一种船舶推进柴油机负荷限制曲线实船标定方法

摘要

本发明公开了一种船舶推进柴油机负荷限制曲线实船标定方法，包括柴油机负荷限制曲线的获得、负荷限制曲线对应的油门限制曲线的标定方法。通过标定推进柴油机的负荷限制，能够对柴油机进行有效的超负荷保护，保证了动力系统的安全运行。

说明书

 

技术领域

本发明涉及船舶技术，特别属于船舶推进柴油机在实船状态下进行负荷限制曲线标定的方法。

 

背景技术

船舶用推进柴油机的特性曲线规定了柴油机的运行区域，如果在使用时超出了运行区域，柴油机将超负荷运行，会引起柴油机排气温度过高、增压器喘振甚至出现拉缸等严重故障。为保证柴油机在各运行工况不出现超负荷现象，需要设置负荷限制线。负荷限制线是在柴油机的运行区域边界上取数个点，连成一条曲线。负荷限制线规定了每个转速下柴油机允许发出的最大功率，在实际应用中，通常将负荷限制线的功率值转换为油门齿条格数，即规定了每个转速下柴油机允许给定的最大油门齿条格数。

一般推进柴油机在出厂台架试验时都会对负荷限制线进行标定，然后设定在柴油机的控制装置中。

推进柴油机在运行较长时间之后，会出现在正常使用时频繁发生负荷限制的现象。主要原因为柴油机高压油泵及喷油器的性能下降，与出厂状态相比，在相同转速下发出相同功率需要的油门齿条格数更大。即柴油机发出负荷限制线允许最大功率实际需要的油门齿条格数大于原始设定的最大油门齿条格数，因而出现虚假的负荷限制现象。

发生以上现象之后就需要对柴油机的燃油系统进行全面的修理，尽量恢复到出厂台架试验时的状态。

若不具备燃油系统全面修理的条件，可利用本方法在实船状态下对推进柴油机的负荷限制线进行重新标定，以保证柴油机能够正常运行。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种船舶推进柴油机负荷限制曲线的实船标定方法，它能够在实船状态下保证柴油机安全的同时，通过试验重新标定负荷限制线。

为解决上述技术问题，本发明的船舶推进柴油机负荷限制曲线实船标定方法，其包括以下步骤：

步骤一：明确负荷限制点数量及每个点的转速和功率：

取柴油机的外特性曲线和轴系扭振计算得到的扭振限制线各转速下的限制功率小者为其工况的负荷限制功率；

步骤二：对遥测推力功率仪进行校准，对于没有安装遥测推力功率仪的船舶，需获得其推进柴油机负荷限制的台架数据，包括排气温度、各缸爆发压力、增压器转速和增压压力（如采用增压系统的柴油机）；

步骤三：将转速与螺距切换为分控

将柴油机转速与螺旋桨螺距的控制方式切换为分别控制；

步骤四：分别测每一个转速点下的负荷限制油门，维持转速不变，通过调节螺距来增加主机负荷，利用轴系及后传动各部件在各个工况下的效率曲线和遥测推力功率仪测得的轴功率，实时计算出其状态下的主机功率，对于没有安装遥测推力功率仪的船舶，可通过其推进柴油机负荷限制的台架数据进行判断，一般增压器转速和排气温度能比较准确地反映主机的负荷，但会受到外部管路的影响，如果要更加精确地判断，可采用实测各缸爆发压力与台架数据进行对比。逐渐增加螺距到主机功率到达负荷限制点。待主机运行状态稳定，记录其工况下的主机油门。

步骤五：将各转速点下的限制油门拟合成油门限制曲线，并将其限制线设置进控制系统。

所述的步骤一中，负荷限制点的转速从最低稳定转速开始，每隔60～80r/min取一个测点，并查出其转速对应的限制功率。

所述的步骤五中，负荷限制曲线实船标定需在2级海况以下进行，试验过程中要尽量保持直航。

本发明采用的方法，其优点和有益效果是：简单易操作，具有实船操作的工程可行性。通过本方法对推进柴油机进行复合限制标定，能够使推进柴油机和动力系统得到保护，保证了动力系统的可靠、安全运行。

附图说明

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1是实施例某型船舶推进柴油机确定的负荷限制线图。

图2是实施例依据负荷限制线实船测定的油门限制线图。

 

具体实施方式

某型船舶采用双机并车、双轴推进动力方式，运行过程中存在并车的两台推进柴油机间负荷转移的问题，每轴单机运行工况螺旋桨运行在两倍特性曲线上，更容易出现超负荷的情况。为了有效保护主机和轴系的正常运行，采用了本发明的推进柴油机负荷限制曲线实船标定方法。

步骤一，明确负限制工况点及各工况点的转速和功率

根据柴油机的外特性曲线和轴系扭振计算的到的扭振限制线获得的负荷限制线，如图1所示，试验过程中在选取负荷限制线上的10个点进行，分别为：

n_d(r/min)4004665506407007608208809251050N_d(kW)1154181422662745314832943457402845725504

步骤二，对遥测推力功率仪进行校准。通过左右盘车，将遥测推力功率仪校准到零位。

步骤三，将控制权限转到集控，采用手动模式，对转速和螺距进行分控。

步骤四，分别测定每个测点下的推进柴油机负荷限制油门。

试验过程中，从高工况到低工况一个测点一个测点进行。

先将柴油机转速加速到测定转速维持，逐渐通过缓慢增加桨角来增加主机负荷，通过轴功率和传动部件效率曲线实时换算主机功率，当主机功率达到设定值时，稳定运行一段时间后记录其工况下的主机油门。

步骤五，将各转速点下的限制油门拟合成一条油门限制线（如图2所示），并将其对应的参数设定到主机监控系统中。

试验过程中记录各工况点的螺距值，其参数可以作为负荷限制线复测参考。