压力测量与示功图测录

压力测量与示功图测录

一、训练目的

1. 掌握最大爆炸压力和压缩压力的测量方法；

2. 正确测录柴油机示功图并分析；

3. 了解电子示功装置的使用。

二、评估要素

1.指出仪表的测量范围、分度值、精度等级等指标；

2.正确调整柴油机到规定负荷下运转；

3.正确选取所需量具；

4.正确安装和取下测量仪表、测量操作正确；

5.正确对仪表进行保养；

6.读数准确，能正确对测量过程中出现的误差进行分析；

7.正确对仪表进行保养。

三、操作指南

（一）、最大爆炸压力测量

操作步骤;

1、检查爆压表状态。

2、检查确认柴油机在设定工况下稳定运行。

3、短暂开启示功阀，吹除管路中杂质后，关闭示功阀。

4、正确安装爆压表，全开示功阀，测取最大爆炸压力并记录。

5、关闭示功阀，打开爆压表上卸放阀，卸放表内残余压力后取下爆压表。

6、测量完毕后，清洁保养爆压表。

（二）、压缩压力测量

操作步骤;

1、检查爆压表状态。

2、正确调整柴油机在空载工况下稳定运行。

3、短暂开启示功阀，吹除管路中杂质后，关闭示功阀。

4、正确安装爆压表，停止被测缸高压油泵供油；全开示功阀，测取压缩压力并记录。

5、关闭示功阀，打开爆压表上卸放阀，卸放表内残余压力后取下爆压表。

6、恢复被测缸高压油泵供油。

7、测量完毕后，清洁保养爆压表。

（三）、柴油机示功图测录与分析

一、示功器简介

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，示功器可分为机械式、气电式和电子式三种。船上常用的是机械式示功器。但随着电子技术的应用与发展，电子式示功器的使用也在不断增多。示功图的测录取决于船舶柴油机所配置的示功器类型。

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。它是利用机械位移的方法测量缸内压力和活塞的位移。

1、结构和工作原理

图2.2.1为螺旋弹簧式机械示功器结构原理简图。它由传感机构、转筒机构和记录机构三部分组成。传感机构包括活塞7、活塞杆6及螺旋形示功弹簧4等，用以感受缸内压力变化并以小活塞的位移输出；转筒机构包括绳索3、转筒2及转筒弹簧1，用以反映柴油机活塞的位移；记录机构由传动杠杆8及画笔杆5组成，该机构可将小活塞的位移在画笔杆端部平行放大，画笔杆端部装设有铜笔尖。

图2.2.1 机械示功器结构图

1-示功弹簧；2-转筒；3-绳索；4-弹簧；5-记录笔；6-活塞杆；7-活塞；8-传动杠杆

测量示功图时，示功器活塞7在缸内气体压力作用下上移，通过活塞杆压缩示功弹簧4，并与弹簧弹力平衡。小活塞的上下移动反映缸内的压力变化，其位移量与柴油机气缸内气体压力的变化量成正比。小活塞的运动通过活塞杆带动记录机构的传动杆和画笔运动，由记录机构反映其位移量，即按一定比例反映柴油机气缸内变化的气体压力。夹有记录纸的转筒2通过绳索3，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。

由于示功器小活塞的位移与柴油机气缸内气体压力的变化成比例，而转筒的转动与柴油机活塞的位移成比例变化，所以记录画笔尖就可以在转筒的记录纸上绘出气缸内压力随活塞位移变化的图形，即压力—容积示功图（p-V示功图）。

2、机械示功器小活塞和弹簧的选择

机械式示功器的压力感应元件由弹簧系统组成，该系统的平衡由作用在小活塞上的气体力与弹簧弹力实现。若弹簧刚度大、小活塞的面积小，活塞对缸内压力的微小变化的感应就弱，活塞输出的位移也小，不利于观察压力的微小变化，故仅适合于测取高压和大的压力变化。反之若弹簧弹力弱、小活塞面积大，活塞就能感应到缸内压力的微小变化，但在测取到高压部分时，小活塞的位移受到示功器结构的限制而失去作用，故仅适合于测取低压的变化。

为了使机械示功器具有较宽泛的压力使用范围，一般它备有三套活塞（连同相应的小气缸）及一套刚度不同的示功弹簧。使用时根据柴油机最高燃烧压力p z值进行选择，以便获取合适高度的示功图。三套活塞分别用以下标号表示：1/1（标准活塞直径为20.27mm）；1/2（其面积为1/1活塞的1/2，活塞直径为14. 35mm）；1/5（其面积为1/1活塞的1/5，活塞直径为9.06mm）。为便于识别，在各自小气缸的凸缘上分别用钢印注明1/1、1/2、1/5字样。在测取p—V示功图时均采用1/5小活塞，当测取反映进、排气过程的弱弹簧示功图时采用1/1小活塞。

示功弹簧用弹簧比例M 标记。弹簧比例M 表示缸内压力每变化1MPa 时弹簧的变形量（mm ），其单位为mm ／MP a 。弹簧比例M 应根据小活塞标号和柴油机缸内最高爆发压力p z 值来选择（见表0.1），使所测取的示功图的最大高度接近于示功图纸高度（50毫米），以保证示功图的精确度。

通常，使用1/5小活塞测取p-V 示功图时，根据最高爆发压力p z 可参考下表选择弹簧比例。 最高爆压p z （MP a ）

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0 10.0 12.5 15 弹簧比例M （mm ／MP a ） 12 10 8 7 6 5 4 3

示功图形状受多种因素影响，如示功器使用和维护不当，天气与海况的变化等。因而示功图测取时应按正确方法进行。

1．测前准备工作

（1）测前通知驾驶台尽量减少操舵动作，保持航向稳定。

（2）测前通知驾驶台记录海况、船舶装载状况、航速等，以供分析示功图时参考。测量时的气象和海况条件应适宜。

（3）确保被测的柴油机负荷稳定，即各运行参数正常并保持稳定。若属一般性运行检查，柴油机应稳定工况下运转1小时后测示功图；若要测取标定功率示功图，最好船舶航行在较平静的海域柴油机连续稳定运行6小时后。

（4）示功器准备。依测量目的按前述方法先选择好小活塞和弹簧。示功器拆开，小气缸清洁后涂油，小活塞相对小气缸作重力下滑实验，小活塞应缓慢均匀下滑。检查无误后将示功器组装好预热待用。

2．示功图测取

（1）短暂开启待测缸示功阀，吹净通路中的杂质等，然后关闭。

（2）将示功器装紧在示功阀上，转筒上夹好记录纸。调整笔尖使其能在纸上轻轻划出痕迹。

（3）接上拉绳或传动机构，拉动转筒作往复回转运动，按下笔尖在转筒记录纸上画出大气压力线。（测量压缩压力需停止待测缸高压油泵供油。）

（4）全开示功阀按下笔尖画出示功图，随后关闭示功阀。为保证准确，最好每缸测取2个示功图。

（5）测取满意的示功图后，拆下示功器，取下记录纸，在纸上标明缸号、日期、排温、喷油泵齿条格数、弹簧比例、转速等参数。

（6）下个待测缸重复上述过程。每测取5～6个示功图后应拆下示功器使之冷却。

（7）在示功纸上量取示功图高度，并按弹簧比例算出爆炸压力或压缩压力。（也可用专用量尺量出）

（8）示功器使用后应进行清洁保养。 三、示功图的分析

示功图分析就是把所测示功图与正常示功图进行比较，找出差别，并判断

产生差别的原因，从而进行必要的调整，使柴油保持在良好的技术状态下运行。

图2.2.2 正常示功图 1-p-v 示功图；2-p z 梳形图；3-p c 梳形图；4-p-v 转角示功图

1 2 3

4

b 45°