7-3第三节 柴油机的允许使用范围(3)

312 船舶柴油机

了，但已不能恢复到新船的水平。随着船龄增长，船体老化变形，阻力增大，螺旋桨表面变粗糙或有损伤，均会导致螺旋桨特性曲线逐渐向左移，即导致螺旋桨过重。为了避免上述情况，选配的螺旋桨应轻些，设计转速高些，其特性线应比曲线1偏右些。螺旋桨的设计转速可由船东和船厂根据要求和经验来选定。例如常航行于热带海域的船，船底海生物生长较快，设计转速可选得大些，船体有条件较常清垢，则设计转速可选得小些等等。通常建议按图中所示的特性线6来选配螺旋桨。即螺旋桨设计转速适当偏高2～3%，这就是转速储备。其实质与功率储备一样。或者说，线6为已考虑转速储备的某螺旋桨在新船、船底洁净，满载试航工况的推进特线性。在营运期间，随着污底程度的增加，螺旋桨特性线6逐渐向左移动。如转速储备量选取合适，可使船舶在大部分航行时间，螺旋桨轻重合适，主机工作条件良好，功率能够发足。柴油机限制特性线4和5至粗虚线之间的区域是允许短时间（每12小时可运行1小时）运行的超负荷运行区。无限制地持续运转仅允许在图示限制特性线4和5至转速限制线3的范围内。螺旋桨特性线6与柴油机限制特性线4和5之间的区域可用于浅水区域、狂风巨浪天气和加速期间的运转工况。 3）RTA型柴油机与螺旋桨的匹配

1993年后Sulzer公司对柴油机与螺旋桨的匹配有新规定。图7-3-8为该机新的负荷图。纵座标刻度为功率百分数的对数，横座标刻度为转速百分数的对数。图中线a1、a、P是螺旋桨特性线。P是通过标定工况点的螺旋桨特性线。线Ⅰ和Ⅱ为柴油机等平均有效压力（等转矩）线。线3是转速限制线，持续运转的最高转速为104nb。只有在试航时才允许进入线3与线4（108%nb）之间的超速范围。线5和1是限制特性线，线1是等转矩（机械负荷）限制特性线，线5是等过量空气系数（热负荷）限制特性线。柴油机限制特性线5至虚线6之间（等平均有效压力线Ⅰ以下）的区域只可以在过渡状态下（例如加速过程中）使用。线1以上区域为超负荷范围，只有在试航时才允许试运行一小时。

曲线P过标定工况（CMCR）点。按个这螺旋桨推进曲线工作时，柴油机在标定转速nb下发出标定功率Nb。曲线a与曲线a1为两例现行的选配螺旋桨的特性线。螺旋桨特性曲线a与标定转速线相交于B点，这时柴油机的功率为0.9标定功率（柴油机平均有效压力为0.9标定平均有效压力）。按a1选配的螺旋桨在标定转速nb下吸收柴油机标定功率Nb的83.1～85.7%。 图中，过标定工况点的螺旋桨特性曲线P与转速限制线3（1.04nb线）之间的区域为安全的柴油机持续运转范围。曲线P与柴油机 限制特性线5和1之间的区域不是理想的柴图7-3-8 RTA柴油机的新负荷图 油机持续运转范围。我们知道，柴油机的过

量空气系数直接影响着燃烧质量，影响着热负荷。当柴油机油门处于某位置不动，每循环喷

第七章 柴油机的特性及使用范围 313

油量不变时。例如处于0.9标定平均有效压力位置，运行点只在图7-3-8中等pe线Ⅱ上移动。运行点在等pe线Ⅱ线左方离曲线P越远，柴油机转速越低，单位时间废气排放次数越少，涡轮获能越少，增压压力越低。而每循环喷油量不变，因此过量空气系数?越小，对柴油机的燃烧越加不利。限制特性曲线5限定了在一定平均有效压力下柴油机允许的最低转速。当柴油机工作在不理想范围时，例如船舶较长期在浅水区、冰区航行或船体清除海生物的间隔时间太长，螺旋桨特性线左移后超过曲线P进入该区。这时应加强以增加空气流量为目的保养工作。否则，容易由此而引起活塞环结焦、活塞环和缸套发生异常磨损，甚至缸套开裂。如果需要，柴油机转速应降低，使柴油机有关工作参数（如排气温度、冷却液温度等）保持在允许值范围内。当然，这时减小油门降低转速只能使柴油机负荷有所减小，而运行点仍留在该不理想范围内。这是因为运行点是沿着螺旋桨特性线移动的。也就是说柴油机仍工作在不利工况下。

如果柴油机将在不理想范围内长时间工作，那么就应尽快采取措施，修正螺旋桨，改变螺旋桨的几何尺寸，以减小螺旋桨吸收的功率，改变螺旋桨过重的匹配情况。这样可以使柴油机获得原有转速，并恢复原来功率输出。如暂时没条件修正螺旋桨，可临时改变涡轮增压器（如更换不同规格的涡轮喷咀环），以增大新鲜空气量，改善柴油机工作的条件。不过螺旋桨过重的匹配情况并没改变，柴油机仍不能恢复原来功率输出。 2．柴油机与螺旋桨的减功率匹配及船用柴油机新的功率标定法

为了扩大使用范围及满足用户对节油的要求，给配置螺旋桨提供较大灵活性，近年来船用柴油机功率的标定方法多次更新。这得从配置螺旋桨普遍使用的减功率法说起。 1）柴油机与螺旋桨的减功率匹配

船东与船厂根据船舶特性及螺旋桨特性选定柴油机型号及其与螺旋桨的选配工况点（又称合同最大持续工况点CMCR（Contract Maximum Continuous Rating）、约定最大持续工况点SMCR（Specified Maximum Continuous Rating）），选配工况点的功率和转速往往低于柴油机最大标定功率和转速）。然后调整柴油机和增压器，使选配点的pmax保持100%设计值。并使选配点的工作参数优化，就可获得更好的经济指标。这就是减功率（Derating）法。为了避免混淆不清，本书将某种机型可能输出的最大持续功率及其相应的转速工况点称为设计额定工况点或MCR点；而将螺旋桨的选配工况点称为选配点或CMCR点。图7-3-9为某型号柴油机减功率选配螺旋桨的范围及通常选配点的分布情况。图中线Ⅰ为柴油机额定转速线。线Ⅱ为额定平均有效压力的等平均有效压力线。线Ⅰ与线Ⅱ的交点1即设计额定工况（MCR）点。线ⅡA也为等平均有效压力线，它标出了减功率配桨范围平均有效压力的下限。线Ⅲ为减功率配桨范围的最低转速线。线Ⅳ为过设计额定工况点的螺旋桨特性线，称为额定螺旋桨特性线。从图上可看出减功率法大致可分为四种类型。 （1）按推进特性减功率 所配置的螺旋桨与将设计额定工况点作为选配点配置的螺旋桨一样。螺旋桨的特性线就是Ⅳ（或很靠近），只是选配点的功率定得较

低，如图7-3-9线Ⅳ附近的点所示。在选配点，由于pe图7-3-9 减功率选配点的分布

314 船舶柴油机

降低了，pmax/pe比值变大。这样在选配点进行优化，使燃烧最佳，就使有效耗油率ge降低，经济性提高。该选配点可称为按推进特性的经济工况（ERP）点。由于所用螺旋桨与按额定MCR点选配的一样，必要时（如油价较低时）可不必更换螺旋桨重新调整柴油机、增压器，使柴油机能发出的功率提高到额定MCR的值，最充分地发挥柴油机的动力性。

（2）降低转速减功率 其选配点分布在选配范围的左端上部。适用于可配置大直径、低转速螺旋桨的船舶（如油轮）。由于配置低转速、螺旋桨效率较高的螺旋桨，使柴油机动力装置总的经济指标提高了。当然，为了有足够大的过量空气系数，对该选配点进行优化应包括重新选配增压器。

（3）按负荷特性减功率 其选配点分布在靠近右端转速限制线处。适用于螺旋桨直径受到限制或配有可调螺距螺旋桨的船。这种方法着眼于降低pe，提高pmax/pe比值来降低发动机本身的燃油消耗率。

（4）可以推出，将选配点定在图中选配范围的左端下部，可使总的经济指标最好。这是因为一方面选配了转速较低、效率较 …… 此处隐藏：3648字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……