调频器用于在一定范围内连续调节振动台激振频率，从而调节激振速度，也可以通过调节振动台两个法兰盘的相对位置来改变激振行程，从而调节激振速度。
（二）减振器测试系统的软件构成如图3所示软件分三层结构：内核为菜单主模块，以菜单主模块为依托，设有各中介模块，最外层为实现系统各功能的子模块。
1．传感器的标定：任何传感器在使用时或使用一段时间后都会有误差。
为了保证测试精度，必须对传感器进行标定，得出新的标定值。
标定的方法是在有效测试范围内，测10个或更多的点，并输入相应的参数值，计算机根据输入的值利用线性回归的方法进行计算，得到回归方程、最大标定值、最大电压值、绝对误差相对误差等，并将这些值存入相应的文件中。
2．初始化：初始化主要是输入一些测试中必须的参数值，如振动频率、振动行程范围、力值范围、是否存盘、存盘文件名、减振器代号、编号、测试条件、测试时间等。
3．实时跟踪：该功能主要用于定性观察减振器的工作状态。
计算机分别对力和位移传感器进行采样，将力值和位移值显示在屏幕上，并画出两条跟踪曲线。
4．示功图测试：从力和位移传感器采集来的数据往往带有一些干扰信号，如果直接用来做示功图，误差大，不能正确反映减振器的工作状态。
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主机实际输出功率BHP的计算方法Estimation sheet for Engine Output (E.No.1405,6RTA52)1.Power of 1st estimation P1:P1 can be read by (Fn-Fo) X N from this sheet.st200 300 400 500 600 (Fn-Fo) X NFn : Load indicator position (Load Index 7.4 )Fo : Position of load indicator corresponding F.O.pump idle stroke =1.36N : Engine speed (RPM) (81.3 rpm)(Fn-Fo) X N= (7.4-1.36) X 81.3 = 491.052 查表得P1=6950 ps2.Power of 2nd estimation P2:P2 =P1 X Sa/S = P1 X Sa/29.50Sa : Effective stroke of F.O. pump (Position of load indicator =8, Fuel Quality Setting lever in position=0 , measured or used in the ship )S : Effective stroke of F.O.pump (Position of load indicator=8,FQS=-1, value by shop trial=29.50 ) 如果在航，高压油泵有效行程没有改变和调节，则Sa=S, 所以P2=P1.我轮高压油泵为回油阀始终点调节式，喷油泵的柱塞上不设直槽，斜槽与环槽，在泵体中设有进回油阀，以调节柱塞的有效行程。
进回油阀由柱塞通过摆杆驱动。
工作原理：其回，进油阀分别列在偏心轴（支点）左右两侧，由柱塞通过摆杆和顶杆顶动。
柱塞位于凸轮基圆时，右侧进油阀被顶杆顶开，而左侧回油阀关闭，泵腔经进油阀进油。
柱塞上行初期泵腔内燃油经开启的进油阀回油，出油阀不开，无供油排出。
当柱塞上行到供油阀落座时刻（此时回油阀尚未打开）即为泵油始点，出油阀开启对外供油。
当柱塞上行到回油阀开启时刻，泵腔内燃油经回油阀回油，为泵油终点。
此期间内柱塞上行的行程为柱塞的有效泵油行程。
此后，柱塞上行到最高位置，泵腔内燃油均经回油阀回油。
柱塞下行，泵腔经进回油阀充油直至柱塞最低位置（凸轮基圆）。
转动偏心轴可同时改变进油阀关闭时刻与回油阀开启时刻，即同时改变了供油始点和终点。
若把各泵的偏心轴用一拉杆与油门手柄连接，则拉动油门手柄可同时调节各缸的供油量，此为总调；在油门手柄固定不动的情况下，调整调节螺钉（顶杆的最上一个螺钉，中间的为锁紧螺母）的高度可改变供油始点或终点，即改变单缸供油量，此为单调。
若转动偏心轴使进回油阀在柱塞的上行行程中均不能同时关闭，则为停车位置。
特点：其在供油始点和供油终点处的柱塞上行速度均较大，可保证在喷射过程中有较高的供油压力。
此类喷油泵柱塞偶件密封性好，磨损小，但结构复杂，管理麻烦，多用在低速机Sulzer.可变喷油正时机构（V.I.T.—Variable Injection Timing Unit）: 通常，在柴油机部分负荷运转时，由于循环供油量的降低使相应的最高爆发压力也有不同程度的降低，由此，相应的经济性也有所降低。
为了提高在部分负荷（常用负荷范围）运转时的经济型，必须提高其最高爆发压力，根据燃烧理论分析，最有效的方法是：调节其供油正时，即在为适应负荷变化而调节喷油量的同时自动调节其供油提前角，以保证其最高爆发压力基本不变或变化范围很小。
为此，需在喷油泵上附设一套单独的供油正时调节装置---V.I.T.（或称调喷器）；该机构受柴油机调速器输出轴的控制，在调节喷油泵供油量的同时，自动的按最高爆发压力的要求，调节其供油正时。
目前船用低速机的V.I.T.机构主要有以下三种：1.MAN / B&W MC/MCE 柴油机使用的正时齿条机构：该机构主要由位置传感器，位置伺服器，和正时齿条组成。
该机构使用回油孔终点调节式喷油泵，其油泵调节机构有两根齿条：其一在油泵下部为油量调节齿条（燃油质量调节FQS----Fuel Quality Setting lever），其二在油量调节齿条的上方为正时调节齿条，此二根齿条均由调速器调节轴控制。
当调速器输出调节动作时，在拉动油量调节齿条调节供油量的同时通过杆件改变位置传感器控制空气输出压力（该控制空气由起源单独供应），该输出控制空气使位置伺服器（每缸一个）中的活塞动作，从而拉动正时调节齿条动作，。
正时齿条与油泵下部的齿套螺母外部啮合，齿套螺母内又梯形螺纹与喷油泵套筒下部的梯形螺纹啮合。
所以在正时齿条移动的同时，通过齿套螺母使喷油泵套筒上升或下降，从而改变了供油正时。
这种机构的调节特性：在柴油机50％Pb（标定功率）以下时，喷油提前角最小，V.I.T.机构不起作用；当负荷由50％增到78％Pb时，喷油提前角相应增大；在78％Pb时最高爆发压力到达最大值（标定值），此时的喷油提前角达到最大值；当负荷由78％增到100％Pb时，为保持最大爆发压力不变，喷油提前角应逐渐减小；到达100％Pb时，喷油提前角恢复至标定值。
（2.Sulzer RTA 型柴油机使用的V.I.T.凸轮机构该机型使用始终点调节回油阀使喷油泵。
其V.I.T.机构主要由V.I.T.凸轮和燃油质量调节杆组成。
V.I.T.凸轮设在以喷油泵进油阀偏心轴单臂端为支点的十字摇臂的一端。
十字摇臂的另外三个端点分别与调速器油量调节轴，喷油泵回油阀偏心轴和拉伸弹簧相接。
V.I.T. 土伦设有精心设计的曲线槽，凸轮的工作位置取决于调速器油量调节轴和固定在燃油质量调定折角摇臂上，且控制凸轮曲线槽的导销的位置。
柴油机负荷改变时，调速器油量调节轴带动十字摇臂转动，使喷油泵进回油阀偏心轴同步转动，从而使供油始终点受到迭加控制。
负荷增加，回油增加，回油阀滞后关闭，进油阀提前关闭，供油始点超前，供油终点滞后，供油量增加（但当负荷增至85%Pb（标定功率）后，供油始点不再超前）。
当柴油机使用劣质燃油时，手动燃油质量调定杆，通过折角摇臂上的导销改变V.I.T.凸轮的工作位置，以达到改变供油正时的目的。
RTA 58 型柴油机采用V.I.T.机构前后的性能：随着负荷的增加，采用该机构的RTA柴油机其爆压上升的较快。
当从柴油机曲轴飞轮端传出的有效功率=85%标定功率时，爆压已达100%最大爆压；但此后爆压不再增加。
爆压上升较快的原因就在于随着有效功率增加而加大了喷油提前角。
提高爆压又限制爆压是改善柴油机经济性和可靠性的重要措施。
由于RTA柴油机采用了该机构，明显的改善了部分负荷的经济性；尤其是在常用负荷85%标定功率下运转时，可获得最好的经济性。
3．柱塞头部的特殊线型船用低速机的小缸径系列均采用回油孔式喷油泵，为使设备简化，一般.不采用单独的V.I.T.机构，而在柱塞头部上边缘使用特殊形状的线型，使得在转动柱塞调节供油量的同时改变供油正时，以满足V.I.T.机构的需求。
3．Power of 3rd estimation P3 :P3=P2 X ( Hua X λa / (Hu X λ) ) = P2 X ( Hua x λa / (10080 x 0.8700) )=P2 X ( Hua x λa /8770 )Where : Hu : Lower calorific value of fuel oil ,value at the shop trial (在船厂实验时，使用燃油的低热值)Hua : Lower calorific value of fuel oil , value measured or used in the ship (在船上营运时，使用燃油的低热值，根据加油单燃油化验结果所含的硫分查表得出低热值)λa：Specific gravity of fuel oil at the engine inlet temperature , 根据主机燃油加热器出口温度，相对15度时的比重进行校正: (船上营运时所用的燃油)ρt = ρ15 – 0.00065 x (t-15) λ: Specific gravity of fuel oil at the engine inlet temperature, 船厂用的燃油所以P3= P2 X Hua x λ a /8770 = 6950 ps X Hua x λ a /8770先计算燃油在125度时的比重：= 0.9894- 0.00065 x (125-15)= 0.9179先查表查出Hua 值：根据燃油加油单的硫分3% 和燃油的比重0.9179 查下表：SPECIFIC GRA VITY (λ)--------LOWER CALORIFIC V ALUE (Hu) OF FUEL OIL L.C.V.= (5.551-λ) X 2160 – S X 65 --------S—硫分值3%0．85 0.90 0.95 1.00所以查表得Hua=9827 kcal/kg或通过计算得Hua L.C.V. =(5.551-0.9175) X 2160 – 3 X 65 = 9813.36 kcal/kg比较得出差不多-----因此，P3=P2XHua x λa/8770= 6950X 9813.36 X 0.9175/8770=7135.25 PS4.Actual calculated engine output :P=P3 X KWhere : K----It can be read by using the alteration value (Y) of FQSL position asagainst the Shop Test Result .根据说明书的计算公式得出：FQS position alteration value = FQS position at running ship – FQS position at the shop test result= 0-(-1)=10 1.0 2.0 3.0 4.0所以得出：FQS position alteration value =1, 通过Y轴查表，得出K = 0.978因此，P=P3 X K = 7135.25 X 0.978 =6978.2745 ps所以根据柴油机特性，其有效功率B.H.P. = 6978.2745 ps。