示功图分析
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措施:根据砂阻情况1、进行碰泵,2、洗井或反洗井;措施:1、确定合理的工作制度;2、调大工作参数3、停抽自喷5 8 措施:反洗井;措施:上小修作业,进行打捞,对扣。
检泵 10措施:反洗井;检泵;供液不足 柱塞拔出工作筒(冲次快) 固定凡尔漏(冲次快) 油管脱(或结蜡严重造成双漏)固定阀失效,游动阀打不开11措施:检泵12措施:打捞对扣;检泵。
措施:解卡检泵141515措施:调整防冲距调整抽油杆短节长度16措施:应采取降粘,改伴热。
18措施:1、热法19措施:1、调整防冲距 2、调冲次杆断脱 双凡尔失灵、自喷、脱塞 (柱塞遇卡) 泵套错乱 上顶下碰稠油供液不足(结蜡影响) 泵套上段松框拔出(冲次快)2020措施:不严重时碰泵或洗井2121措施:修井,更换油管。
22措施:调节抽油杆短节。
24262729游动凡尔漏失上碰泵31措施:反洗井;37措施:调防冲距,校核泵筒长度。
3434 措施:洗井;检泵措施:不严重时碰泵或洗井,严重时修井检泵措施:洗井;结蜡严重检泵或化学药剂防蜡,下涂料油管。
管式泵柱塞部分脱出工作筒 撞击固定凡尔措施:1..加强注水。
2。
调整工作参数。
采取间歇抽油方式,根据液面上升速度来确定合理开抽,停抽时间。
锚;调小防冲距;措施:轻微砂阻,进行碰泵、反措施:套管放压;加深泵挂,调小防冲距,选择合理的工作制度;根据井况装气锚。
措施:根据砂阻情况进行反洗井、检泵、修井作业下各项措施加装虑砂器,选择合理的工作制度,长冲程,慢冲次,大泵径。
51 反洗井;检泵;清蜡;(及供液不足)措施;热洗;地面调参 油井结蜡固定凡尔不严 出砂蜡卡 油井见水措施;调整注水量判断来水方向堵水。
第十章示功图测录及分析示功图是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化图形。
它通过专门测量仪器——示功器进行测量。
由工程热力学可知,示功图面积大小代表了柴油机气缸内一个工作循环指示功大小。
它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度重要依据,也是用来计算柴油机指示功率依据,同时还可作为柴油机动力计算和强度计算资料。
通过示功图可研究缸内燃烧过程、燃烧放热规律,计算缸内温度,评估扫气过程,计算柴油机指示功率,确定柴油机最大爆发压力和压缩压力等等。
由于它能以图象形式显示缸内工作过程,而且测试仪器简单实用, 因此在柴油机测试中,示功图测取占有非常重要地位。
通常,应定期测录运转柴油机示功图,且对测取示功图进行计算和分析。
根据其计算和分析结果来判断柴油机工作性能,并可对其进行适当调整,保证柴油机能在最佳状态下运转,提高其经济性、动力性和可靠性。
第一节示功图测录测取气缸示功图仪器统称为示功器。
根据其工作原理不同, 示功器可分为机械示功器、气电示功器以及电子示功器三类。
船上常用是机械示功器, 随着电子技术应用, 在现代船舶上, 电子式示功器使用也不断增多。
一、机械式示功器机械式示功器是一种使用较早示功器, 目前在低速和部分中速柴油机上仍在使用, 它是利用机械位移方法测量缸内压力和活塞位移。
机械示功器按使用示功弹簧形式不同, 可以分为螺旋弹簧式和柱簧式两种。
两者在结构原理上相同,所不同是前者使用螺旋形弹簧,后者使用等强度柱形弹簧。
以下主要介绍螺旋弹簧式示功器。
1. 结构和工作原理机械示功器具体结构如图10-1所示, 它由压力感受机构、转筒机构和记录机构三部分组成。
压力感受机构包括小活塞5、活塞杆4及示功弹簧1等用来感受缸内压力变化并以示功小活塞位移输出; 转筒机构包括绳索9、转筒8用来反映柴油机活塞位移; 记录机构包括杠杆3和画笔机构2具有平行放大作用, 画笔自由端装有铜笔尖。
当测量示功图时, 转筒8上夹有示功纸并通过绳索9由柴油机曲轴或凸轮轴通过专设示功器传动机构带动, 绕其自身轴左右偏转, 其偏转角位移量正比于柴油机活塞位移, 即转筒转动弧长代表按比例缩小活塞行程长度,反映柴油机活塞行程。
示功器小活塞5在缸内气体压力推动下在小气缸中上下移动, 并被弹簧力所平衡。
小活塞运动通过活塞杆带动记录机构传动杆和画笔运动, 由记录机构反映其位移量, 即按一定比例反映柴油机气缸内变化着气体压力。
由于示功器中小活塞上下移动及柴油机气缸中气体压力变化成比例, 而转筒转动也及柴油机活塞行程成比例变化, 所以记录笔尖在转筒记录纸上可以绘出气缸内气体压力随活塞位移变化图形, 即压力—容积示功图(p-V 示功图)。
2. 机械示功器小活塞和弹簧选择为了使机械示功器能在较广泛压力范围内使用,一般备有三套活塞和一套不同刚度弹簧。
可根据柴油机最高爆发压力p z 值进行选择, 以便获得合适示功图。
这三套活塞和缸套分别用标号1/1(标准活塞直径为20.27mm)、1/2(其面积为1/1活塞1/2,标准活塞直径为14.35mm)和1/5(其面积为1/1活塞1/5,标准活塞直径为9.06mm)表示。
为了便于识别,分别在示功气缸凸缘上用钢印注明1/1、1/2、1/5字样。
在测p-V 示功图时均采用1/5小活塞, 当测取反映进排气过程弱弹簧示功图时则采用1/1小活塞。
示功弹簧用弹簧比例M 标记。
示功弹簧弹簧比例单位为mm/MPa, 它表示缸内压力每变化1MPa时弹簧变形量(mm)。
弹簧比例选择应根据所选定小活塞标号和柴油机气缸内最高爆发压力p z 大小来选择。
选择弹簧时应注意使示功器具有合适高度,就是使测取示功图最大高度接近于示功图纸高度, 以保证示功图精确度。
通常, 柴油机测取p-V 示功图时, 使用1/5小活塞, 可选用弹簧比例有12、10、8、7、6、5、4、3(mm/MPa), 相应最高压力分别为4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、10.0、12.5、15.0(MPa)。
3. 机械示功器传动机构为了把柴油机活塞运动规律按比例地传给示功器转筒机构,必需设立专门传动机构。
由于示功器转筒周长只有柴油机活塞行程1/5~1/20, 因此传动机构不仅要正确反映柴油机活塞运动规律,而且还要将活塞行程按比例缩小。
所以,传动机构应满足以下两个基本要求:①柴油机活塞行程缩小后长度应及转筒周长相适应, 且略小于转筒周长;②转筒转动必须严格地及柴油机活塞运动相对应, 以便正确反映柴油机活塞运动规律。
目前在船上安装使用大型低速柴油机示功器传动机构有曲柄式、杠杆式和凸轮式三种。
(1)曲柄式传动机构。
曲柄式传动机构简图如图10-2所示。
立轴1转动由柴油机曲轴(或凸轮轴)通过齿轮(或链条)带动, 其转速及曲轴转速相同; 立轴上端有圆盘2, 圆盘上偏心销子及小连杆3相连组成一单独小型曲柄连杆机构, 模拟柴油机曲柄连杆机构运动规律; 小曲柄连杆机构及柴油机曲柄连杆机构在几何尺寸上必须相似, 即R/L=r/l(R 、L 分别为柴油机曲轴半径和连杆长度; r 、l 分别为传动机构小曲柄半径和连杆长度),活塞销5通过缸套上长孔带动滑块6及小活塞一起做同步往复运动。
由于滑块及连接示功器转筒绳索7相连; ,所以滑块6既受活塞销带动, 又受示功器转筒弹簧拉动, 就保证了示功器转筒运动规律。
止动杆8则是在测量结束时,利用它可使滑块6脱离活塞销控制。
图10-1 机械式示功器结构图1-示功弹簧; 2-画笔杆; 3-传动杠杆;4-活塞杆; 5-小活塞; 6-小气缸; 7转筒弹簧; 8-转筒; 9-绳索265 / 15(2)凸轮式传动机构。
凸轮式传动机构简图如图10-3所示。
凸轮式传动机构采用专设凸轮带动滚轮2和导杆3模拟柴油机活塞运动规律。
由于示功凸轮外形是按柴油机活塞运动规律设计并按一定位置安装在凸轮轴上,因此它能反映出活塞运动规律, 即柴油机活塞在上、下止点位置时示功凸轮也恰好把导杆推到最高、最低位置, 使导杆运动规律及柴油机活塞运动规律一致, 从而保证示功转筒及柴油机活塞位移成比例和正时相一致。
弹簧4装在导杆上。
导杆上有销孔6, 如果柴油机在运转过程中不需要测取示功图, 可以用插销通过壳套上孔5插入导杆销孔6将导杆提起而使滚轮不及凸轮接触,以防两者相互磨损。
(3)杠杆式传动机构。
杠杆式传动机构采用一套杠杆机构铰接在柴油机活塞或十字头上,按一定比例反映活塞运动规律。
此种传动机构虽然结构简单,但无法避免铰接处磨损而造成传动失真,因而目前很少使用。
4. 机械示功器优缺点和适用范围机械示功器使用已久, 由于它具有结构简单,工作可靠,使用方便等优点, 至今仍是船上测取示功图必备工具。
机械示功器由于它利用机械位移方法进行测量,必然带来机械式测量仪器固有缺陷,如感受缸内压力和反映活塞位移部分具有一定质量, 会产生较大运动惯性力, 而其弹簧刚度不能太大(灵敏度要求), 致使它自振频率很低, 不适用于高速柴油机, 只适用于低速机和部分中速机。
机械示功器可以用提高弹簧刚度来提高它自振频率,扩大其适用范围。
目前机械示功器根据使用弹簧形式可分为两种,即卷簧式和柱簧式。
二者在结构原理上完全相同,不同是前者用螺旋形卷弹簧(刚度小),适用于400 r/min 以下柴油机使用; 后者用等 强度柱形弹簧(刚度大),适用于700~1000r/min 柴油机使用。
目前,机械示功器在大型低速柴油机船舶上被广泛用作随机测试仪表,供监控柴油机运转使用。
图10-2 曲柄式传动机构1-传动立轴; 2-小曲柄; 3-连杆; 4-小活塞; 5-活塞销; 6-滑块; 7-绳索; 8-止动杆 图10-3凸轮式传动机构 1-示功凸轮; 2-滚轮; 3-导杆; 4-弹簧; 5-销孔; 6-导杆销孔5. 示功图测取方法及注意事项示功图形状是受许多因素影响,譬如示功器使用和维护不当;传动机构安装不正确;天气、海情变化等都会影响示功图形状。
因此在测取示功图时应做好准备工作,按正确方法进行测录:使用前应对示功器进行检查和保养,使其可动部分应有良好润滑,保证小活塞在气缸内能以自身重量均匀下滑; 当示功器及传动机构之间距离大于1.5m时,应选用钢丝软绳。
使柴油机负荷稳定, 即各运行参数达到正常值并保持稳定不变;选择适宜海况和气象条件;安装示功器前,必须先打开示功阀把通路中积炭及杂质吹净;示功器安装后,应先在转筒记录纸上画出大气压力线;测取满意示功图后,应注明日期、缸号、转速、排温、油门格数、弹簧比例等。
并及驾驶台联系记录气候、风力、风向、潮流、吃水、船速等,供分析时参考。
为准确起见,最好每缸测取2个示功图。
当测取5至6个示功图后,应拆下示功器进行冷却,示功器测量完毕,应对示功器进行彻底清洁和保养。
二、电子示功器随着现代科学技术迅速发展,利用电子示功装置已十分普遍,尤其在现代柴油机监控技术中均采用电子示功装置来分析研究柴油机缸内工作过程。
电子示功器由传感器、测量电路和记录显示装置等三大部分组成。
它是利用电子技术, 通过各种形式(如电阻应变式、压电式、电容和电感式)传感器把柴油机缸内气体压力、曲轴转角等非电量按一定比例转换成相应电量输出, 经放大器等中间环节输送到记录显示装置进行观察或打印。
在柴油机测试中, 通常使用压电式或电阻式传感器测量气缸内压力,使用磁电式或光电式曲轴转角发生器反映曲轴转角变化。
在电子示功装置中,压力传感器是一个核心环节,不同压力传感器决定着不同测量电路。
通常,示功装置按所采用压力传感器不同进行分类, 而且习惯上也多以其传感器命名示功装置。
压力传感器一般分为电阻应变式、压电式、电容式、电感式等。
所以电子示功装置亦可分为电阻应变式示功装置、压电式示功装置、电容式示功装置和电感式示功装置等。
1 电阻应变式示功装置图电阻应变式示功装置是利用电阻应变式压力传感器把被测压力转换成应变片电阻值, 通过应变仪把电阻值变化转换并放大成所需电压或电流信号送到显示记录装置。
柴油机曲轴转角信号可由磁电式或光电式等传感器测量。
系统方框图如图10-4所示。
电阻应变式压力传感器→应变仪→显示记录装置图11-4 电阻应变式示功装置方框图电阻应变式压力传感器结构如图10-4所示。
电阻应变片粘贴在应变筒14外壁。
应变筒由薄壁(0.2mm~0.3mm)合金钢制成,下端焊有很薄悬链薄膜片,此膜片既薄又柔软,只传递压力而267 / 15不产生弹力。
当缸内压力作用到悬链薄膜片时,它仅仅把所受到压强变为集中力传到及它接触应变筒上,引起应变筒14发生弹性变形使应变片电阻发生变化,并经导线传至接线柱7后由屏蔽电缆8输出。
冷却水管4用于对膜片和应变筒进行强制冷却,以消除燃气高温对测量结果不良影响。
调整垫片13可保证装配时应变筒有适当预紧力。