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装调速器
武汉船舶职业技术学院《船舶内燃机使用及维修》课程教案
（课次：25 学时：2）
（本课程适用专业：轮机工程技术（船舶内燃机方向））
课题：调速和调速器
教学目标：
知识目标：了解调速器的作用、分类，熟悉机械调速器的工作原理，掌握调速器的静态、动态性能指标表征的含义。
能力目标：能运用机械调速器的工作原理来认识其结构。
教学重点：机械调速器和调速器的静态、动态性能指标。
教学准备：教学地点：多媒体专用教室
教具：多媒体课件，K4100柴油机调速器
教材：《船舶柴油机》，徐立华主编
教学方案的设计：
步骤一：回顾与引入（3分钟）
Q:前面船舶柴油机主要讲授哪些知识？
A:主要部件、配气系统、燃烧系统、冷却系统、润滑系统、起动装置、换向装置等。
Q:还有调速装置。调速装置的作用是什么？
A:自动地改变柴油机喷油泵的喷油量，以适应外界负荷的变化。
Q:为什么要装调速器？
A:船用柴油机的运转条件不同，要求不同，外界负荷变化时，对调速器的要求也不同。
步骤二：调速器的作用（3分钟）
发电柴油机要求在外界负荷（用电量）变化时能保持恒定的转速，以保证发电机输出的电压和频率恒定，满足并车及供电需要。所以发电柴油机必须装设定速调速器，确保外界负荷变化时，柴油机的转速基本不变。
用作船舶推进的柴油机，为了保证主机在特殊航行条件下的安全，根据我国有关规定必须装“极限调速器”（简称限速器），当主机转速增至115％标定转速时自动切断燃油供给。另外，为了避免海况变化造成的主机转速上下波动，提高柴油机的工作可靠性和工作寿命，通常都在主机上装设“全制式调速器”，使转速不随外界负荷变化而产生波动。
步骤三：调速器的分类（14分钟）
1．接转速调节范围分类
（1）极限调速器（限速器）
（2）定速调速器（单制式调速器）
（3）双制式调速器
（4）全制式调速器
2．按作用原理分类
（1）机械调速器（直接作用式）
（2）液压调速器（间接作用式）
（3）电子调速器
3．超速保护装置
步骤四：机械调速器（25分钟）
1、工作原理：讲解图8-1。
柴油机运转时，飞铁座架和转轴一同旋转，飞铁便产生离心力，通过推脚向上作用在滑动套筒下端，滑套的上端受调速弹簧向下的张力作用。当柴油机发出的功率与外界负荷刚好平衡时，其转速稳定，飞铁的离心力与弹簧张力相等，柴油处于稳定运转。
2、结构：K4100柴油机调速器实物演示。
步骤五：调速器的性能指标（20分钟）
1．调速器的静态指标
1）稳定调速率δ2
调速器标定工况下的稳定调速率δ2是根据标定工况突卸全部负载求得的。它是指当操纵手柄在标定供油位置不变，柴油机在标定工况稳定运行时突卸全部负载，调速器起作用使柴油机重新稳定运行后，其最高空载转速（空车稳定转速）n0max与标定转速nb之差同标定转速nb比值的百分比。
稳定调速率δ2用来衡量调速器的准确性。
稳定调速率的大小应根据柴油机的用途和要求而定，我国海船建造规范规定，船用主机调速器的稳定调速率应不超过10％，船用发电柴油机调速器的稳定调速率应不超过5％。
2）转速波动率Φ或转速变化率φ
均用来衡量调速器的稳定性。一般让柴油机在某转速稳定运行15min，测定其间的转速波动情况。转速波动率Φ表征稳定工况下转速波动的大小，转速变化率φ表征其转速变化的大小。
保证柴油机可靠运转，一般规定在标定工况时，Ф≤0.25％～0.5％，φ≤0.5％～1％。如果超过规定范围，就表示调速系统的工作不正常。
3）不灵敏度ε
不灵敏度过大会引起柴油机转速不稳定，严重时会导致调速器失去作用，甚至产生飞车事故。不灵敏度ε随柴油机转速高低会有差异，当柴油机转速较低时，因调速器预紧力较小，产生张力也小，而传动机构的阻力却反而增大，造成不灵敏度加大。
一般规定在标定转速时ε≤1.5％～2％，在最低稳定转速时ε≤10％～13％。
2．调速器的动态指标
1）瞬时调速率δ1
①突卸负荷瞬时调速率δ1+：指柴油机先在标定工况下稳定运行，然后突然卸去全部负荷，测定转速随时间的变化关系。
②突加负荷瞬时调速率δ1-：与突卸负荷情况相似。
船用主机一般要求δ1≤10％～12％，对船用发电柴油机要求δ1≤10％。
2）稳定时间ts
稳定时间ts越短，说明转速消除得快，调速器的稳定性越好。ts一般限制在5s～10s，对于船用柴油发电机，要求ts≤5s。
一个好的调速系统，其调速过程应满足三个条件：一是过渡过程的转速波动是收敛的，即转速波动的幅度随时间增长而减小；二是过渡中转速瞬时波动的幅度不应过大，以免柴油机超速而影响其可靠性；三是过渡时间不应过长，转速应迅速达到稳定。
步骤六：液压调速器的工作原理（20分钟）
1．无反馈简单的液压调速器
特点：稳定性差，最终使转速连续波动而不能稳定工作。
2．刚性反馈液压调速器
特点：刚性反馈液压调速器不能实现“无差调速”，其稳定调速率δ2不能为零。
3．弹性反馈液压调速器
特点：调速过程结束后的发动机转速能保持原速不变，稳定调速率δ2可以为零。
4．双反馈液压调速器
特点：可通过弹性反馈中节流针阀的开度大小调节其稳定性。通过刚性反馈EFG的两臂比例调节稳定调速率的大小，如使F与G重合，则δ2＝0，如使F与G不重合，则δ2≠0。
这种调速器具有广阔的转速调节范围，且稳定性好，调节精度高，灵敏度高，在船用柴油机中得到了广泛使用。
步骤七：归纳、小结，课外思考题：（5分钟）
1．为什么船舶发电柴油机必须装定速调速器？
2．调速器中的哪些参数反映灵敏性、稳定性、准确性？
3．什么叫调速器标定工况的稳定调速率δ2？它的作用是什么？
这节课你上过没?
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