船用机械液压式调速器及常见故障处理

刘之伦

（秦皇岛港股份有限公司船舶分公司 河北秦皇岛）

一、前言

一般的机械调速器，主要是通过飞重产生的离心力对喷油泵齿条进行驱动。这种机械调速器对喷油泵齿条进行驱动时，需要较大作用力，所需飞重体积也较大，调速器外形尺寸也随之增加，无法有效地用于一些大型的低速柴油机中。液压式调速器能够改善一般机械调速器存在的缺陷，仅用飞重产生的离心力带动质量较小的滑阀，通过滑阀对液压放大机构进行控制，即控制动力活塞，利用动力活塞产生较大的动力对喷油泵齿条进行驱动，所以液压调速器也被称为间接作用式调速器。液压调速器具有使用寿命长、作用力大、便于遥控与自动控制以及调速精度高等特点，在低速大功率柴油机与船用柴油发电机组中的应用围广泛。

二、船用机械液压式调速器概述

1.转速调节机构概述

转速调节机构，也称为同步调节机构，主要由两个部分构成，见图1所示。转速调节机构，一部分主要由传动齿轮、同步旋钮、调速齿轮相互结合构成，转动同步旋钮的时候，传动齿轮的转动能够带动调速齿轮的转动，并且使调速齿轮沿着螺柱上下移动，调速弹簧处于放松状态或者压缩状态时，产生的预紧力大小不同，以此对柴油机转速进行有效调节。同步旋钮旋转方向为顺时针时，代表着增速，逆时针则代表减速。另一部分主要是船用机械液压式调速器顶杆中安装的含有蜗轮蜗杆减速机构的伺服电机，利用摩擦离合器连接传动齿轮，能够通过配电板中的控制开关对伺服电机进行操作，以此对转速进行调节。在调节旋钮的下方装有转速指示牌，能够反映调速弹簧的压缩状况，从而指示柴油机的转速。但是转速指示牌上反映的信息数据只能用来参考，需要进行测量来确定实际转速。如果转速指示牌中反映的转速与实际测量转速之间的差异较大，可以对传动齿轮所处的位置进行适当的调节。

2.调节稳定调速率

稳定调速率是调速器的静态指标，稳定调速率用来衡量调速器的准确性，其数值越小，表示调速器的准确性越好，又称速度降。参考图1，速度差的稳定调速率调节机构主要由速度差凸轮1、速度差旋钮2、拉簧3、摇臂4、速度差指针5、支点销6以及连接叉7组成。速度差旋钮在转动的时候，通过速度差凸轮与摇臂的运作，支点销在连接叉中的位置会出现相应的变化。调速器输出轴在转动的时候，通过连接叉能够对调速弹簧中的预紧力进行更改。如果支点销位于调速齿轮的螺柱中心线，输出轴的转动对于调速弹簧的预紧力不会造成任何的影响，所以无论外界负荷发生怎样的变化，柴油机都会保持一定的转速。支点销在向左移动的时候，连接叉右端在随着输出轴进行转动的时候，行程会相应的增大，稳定调速率也会变大。

图1 某船用机械液压调速器结构原理图

稳定调速率的作用，主要体现在两个方面：①对并联运行柴油发电机组之间存在的负荷进行自动分配。如果稳定调速率为零，那么就无法正常的并联运行，当稳定调速率较小的时候，会导致柴油机负荷分配出现不稳定状态；所以，单机运行的时候，稳定调速率可以为零，而并联运行过程中，稳定调速率不能处于零位。功率容量相同且处于并联运行状态的柴油发电机组，应当对这几台柴油发电机组稳定调速率差进行调整，保证稳定调速率值处于一致的状态。②稳定调速率不仅能够改变并联运行机组之间的负荷分配，还能够在很大程度上提升柴油机运行状态的稳定性，稳定调速率的可调节范围与大小，对于柴油机由空负荷转变为全负荷过程中所使用的输出轴转角有着一定的关系。当稳定调速率旋钮在同一个位置中的时候，使用的输出轴转角就会变大，稳定调速率也会增大；为了确保柴油机并联运行状态的稳定性，柴油机发电机组的稳定调速率一般都应当≥2%。

三、船用机械液压调速器常见故障处理

1.船用机械液压调速器中使用的油

为了确保船用机械液压调速器能够正常运行，保证船用机械液压调速器的良好性能，并且延长船用机械液压调速器的使用寿命，对于调速器油的合理选择十分重要。调速器油必须具备几个条件：①不沉淀。②不易产生泡沫。③内热性能好。④100℃以上保持不变质。⑤黏度变化小。⑥对于调速器的密封材料（如 脂类、脂橡胶、聚丙烯等）无腐蚀性。

船用机械液压调速器滑油的污染，是引发船用机械液压调速器故障的主要原因之一，所以应当保证调速器油的清洁度。

（1）在将调速器从柴油机上进行拆除之前，应当在喷油泵齿条与调速器之间的连接机构中做好相应的标记。

（2）对调速器的赃物进行清洗、清除，清洗柴油在倒净之后，在调速器中加入全新的调速器油。

（3）直接在柴油机上对调速器进行换油处理，主要有4个步骤：①将底座上补偿节流针阀旁的放油塞进行拆除，将调速器中的油放尽。②旋好放油塞，在柴油机中放入干净的清柴油，打开节流针阀2～3圈，采取启动的方式运行柴油机，让调速器波动运行30 s自行清洗）。③将放油塞进行拆除，然后放出柴油，重复操作，直到赃物被完全清除。④注入清洁的调速器油至规定油位。

2.柴油机游车

船用机械液压调速器的故障，主要通过柴油机游车现象反映。柴油机油门固定和无负荷时，转速忽高忽低，不能稳定在规定的范围内，称为工作不平稳或转速不稳，俗称游车。在全面检查船用机械液压调速器之前，可以预先对进行以下几项检查。

（1）检查反馈指针的位置与节流针阀开启的大小状况。

（2）检查喷油泵齿条与喷油器之间的连接机构，有没有出现松动或阻卡现象。

（3）对柴油机负荷进行检查，检测是否出现超出了柴油机标定负荷。

（4）对柴油机各缸的工作情况进行检查，判断是否处于正常工作状态以及喷油器雾化效果。

（5）适当增加反馈机构的补偿量，观察游车能不能终止。

通常情况下，船用机械液压调速器的转速变化异常，但是幅度并不是很大，可能是因为船用机械液压调速器的驱动结构在配合上出现问题，即齿轮啮合间隙过小或者过大。

对柴油机的快速游车，消除方法包括4个方面：①对补偿针阀采取关小措施。②检查调速器油面高度是不是符合标准。③加入黏度比较大的调速器油。④调整喷油泵齿条与调速器之间的传动比，主要是扩大船用机械液压调速器的工作行程。调整后，使用专用手柄对输出轴进行全程转动操作，对喷油泵提供的油量是否足够以及能否断油进行检查，若是无法达到这一标准，则喷油泵不能继续使用。

柴油机的慢速游车，消除方法包括3个方面：①对补偿针阀的开度进行合理的调节。②检查油面高度。③使用黏度比较小的调速器油。

3.负荷出现变化时转速回复时间增加

应该适当增大针阀开度，一般可以消除此故障。

4.柴油机在启动过程中出现飞车现象

（1）对补偿针阀开度进行检查，必须＞1/8圈，任何情况下不得关闭补偿针阀。

（2）检查供油连接机构有没有出现阻卡现象。

（3）检查调速机驱动轴有没有出现扭断现象。

（4）检查调速器内动力活塞行程与喷油泵齿条的全油量位置、零油量位置之间的行程是不是相互对应，还要检查喷油泵与调速器加油与减油方向是不是出于一致状态。

（5）如果调速器的灵敏度较差，就需要对调速器进行重新拆装与调整。

5.柴油机无法停车

应当检查喷油泵齿条零油量位置与调速器动力活塞最低位置是不是处于一致的状态。