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柴油机推进特性

返回列表 来源:shhhby.com 浏览: 发布日期:2019-05-07 08:31【
推  进  特  性
  柴油机的推进特性是柴油机按照螺旋桨特性工作的特性。
一.螺旋桨特性简介
  由试验可知推力系数和扭矩系数都是随螺旋桨的进程比而变化的。进程比表示螺旋桨每转一转实际产生的位移与直径之比。进程比是研究螺旋桨水动力性能的一个极重要的参数。进程比增加时,推力系数和扭矩系数则减小。当进程比一定时(即螺旋桨前进速度与螺旋桨转速之比的比值一定时),推力系数和扭矩系数四一定的。当进程比减小时,推力系数和扭矩系数都增加,即推力和扭矩都增加。当进程比为零时,推力系数和扭矩系数最大,此时螺旋桨的推力和扭矩也就达到最大值,这相当于系泊试验或船舶刚起航时(螺旋桨速度等于零)的情况。
***螺旋桨效率为螺旋桨输出功率(螺旋桨的推力X螺旋桨的前进速度)与它吸收主机功率(螺旋桨的阻力矩X回转角速度)之比。即:ηp(螺旋桨效率)=FpVp/(Mp2πn)
***式中Fp为螺旋桨的推力,Vp为螺旋桨的前进速度;Mp为扭矩,
  商船,特别是货船和油船,正常定速航行时,船速与螺旋桨转速成正比,即螺旋桨的前进速度与螺旋桨的转速的比值比变。对于特定的螺旋桨,直径是一个常数,,所以进程比可视为常数。海水的密度变化很小,也可以认为是常数。
***论证:螺旋桨的推力和扭矩与其转速的平方成正比;螺旋桨所需的功率与其转速的三次方成正比。
  以上是假定船舶在定速航行,进程比为定值的情况下得出的规律。但是在各种变工况下,进程比是变化的。当进程比变小时,扭矩系数增大,同一转速下螺旋桨所需扭矩、功率增加。因此,进程比越小,螺旋桨的特性曲线就越陡。
  螺旋桨特性是对几何形状一定的螺旋桨而言,如果几何形状不同,则螺旋桨特性曲线不同。
***当进程比不变时(蹿速一定),螺距比(螺距与直径之比)大的螺旋桨的推力系数、扭矩系数较大,推力、扭矩较大,而螺旋桨的转速也就较大。螺旋桨的特性曲线较陡。
二.柴油机的推进特性
  因为螺旋桨所需的功率与转速的三次方成正比,所以柴油机带动螺旋桨工作时,根据柴油机功率与螺旋桨所需功率相等的原则,柴油机功率与转速的关系也是三次方的关系。即已知柴油机的一个工况,就可计算出其它工况下的功率与转速的对应关系。
 
主机在各种转速下对应的功率百分数表

转速% 63 79.5 91 96.5 100 103
功率% 25 50 75 90 100 110
 
由于柴油机的功率与转速的三次方成正比,转速超过柴油机标定值的3%时,功率就达到标定值的110%,达到了柴油机的超负荷功率。继续提高转速是不允许的。超速运行会带来严重超负荷的后果。另一方面,扎为标定值63%时,功率就已降至标定值的25%。转速较低时,柴油机发出的功率即大为减少,每循环喷油量很小,使得喷油压力降低,雾化变差,燃烧不良,各缸喷油量不均匀。
  柴油机水泵技术资料中提供有柴油机在试验台上按标准的外界条件(如规定的大气压力、温度、湿度、燃油的低热值等)工作时测得的推进特性。其中的最高爆发压力、压缩终点压力、涡轮前后排气温度、涡轮转速、有效耗油率等是在试验台上测得的。
  柴油机的推进特性可用来评定柴油机的性能。在实船试航时测得的推进特性曲线可供运行管理时参考。
***柴油机的有效耗油率在低负荷、低转速工况时明显增大。由此可知,主机功率太大(超过所需航速的功率太多)的船舶,采用减速航行节油措施,由于主机工作在部分负荷工况,耗油率较功率不大的船舶高。
 
负  荷  特  性
  驱动发电机的船舶辅柴油机在负荷变化时,转速基本保持不变。当前,船舶主柴油机均装有全制式(转速在运行范围内可选定任意值)的调速器。在负荷变化时(螺旋桨的进程比变化)时,转速也基本上保持不变。因此,它们均可看成按负荷特性工作。
  技术资料提供的负荷特性通常是在标定转速下测取的。如有必要也提供若干个不同转速下的负荷特性。
  测取负荷特性时,在改变外负荷的同时改变每循环的供油量,使转速保持不变。通常以平均有效压力为横坐标,纵坐标则是各性能参数,如有效耗油率、排气温度、最高爆发压力、增压器转速、增压压力、涡轮进口处排气温度等。由于转速是常数,这时有效功率与平均有效压力成正比。
  因柴油机有效耗油率在低负荷下显著增大。因此,船舶发电柴油机在一台未满负荷的情况下就不要起用第二台(备车和机动操纵时除外)柴油机,否则即使不考虑磨损,只看燃油消耗这一项也是不经济的。
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