[發(fā)明專利]一種船舶推進柴油機負荷限制曲線實船標定方法

有效

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• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103837347B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 郭棟;楊晟;高一民;馬忠俊;王艷國;劉曉白
• 申請（專利權(quán)）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 上海航天局專利中心31107
• 代理人: 馮守志

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶技術(shù)，特別屬于船舶推進柴油機在實船狀態(tài)下進行負荷限制曲線標定的方法。

背景技術(shù)

船舶用推進柴油機的特性曲線規(guī)定了柴油機的運行區(qū)域，如果在使用時超出了運行區(qū)域，柴油機將超負荷運行，會引起柴油機排氣溫度過高、增壓器喘振甚至出現(xiàn)拉缸等嚴重故障。為保證柴油機在各運行工況不出現(xiàn)超負荷現(xiàn)象，需要設置負荷限制線。負荷限制線是在柴油機的運行區(qū)域邊界上取數(shù)個點，連成一條曲線。負荷限制線規(guī)定了每個轉(zhuǎn)速下柴油機允許發(fā)出的最大功率，在實際應用中，通常將負荷限制線的功率值轉(zhuǎn)換為油門齒條格數(shù)，即規(guī)定了每個轉(zhuǎn)速下柴油機允許給定的最大油門齒條格數(shù)。

一般推進柴油機在出廠臺架試驗時都會對負荷限制線進行標定，然后設定在柴油機的控制裝置中。

推進柴油機在運行較長時間之后，會出現(xiàn)在正常使用時頻繁發(fā)生負荷限制的現(xiàn)象。主要原因為柴油機高壓油泵及噴油器的性能下降，與出廠狀態(tài)相比，在相同轉(zhuǎn)速下發(fā)出相同功率需要的油門齒條格數(shù)更大。即柴油機發(fā)出負荷限制線允許最大功率實際需要的油門齒條格數(shù)大于原始設定的最大油門齒條格數(shù)，因而出現(xiàn)虛假的負荷限制現(xiàn)象。

發(fā)生以上現(xiàn)象之后就需要對柴油機的燃油系統(tǒng)進行全面的修理，盡量恢復到出廠臺架試驗時的狀態(tài)。

若不具備燃油系統(tǒng)全面修理的條件，可利用本方法在實船狀態(tài)下對推進柴油機的負荷限制線進行重新標定，以保證柴油機能夠正常運行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種船舶推進柴油機負荷限制曲線的實船標定方法，它能夠在實船狀態(tài)下保證柴油機安全的同時，通過試驗重新標定負荷限制線。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的船舶推進柴油機負荷限制曲線實船標定方法，其包括以下步驟：

步驟一：明確負荷限制點數(shù)量及每個點的轉(zhuǎn)速和功率：

取柴油機的外特性曲線和軸系扭振計算得到的扭振限制線各轉(zhuǎn)速下的限制功率小者為其工況的負荷限制功率；

步驟二：對遙測推力功率儀進行校準，對于沒有安裝遙測推力功率儀的船舶，需獲得其推進柴油機負荷限制的臺架數(shù)據(jù)，包括排氣溫度、各缸爆發(fā)壓力、增壓器轉(zhuǎn)速和增壓壓力（如采用增壓系統(tǒng)的柴油機）；

步驟三：將轉(zhuǎn)速與螺距切換為分控

將柴油機轉(zhuǎn)速與螺旋槳螺距的控制方式切換為分別控制；

步驟四：分別測每一個轉(zhuǎn)速點下的負荷限制油門，維持轉(zhuǎn)速不變，通過調(diào)節(jié)螺距來增加主機負荷，利用軸系及后傳動各部件在各個工況下的效率曲線和遙測推力功率儀測得的軸功率，實時計算出其狀態(tài)下的主機功率，對于沒有安裝遙測推力功率儀的船舶，可通過其推進柴油機負荷限制的臺架數(shù)據(jù)進行判斷，一般增壓器轉(zhuǎn)速和排氣溫度能比較準確地反映主機的負荷，但會受到外部管路的影響，如果要更加精確地判斷，可采用實測各缸爆發(fā)壓力與臺架數(shù)據(jù)進行對比。逐漸增加螺距到主機功率到達負荷限制點。待主機運行狀態(tài)穩(wěn)定，記錄其工況下的主機油門。

步驟五：將各轉(zhuǎn)速點下的限制油門擬合成油門限制曲線，并將其限制線設置進控制系統(tǒng)。

所述的步驟一中，負荷限制點的轉(zhuǎn)速從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始，每隔60～80r/min取一個測點，并查出其轉(zhuǎn)速對應的限制功率。

所述的步驟五中，負荷限制曲線實船標定需在2級海況以下進行，試驗過程中要盡量保持直航。

本發(fā)明采用的方法，其優(yōu)點和有益效果是：簡單易操作，具有實船操作的工程可行性。通過本方法對推進柴油機進行復合限制標定，能夠使推進柴油機和動力系統(tǒng)得到保護，保證了動力系統(tǒng)的可靠、安全運行。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

圖1是實施例某型船舶推進柴油機確定的負荷限制線圖。

圖2是實施例依據(jù)負荷限制線實船測定的油門限制線圖。

具體實施方式

某型船舶采用雙機并車、雙軸推進動力方式，運行過程中存在并車的兩臺推進柴油機間負荷轉(zhuǎn)移的問題，每軸單機運行工況螺旋槳運行在兩倍特性曲線上，更容易出現(xiàn)超負荷的情況。為了有效保護主機和軸系的正常運行，采用了本發(fā)明的推進柴油機負荷限制曲線實船標定方法。

步驟一，明確負限制工況點及各工況點的轉(zhuǎn)速和功率

根據(jù)柴油機的外特性曲線和軸系扭振計算的到的扭振限制線獲得的負荷限制線，如圖1所示，試驗過程中在選取負荷限制線上的10個點進行，分別為：