船 柴 油 发用电 组机功
率配 匹 的比选择
前
青 口,
如
何 正确 选择 船 用 柴油 发 电机 的 功组 率 配匹比 是 一项 具 有 大重技 术 济 意经 义 工 的作如 匹果配 比 得 过选
小,
固 然可能 使 柴 机 长 期 油 于 处过 荷负 态状下 工
。
作,
使 得燃
烧 化恶
,,
负热
荷
和 机 负械荷增 加发
挥,
,
使
用 命下寿降
然
而 如果匹 配 选 得 比过 不大 使 仅柴 油 机 率功 得不到 充
,
而 且这分 本是身 一 个大最的 浪
,费
。
使 柴致油 机 长期 处 于低 负荷下 作工,
耗油
量 大,
,运行
,
经济 的差
性造 能成源 的 极 大浪费 更 是国家 能 源 政策 所 不 许允
而 且
炭积 严
,重
损大
,磨
同 会样导 致油 机柴 使用 命寿 的缩 短
用 柴 船油 发 电 组 机 的 率功匹 配 比究 竟 该应选 多择大 造年 船统筹 办 室公 组曾织 有 关单 位
各种, 意
见
一向 比 较 混乱 果在
,结
对
船用 柴 发油电 组机 行进了 调
查
,
船 型 的 油种耗大
,
种
量容规 格 的 柴油 发电 机 组中 率功 匹 配 大比到
小
到都
有
。
而 部 分 船大用 油柴 发
机电
组
,
尤 其是军 用 船 舶其 匹配比 一般 选 得 过大 ,
,
致
使油 柴 长 机 处期 于低 负荷 状 态探其 原因 ,
积炭 重
配严套应 不一 供致。
影响 了 柴油机 的正常 使 寿用
命有些 单 订 购位 设备 比 较困 难
。。
柴油 发 电功 率 机匹配 比 何 以有 这 么 大的 差 呢异
,
,一方 面 固 是 然由于 组 没 有
,机
存 在 有啥用 啥 的 郎拉配 现
象,
更但主 是要 识认 上的,
此 在因船 舶 电站 历 次配 套 会 上
,议
很
单多位 希望 有关 部 对门柴 油 发 电 机组 的功 率 从 匹节 约
。能
比配 能 出提 个 合 一 理 范 围
源 消的耗着
本眼文 试图从 提 高 柴 发油电 机 经 组济 性 和 靠性 出可
,发
对船 用 柴 发 油电机 组 率功匹 比配的 择选提 出一 点 浅 粗的看
法
供 大家 考
参一
、
柴
油 电 发 组机 实际 输出功 率 的确 定
,
如所周
知
油 柴发 电 机组 实 的际 输出功 所率以 不能 按 理论 公
“ 式月
了
一 万 只认矛一
一
其中月
。
尸
—发 电机组 出输率功 — 电 机发 率
效 柴 油机的 输 功率出
,
马
力 ,
磁,
,
来 计算
,
要主 是 于由 油 机柴 和发电 机 各 自的 定 功额 率的函 义 不
同
。—
,
,状况
、
环
境 温 湿 度的 不
同另
外,
—泵气有 些 柴油 机 的输 出 功 率还 中 括包 了自身 所 带 的风 扇水
的,
即
试 验考核 条件
大
功率
。
同时 柴 在油机 与发 电机
中影响 其功 率 输 出 的因素 也 不
如 柴 油同 机 排气进 管 太 长 道 或一
一
过 干
析曲
,
就
有进 排 阻气力 影 响 的分钟功 率小时
率功 小时率功
,
而 电发 机 存 不 这在个 问题
,
,
按 国
家标 准
一
内
燃机 台架 试 验 方 法中 规定 燃内机 率功的 标 定 油 机 允柴许 连续 运转 柴 机 油允 许 续 运 转 连 柴油 机许 连允续 运 转
按其
途 和 用使 用特 点 分下列 四 种 分钟 的
最 有 大效 功率 时小 最的大有 效 功率 ,小 时的 最 有大效功
。率
,
其 中 包 括 超过
,
小
时率功
的
况下连情 运续
转小时
,
持续功
率小 时功率 陆 的用柴 油机 用 船油 机 柴机 的 电工 作条件 是
柴油 机 允许 期长 续连运 的转 最 大有 效功率
。
在
通情 常况下
,
持 续 功
率为
柴
油 机 的 标 功定 率 是在规 定 的 标 准 气 状 大 下况 发出 的 功率
规
定的 准标大 状气 况 为
’
环
境 度 为
环 温温 境度 为环 境温 度
℃℃
,
大
气 压力 大 为 气压力 为,
毫
米汞 柱
毫 米汞
柱
,,
相对湿 度
为相对 湿度
为。
,
,
。
而 发
电 的机标 功定率 一般 额 称 定功 率℃
,
是 发 电机允 许长 连 期续运 转 的 续持 功
海拔 率。米。
。
船
发
用,
相对度
。
湿柴
油 发 电 机组 柴 油机 的和 发电 机 是 在 同 一个 大气 状 况 工 下作的
是 军用 舰船 般 与一 发 电机所 确 定的 条件 接 近较 定功 率,
,
而
机 工 作 舱 件
条其
因尤 此 就 需要 柴 把 油机 标在 大 气 准 况 状下的 标。
修
正到与 发电 机相 的同 条 件下 际实能 发 的出功
率 结归起 来 影 响柴 油 机输 功 出 率 因的素 有
①
环 境温 湿 变 度 化,
② 进气排 力阻, ③ 修 正 后 的 柴 油机 功 率 中还 应 减 风 掉 或扇海水泵
功的率
,
由 此可 得 以 出柴油发 电 机
组
的 际输 实出 率计 算 公功式 如下
・尸
二
〔
一
一
。
,
〕一
,
月
中
式二
、— 进排气 阻 力 影 响功 率 的修 正系 数—门 意 义 前 尸
同
,
、按— 大 气状况 行进 功率 修正 的 系
。
数 柴油机 却 冷风扇 或海 水 消泵耗 功的率
,,
马,
力
柴 油 功 率 机的修正
由于船 舶 舱机内 实大际气 状况 温 度、
湿
度
、 排 进 气阻力 与标等准 所规 定的 大气 状 况
相
,
差大很
因 。 此 柴油 机所 能发出的 实 际 功率 往 往低 于标 功定率。
否将 则产 生柴 油 机振 动加
剧,
、
冒 黑烟等 异 常 情 况
这是 因 柴为 机 油 能 发 否出标 定 功 率
。
主要 取,决 于 柴 油机 入的 吸 气 量 空 气 空干中空气
量 减少。
,
当大气 压力减 或少大 气温度 升 高 空 气 时 的重量 减 少 些 使都 进 入 柴油机的 空 重气 量 减
湿 度增加时
,
少。
,
这
若
喷 油 最 不变,
则
油 机的 过 柴量空 气 数 减系少 了为 保证良 好 的 烧
燃,
在
高
负荷
情况
,下
将
导致燃 烧 恶
,
。化
,
排 烟度 和 浓温 度 升高
,
把排 浓度烟和 温
,度
限 制在一 定的 限 度内
致柴 油 功率机的 下 降
必就须减 少喷油 量
,
因
此于由 大气压 力 降 低和温 湿 度 的 增 必 高 导
所 将以 在 大 气 况状 变 化 时,
必
须 对 柴 油机 的 功率进 行 修 正
。
而 湿度影温
的响 修 正又与 柴 油 机 的 增 压 情 况
不 带带 中 冷器 密切有 的 关系
因 此修正 系数
,
是着随不 同或
试有验 曲线
类型 的柴 机油而 异 各 的 一
一 般一在 相应 油柴 使机用 维 护说 明 中均能书直 接找
到
出
给
。
如
机械 效 率
,
非 为压 四 增冲程 柴 油机
的 修 正系数
,标定
气大状况为
环 境
度
温
大 ℃ 气压
力毫汞柱米
相
对 度温
为为
下表 所示
表
动洲 叫一
ù丹 一艺
ù
叫,
一 一
一一
机 效械率
毫米为汞柱
, 非压增 四 冲程 柴油 时 修 正机系数
,标
大 定气状 况
环为境 度温
℃
,
大压气力
相表对 度为
温下 如表 示所
。
相一 对湿 度
环境 度温
…
一
ù
、、一
ō 一ù八 匕上几 」ǔ 一 一任
一,」
ù
内一
一对
于 无中 间冷却 器 废 气 的 轮涡增 压 柴油机 的 功 率修 正系 数 率 有关
裘机械
,。
湿 度无影 响而 只 与 机械 效
忿翌几
。
。
、。
伽 一
,
ù 上
ù 曰 上八
。
,
。
。。
。
一。
。
。
一。
ō匕 八月
月了
ù
土
上
曰一
二ì
…
。
。。。
。。
一
。
。
。。
。
如 果
产 在品使 用 说 或 样明本 中不能 找到 时 对机 械压增和 增 非压 柴 油机 功 率 修的正 法 规中 计定算 如
下
刀,
,
可由 计 算式 求得 可按 国 际标准 。
一
,
内燃
机 台 架试 验方 、
了
了且 产、产
二
,
,,
、
、
闷
七二
八
十
”
・
、
丫吸 八
一 土
而气蕊
一
入
,
。
一
了 巫
工、
・ 。,
‘
尸尸 户一 小 小
。 尸、 一。小 尸 。
中
式刀月
,
,
尸
尸
大— 压力 气毫米柱 — 水 境环 度 绝 温 对温 度— 相 湿对度 —小 和 饱蒸汽压 毫力米 水 柱— 柴油 机 有 功率效 修正 系 数 柴—油 指机 功示率 修 正 系
数,
。
— 示 指 功率 — 械 机效率
有 效
率功
,
力 马马,
,
力,
,
。
,
,
有
脚注
值
“
。”
示—在标 准 大 气状况 下 的 数
值 表的
,
。
,
没有 脚 注的 表 示 某在 一大气状 况 下 数
的,
对于涡 轮增 压 柴油机 的 频 修 率 正规年范
我
国 标 准还中没 有 体具规定
。刀。
可 参 考
国 际 内燃 机会 议
一
。
一
、
牛
二
一
、
矛 、产 ‘ 内 产 了、
了
八
一牙于
里
尸
卫中丝 砂了 里、二 了 生 卫尸 工
。旦
。
一
中尸
,
。
。
、
、
式
中
。
其
中 脚注。 位 ’表如 所 示
湿—度 因数 一般 可 以 略忽 即 指—示功 率 正修 数 系 —冷 却 介 在 中冷质 入器 设 计处温 度—却 冷 质介 在冷中 器人 处 实 际温度 — 冲 意 义同 前 — 没 注有脚 的 为 任 意 状 况下参 数表 标 示准 大气 状 况 下参的 数,
,
效功有 率 修正 数系
口
“
“
口
。
、
、
,
、、
”
,
。
、。
,,
指 。
数、
、
表
细由 类机型
一
一
中冷增尤 四 冲 压
有 程中冷增 压四 冲程
。
。
用 上
列 数指对 四冲 程 废 气 涡轮 增 压柴 油 机 功 率的 修 柴 油 机正功 率 除 气大状 况的 变 对化其 有影 响
外,
,
其 功 率限 止因 数 排 为气 度温
,
。
进排 气 阻 的 力 增 加也会 影 柴响油 机 的
’ 出进 毛压 力下降 使致进 气
力
,
水 卜如艇 川 发 电机即 为 例 此舰
。由 于 当
柴 油机 进 气 阻 力 加增
时
温度升
高高,
,样 使进这 汽 缸 入的 气空董 量 少减,
因,导致 柴 油此功 率下机降,
,,
柴
机 的油 速转 愈。
则
影响 愈大
而
且对 压增 柴 油机的 影响比非 增压 影 的 大
响
,压
缩 比愈大 则 影 也 响愈大 月
当排气 阻力 增 加
时排
气力压升高影响 废气的排到
,除,
使充 气效
率,
,下降
,同 时得
使排
冲气 程 消 所耗的 功 率增 加降
,
从 使 而柴 机的油 械机效 率降
,低,
些 都 导 致 柴这 油机 率 的 下功使 增压 器 转速 下
。降
对于 涡 轮压 增柴油 机,
由于 涡
轮 级 压 后力升 高
涡 膨轮 胀 功减少 ,
增 , 压比降
一定 低 的定 规 气 阻力在
又
进 一 步 使柴 油 功 机 下 降
,率
因
水此下 艇 舰一般 不 能 涡用轮 压增 的柴 油
一机 柴 般 油 机在 厂 时
,
出允许 有
定一的 排 气 阻 力 损 失
对 于 涡 轮 增压 柴 机油,
,,
其背 压 都
,有
由于但各 制造 厂所 生 柴油产机 组 性 能的 不 同
,
定 规的背 压 值 数也 同 不对 非增 压 油 机柴,
,
一排
般
毫米 水 柱 以下 对柴油 机 功率 是没 有什 么 影 响的
。
从上面的 分,
析和
试 验 证明 许允 背压 值可以 更大 般
水舰面 艇可 以 不作 考虑
因
进此排 气 阻力功的率 修正
水下除舰
艇 外
商船
和
一
三、
柴
油发 机电组 功 率匹配 比的 定
,
确
确定 柴油 发 电 机组 功 匹率 配比 除了 油柴 机功 率 因 受环 境 条 件 影 响需的 要修 正 外 还者
应,
当
考 虑 选 那择一 种 标 定 功 来率作 为 计算的 基 柴础 油机 的 持续 功 率 作 计 为算基 础 虑 这 个 题 问间之
,。
,
柴 从油 和 发 机 电机 等功 率的 概念出发 ,
,
选用
来 考
, 还 从应 客观 实际 发
,出
注意
节到 能 约源和 省 开 节
小支 时 率 功
的,
从柴 油 的油机 耗 与负 荷的关 曲系线 看出
目 前 船舶电 常站用 的
柴
机 的油最 佳 运 行 区 是 在一 。
型
耗 油 荷负曲 线 如 下
,。
使 柴 油 为发 电机 组能 经 处常 于 济 经负 荷 下 运
行
其 额 功 定 点 不 应 选率 在
。
小
时功点率以
一内
而 使组 机 的 实际 载 处负 于非 经济 运 区
行 发从 电的机 效 特率性 看
,
一般 为
,
时 率 效 最
。
高同时 总体 设 计 者 也考虑 了一
定
的功 率 储备 系 数组功率超
过,
一
台发电 机组 的载负功 率 以额 功定 的
率一
为基础
,当
一台 电 机发
时将启 动新 组机 投 人 联并运 行
一以 内
。
目前
大 部份 动自化 电 站中单 机运 功行 率
也限 止 额在定 功 率 的
船 舶 站电一 般 经在济 运 行 或巡 航 状况
下,
般一一 时,
、
州
匆留
口 口口 口口 口口 口口
口 甘〔二 二
个 班次
小时 换机 一
,次
。
当 机组在 标 准非大 气 状 况运下行 于 柴油 机实 际 力 出 降
低山
油柴 的机 实际 负热荷 机械和,
匕奋
团
团
口磨
损 比 在 标 准 气 大状 况 下 行 的 运热负 荷 和 械 机 负 为 低荷
、
因,此 这 大种气 工 况的 率功 修正 本身 是 很 保守 的
。
还
是 有一 裕定度 的 囚 此
从 提船高用 发 电机运 行 经 济性 约节能 源出发
,
,应 以油 柴
,机
小
时 功 率 来作为船 用
柴 油 发 机 电 功组 率 匹 配比选 的 基择础 比 较 合理
上面分 析可 以看 出
,
由
柴于油发 电 机组实 际 ,
负荷
只
有,
因 此
即 使 运行 时间超过
小时
仍 然在持 续功 率 所 义 定 范的围 以 超 负荷内 功率范 围 以
内。
。
使即 去过
在 时 短间内 达 到 接近 额 定 功率 时也 仍然在
作 为算计柴 油 发 电 机 功率配 比的 基 础 反 是而 个 浪费
如 果
用 持续功率
, 际上实大 量 的 实船 运 行 经 表 明验而 是 大过了
。
我 船们用 柴油 发 电机 组 的功 率 配 匹比不 是 选 得过 小
,行
,
由 长 期于 处于 负 低荷下 运
油柴 机 的 耗油大
,
积 炭严重
。
现 在我们 把 公
式进
行变 换 整理 后 以 可 到 得油柴发 电 的功机率 匹 配 比
。
,
一
二 二一 砚
二
,
、
其中
一二
—
尸月—
十
一 万
二
一
口
尸
一、
蹭
, 半
,
对 于 型 应 急小 柴油 发 电机 水组 冷 时却 六兰
虑。
采 用
凤 扇冷却
。时
拳
。
,对
于 作为 发主电 机 采组 用海
,
二
,
而大 部 船份 用发 电 机 组
直 表示 柴接 油 机的 输出功
率
,
不作
考
所以。
“
,一
般 发 电 效率 的 机 变化 围 范如 一下一
一,
此 肚
吐
月
二
。
理
一
。
。
。
。
。对 发 电 应机额定 功 率尸为 为
一一
时 时
,
“
,
一
一一
为
其中一
一
对时 于 大部 分军 用 水 面 艇舰和 付民 船 舶 此 一。则二
,
柴
油 机进 排气阻 力 的 响影 般 一 可以不 作考
虑。
因
,
一
合 ”
”。
查再 一
阅,
前
面所 供提 的 柴油机 功率 因 大 气状 态变 化 修的正 数
。系
对 于原陆 用 非 增 柴油压机 可
电 机得功 “率 ,叨
”“
一
对 于 用 非 压 增柴油机
,
、,
二
。
由此得
到
发
。。
,
、
”一
“
一
“”
”
” 一”
“”
,
一’““
”
匹
目 目目原 陆 用 柴油 发电 机 组 的‘ “ 比 月配、 闪 山囚、
二
,
、
,,
,少
’
勺
“,
’
沙
卜
二 一‘
六
。
一一
一
组机
的到
,一
船 柴用 发 油机电 组 的 匹 比
的 风 配功扇 率
,。
一
,
一
其 数
值 随 着 功 率 的 递 增确切 讲地 是随 着 率 效 的 增 而 递 递
还 应 在 减实 发功 率减中 掉
以 的 上油 柴发 电机 司时 我组 们从 国
、内
对
用 风 冷扇 的却应急 发电
,
这 所 里得出 的数 值 和 目 前一 些进 口船 用 发电 机组 的功 率匹 配 比 十 是 接近分 的
以持 功续 率计 匹 的 配比 为
均、、
我们 所 见时功率小
,,
相 于当以
为
计
、 儿 种 等机 的型配 套 践 实 证明,
,
柴油、
发
电 组 机的 功 率 配匹 比如 能 达 到上 面的 数 值
,
,。
,基
本 满上足 了使用 求要油 耗大、
反
之 如果率功 匹配
、比
选得过 必大将 造成 运行的 经 济 性 长期差处 于 低 负 荷状 态 命短
,
积炭严重
损大
寿磨
这
颇是 有一 些 教训的
然当上面 提 出 的功 率 匹 配比 只 是
一,
范个 围
一 、个方 向,
,
实际 计算 中还 有一 定 出的
人
,
,特
别 由 于 目前是国 内 电发机 的功 率 等 级 是优 以 选数 的比例 级 数 递 的 由 增改变 缸 数 和增 压 度来得
的
,到,
而
柴油 的机功 等 级率是
,是按 等差 级 递数 的增,
因
不此是 所 规 格 有都可 满 上 述足匹 配
比
为了 柴油 发 电 机组得 到 适合 匹的配 比
发
机电的 功率等 级 的 递增
。
应 当以 柴
机油功 率
变卜转 第
页化 为 准或以 较 多 的 功 率等 级 以 适应 各 柴 油种 机的匹 配需 要
一
续衰一国
别
最
单 大机功 率活塞 平均 速 平度 均 效有 压 力 追击 功 率 马力 〕公斤 厘米 米秒
, 强 化 数
系。
活 塞
位单
面
积功率 力马 米厘
,
大利
怠
一ǔ
一
〕…
理。
。
ù …一一
。・
〔吐
,
。
・
缸
日
,
。
。
本一苏
… …
击
缸〕
二扣
程
‘
,
一…
一〕
一。
…
。
,
。
。,
。
。
了联
… —
一—
缸
,
・
・
〔
,」
。
,
・
・。
、
国
・
。
护・
了
了
匕
一
强 活 试 塞 验
载单缸机 时考小 验,
缸单功 率
。
一 长试期 验
ǎ 村
曰办八
。
。
‘
八一 一
”
・
小 时试验
小 时试 验丫
一
一
丁一
一
。
。
】
为冲 程系 数 四冲程
机
二 冲程
丁机
上 接第 算计实
例
页
,卜 压四 冲 程 柴 油 机
增标准大气 况状
一
。「
一
小 标时 功 率定为 。
马
力
。
如
果 作 应为急 发 电 机用 时 虑 考 风扇 功率月
马 力
后 机组 够能发 出的 功 率为
一。
。 。
如 作果为 主 电发机 川
时
尸,
考虑海 水 泵功 率
。
力马
。
一
。
月
一
。
一
。
。 。
。一
因此 可 选 用
船以 同用 发步电 与机 之 相 匹
刁
上综 述
,所
、结
,船
用 柴 油发 电机 组 功的率 匹 配 比 选的
择,
应 以 当 实 运 际 需行 要 发
,出
,
从约
。节
能 源 高经提 济性 眼着柴油 机 的功 率 应 进 当 行 气 状大 的况修 正 对 于 同不类 型 的柴 机油 有不 同的 修 正 系数
,
油 柴 的 功 机 应率以
时 小 标定功 率 为 算计 础基较
好
,
。
为
使 柴油 发电 机组 获得 较 的好 匹配 效果
发电抓 的 功率 等 级 多一应点 为 好
。