柴油机调速装置
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轮机维护与修理
Introduction to ship
轮机知识
[ 1 ]
柴油机调速装置
p212 p562
柴油机的不同转速是通过改变喷油量来获得的。 改变柴油机油门（油量调节机构）的位置，使其转速调节 到规定的转速范围内称柴油机调速。 为此必须装设专门的调速装置，以便根据柴油机负载的变 化自动调节供油量，维持其规定的转速范围。这种装置称调速 器。
Koukiepin
轮机维护与修理
Introduction to ship
轮机知识
[ 15 ]
试题练习
1、根据船舶主机提工作特点，按我国有关规定主机必须装设的调速器是: A、全制式调速器 B、极限调速器 C、单制调速器 D、液压调速器
2、装有全制式调速器的船用主机，当时调速器故障而改用手动操纵时， 其运转中出现提最大危险是: A、海面阻力增大，主机转速自动降低 B、海面阻力减小主朵转速自动升高 C、运转中主机转速波动而不稳定 D、在恶劣气候，主机将发生超速危险 3、船用发电柴油机必须装设的调速器是 A、液压调速器 B、机械式调速器 C、定速调速器 D、极限调速器
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轮机知识
[ 10 ]
二、静态指标
2、转速波动率Φ 或转速变化率
p215 p56
用来表示在稳定运转时柴油机转速波动的大小，主要是由柴油机回转 力矩不均匀而引起的。 转速波动率：
nc max (nc min ) nm 100% nm
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[ 11 ]
二、静态指标
3、不灵敏度ε
p216 p567
当柴油机在一定负荷下稳定运转时，由于调速机构中存在间隙、摩擦 和阻力等，若转速稍有变化，调速器并不能立即改变供油量。直到转速变 化足够大时调速器才能开始调节供油。这种现象称调速器的不灵敏性。 我国用不灵敏度ε 表示不灵敏区域的大小。
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[ 2 ]
柴油机调速装置
p212 p562
第一节 调速器的必要性和调速器的类型
一、柴油机调速器的必要性 1、船舶发电柴油机 船舶发电柴油机要求在外界负荷变化时能保持恒定转速， 以保证发电机的电压和频率恒定。 2、船舶主机
轮机知识
[ 8 ]
一、动态指标
2、稳定时间t
p214 p566Hale Waihona Puke Baidu
柴油机突加全负荷后转速刚偏离最高空载转速 的波动范围到转速恢复到奈定转速的波动范围为止， 所需的时间。 我国有关规定交流发电柴油机 t≯5 s 舶主机t≯10 s 。 ；船
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（2）双制式调速器 它有两个转速控制点，能维持柴油机的最低转速和限制最高转速。主要 用于带有离合器的中小型柴油机。 （3）全制式调速器 全制式调速器能在全部转速范围内的任何转速下自动保持转速的稳定性。 因此，在目前生产的船舶柴油机上很多都采用了这种调速器。 （4）极限调速器 是限制柴油机的最高转速，它只在柴油机转速超过标定转速的l5％时才 起作用，把油门关掉，防止飞车。仅用于船舶主机，目前已很少单独使用。
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[ 9 ]
二、静态指标
1、稳定调速率δ2
p215 p566
根据国家标准，调速器在标定工况下的稳定调速率δ2为：
δ2=（ n最高空载转速– n标定）/n标定× 100％ 我国有关规定：主机δ2 ≯ 10％ ；交流发电机δ2 ≯ 5％ 。
稳定调速率δ2 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。
n2 n1 100% nm
式中：n1——柴油机转速减少时，调速器开始起作用的转速，r/min； n2——柴油机转速增加时，调速器开始起作用的转速，r/min； nm——柴油机平均转速，r/min，nm=(n1+n2)/2。 不灵敏度过大会引起柴油机转速不稳定，严重时会导致调速器失去作 用发生飞车，一般规定在标定转速时ε ≤(1.5～2)%；而在最低稳定转速 时ε ≤(10～13)%。
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p216 p567
[ 12 ]
第五（四）节 机械式调速器
机械式调速器主要由飞重、 滑动套筒及调速弹簧组成。 飞重安装在飞重架上通过转 轴由柴油机驱动高速回转。当柴 油机发出的功率与外界负荷刚好 平衡时，其转速稳定，飞重产生 的离心力与弹簧的弹力平衡，油 量调节杆也停留在某一供油量位 置。 若外界负荷突然减少，柴油 机发出的功率就大于外界负荷而 使转速升高，这时飞重的离心力 将大于弹簧的弹力而使套筒上移， 增加弹簧的压缩量，同时通过角 杆拉动油量调节杆以减少供油量。
式中：n
max
——突卸100％负荷时的最高瞬时转速； n b ——突卸100％负荷前的稳定转速（标定转速）。
我国有关规范要求发电柴油机的≯10％；（突加50％后再加50％全负荷） ≯10％。 船用主机δ 1 ≯ 10％～ 12％ 。
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6、根据双制调速器的工作特点，它最适合作用的柴油机： A、船用速柴油机 B、船用带离合器的中小型主机 C、船用低速机 D、带动变距桨柴油机
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[ 17 ]
试题练习
7、船用发电柴油机采用的调速器通常有 ①杆式液压调速器②表盘式液压调速器③极限调速器④定速调 速器⑤全制调速器⑥双制速器 A、①+③+⑤ B、②+③+⑤， C、①+⑤+⑥ D、②+④+⑤ 8、机械式调速器调速弹簧长期使用后弹性变差对调速器性能的 影响是 A、稳定调速率δ2变小 B、稳定性提高 C、准确性下降 D、灵敏度变差 9、通常机械式调速器的稳定速率δ2是 A、越小越好 B、可任意调整 C、随机型而异 D、越大越好
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[ 6 ]
3、典型调速器
（2）全制式调速器
全制式调速器能在全部转速范围内的任何转速下自动保持转速的稳定 性。
目前生产的船舶柴油机上很多都采用了这种调速器。
为了使柴油机在船舶处于海风巨浪或急流险滩等外界变化的条件下，仍 能相应地保持所给定的速度工况。为了在自动化程度较高的船舶上便于进行 集中操纵，也要求主机设置便于调整的全制式调速器。 全制式调速器的组成主要由飞重、圆锥形圆盘、套管、圆盘、杠杆轴承、 支撑端点、弹簧、调速杆等。
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[ 14 ]
机械式调速器
机械式极限调速器工作原理：
1一飞球 2一轴 3一伸缩弹簧 4一杠杆 5、7-一拉杆 l6一调速手柄 8一油泵齿条 9一喷油泵
（增加内容）
当柴油机的转速低于最高的极限转速时，飞球1的离心力远不足以克服 弹簧力，因此滑块A不动，限速器不起作用，而此时可通过手柄6，借助一套 杠杆来拉动喷油泵的齿条8，从而给定各种速度工况。亦即当转速低于极限 转速时，限速器将不妨碍操纵台上用手调节油量的正常工作，而当转速超过 极限转速时，此时飞球l的离心力已达到足以使滑块么克服弹簧3的作用力而 向左移动，以B点为支点将喷油泵齿条推向停油位置，从而使柴油机转速下 降，限制了最大转速。
当外界负荷变化时，通过改变循环供油量来维持和限制柴 油机在规定转速下运转。
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[ 3 ]
二、调速器的类型
1、按转速调节范围分
p213 p563
（1）定速调速器 在负荷变化时能直接调节供油量使柴油机在予预定的转速下稳定运转。 此种调速器应用于发电柴油机。
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[ 13 ]
第四节 机械式调速器
全制式调速器的动作原理 全制式调速器工作原理简图 1一圆锥形圆盘 2一套管 3一圆盘 4一杠杆 5一轴承 6一支撑端点 7一弹簧，8一调速杆
p216
全制式调速器是通过改变弹簧力，即可得到柴油机相应减油加油的确定 转速，实现全速控制。 图中调速器的飞重制成圆球，圆锥形圆盘1与调速器轴刚性连接，带有 圆盘3 的套管2 一方面可以与轴一起旋转，另一方面也可沿轴移动。套管通 过止推滚动轴承5和端点6支撑在杠杆4上。杠杆4与调油机构连接，同时受弹 簧7的拉力作用，经常压在端点上。当转速升高时，钢球由于离心力作用沿 圆盘l的锥面张开，在克服弹簧力后，推动套管及杠杆并减少供油量，使柴油 机转速下降回复至原来的状态。如要改变柴油机的转速，则可通过调速杆8 来改变弹簧7的弹力来实现。
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[ 16 ]
试题练习
4、船用发电柴油机使用的最佳调速器应该是 A、表盘液压式 B、极限式 C、液压杆式 D、机械式 5、能保证柴油机在全工况范围内可在设定的转速稳定工作的调 速器是： A、极限调速器、 B、定速调速器 C、全制式调速器 D、双制式调速器
转速变化率 ：
nc max nc min 100% nm
式中：ncmax——测定期间的最高转速，r/min； ncmin——测定期间的最低转速，r/min； nm——测定期间的平均转速，r/min。 一般，在标定工况时Φ ≤(0.25～0.5)%；φ ≤(0.5～1)%。
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（2）液压式调速器（间接作用式调速器）
它利用飞重产生的离心力来控制一个功率放大元件，再利用其液压作用 产生更大动力去移动油量调节杆来调整柴油机的转速。它具有广泛的调速范 围、稳定性好，调节精度和灵敏性高，通用性强，但结构复杂，调试、维护 要求技术高，广泛应用于大中型柴油机上。
（3）电子调速器
转速信号监测或执行机构采用电气方式的调速器。
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[ 19 ]
液压调速器
一、液压调速器的分类 1、无反馈液压调速器（直接作用式）
p217 p568
218 图8一4 p569图2.7一6这种调速器在实际中是不能使用的。
2、刚性反馈液压调速器（间接作用式）
p219 图8一5 p570图2.7一7保证调速过程中具有一定稳定调速率。
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[ 18 ]
试题练习
385、当柴油发电机的负荷减小而使转速升高时，该调速器的飞重与滑套的动作 是： A、飞重张开滑套下移 B、飞重张开滑套上移 C、飞重收拢滑套下移 D、飞重张开滑套上移 11、机械式调速器调主要结构组成之一是： A、转速调节螺钉 B、负荷限定旋钮 C、调速旋钮 D、反馈指针
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p214 p565
[ 7 ]
第三节 调速器性能指标
一、动态指标 1、瞬时调速率δ1
表明调速器稳定性的参数。
柴油机在标定转速下稳定运转，然后突然卸去全部负荷，转速随时间的 变化关系：
δ1=（ n最大 – n标定）/n标定× 100％
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[ 5 ]
二、调速器的类型
3、典型调速器 （1）极限调速器
极限调速器能限制柴油机的最高转速，它只在柴油机转速超过标定转 速的l5％时才起作用，把油门关掉，防止飞车，在其它情况下它是不起作用 的。 在这个最高转速以下，可用手调节油门来变换柴油机的转速。不仅在直 接带动螺旋桨的主机上都装有极限调速器，而且在装有普通调速器的船舶主 机上有时也还另外再同时装置一套极限调速器，以防止普通调速机构一旦损 坏失灵时发生飞车的危险。 极限调速器的主要由飞球、滑块、伸缩弹簧、杠杆、拉杆和和高速 手柄组成。
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[ 4 ]
二、调速器的类型
2、按执行机构的结构原理分
p213 p563
（1）机械式调速器（直接作用式调速器）
它是直接利用飞重产生的离心力去移动油量调节机构来调整柴油机的转 速。其结构简单、工作可靠、维护方便，广泛应用于中小型柴油机上。
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[ 1 ]
柴油机调速装置
p212 p562
柴油机的不同转速是通过改变喷油量来获得的。 改变柴油机油门（油量调节机构）的位置，使其转速调节 到规定的转速范围内称柴油机调速。 为此必须装设专门的调速装置，以便根据柴油机负载的变 化自动调节供油量，维持其规定的转速范围。这种装置称调速 器。
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[ 15 ]
试题练习
1、根据船舶主机提工作特点，按我国有关规定主机必须装设的调速器是: A、全制式调速器 B、极限调速器 C、单制调速器 D、液压调速器
2、装有全制式调速器的船用主机，当时调速器故障而改用手动操纵时， 其运转中出现提最大危险是: A、海面阻力增大，主机转速自动降低 B、海面阻力减小主朵转速自动升高 C、运转中主机转速波动而不稳定 D、在恶劣气候，主机将发生超速危险 3、船用发电柴油机必须装设的调速器是 A、液压调速器 B、机械式调速器 C、定速调速器 D、极限调速器
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二、静态指标
2、转速波动率Φ 或转速变化率
p215 p56
用来表示在稳定运转时柴油机转速波动的大小，主要是由柴油机回转 力矩不均匀而引起的。 转速波动率：
nc max (nc min ) nm 100% nm
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[ 11 ]
二、静态指标
3、不灵敏度ε
p216 p567
当柴油机在一定负荷下稳定运转时，由于调速机构中存在间隙、摩擦 和阻力等，若转速稍有变化，调速器并不能立即改变供油量。直到转速变 化足够大时调速器才能开始调节供油。这种现象称调速器的不灵敏性。 我国用不灵敏度ε 表示不灵敏区域的大小。
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柴油机调速装置
p212 p562
第一节 调速器的必要性和调速器的类型
一、柴油机调速器的必要性 1、船舶发电柴油机 船舶发电柴油机要求在外界负荷变化时能保持恒定转速， 以保证发电机的电压和频率恒定。 2、船舶主机
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一、动态指标
2、稳定时间t
p214 p566Hale Waihona Puke Baidu
柴油机突加全负荷后转速刚偏离最高空载转速 的波动范围到转速恢复到奈定转速的波动范围为止， 所需的时间。 我国有关规定交流发电柴油机 t≯5 s 舶主机t≯10 s 。 ；船
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（2）双制式调速器 它有两个转速控制点，能维持柴油机的最低转速和限制最高转速。主要 用于带有离合器的中小型柴油机。 （3）全制式调速器 全制式调速器能在全部转速范围内的任何转速下自动保持转速的稳定性。 因此，在目前生产的船舶柴油机上很多都采用了这种调速器。 （4）极限调速器 是限制柴油机的最高转速，它只在柴油机转速超过标定转速的l5％时才 起作用，把油门关掉，防止飞车。仅用于船舶主机，目前已很少单独使用。
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二、静态指标
1、稳定调速率δ2
p215 p566
根据国家标准，调速器在标定工况下的稳定调速率δ2为：
δ2=（ n最高空载转速– n标定）/n标定× 100％ 我国有关规定：主机δ2 ≯ 10％ ；交流发电机δ2 ≯ 5％ 。
稳定调速率δ2 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。
n2 n1 100% nm
式中：n1——柴油机转速减少时，调速器开始起作用的转速，r/min； n2——柴油机转速增加时，调速器开始起作用的转速，r/min； nm——柴油机平均转速，r/min，nm=(n1+n2)/2。 不灵敏度过大会引起柴油机转速不稳定，严重时会导致调速器失去作 用发生飞车，一般规定在标定转速时ε ≤(1.5～2)%；而在最低稳定转速 时ε ≤(10～13)%。
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第五（四）节 机械式调速器
机械式调速器主要由飞重、 滑动套筒及调速弹簧组成。 飞重安装在飞重架上通过转 轴由柴油机驱动高速回转。当柴 油机发出的功率与外界负荷刚好 平衡时，其转速稳定，飞重产生 的离心力与弹簧的弹力平衡，油 量调节杆也停留在某一供油量位 置。 若外界负荷突然减少，柴油 机发出的功率就大于外界负荷而 使转速升高，这时飞重的离心力 将大于弹簧的弹力而使套筒上移， 增加弹簧的压缩量，同时通过角 杆拉动油量调节杆以减少供油量。
式中：n
max
——突卸100％负荷时的最高瞬时转速； n b ——突卸100％负荷前的稳定转速（标定转速）。
我国有关规范要求发电柴油机的≯10％；（突加50％后再加50％全负荷） ≯10％。 船用主机δ 1 ≯ 10％～ 12％ 。
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6、根据双制调速器的工作特点，它最适合作用的柴油机： A、船用速柴油机 B、船用带离合器的中小型主机 C、船用低速机 D、带动变距桨柴油机
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7、船用发电柴油机采用的调速器通常有 ①杆式液压调速器②表盘式液压调速器③极限调速器④定速调 速器⑤全制调速器⑥双制速器 A、①+③+⑤ B、②+③+⑤， C、①+⑤+⑥ D、②+④+⑤ 8、机械式调速器调速弹簧长期使用后弹性变差对调速器性能的 影响是 A、稳定调速率δ2变小 B、稳定性提高 C、准确性下降 D、灵敏度变差 9、通常机械式调速器的稳定速率δ2是 A、越小越好 B、可任意调整 C、随机型而异 D、越大越好
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3、典型调速器
（2）全制式调速器
全制式调速器能在全部转速范围内的任何转速下自动保持转速的稳定 性。
目前生产的船舶柴油机上很多都采用了这种调速器。
为了使柴油机在船舶处于海风巨浪或急流险滩等外界变化的条件下，仍 能相应地保持所给定的速度工况。为了在自动化程度较高的船舶上便于进行 集中操纵，也要求主机设置便于调整的全制式调速器。 全制式调速器的组成主要由飞重、圆锥形圆盘、套管、圆盘、杠杆轴承、 支撑端点、弹簧、调速杆等。
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机械式调速器
机械式极限调速器工作原理：
1一飞球 2一轴 3一伸缩弹簧 4一杠杆 5、7-一拉杆 l6一调速手柄 8一油泵齿条 9一喷油泵
（增加内容）
当柴油机的转速低于最高的极限转速时，飞球1的离心力远不足以克服 弹簧力，因此滑块A不动，限速器不起作用，而此时可通过手柄6，借助一套 杠杆来拉动喷油泵的齿条8，从而给定各种速度工况。亦即当转速低于极限 转速时，限速器将不妨碍操纵台上用手调节油量的正常工作，而当转速超过 极限转速时，此时飞球l的离心力已达到足以使滑块么克服弹簧3的作用力而 向左移动，以B点为支点将喷油泵齿条推向停油位置，从而使柴油机转速下 降，限制了最大转速。
当外界负荷变化时，通过改变循环供油量来维持和限制柴 油机在规定转速下运转。
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二、调速器的类型
1、按转速调节范围分
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（1）定速调速器 在负荷变化时能直接调节供油量使柴油机在予预定的转速下稳定运转。 此种调速器应用于发电柴油机。
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第四节 机械式调速器
全制式调速器的动作原理 全制式调速器工作原理简图 1一圆锥形圆盘 2一套管 3一圆盘 4一杠杆 5一轴承 6一支撑端点 7一弹簧，8一调速杆
p216
全制式调速器是通过改变弹簧力，即可得到柴油机相应减油加油的确定 转速，实现全速控制。 图中调速器的飞重制成圆球，圆锥形圆盘1与调速器轴刚性连接，带有 圆盘3 的套管2 一方面可以与轴一起旋转，另一方面也可沿轴移动。套管通 过止推滚动轴承5和端点6支撑在杠杆4上。杠杆4与调油机构连接，同时受弹 簧7的拉力作用，经常压在端点上。当转速升高时，钢球由于离心力作用沿 圆盘l的锥面张开，在克服弹簧力后，推动套管及杠杆并减少供油量，使柴油 机转速下降回复至原来的状态。如要改变柴油机的转速，则可通过调速杆8 来改变弹簧7的弹力来实现。
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4、船用发电柴油机使用的最佳调速器应该是 A、表盘液压式 B、极限式 C、液压杆式 D、机械式 5、能保证柴油机在全工况范围内可在设定的转速稳定工作的调 速器是： A、极限调速器、 B、定速调速器 C、全制式调速器 D、双制式调速器
转速变化率 ：
nc max nc min 100% nm
式中：ncmax——测定期间的最高转速，r/min； ncmin——测定期间的最低转速，r/min； nm——测定期间的平均转速，r/min。 一般，在标定工况时Φ ≤(0.25～0.5)%；φ ≤(0.5～1)%。
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（2）液压式调速器（间接作用式调速器）
它利用飞重产生的离心力来控制一个功率放大元件，再利用其液压作用 产生更大动力去移动油量调节杆来调整柴油机的转速。它具有广泛的调速范 围、稳定性好，调节精度和灵敏性高，通用性强，但结构复杂，调试、维护 要求技术高，广泛应用于大中型柴油机上。
（3）电子调速器
转速信号监测或执行机构采用电气方式的调速器。
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液压调速器
一、液压调速器的分类 1、无反馈液压调速器（直接作用式）
p217 p568
218 图8一4 p569图2.7一6这种调速器在实际中是不能使用的。
2、刚性反馈液压调速器（间接作用式）
p219 图8一5 p570图2.7一7保证调速过程中具有一定稳定调速率。
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385、当柴油发电机的负荷减小而使转速升高时，该调速器的飞重与滑套的动作 是： A、飞重张开滑套下移 B、飞重张开滑套上移 C、飞重收拢滑套下移 D、飞重张开滑套上移 11、机械式调速器调主要结构组成之一是： A、转速调节螺钉 B、负荷限定旋钮 C、调速旋钮 D、反馈指针
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第三节 调速器性能指标
一、动态指标 1、瞬时调速率δ1
表明调速器稳定性的参数。
柴油机在标定转速下稳定运转，然后突然卸去全部负荷，转速随时间的 变化关系：
δ1=（ n最大 – n标定）/n标定× 100％
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二、调速器的类型
3、典型调速器 （1）极限调速器
极限调速器能限制柴油机的最高转速，它只在柴油机转速超过标定转 速的l5％时才起作用，把油门关掉，防止飞车，在其它情况下它是不起作用 的。 在这个最高转速以下，可用手调节油门来变换柴油机的转速。不仅在直 接带动螺旋桨的主机上都装有极限调速器，而且在装有普通调速器的船舶主 机上有时也还另外再同时装置一套极限调速器，以防止普通调速机构一旦损 坏失灵时发生飞车的危险。 极限调速器的主要由飞球、滑块、伸缩弹簧、杠杆、拉杆和和高速 手柄组成。
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二、调速器的类型
2、按执行机构的结构原理分
p213 p563
（1）机械式调速器（直接作用式调速器）
它是直接利用飞重产生的离心力去移动油量调节机构来调整柴油机的转 速。其结构简单、工作可靠、维护方便，广泛应用于中小型柴油机上。