2。3 调速器的基本原理及其特性

调速器的目的是为了能让频率维持在一个相对稳定的数值。而实现的方法就是对 柴油机的喷油量做出实时的调节，来实现频率的稳定，进而实现柴油机转速的在规定 的范围内。它能够根据不同种类的柴油机的负荷大小，改变其油量供给，这种调速装 置称为调速器。

调速器可以根据给定值与实际值的偏差的大小对原动机进行调整，从而使船舶电 力系统的频率在一个稳定的范围内。

在本文中对离心式调速器做出分析，其结构图示意图如下所示：

图 2-1： 离心式调速器示意图

1—传动轴；2—轴；3—飞铁；4—拨爪；5—滑套筒；6—弹簧；7—杠杆；

8—拉杆；9—蜗轮蜗杆；10—伺服电动机；11—油门控制结构 离心式调速器主要由测量机件：3—飞铁、5—传动机滑套筒、6—比较机件弹簧、

7—执行机件杠杆和 8—拉杆组成。这个机械调速器是基于飞铁的离心力和弹簧的反 作用力相互作用达到平衡的原理制成的。

离心式调速器的基本原理：根据实际转速与给定的转速的差值，自动调节油门， 维持原动机以趋近于定速的速率运行。

由图 2-1 可知，柴油机的传动轴 1 将转速传递到轴 2，使得飞铁 3 绕着轴 2 旋转，

飞铁 3 在离心力的作用下，会产生向外的张力，推动拨爪 4 将滑套筒 5 向上顶，使得

弹簧 6 被挤压压缩，直到与弹簧产生反作用力达到平衡。这时的滑套筒 5 处于某一平 衡位置，通过杠杆 7、拉杆 8，将油门拉到一定的开度，使得机组在一定的转速下运

，调速器处于一种平衡状态。 若是负荷由于某种原因而增加，会造成柴油机机组转速下降，原调速器的平衡被

破坏，由于转速下降，造成飞铁 3 的离心力减弱，产生的张力也随之降低，造成滑套

筒 5 向下移动，弹簧 6 的反作用力降低，直至趋向稳定，机组将达到新的平衡，然后 稳定运行。

不过，这种调整后的转速会略低于原来的转速，当目前的有功功率突然增加，对 应的油门开度也必然增加，才能保证功率实现平衡，由图 2-1 可以看出，当油门拉杆

8 向上移动增加喷油量，则滑套筒 5 必须比原来的位置要低，所以飞铁 3 的转速也必 然比原来要低，这样才可以换取油门的增加，维持功率平衡。

静态调速特性： 静态调速特性是指调速器调整之后的稳定情况。

图 2-2： 静态调速特性

曲线 1—无差特性；曲线 2—有差特性；

由图 2-2 可看出，频率与输出功率成反比，所以调速器的静态调速特性成为下倾 的有差调速特性。若是频率不随功率变化，则可称为无差特性。

为了能够使电机组稳定的并联运行，船舶发电系统的调速器一般采用有差调速。 其调速特性一般用系数 kn 来表示：文献综述

式中：tan——有差特性的斜率。

通常调差系数 kn 在 3%-5%之间，规定要求 Kn 5% 。kn 越小，有差特性曲线趋近 于无差特性曲线，频率变化也越小，当频率变化数值恒定时，kn 越小的机组，其负载 的可调变化量较大。

动态调节特性： 发电机组的动态调速特性是分析有功功率突变时的调节特性，机组在调速器的工

作情况下，进行自动调节，从原来的稳态到形成新的稳态的过程，其频率随时间变化， 如下图 2-3 所示。

图 2-3： 瞬态调速特性

其瞬时频率变化率不能大于额定频率的 10%，恢复时间不得超过 5s。