第七章 柴油机特性及选型
船用柴油机特性
2．目的 （1）评价柴油机的性能 （2）确定柴油机工况 （3）分析影响特性的因素 （4）检测柴油机的状态 三、柴油机特性的分类
Ne=Cpeni 1)速度特性 pe不变，n改变 2)负荷特性 n不变， pe改 3)推进(tuījìn)特性 n和pe均改变化
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第二节 速度(sùdù)特性
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第四节 推进(tuījìn)特性
一、螺旋桨特性简介
1．螺旋桨水动力特性
根据螺旋桨理论，螺旋桨的推力FP和扭矩MP的公式为：
FP=K1ρnP2D4
（9-1）
MP=K2ρnP2D5
（9-2）
式中：ρ——流体(liútǐ)的密度，千克/米3；
nP——螺旋桨转速，转/秒;
D——螺旋桨直径，米；
K1——推力系数；
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1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。可作为商船(shāngchuán) 的超负荷功率。是最大持续功率的110％。1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的 最大使用功率。 12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。可以作为拖拉机、工 程机械的正常使用功率。
持续功率：柴油机允许长期连期运行的最大有效功率。船舶柴油机就用它来标 定功率，并同时标定其相应转速。我们通常所说的标定功率就是指这种功率，标定 工况就是指这种功率及其相应转速。
K2——扭矩系数。
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由试验可知，推力系数K1和扭矩系数K均与螺旋桨的进程比λP有关。λP表示螺旋桨每转 一转实际产生(chǎnshēng)的位移VP/nP与直径D之比，即λP=VP/（nPD）。在船舶稳定航 行时，λP=常数，K1、K2均为定值，使螺旋桨吸收功率NP=CnP3，相应推力为FP=C1nP2， 扭矩为MP=C2nP2 。当转速n不变而VP降低时（如航行阻力增加），λP减小，K1、K2增加， 即推力和扭矩都增加，相应的特性曲线均变陡（左移）。当λP=0时，即n=0，VP=0，称系 泊工况，此时K1、K2最大， FP和MP 也达到最大值。
第七章柴油机特性及选型
• 柴油机在各种转速下的转矩Me都等于或小于 标定转速和标定功率下的转矩Mb。
Me=9550Pe/n … …① Mb=9550Pb/nb … …②
如
Me=Mb
则由①、②两式的出 Pe=Pb/nb·n=cn
❖ 在等转矩限制特性曲线 Pe
(Pb,nb)
以下工作,曲轴的机械
Байду номын сангаас
负荷不超过允许值。
n
等转矩限制曲线
C7第一节 概述
一、船舶柴油机的工况 二、柴油机特性分类
一、船舶柴油机的工况
❖ 柴油机在实际运转中的工作状况由其 所带的负荷决定。其工况可分成以下 三类：
❖ 1、发电机工况 ❖ 为保证发电机发出的电压和频率稳定，
要求副机在各种负荷下转速n不变，如 图直线2所示。 ❖ 2、螺旋桨工况 ❖ 桨工作时吸收的功率Pp与转速的三次 方成正比。要求主机按Pe＝cn3变化， 如图1线。 ❖ 3、其他工况 ❖ 柴油机工作时，功率与转速均在变化。 如驱动调距桨，消防泵等。变化的范 围在图示阴影部分。
❖ 2．标定功率
❖ 标定功率指标准环境状况下，制造厂根据内燃
机的用途和特点规定的在标定转速下的有效功
率(kW)。(1)15min功率；
(2)1h功
率； (3)12h功率；
(4)持续功率。
❖ 船用柴油机以持续功率作为标定功率
❖ 国外船用柴油机 MCR（Maximun
Continuous Ratings)
❖ 二、速度特性分类 ❖ 1．全负荷速度特性 ❖ 2．超负荷速度特性 ❖ 3．部分负荷速度特性/
Pe——n
Me——n
❖ 1．全负荷速度特性
全负荷速度特性
❖ 将柴油机喷油泵油量调节机构固定在相当于 标定转速下发出标定功率的供油位置上，然 后，通过调节试验负荷，逐步改变柴油机的 转速。由此得到的性能指标及工作参数随转 速变化的规律。
柴油发电机有哪些选型
上海烽爆机械科技有限公司 地址：上海市闸北区云华科技大厦1803室。
2、常用柴油发电机组的选择。
常用发电机组持续工作时间长，负荷曲线变化较大，机组容量、台数、型式的选择及机组
的进行控制方式与应急机组不同。（1）容量的确定：按机组长期持续运行输出功率能满足全工程最
大计算负荷选择，并应根据负荷的重要性确定发电机组备用机组容量。柴油机持续进行的输出功率， 一般为标定功率的0.9倍。（2）台数的确定：一般设置通常为2台以上，以保证供电的连续性及适应 用电负荷曲线的变化。机组台数多，才可以根据用电负荷的变化确定投入发电机组的进行台数，使
的起动方式有三种：①手摇起动；②电动起动 ；③ 压缩空气起动。在高层建筑中宜采用电起动方式，避免采用 压缩空气起动方式。一类高层建筑中一定要选择带自起动装 置的柴油发电机组，一旦市网供电中断，必须在15秒内供电 (高规要求30秒)。二类高层建筑中有条件时，也宜采用带自起 动装置的机组，有困难时也可采用手动起动装置。
柴油发电机有哪些选型
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1、机组选择时应考虑几个因素。
主要包括机械与电气性能、机组的用途、负荷的容量与变 化范围、机组的使用环境条件（包括海拔高度、气候条件、 噪声）、自动化功能等。由于柴油发电机组可用于常用、备 用和应急等3种情况，因此不同用途对柴油发电机组的要求就 有所区别。
5、注意额定功率和后备功率的关系，KVA 和KW的关系。
市场上有些厂家仅说一个“功率”，把后备功率当作额定功率来介绍 和销售机组。实际上后备功率=1.1x额定功率。而且后备功率只能在 12小时连续运行中使用1小时。在国内普遍都是用额定功率来标识柴 油发电机组的，而在国际上是采用备用功率来标识。KVA是视在功率， KW是有效功率，他们之间的关系为IKVA=0.8KW。进口机组一般用KVA 表示功率单位，而国内用电设备一般都用KW表示。
1.1 柴油机的特性
柴油机的特性
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负荷特性
柴油机负荷特性:
在转速保持不变的情 况下，柴油机的各 项主要性能指标和 工作参数随负荷变 化的规律。
负荷特性是在试验台 上或实船条件下测 取的。
柴油机的特性
柴油机负荷特性
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万有特性
能够表达三个或三个以上参数 间相互关系的曲线
柴油机在各种负荷下可 达到的最高转速
柴油机在各种负荷下可 能达到的最低转速
柴油机的特性
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1.1 柴油机的特性
1.1.1 柴油机的工况和运转特性的基本概念 1.1.2 柴油机的速度特性 1.1.3 负荷特性和万有特性 1.1.4 推进特性 1.1.5 柴油机限制特性和工作范围 1.1.6 调距桨
1.1 柴油机的特性
1.1.1 柴油机的工况和运转特性的基本概念 1.1.2 柴油机的速度特性 1.1.3 负荷特性和万有特性 1.1.4 推进特性 1.1.5 柴油机限制特性和工作范围 1.1.6 调距桨
柴油机的特性
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1.1.1 柴油机的工况和运转特性 的基本概念
1.1.1.1 柴油机的运转工况
柴油机的特性
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柴油机的限制特性
柴油机的限制特性
指限制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴 油机的机械负荷和热负荷不超出为保证它可靠工作
而规定的允许范围。 限制因素
最高爆发压力pz、平均有效压力pe、曲轴转矩Me、 过量空气系数α、排气温度tr以及涡轮增压器转速n Ｔ等参数作为限制因素。其中较常用的是Me、α和 tr。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ柴油机的特性
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柴油机的特性
柴油机的特性一．柴油机工况的变化柴油机由于用途和使用条件不同，它在实际运转中的工作状况的变化可以分成以下三类：1．带动发电机的柴油机：其工作特点是要求转速恒定，以保持供电电压和频率稳定。
在这个恒定的转速下，功率可在零到最大值之间变化，其大小取决于用电情况。
2．带动螺旋桨的柴油机：柴油机转速与螺旋桨转速一致（或是倍乘关系），稳定运转时，柴油机发出功率与螺旋桨吸收功率相等。
因此，柴油机的工况变化规律取决于螺旋桨特性。
3．车用柴油机：柴油机的转速和扭矩之间没有一定的关系。
转速取决于车速，扭矩取决于装载量、路面阻力。
二．柴油机特性的分类我们已知表征柴油机性能的主要指标有：平均有效压力、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。
运转中的这些柴油机性能指标是随着柴油机运转工况的不同而变化的。
柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。
如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。
有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道我们在使用柴油机时如何提高其可靠性、使用寿命，以及如何节油。
如在各种使用条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳工作点，检查其工作质量（性能指标、工作参数）是否良好等。
对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。
由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。
1．速度特性：当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。
2．负荷特性：当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）变化的关系。
柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩大小，由于平均有效压力正比于阻力矩，常用平均有效压力来表示负荷。
柴油机的特性
柴油机的特性一．柴油机工况的变化柴油机由于用途和使用条件不同，它在实际运转中的工作状况的变化可以分成以下三类：1．带动发电机的柴油机：其工作特点是要求转速恒定，以保持供电电压和频率稳定。
在这个恒定的转速下，功率可在零到最大值之间变化，其大小取决于用电情况。
2．带动螺旋桨的柴油机：柴油机转速与螺旋桨转速一致（或是倍乘关系），稳定运转时，柴油机发出功率与螺旋桨吸收功率相等。
因此，柴油机的工况变化规律取决于螺旋桨特性。
3．车用柴油机：柴油机的转速和扭矩之间没有一定的关系。
转速取决于车速，扭矩取决于装载量、路面阻力。
二．柴油机特性的分类我们已知表征柴油机性能的主要指标有：平均有效压力、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。
运转中的这些柴油机性能指标是随着柴油机运转工况的不同而变化的。
柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。
如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。
有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道我们在使用柴油机时如何提高其可靠性、使用寿命，以及如何节油。
如在各种使用条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳工作点，检查其工作质量（性能指标、工作参数）是否良好等。
对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。
由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。
1．速度特性：当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。
2．负荷特性：当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）变化的关系。
柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩大小，由于平均有效压力正比于阻力矩，常用平均有效压力来表示负荷。
柴油发电机组的特点选型和工作要求
柴油发电机组的特点选型和工作要求当市电电网停止供电或市电电压低于80%的额定值时机组将自动启动，启动成功后，给负载供电，一次启动成功的整个过程控制在15秒内，具有远端接口，可设置启动延时，实现发电机组自动启动和停机。
发电机组在自动状态进行自发电输出期间，如果市电恢复并经30秒确认后，机组开始执行自动退出程序，机组将首先切断负载，恢复市电供电，然后冷机运行2分钟后自动停机。
若冷机运行期间，市电停止供电，则机组自动调高速，恢复对负载供电。
电池电压低，充电失败，过流，油压低、水温高等具有预告警功能，即数值在告警不停机，此时告警灯闪烁；当数值超过停机值时，油机产生故障并且停机。
转速低、超速、频率超限，电压超限、急停、启动失败有故障保护功能，如果某路模拟量输入值大于上限或小于下限，开始对应的过高/过低延时，延时结束后，数值扔未恢复正常，油机立即故障停机，告警灯长亮。
机组在市电或自发电期间，可对启动控制电瓶进行自动充电。
充电系统采用开关电源，它可对电瓶实现两阶段方式充电。
在充电第一阶段，电瓶容量较低时，采用恒流6ADC充电，当电瓶电压到26.5VDC转入恒压充电，并一直保持浮充电。
当电瓶充足电时，充电电流自动为零。
机组控制系统的面板上有自动和手动，当系统工作在手动状态时，可实现对机组的启动，高低速装换、供电、停机、报警信号灯光试验报警解除自发电分闸和合闸，市电合闸等操作。
紧急停车旋钮在自动与手动状态下均生效。
非常紧急情况，切勿用此按钮。
机组选择时应考虑几个因素。
主要包括机械与电气性能、机组的用途、负荷的容量与变化范围、机组的使用环境条件（包括海拔高度、气候条件、噪声）、自动化功能等。
由于康明斯柴油发电机组可用于常用、备用和应急等3种情况，因此不同用途对柴油发电机组的要求就有所区别。
常用柴油发电机组的选择。
常用发电机组持续工作时间长，负荷曲线变化较大，机组容量、台数、型式的选择及机组的进行控制方式与应急机组不同。
柴油机特性
第七章 柴油机特性及选型柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它是柴油机固有的特性。
柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有很大的差异。
对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。
第一节 概 述一、船舶柴油机的工况柴油机作为一种动力机械用来驱动各种工作机械时，其功率和转速是按照工作机械所需的功率和转速而变化的。
柴油机在各种不同条件下运转的工作状况(功率和转速)称为柴油机运转工况。
在船舶上，柴油机主要作为推进主机、发电原动机和应急发动机(应急发电机、空压机和消防泵的原动机)。
根据柴油机在船上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：发电机工况、螺旋桨工况和其他工况。
1 发电机工况电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。
在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。
它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。
因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。
如图7-1中直线2所示。
2 螺旋桨工况用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。
在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。
螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率。
在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。
螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m 次方成比例(P p =cn m )。
通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率P p 与转速n 的三次方成比例，即P p ∝n ３。
相应柴油机功率Pe 与转速的关系可写成Pe=cn ３。
我们把柴油机按此关系运转的工况称为柴油机的螺旋桨工况。
如图7-1中曲线1所示。
3 其他工况柴油机在此类工况下运行时，它的功率与转速之间没有一定的关系。
柴油机的转速是由工作机械所需的速度决定的。
而功率则由运行中所遇到的阻力决定。
比如驱动调距桨的主机是根据不同的调距桨叶的角度在某一转速下要求不同的功率；驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机分别要求符合水泵或空压机的工况；即使直接驱动螺旋桨的主机，当航行条件和运行状态发生变化时(海面状况、气象条件、航区、装载、船舶污底以及船舶转向等)，船舶阻力发生改变，通过螺旋桨影响主机的功率和转速。
船舶柴油机特性
柴油机特性重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。
难点：推进特性和限制特性。
单元一概述一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=C n33．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。
二、柴油机特性的分类1．柴油机特性柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度T r、最高爆发压力p z、增压压力p k等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。
把这种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的特性曲线。
2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态三、柴油机特性的分类N e=Cp e ni1)速度特性p e不变，n改变2)负荷特性n不变，p e改3)推进特性n和p e均改变化单元二速度特性1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。
根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同，有全负荷速度特性（亦称外特性）。
部分负荷速度特性和超负荷速度特性。
2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。
（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。
15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。
商船不允许使用这么大的功率。
可作为军用车辆和舰艇的追击功率。
1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。
可作为商船的超负荷功率。
是最大持续功率的110％。
1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。
12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。
第七章柴油机运转特性
第七章柴油机运转特性第七章柴油机运转特性【学习目标】了解柴油机的主要有效性能指标和工作参数、工况类型和特性。
一、柴油机的有效性能指标和工作参数1、柴油机的有效性能指标表征柴油机性能的有效指标主要有平均有效压力p e、有效功率P e、有效转矩M e、有效效率ηe和有效耗油率g e，其中，有效功率N e和有效转矩M e为柴油机动力性指标，有效效率ηe和有效耗油率g e为柴油机经济性指标。
2、柴油机的工作参数表征柴油机运行状态的工作参数主要有转速n、进气压力p a、增压压力p k、最高爆发压力p z、排气温度t r、冷却水温度t w、增压器转速n T等。
二、柴油机工况柴油机工况是指柴油机的工作状况或运行状况，如转速高低、负荷大小等。
柴油机工况可分为三类1、第一类工况柴油机的转速不变或变化很小，而柴油机输出的功率发生变化，即负荷可根据需要从零变化到最大，该类工况称为第一类工况。
柴油机带动发电机工作时，按此工况工作。
2、第二类工况柴油机的功率和转速都在一定的范围内变化，而它们之间的变化有一定的规律（具有一定的函数关系），该类工况称为第二类工况。
柴油机作主机带动螺旋桨工作时，按此工况工作。
3、第三类工况柴油机的负荷和转速在较大的范围内各自任意变化，它们之间没有相互的依赖关系，该类工况称为第三类工况。
柴油机带动应急空压机或应急消防泵工作时，按此工况工作。
三、柴油机的特性对于运转中的柴油机，其有效性能指标和工作参数是随柴油机运转条件的不同而变化的。
柴油机的主要性能指标和工作参数随柴油机工况变化的规律，称为柴油机的特性。
通常将这种变化规律用曲线（试验测绘）的形式来表示，这种曲线称为柴油机的特性曲线。
柴油机的特性是柴油机固有的性能，是合理使用柴油机的重要依据。
可用于评价柴油机性能，确定柴油机工况，分析影响特性的状态和检测柴油机的状态。
四、柴油机特性的类别决定柴油机有效功率的运转参数是平均有效压力p e和转速n。
根据这两个参数的变化情况，柴油机的特性分为速度特性、负荷特性和其它特性。
第七章 特性
第七章柴油机特性第一节概述一、船舶柴油机的工况柴油机在不同条件下运转的功率与转速称柴油机运转工况。
船舶柴油机的运转工况及工作特点：(1)发电机工况。
柴油机转速保持恒速而运转功率随航行条件或船舶耗电量而变。
电力传动的主机和发电柴油机均按此工况运转。
(2)螺旋桨工况。
在稳定运转时，柴油机的功率与转速按三次方关系变化。
即有效功率Pe=Cn3(C一常数)。
如直接驱动定距桨的柴油主机。
(3)面工况(其他工况)。
功率与转速之间没有一定的关系。
在某一定转速时可有不同的运转功率，或在某一定运转功率时可有不同的转速。
如驱动调距桨的柴油主机，在不同螺距时运转；定距桨船舶在不同的航行条件运转，如(污底，重载与轻载，海面状态) 驱动应急救火泵，应急空压机的柴油机等。
二、柴油机特性及研究柴油机特性的目的1．柴油机特性柴油机主要性能指标：p e、Pe、Me、ηe、b e、ηm、Pi、ηi、p i、b i、柴油机工作参数：n、p k、p z、t r、n k、t T、α、柴油机主要性能指标与工作参数随运转工况变化的规律称柴油机特性。
2．研究柴油机特性的目的(1)评价柴油机的性能。
判断柴油机的动力性、经济性、可靠性和使用的可能性等；(2)确定柴油机的工况。
决定柴油机在船舶条件下的极限允许使用范围，选择最佳工作点，使柴油机具有较好的工作性能；(3)分析影响特性的因素。
以便找到改善发动机特性的途径；(4)检测柴油机的状态。
判断出柴油机运转中的技术状态，以便进行调整与检修。
三、柴油机特性分类根据功率公式Pe=C·p e·n·i，可决定柴油机三类特性：(1)速度特性：p e不变(即固定喷油泵油量调节机构)，Pe与n间的变化规律。
(2)负荷特性：n不变，改变p e来改变Pe(3)推进特性：p e与n同时改变，且Pe＝Cn3。
第二节速度特性速度特性——柴油机的有效功率与其转速间变化规律。
速度特性只能在制造厂试验台上测定的。
柴油机的特性及选型.
Pe——n
Me——n
1．全负荷速度特性（外特性） 将柴油机喷油泵油量调节机构固定在相当于标定转速下发出标 定功率的供油位置上，然后通过调节试验负荷，逐步改变柴油机的 转速。 在各个稳定转速下，测取对应的pe、Me、Pe、be、tr、pk、nT等参 数值。 由此得到的性能指标及工作参数随转速变化的规律为全负荷速 度特性。 全负荷速度特性曲线-曲线3 全负荷速度特性可表示为 柴油机在不超过标定供油量 的条件下，各转速下所能发 出的最大功率。
驱动调距桨的主机, 驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机, 航行条件和运行状态发生变化时。
二、柴油机特性及其分类
1.柴油机特性 主要性能指标:平均有效压力pe、有效功率Pe、有效转矩Me、有效热效率ηe和有 效油耗率ge 等。
工作参数:
转速n、增压压力pk、最高燃烧压力pz、最高排气温度tr、增压器 转速nk 和涡轮机出口温度tT等。
柴油机特性：
柴油机主要性能指标和工作参数随运转工况变化的规律称为柴 油机特性。
这种变化规律的曲线形式称为柴油机特性曲线。
2.柴油机特性分类 Pe=Cpeni
式中， C和i 为结构参数。
按照运转参数pe和n把船用柴油机特性分为三类： 第一类: 平均有效压力pe不变，有效功率Pe随转速n改变而变化。 -速度特性。
增大而减小;随λp减小而增大）。
螺旋桨水动力特性
进程比λp：
指螺旋桨每转一转实际产生的位移与螺旋桨直径D 之比。
λp＝vp／npＤ＝hp／Ｄ 式中：hp-螺旋桨每一转的进程；vp-船速。
第二类: 转速n保持恒定，通过改变平均有效压力pe来改变有效功率Pe。 -负荷特性。 第三类: 平均有效压力pe和转速n同时改变。这类特性以推进特性为典型 特性。
船舶柴油机柴油机特性
二. 柴油机特性及研究柴油机特性的目的
1. 柴油机特性及特性曲线 柴油机主要性能指标和工作参数随运转工况的变化而变化的规律 称为~ 这种变化规律的曲线形式 称为柴油机的特性曲线。
2.掌握柴油机特性的目的 ①评价柴油机性能：从出厂时的特性曲线中可以对新出厂或大修后的柴油机 的动力性，经济性，可靠性和使用可能性等做出鉴定。对使用者而言 柴油机特性是选型配套和提出产品改进意见的重要依据。 ②确定柴油机工况：由特性可决定柴油机在船舶使用条件下的极限容许使用 范围，选择最佳工作点和合理地调整柴油机，使它在常用工况下具有 较好的工作性能。 ③分析影响特性的因素，以便寻找改变发动机特性的途径，使柴油机性能得 到进一步提高。 ④检测柴油机工作状态：将运转中检测到的主要性能指标和工作参数与特性 曲线给出的相应工况下的数值进行比较，借以查明柴油机的工作质量 和技术状态。以便发现问题，及时调整和检修。
十. 柴油机的工作范围 最大功率限制 最小功率限制 最高转速限制 最低转速限制 曲线9：全负荷速度特性最低稳定转速 曲线10：按推进特性运转时低稳定转速 等扭矩限制 等排温限制 长期运转范围：1-3-5-8-10
曲线3：额定工况供油量 2、部分负荷速度特性（部分外特性）
曲线4、5：额定工况（90%、75%…..40%）供油量 3、超负荷速度特性（超额功率外特性）
超额功率---110%额定功率运行至少一小时,而不冒黑烟 曲线2：超额功率供油量 4、极限速度特性（极限外特性） 曲线1：各传速下最大功率之油量
附：标准试验环境状况：
推进特性：柴油机依照螺旋桨特性工作时，其各性能指标和工作参数随转速 变化的规律。称为~
柴油发电机选型
一、柴油发电机组选购的依据1.所选柴油发电机组的性能和质量必须符合有关标准要求柴油发电机广泛用于电信、财政金融部门、医院、学校、商业等部门、工矿企业和住宅的应急备用电源，军事与野外作业、车辆与船舶等特殊用途的独立电源。
作为通信用柴油发电机组，必须达到GB2820-1997中G3级或G4级规定的要求，同时和《通信用柴油发电机组的进网质量认证检测实施细则》规定的24项性能指标要求，同时要通过我国行业主管部门所设立的通信电源设备质量监督检验中心的严格检验。
作为军事通信用柴油发电机组，必须达到有关GB2820-1997、GJB相关标准和部队有关部门制定的《通信电源设备的质量检测标准》的规定，并要通过有关组织部门对设备质量的严格检验。
2.柴油发电机组的选择应考虑的主要因素机组的选择应考虑的因素主要有机械与电气性能、机组的用途、负荷的容量与变化范围、自动化功能等。
（1）机组的用途。
由于柴油发电机组可用于常用、备用和应急等3种情况。
因此不同用途对柴油发电机组的要求就有所区别。
（2）负荷容量。
应根据不同用途选择负荷容量和负荷的变化范围，确定柴油发电组机的单机容量和备用柴油发电机组容量。
（3）机组的使用环境条件（主要指海拔高度和气候条件）（4）柴油发电机的选择（5）发电机与励磁方式的选择（6）柴油发电机的自动化功能的选择二、柴油发电机组选购的标准通信用柴油发电机组的进网质量认证检测实施细则〉〉规定的24项性能指标要求：1.外观要求（1）柴油发电机组的界限尺寸、安装尺寸及连接尺寸均符合规定程序批准的厂品图样（2）机组的焊接应牢固，焊缝应均匀，无焊穿、咬边、夹渣及气孔等缺陷，焊渣焊药应清除干净；漆膜应均匀，无明显裂缝和脱落；镀层应光滑，无漏镀斑点、锈蚀等现象；机组紧固件应不松动。
（3）柴油发电机的电气安装应符合电路图，机组的各导线连接处应有不易脱落的明显标志。
（4）柴油发电机应有接地良好的端子。
（5）柴油发电机标牌内容齐全2.绝缘电阻和绝缘强度（1）绝缘电阻：各独立电气回路对地及回路间的绝缘电阻应大于2M（2）绝缘强度：机组各独立电气回路对地及回路间应能承受交流试验电压1min，应无击穿或闪烁现象。
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3．部分负荷速度特性
部分负荷速度特性
如果将喷油泵油量调节机构固定在小于标定 功率油量的各个位置上，分别测得的柴油机 的主要性能指标和工作参数随转速变化的关 系。 可测得若干条柴油机部分负荷速度特性曲线。
二、负荷特性 在转速保持不变的 情况下，柴油机的 各项主要性能指标 和工作参数随负荷 变化的规律。 负荷特性是在试验 台上或实船条件下 测取的。 发电机可认为是 按负荷特性工作 负荷特性的测取
Pe (Pb,nb)
n
等转矩限制曲线
2.等排气温度限制特性
• 对热负荷的限制
– 等α限制特性: 以α不小于标定的αb为条件来 限制各转速下的功率工况下。 等排气温度限制特性：以排气温度不超限值来 限制各转速下功率
• 限制特性从机械负荷和热负荷 两个方面限制的功率不同
在转速从标定转速nb下降初期 以转矩作为主要限制参数，后 期则以排气温度作为主要限制 参数。
λp=vp/npD=hp/D
λp随航行阻力条件变化，阻力条件一定，λp不变 λp不变，则KF KM不变，则有: 装载、气候、海面状况等
Fp=C1np ２ Mp=C2np２
螺旋桨所需功率Pp可由Pp=Mpnp/9550来确定。可得出 螺旋桨功率与转速的关系式: Pp=Cnp3 (kW)
航行阻力条件变化时桨特性的变化
2．超负荷速度特性
船用柴油机的超负荷功率 功率 标定功率的11速的103% 标定转速的103%
运转时间 在12h运转期内允许超负荷运转1h。 12h运转期内允许超负荷运转1h。
超负荷速度特性
超负荷特性的测定 (1) 使柴油机在标定转速nb 使柴油机在标定转速nb 下稳定运行， (2) 增加柴油机的外负荷，使之达 到超负荷功率和相应的转速。 (3) 把喷油泵油量 调节机构固定 (4) 逐渐增加柴油机的外负荷，在 低于超负荷功率对应转速下稳定运行， (5) 并测 量、记录各转速下的各项柴油机性能指标和工 作参数。 (6) 最后根据所测数据在坐标图上标绘 超负荷速度特性曲线。
2．标定功率 标定功率指标准环境状况下，制造厂根据内燃 机的用途和特点规定的在标定转速下的有效功 率(kW)。(1)15min功率； (kW)。(1)15min功率； (2)1h功 (2)1h功 率； (3)12h功率； (3)12h功率； (4)持续功率。 (4)持续功率。 船用柴油机以持续功率作为标定功率 国外船用柴油机 MCR（Maximun MCR（ Continuous Ratings)
二、柴油机特性及其分类
1.柴油机特性
pe、Pe、Me、ηe和be等
柴油机的主要性能指标和工作参数随运转工况 变化的规律称为柴油机特性。 n、pk、pz、tr、nk和tT等
2.柴油机特性分类
Pe=cpeni
第一类 第二类 第三类
平均有效压力pe不变，有效功率Pe随转 速n改变而变化。——速度特性。 转速n保持恒定，通过改变平均有效压力pe 来改变有效功率Pe。——负荷特性。 平均有效压力pe和转速n同时改变。如推进特性。
推进特性测定 柴油机推进特性是根据Pe=cn3关系，在试验台上 柴油机推进特性是根据Pe=cn3关系，在试验台上 测定的 计算出柴油机在各转速下的功率值; 计算出柴油机在各转速下的功率值; 调节柴油机在推进特性的各相应的转速和功率点 下运行; 下运行; 逐点测量柴油机主要参数; 逐点测量柴油机主要参数; 转速为横坐标，以上述各数据为纵坐标绘制成曲 线。 推进特性的测取：
柴油机限制特性 P 2 1 （Pb,nb）
n
柴油机的调速特性
调速器转速设定机构固定在某位置时，当外 负荷从零到最大值或相反过程的全部变化范 围内，柴油机的功率、扭矩或平均有效压力 与转速之间的变化规律。 调速特性与柴油机其他特性不同，它并不涉 及柴油机内部的工作过程，而与调速器的工 作性能直接相关
Pp Mp
0<λp3<λp2<λp1
n
柴油机推进特性及推进特性曲线
螺旋桨功率与转速的关系式: Pp=Cnp3 (kW) 柴油机带动螺旋桨工作时 柴油机有效功率 Pe=Pp=cn3(kW) 推进特性
柴油机按照螺旋桨特性工作时，各性能指标 和工作参数随转速(或负荷)变化的规律，称 为柴油机的推进特性。
三、
推进特性
1、推进特性: 柴油机按照螺旋桨特性工作时，各性能指标 和工作参数随转速(或负荷)变化的规律。 2、柴油机按推进特性时功率与转速的关系
机、桨总应能量平衡
Pe＝Pp
Me＝Mp
据螺旋桨理论：
Fp=KFρnp２D4 Mp=KMρnp
２D5
KF KM随进程比λp的增大而减小 随进程比λp的减小而增大 进程比λp 是指螺旋桨每转一转实际 产生的位移 与螺旋桨直径D之比
二、速度特性分类 1．全负荷速度特性 2．超负荷速度特性 3．部分负荷速度特性/ 部分负荷速度特性/
Pe——n
Me——n
1．全负荷速度特性
全负荷速度特性
将柴油机喷油泵油量调节机构固定在相当于 标定转速下发出标定功率的供油位置上，然 后，通过调节试验负荷，逐步改变柴油机的 转速。由此得到的性能指标及工作参数随转 速变化的规律。 全负荷速度特性可表示为柴油机在不超过标 定供油量的条件下，各转速下所能发出的最 大功率。 功率贮备 主机长期运转最大功率要低于标定 功率一个值。/ 功率一个值。/
调速特性的测定 1.柴油机在标定转速nb和标定负荷Pb下满足 1.柴油机在标定转速nb和标定负荷Pb下满足 标准试验条件稳定运转。 2.卸去全部负荷使 2.卸去全部负荷使 其转速达到最高空载转速。 3.然后逐步增加 3.然后逐步增加 负荷直至标定负荷，记录各测点的柴油机转 速、扭矩和油耗等参数并绘成曲线。 速、扭矩和油耗等参数并绘成曲线。/如下图
Pe n
25 63
50 79.5
75 91
90
100
96.5 100
四、柴油机限制特性
指限制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴油 机的机械负荷和热负荷不超出为保证它可靠工作而规 定的允许范围。 限制因素
最高爆发压力pz、平均有效压力pe、曲轴转矩Me、过量 空气系数α、排气温度tr以及涡轮增压器转速nＴ等参数 作为限制因素。 其中较常用的是Me、α和tr。
第二节 柴油机特性
一、速度特性 二、负荷特性 三、推进特性 四、柴油机限制特性
一、速度特性
将喷油泵油量调节机构固定在某一位置上，然 后改变柴油机的负荷，使柴油机转速变化，在这 种条件下测得的柴油机主要性能指标和工作参数 随转速变化的规律 一、速度特性的测量 二、速度特性分类 三、速度特性的参数分析
一、速度特性的测量 1．标准试验环境状况 2．标定功率 3．速度特性的测量/ 速度特性的测量/
1．标准试验环境状况
一般柴油机 大气压力p0=100kPa或 大气压力p0=100kPa或750mmHg 相对湿度φ 相对湿度φ0=30% 环境温度T0=298K或25℃ 环境温度T0=298K或25℃
中冷器进口冷却介质温度Tc0=298K或25℃ 中冷器进口冷却介质温度Tc0=298K或25℃。
“无限航区”的船用内燃机(IACS) “无限航区”的船用内燃机(IACS) 大气压力px=100kPa 大气压力px=100kPa 相对湿度φ 相对湿度φx=60% 环境温度Tx=318K或45℃ 环境温度Tx=318K或45℃ 中冷器冷却介质进口温度Tcx=305K或32℃ 中冷器冷却介质进口温度Tcx=305K或32℃。
RTA
MC
四、柴油机的运行区域
MC机限制范围
1等转矩限制特性 2等排气温度限制特性
1.等转矩限制特性
• 柴油机在各种转速下的转矩Me都等于或小于 标定转速和标定功率下的转矩Mb。 Me=9550Pe/n … …① Mb=9550Pb/nb … …② 如 Me=Mb 则由①、②两式的出 Pe=Pb/nb·n=cn 在等转矩限制特性曲线 以下工作,曲轴的机械 负荷不超过允许值。
3．速度特性的测量
试验前的准备工作 1) 柴油机具有良好的技术状态， 然后进行特性试验。 2) 试验时保持柴油机稳定运 转各系统调整在最佳状态
速度特性的测量
测量步骤 1) 试验机先开空车，缓慢加速至标定 转速nb， 转速nb， 2) 通过测功器逐渐增加外负荷，使柴 油机达到标定工况。 3) 将油量调节机构与调速 器分离并加以固定， 4) 逐渐增大外负荷，以降 低柴油机转速，调整到测量工况点。 5) 测取并 记录对应各转速下的各个参数。 6) 绘出全负荷 速度特性曲线。
第七章 柴油机特性及选型
C7第一节 概述
一、船舶柴油机的工况 二、柴油机特性分类
一、船舶柴油机的工况
柴油机在实际运转中的工作状况由其 所带的负荷决定。其工况可分成以下 三类： 1、发电机工况 为保证发电机发出的电压和频率稳定， 要求副机在各种负荷下转速n不变，如 图直线2所示。 2、螺旋桨工况 桨工作时吸收的功率Pp与转速的三次 方成正比。要求主机按Pe＝cn3变化， 如图1线。 3、其他工况 柴油机工作时，功率与转速均在变化。 如驱动调距桨，消防泵等。变化的范 围在图示阴影部分。
第三节 柴油机的选型区域和适用范围
一、柴油机与螺旋桨的配合
Pe (%) Pb a 3 2 1 b c
n2
100 nmax nb
n(%)
配桨过重
Pe
(H/D)1 e a 3 2 1 b c
(H/D)2 (H/D)3
d
配桨过轻
Pb
n2
nb
n
二、发动机功率储备
1.发动机功率储备
2.船舶功率储备
三、主机的选型区域