[發明專利]帶定距槳的船用柴油機負荷限制方法

有效

• 申請號: 202010157269.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111377045B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 曹陽;趙建平;張杰;徐武
• 申請（專利權）人: 陜西柴油機重工有限公司
• 主分類號: B63H21/14
• 分類號: B63H21/14;B63H21/21;B63B71/00;F02D45/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 宋秀珍

提供一種帶定距槳的船用柴油機負荷限制方法，根據船舶運行期間可接受的柴油機最大運行功率情況，制定柴油機最大運行功率對應的齒條格數與出廠時各工況下的齒條格數的修正系數，確定負荷限制線，通過負荷限制線限制柴油機最大運行轉速，使船機槳效率下降后柴油機不超出設定的負荷限制線運行，提高柴油機的壽命。

技術領域

本發明屬于柴油機技術領域，具體涉及一種帶定距槳的船用柴油機負荷限制方法。

背景技術

帶定距槳FPP的船用柴油機，其運行時柴油機功率與轉速的三次方成正比，負荷與轉速的二次方成正比，為防止柴油機持續運行期間超負荷，同時考慮船舶長期運行后，船污底，船機槳效率下降等因素，船舶設計時會留有一定的功率儲備。船舶長時間運行后，船機槳效率下降，此時在船舶推進螺旋槳特性線會超過標準螺旋槳特性線，如圖1所示，當柴油機運行轉速在X％以上點工作時，柴油機負荷將超過100％扭矩線，但尚未超出按短時功率運行的負荷限制線，此時不會觸發負荷限制報警，這樣將出現柴油機在X％轉速以上長時間超過100％負荷以上運行的情況。這種情況下柴油機承受較大的機械負荷及熱負荷，導致活塞、連桿等零件壽命降低。如某型柴油機活塞維修周期為12000h，額定轉速1000rpm，但在船舶運行4000小時檢修時，柴油機盤車發生輕微卡滯，擴大檢查發現近半數活塞裙存在裂紋。排查發現該船柴油機長期在960rpm轉速下工作，對軸功率復測發現扭矩已超過標準槳扭矩的20％，存在嚴重的超扭矩運行問題，但未觸發負荷限制線，這對柴油機來說是致命的，因此，針對上述問題，有必要進行改進。

發明內容

本發明解決的技術問題：提供一種帶定距槳的船用柴油機負荷限制方法，根據船舶運行期間可接受的柴油機最大運行功率情況，制定柴油機最大運行功率對應的齒條格數與出廠時各工況下的齒條格數的修正系數，確定負荷限制線，通過負荷限制線限制柴油機最大運行轉速，使船機槳效率下降后柴油機不超出設定的負荷限制線運行，提高柴油機的壽命。

本發明采用的技術方案：帶定距槳的船用柴油機負荷限制方法，包括以下步驟：

1)在功率和轉速的函數關系圖中，分別確定標準螺旋槳特性線、新船螺旋槳特性區域和100％扭矩線；

2)設額定轉速百分數為X點處對應的轉速為n_x，額定轉速百分數為X點在100％扭矩線上對應于額定功率百分數處的功率為P_max，并設定100％扭矩線上額定轉速百分數為X處對應的功率P_max與轉速n_x的比值等于100％額定轉速下功率P_100％與轉速n_100％的比值，具體如下：

P_max:P_100％＝n_x:n_100％

上式中，額定功率P_100％與額定轉速n_100％均為已知量；

3)額定轉速百分數為X點處對應于標準螺旋槳特性線上的功率為P_標，根據標準螺旋槳的功率與轉速的三次方成正比的特點，并結合步驟2)得出：

上式中，已知量P_標為客戶對標準螺旋槳功率的期望值，因此，計算確定n_x后，根據步驟2)可得出100％扭矩線上額定轉速百分數為X處對應的功率P_max；

4)根據100％扭矩線上額定轉速百分數X處對應的功率P_max與客戶對標準螺旋槳功率的期望值P_標確定負荷限制線,具體關系式如下：

其中，L為功率限制比例；