主机示功图的计算方法
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目录轮机模拟器(3000kW及以上船舶轮机长) (1)轮机模拟器(750kW~3000kW船舶轮机长) (8)动力装置测试分析与操作(3000kW及以上船舶大管轮) (15)动力装置测试分析与操作(750kW~3000kW船舶大管轮) (21)电气与自动控制(750kW及以上船舶大管轮) (26)电气与自动控制(750kW及以上船舶二/三管轮) (39)电气与自动控制(未满750kW船舶二/三管轮) (49)船舶电工工艺和电气设备(750kW及以上船舶二/三管轮) (56)动力设备操作(750kW及以上船舶二/三管轮) (64)动力设备操作(未满750kW船舶二/三管轮) (72)动力设备拆装(750kW及以上船舶大管轮) (76)动力设备拆装(未满750kW船舶大管轮) (82)动力设备拆装(750kW及以上船舶二/三管轮) (87)动力设备拆装(未满750kW船舶二/三管轮) (94)机舱资源管理(750kW及以上船舶轮机长) (100)机舱资源管理(750kW及以上船舶大管轮) (104)机舱资源管理(750kW及以上船舶二/三管轮) (109)金工工艺(750kW及以上船舶二/三管轮) (114)轮机模拟器(3000kW及以上船舶轮机长)1.评估目的通过本适任评估项目,使被评估者达到中华人民共和国海事局《海船船员适任考试与评估大纲》对船员所规定的实际操作技能要求,满足国家海事局签发船员适任证书的必备条件。
2.评估内容2.1 冷船起动(1) 应急发电机的启动运行(2) 主发电机的启动运行(3) 主电源与应急电源或岸电的切换2.2 备车操作~定速航行(1) 发电机组的备车操作(2) 主机备车操作(3) 主机起动及操纵(4) 主机定速航行(5) 主机工况分析2.3 应急操作(1) 主机的机旁操纵(起动、加速、减速、停车、换向)(2) 主机的紧急操纵(越控、取消限制、应急停车)(3) 主机的应急运行(单缸停油、抽除活塞、停增压器运转、超速超负荷运行)(4) 全船失电的应急措施(5) 发电机并网运行时单机跳闸的应急措施(6) 自动并车失败后手动并车(7) 舵机的应急操作2.4 设备及系统故障分析及排除(1) 主机故障分析及其排除(2) 发电机故障分析及其排除(3) 船舶电站故障分析及其排除(4) 自动化设备及系统的故障分析及排除(5) 燃、滑油系统及其设备的故障分析(6) 海、淡水系统及其设备的故障分析(7) 锅炉与蒸汽系统及其设备的故障分析(8) 压缩空气与主机操纵系统及其设备的故障分析(9) 其它系统及其设备的故障分析3.评估要素及标准3.1 冷船起动3.1.1应急发电机的启动运行(20分)(1)评估要素:①起动应急发电机;②为应急电网负载供电。
苏尔寿RTA型主机功率的估算近年来苏尔寿rta型船用主机与man/b&w主机在功率的计算上,与以前生产的主机有很大的差别。
以前在测示功图时,高压油泵附近都有一个示功图传动装置,该装置与汽缸同步运行。
可以通过它测pv图,再根据pv图的面积计算主机发挥的功率。
而现在是厂家提供一些图表,根据主机运行时测量的热工参数进行功率的估算。
现简要介绍苏尔寿rta型船用主机的功率估算。
在估算之前,应通过调节油门杆将最大爆炸压力调整为与主机台架试验相似的压力。
同时,确保燃油的进油粘度符合手册的要求。
台架试验期间的以下参数应在估算期间确定(仅以52台机组为例,其他型号请参考船舶使用说明书):1.油门格数fqs。
2.燃料的热值低。
3.燃料比重:S15/4。
4.燃油进口温度TF。
5.最大爆炸压力pmax。
和6.扫气温度tair。
然后在实际工作中测量并确定上述六个参数(实际值加上脚注a,如fqsa、Hua、S15/4A、TFA、pmaxa、taria等),加上负载指示LIA和发动机转速Na(RPM),Z代表气缸数。
如果油供应商没有提供添加燃料的低热值,低热值可以通过油的比重查表2来确定,但计算出的功率会有一个小误差。
在估计主机功率时,请注意每个参数的单位应与表中的单位一致。
根据所测得的负荷指示查表1,以确定平均有效压力pmeo。
在按下列公式确定最初的功率p0:p0=pmeo*na*z*2.9556其中2.9556仅适用于rta84c机型,其它机型的该数值可在本船的做台试验报告(theresultoftheshoptrail)中查找。
这样就可算出最初的功率p0。
以下的几步就是修正这个p0。
1.根据试验期间的燃油进口温度和比重以及当前值检查表3进行燃油发热值的修正,得出的功率为p1。
即p1=p0*γa*hua/γ*huγa:运行期间入口温度下燃料的比重。
γ:车间试验时燃油进机温度下的比重。
2.根据当前节气门栅极数与台架试验时节气门栅极数之差,即δFQs=fqsa FQs,检查表4对节气门进行修正,得到的功率为P2。
第十章示功图测录与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的图形。
它通过专门的测量仪器—-示功器进行测量。
由工程热力学可知,示功图的面积大小代表了柴油机气缸内一个工作循环的指示功的大小.它是研究柴油机气缸内工作过程完善程度的重要依据,也是用来计算柴油机指示功率的依据,同时还可作为柴油机动力计算和强度计算的资料。
通过示功图可研究缸内的燃烧过程、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的工作过程,而且测试仪器简单实用, 因此在柴油机的测试中,示功图的测取占有非常重要的地位.通常,应定期测录运转柴油机的示功图,且对测取的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的工作性能,并可对其进行适当的调整,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。
第一节示功图的测录测取气缸示功图的仪器统称为示功器。
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。
船上常用的是机械示功器,随着电子技术的应用, 在现代船舶上, 电子式示功器的使用也不断增多.一、机械式示功器机械式示功器是一种使用较早的示功器,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。
机械示功器按使用的示功弹簧形式不同, 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,所不同的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的具体结构如图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, 画笔的自由端装有铜笔尖。
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的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, 即转筒转动的弧长代表按比例缩小的活塞行程的长度,反映柴油机活塞的行程.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。
主机实际输出功率BHP的计算方法Estimation sheet for Engine Output (E.No.1405,6RTA52)1.Power of 1st estimation P1:P1 can be read by (Fn-Fo) X N from this sheet.st200 300 400 500 600 (Fn-Fo) X NFn : Load indicator position (Load Index 7.4 )Fo : Position of load indicator corresponding F.O.pump idle stroke =1.36N : Engine speed (RPM) (81.3 rpm)(Fn-Fo) X N= (7.4-1.36) X 81.3 = 491.052 查表得P1=6950 ps2.Power of 2nd estimation P2:P2 =P1 X Sa/S = P1 X Sa/29.50Sa : Effective stroke of F.O. pump (Position of load indicator =8, Fuel Quality Setting lever in position=0 , measured or used in the ship )S : Effective stroke of F.O.pump (Position of load indicator=8,FQS=-1, value by shop trial=29.50 ) 如果在航,高压油泵有效行程没有改变和调节,则Sa=S, 所以P2=P1.我轮高压油泵为回油阀始终点调节式,喷油泵的柱塞上不设直槽,斜槽与环槽,在泵体中设有进回油阀,以调节柱塞的有效行程。
进回油阀由柱塞通过摆杆驱动。
工作原理:其回,进油阀分别列在偏心轴(支点)左右两侧,由柱塞通过摆杆和顶杆顶动。
柱塞位于凸轮基圆时,右侧进油阀被顶杆顶开,而左侧回油阀关闭,泵腔经进油阀进油。
柱塞上行初期泵腔内燃油经开启的进油阀回油,出油阀不开,无供油排出。
当柱塞上行到供油阀落座时刻(此时回油阀尚未打开)即为泵油始点,出油阀开启对外供油。
当柱塞上行到回油阀开启时刻,泵腔内燃油经回油阀回油,为泵油终点。
此期间内柱塞上行的行程为柱塞的有效泵油行程。
此后,柱塞上行到最高位置,泵腔内燃油均经回油阀回油。
柱塞下行,泵腔经进回油阀充油直至柱塞最低位置(凸轮基圆)。
转动偏心轴可同时改变进油阀关闭时刻与回油阀开启时刻,即同时改变了供油始点和终点。
若把各泵的偏心轴用一拉杆与油门手柄连接,则拉动油门手柄可同时调节各缸的供油量,此为总调;在油门手柄固定不动的情况下,调整调节螺钉(顶杆的最上一个螺钉,中间的为锁紧螺母)的高度可改变供油始点或终点,即改变单缸供油量,此为单调。
若转动偏心轴使进回油阀在柱塞的上行行程中均不能同时关闭,则为停车位置。
特点:其在供油始点和供油终点处的柱塞上行速度均较大,可保证在喷射过程中有较高的供油压力。
此类喷油泵柱塞偶件密封性好,磨损小,但结构复杂,管理麻烦,多用在低速机Sulzer.可变喷油正时机构(V.I.T.—Variable Injection Timing Unit): 通常,在柴油机部分负荷运转时,由于循环供油量的降低使相应的最高爆发压力也有不同程度的降低,由此,相应的经济性也有所降低。
为了提高在部分负荷(常用负荷范围)运转时的经济型,必须提高其最高爆发压力,根据燃烧理论分析,最有效的方法是:调节其供油正时,即在为适应负荷变化而调节喷油量的同时自动调节其供油提前角,以保证其最高爆发压力基本不变或变化范围很小。
为此,需在喷油泵上附设一套单独的供油正时调节装置---V.I.T.(或称调喷器);该机构受柴油机调速器输出轴的控制,在调节喷油泵供油量的同时,自动的按最高爆发压力的要求,调节其供油正时。
目前船用低速机的V.I.T.机构主要有以下三种:1.MAN / B&W MC/MCE 柴油机使用的正时齿条机构:该机构主要由位置传感器,位置伺服器,和正时齿条组成。
该机构使用回油孔终点调节式喷油泵,其油泵调节机构有两根齿条:其一在油泵下部为油量调节齿条(燃油质量调节FQS----Fuel Quality Setting lever),其二在油量调节齿条的上方为正时调节齿条,此二根齿条均由调速器调节轴控制。
当调速器输出调节动作时,在拉动油量调节齿条调节供油量的同时通过杆件改变位置传感器控制空气输出压力(该控制空气由起源单独供应),该输出控制空气使位置伺服器(每缸一个)中的活塞动作,从而拉动正时调节齿条动作,。
正时齿条与油泵下部的齿套螺母外部啮合,齿套螺母内又梯形螺纹与喷油泵套筒下部的梯形螺纹啮合。
所以在正时齿条移动的同时,通过齿套螺母使喷油泵套筒上升或下降,从而改变了供油正时。
这种机构的调节特性:在柴油机50%Pb(标定功率)以下时,喷油提前角最小,V.I.T.机构不起作用;当负荷由50%增到78%Pb时,喷油提前角相应增大;在78%Pb时最高爆发压力到达最大值(标定值),此时的喷油提前角达到最大值;当负荷由78%增到100%Pb时,为保持最大爆发压力不变,喷油提前角应逐渐减小;到达100%Pb时,喷油提前角恢复至标定值。
(2.Sulzer RTA 型柴油机使用的V.I.T.凸轮机构该机型使用始终点调节回油阀使喷油泵。
其V.I.T.机构主要由V.I.T.凸轮和燃油质量调节杆组成。
V.I.T.凸轮设在以喷油泵进油阀偏心轴单臂端为支点的十字摇臂的一端。
十字摇臂的另外三个端点分别与调速器油量调节轴,喷油泵回油阀偏心轴和拉伸弹簧相接。
V.I.T. 土伦设有精心设计的曲线槽,凸轮的工作位置取决于调速器油量调节轴和固定在燃油质量调定折角摇臂上,且控制凸轮曲线槽的导销的位置。
柴油机负荷改变时,调速器油量调节轴带动十字摇臂转动,使喷油泵进回油阀偏心轴同步转动,从而使供油始终点受到迭加控制。
负荷增加,回油增加,回油阀滞后关闭,进油阀提前关闭,供油始点超前,供油终点滞后,供油量增加(但当负荷增至85%Pb(标定功率)后,供油始点不再超前)。
当柴油机使用劣质燃油时,手动燃油质量调定杆,通过折角摇臂上的导销改变V.I.T.凸轮的工作位置,以达到改变供油正时的目的。
RTA 58 型柴油机采用V.I.T.机构前后的性能:随着负荷的增加,采用该机构的RTA柴油机其爆压上升的较快。
当从柴油机曲轴飞轮端传出的有效功率=85%标定功率时,爆压已达100%最大爆压;但此后爆压不再增加。
爆压上升较快的原因就在于随着有效功率增加而加大了喷油提前角。
提高爆压又限制爆压是改善柴油机经济性和可靠性的重要措施。
由于RTA柴油机采用了该机构,明显的改善了部分负荷的经济性;尤其是在常用负荷85%标定功率下运转时,可获得最好的经济性。
3.柱塞头部的特殊线型船用低速机的小缸径系列均采用回油孔式喷油泵,为使设备简化,一般.不采用单独的V.I.T.机构,而在柱塞头部上边缘使用特殊形状的线型,使得在转动柱塞调节供油量的同时改变供油正时,以满足V.I.T.机构的需求。
3.Power of 3rd estimation P3 :P3=P2 X ( Hua X λa / (Hu X λ) ) = P2 X ( Hua x λa / (10080 x 0.8700) )=P2 X ( Hua x λa /8770 )Where : Hu : Lower calorific value of fuel oil ,value at the shop trial (在船厂实验时,使用燃油的低热值)Hua : Lower calorific value of fuel oil , value measured or used in the ship (在船上营运时,使用燃油的低热值,根据加油单燃油化验结果所含的硫分查表得出低热值)λa:Specific gravity of fuel oil at the engine inlet temperature , 根据主机燃油加热器出口温度,相对15度时的比重进行校正: (船上营运时所用的燃油)ρt = ρ15 – 0.00065 x (t-15) λ: Specific gravity of fuel oil at the engine inlet temperature, 船厂用的燃油所以P3= P2 X Hua x λ a /8770 = 6950 ps X Hua x λ a /8770先计算燃油在125度时的比重:= 0.9894- 0.00065 x (125-15)= 0.9179先查表查出Hua 值:根据燃油加油单的硫分3% 和燃油的比重0.9179 查下表:SPECIFIC GRA VITY (λ)--------LOWER CALORIFIC V ALUE (Hu) OF FUEL OIL L.C.V.= (5.551-λ) X 2160 – S X 65 --------S—硫分值3%0.85 0.90 0.95 1.00所以查表得Hua=9827 kcal/kg或通过计算得Hua L.C.V. =(5.551-0.9175) X 2160 – 3 X 65 = 9813.36 kcal/kg比较得出差不多-----因此,P3=P2XHua x λa/8770= 6950X 9813.36 X 0.9175/8770=7135.25 PS4.Actual calculated engine output :P=P3 X KWhere : K----It can be read by using the alteration value (Y) of FQSL position asagainst the Shop Test Result .根据说明书的计算公式得出:FQS position alteration value = FQS position at running ship – FQS position at the shop test result= 0-(-1)=10 1.0 2.0 3.0 4.0所以得出:FQS position alteration value =1, 通过Y轴查表,得出K = 0.978因此,P=P3 X K = 7135.25 X 0.978 =6978.2745 ps所以根据柴油机特性,其有效功率B.H.P. = 6978.2745 ps。