船用柴油机调速系统技术要求和试验方法

船用柴油机调速系统技术要求和试验方法

国家标准 GB/T3475一2008 代替GB/T3475一1983,GB/T3476一1983 船用柴油机调速系统技术要求和 试验方法 Requrementandtestmethodforspeedgvermingystemoft marinedieselengine 2008-03-05发布 2008-09-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T3475一2008 目 次 前言 范围 术语和定义 技术要求 试验方法 试验分类 试验设备、仪器和仪表 柴油主机调速系统型式试验 单台柴油发电机组调速系统型式试验 并联运行柴油发电机组调速系统型式试验 出厂试验 附录A 资料性附录 试验记录表格 船用柴油主机调速特性试验记录 表A.I 表A.2" 船用柴油主机转速波动率的测定记录 表 A.3船用柴油主机调速系统动态特性试验记录 表A.4 船用柴油发电机组调速特性试验记录 A.5船用柴油发电机转速波动率测定记录 表 表 A.6船用柴油发电机调速系统动态特性试验记录 12 表A.7船用柴油发电机组远程转速调整速率记录 13 表A.8并联运行机组负载分配差度试验记录 13 表A.9并联运行机组负载分配稳定性试验记录 14
GB/T3475一2008 前 言 本标准代替GB/T3475一1983《船用柴油机调速系统技术条件》和GB/T3476一1983《船用柴油机 调速系统试验方法》. 本标准与GB/T3475一1983和GB/T3476一1983相比主要有下列技术变化 -增加了时间控制式调速系统的要求; -对部分术语的定义进行了修改和统一; -明确规定了转速波动率的测定时间; -提高了调速系统部分调速性能指标,将柴油发电机组I级精度等级的转速波动率从0.4%提 高到0.25%; 修改了调速系统改变转速的方法 本标准的附录A为资料性附录 本标准由船舶工业集团公司提出 本标准由全国船用机械标准化技术委员会柴油机分技术委员会归口 本标准起草单位;沪东重机有限公司,哈尔滨工程大学、船舶工业综合技术经济研究院 本标准主要起草人周伟中,宋恩哲、陆惠助、马修真,李军 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 GB/T3475一1983,GB/T3476一1983.
GB/T3475一2008 船用柴油机调速系统技术要求和 试验方法 范围 本标准规定了船用柴油机调速系统的术语和定义、技术要求、试验方法等 本标准适用于船用柴油机调速系统的设计、制造和验收 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准 2.1 调速系统sped governingsystem 指由调速器和调节对象组成的系统 调速器包括时间控制式燃油喷射系统和时间控制式燃油喷射 系统,调节对象包括柴油机及其负载装置 2 2 转速调节的过渡过程transitional lpreessofspeeladjustmem 指负载变化引起的转速随时间变化的过程(见图1) 卉- M -时间/s 2 突卸负载 突加负载(一 突加负载(E) 转速调节过渡过程曲线 2.3 额定功率speeifielpwer 指柴油机按用途和使用特点在铭牌上所标明的功率,亦称额定负载 额定转速speeifiedspeedl 1 指柴油机发出额定功率时的相应转速 2.5 额定工况specifiedworkingcondition 柴油机在额定功率和额定转速下运行的工况 6 D 最高瞬时转速 maximumtransientspeedi 1
GB/T3475一2008 柴油机在额定工况下运行时,突卸额定负载后,转速升高达到的最大值 空载转速no-loadspeed 柴油机在额定工况下运行,卸除额定负载后的稳定转速 2.8 最低瞬时转速mintmmumtransientspeedl 7lin 柴油机在空载下稳定运行时,突加额定负载后,转速降落达到的最小值,以n表示 2 部分负载时的转速part-loadspeed n 柴油机在部分负载下运行时的稳定转速 2.10 bandwidth 转速波动率speedstability 柴油机在负载不变的工况下运行,在一定的时间间隔内(不少于1min)测得的最高转速n和最低 转速n之差对两倍额定转速n 从的百分比,并按公式)计算 7H ×100% 2n 式中: 测得的最高转速,单位为转每分(r/min); -测得的最低转速,单位为转每分(r/min); 1 -额定转速,单位为转每分(r/min) 2.11 稳态调速率steadystatespeedregulation o. 柴油机调速系统在额定工况整定后,负载自额定负载到空载或自空载到额定负载变化时,其稳定的 空载转速与额定转速之差对额定转速的百分比,并按公式(2)、公式(3)进行计算 从额定工况卸除额定负载 ni-71 ×100% o. 7 b)从空载增加额定负载 n ×100% 3 o. 式中: 稳定的空载转速,单位为转每分(r/min); 额定转速,单位为转每分(r/min). 7n -增加额定负载后的稳定转速,单位为转每分(r/min). n 2.12 瞬时调速率 transientspeedregulation o 柴油机于整定稳态调速率后,突卸或突加(一次或分段)额定负载后的最大或最低转速与负载变化
GB/T3475一2008 前稳定转速的差对额定转速的百分比,并按公式(4)一公式(6)进行计算 从额定工况突卸额定负载: a n. nme ×100% . 从空载突加部分负载 b nmn二M ×100% a一 n 从部分负载突加额定负载 c) 71minn1 o. ×100% 1 2.13 稳定状态steadystate 负载变化后,转速的变化最终进人规定的转速波动率的范围并一直保持在这一范围之内,则称该 调速系统处于稳定状态 反之,处于不稳定状态 2.14 稳定转速steadyspee 柴油机的负载不变,转速在规定的转速波动率的范围内波动,在一定的时间间隔内不少于 1min)测得的转速平均值(r/min) 2.15 eedrecoverytime 转速稳定时间spee 从负载突变,转速骤然变化时起,到转速开始进人并保持在转速波动率允许值a的范围时止,其间 所经历的时间(秒) a按公式(7)进行计算 n二2 ×100% 2n 式中: 转速波动率允许值a对应的最高转速值,单位为转每分(r/min); 转速波动率允许值a对应的最低转速值,单位为转每分(r/nmin). 2 16 调速特性曲线speedgoverningcharaeteristiecurve 在额定工况下,固定给定转速,缓慢减小负载,得到曲线l;然后缓慢增加负载,得到曲线2 取对应于 -定功率的曲线1和曲线2上两转速的算术平均值,连成曲线3,则曲线3称为调速特性曲线(见图2) n 功率/w 图2调速特性曲线
GB/T3475一2008 2.17 non-semstiityofspeedgvermnimgsystem 调速系统的不灵敏度 在一定功率下,曲线1和曲线2(见图2)之间的最大转速差An与额定转速n，的百分比,并按公式 (8)进行计算 100% 8) 调速特性曲线的非直线度non-linearityofspeelgoverningcharacteristiescure 调速特性曲线的非直线度是指该曲线与理想直线5(见图3)间转速的最大偏差与额定转速n，的 百分比,取其绝对值,并按公式(9)进行计算 nn二n 100% 理想直线5是调速特性曲线两端点(O,n)和(P,M,)所联成的直线,作平行于理想直线并与调浊特 性曲线相切的直线4和直线6,它们与"轴交于和n,(见图3),n或儿，与n之差的大者即为所求的 最大偏差 功率/w 图3调速特性的非直线度 2.19 并联运行的柴油主机或柴油发电机组负载分配差度dirfereneeofloadsharingatparallelopera tionfordieselmainenginesordieselGen-sets 指并联运行中,单台机组负载率与总负载率的差值,取其绝对值,以百分数表示,并按公式(I0)进行 计算 X100% H-" l0 0= 式中 第i台机组的实际负载,单位为千瓦(kw) 第i台机组的额定功率,单位为千瓦(kw) P 习P -并联运行机组的实际总负载,单位为干瓦(kw)
GB/T3475一2008 习P 并联运行机组总的额定功率,单位为千瓦(kw) 技术要求 船用柴油机调速系统的精度等级和适用范围见表1 高于1级精度的特殊要求,由供需双方协 定,如个别指标高于1级,则其余指标按1级精度规定 表1柴油机调速系统的精度等级 精度等级 用 推荐调速器 适 范 围 电控燃油喷射系统 要求提供最高精度稳定频率及电压的发电机组 电液调速器 电子调速器 要求提供较高精度稳定频率及电压的发电机组 电液调速器 液压速器 电子调速器 要求提供一般精度稳定频率及电压的发电机组 液压调速器 并联运行的电力推进或多机单桨的柴油机 机械调速器 电子调速器 -般直接传动柴油主机及其他用途柴油机 液压调速器 机械调速器 注:电控燃油喷射系统包括位置控制式和时间控制式(含共轨燃油喷射系统)燃油喷射系统 船用柴油机调速系统应处于稳定状态 柴油机突卸负载,柴油发电机组突卸、突加(一次或分段)负载时,瞬时调速率,稳态调速率心,及 转速稳定时间r应不大于表2规定 表2不同精度等级的调速性能指标 负载变化 突卸或缓卸100%-0; 突卸100%-0;分段突加:0一50%稳定后再由50%--l00%; 精度等级 突加或缓加0100% 次突加0100% 心./% /% oa/ 10 高速机:12 10 中低速机15 注l:负载的突卸和突加方法见4.4.3.1.2和4.4.3.1.3. 注2:并联运行的柴油发电机组,其调速器应具有能改变稳态调速率的机构,并应调至基本相等,其数值由机组 配套总装厂通过试验定 注3在计量转迷稳定时间:时,分段突加情况下,"取较大值
GB/T3475一2008 3.4调速系统转速波动率应不大于表3规定 表3不同精度等级的转速波动率 精 度等级 柴油机工况 50% 1.5 2.5 空载工作时转速与额 定转速比 >50% l.0 2.0 柴油主机 <50% 2.0 l.0 按推进特性工作时对 应转速与额定转速比 >50% 0.7 .5 柴油发电机组在额定转速下运转 各种负载 0.25 0.5 0.4 3 调速系统的不灵敏度应不大于表4的规定 表4不同精度等级下调速系统的不灵敏度 精度等级 e/% 0.25 0.35 0.50 3.6并联运行的柴油主机和柴油发电机组,其调速系统特性曲线的弯向应一致,调速特性曲线的非直 线度》应不大于表5的规定 表5不同精度等级下调速系统的非直线度 精度等级 0.200.液压调速系统 /% 0.15心. 0.15 0.30.(机械调速系统 注:表中的.表示实际的稳态调速率 3.7并联运行的柴油主机和柴油发电机组,其负载分配差度0应不大于15% 3. 8 并联运行的交流发电机组应设有同步、控制有功负载分配和转移的远程转速控制机构,其调整速 率应在每秒(0.21.0)%额定转速范围以内,转速调整范围应不小于额定转速的士10%,该机构应备有 手动和自动互相转换的装置 3.9输出功率不小于220kw的柴油机应装有独立的超速保护装置,以防止柴油机最高转速超过额定 转速的120%主机)或ll5%发电机组). 试验方法 试验分类 调速系统的试验主要分为下列两类 a)型式试验， b) 出厂试验 4.t 2 凡需鉴定和经重大改进的柴油机(包括配套机组)的调速系统应进行型式试验 4.2试验设备、仪器和仪表 4.2.1试验台应具备有测量瞬时转速波动的能力,如示波器等 试验所需的设备、仪器和仪表应经校 验合格,其精座等级和测量范围应调足试脸爱求 4.3柴油主机调速系统型式试验 总则 调速系统型式试验前,应正确安装,柴油机应通过运转检查试验 各安全装置的工作应正常、可靠;
GB/T3475一2008 有遥控装置和自动控制装置者,其调节和控制动作应符合要求 4.3.2稳态特性试验 4.3.2.1调速特性试验 柴油机在额定工况下,固定给定转速,缓慢减少负载,使柴油机的功率从额定值减少到零;然后缓慢 增加负载,使柴油机的功率从零增加到额定值 测量负载改变前后的稳定转速和相应功率 将测量的结果记人表A.1,并绘制曲线见图4;求出稳态调速率及调速特性曲线的非直线度和调速 系统的不灵敏度(并联主机. 功率/Aw 图4调速特性曲线绘制示意图 4.3.2.2转速波动率测定试验 柴油机在稳定工况下,测量以下项目 按推进特性,在转迷为额定值的100%,91%,80%,63%及最低稳定转速下的转速被动率 a b在空载且转速为额定值的100%.80%和50%下的转速波动率 记录表格见表A.2 4.3.3动态特性试验 4.3.3.1突卸负载试验 柴油机在额定工况下,突卸额定负载,测量以下项目 4.3.3.1.1 突卸负载前的转速 a) b) 突卸负载前的功率; 突卸负载时的瞬时最高转速; c) 突卸负载后的转速; d 转速稳定时间 记录表格见表A.3 4.3.3.1.2突卸负载方法有下列二种 a)发电机装置 切断负载电源; b) 水力测功器 尽快关闭进水阀和开足出水阀 4.3.4超速保护装置试验 柴油机装有超速保护装置者,应进行该项试验 试验时,柴油机的转速不应超过额定值的120%. 连续3次均应达到要求 4.4单台柴油发电机组调速系统型式试验 4.4.1稳态调速率可调范围检查试验 对调速器的稳态调速率调节机构进行调节,使稳态调速率改变并进行试验,以对其可调范围进行检 查 在稳态调速率可调范围内,应能保证机组稳定运行
GB/T3475一2008 4.4.2稳态特性试验 4.4.2.1调速特性试验 柴油机在额定工况下,固定给定转速,并在稳态调速率的范围内,取两点进行试验 将负载缓慢减 少,使电功率从额定值减少到零;然后将负载缓慢增加,使电功率从零增加到额定值(负载必须单方向缓 慢改变) 测量负载改变前后的稳定转速和相应功率 将测量结果记人表A.4,并绘制曲线见图4;求出稳态调速率及调速特性曲线的非直线度和调速不 灵敏度 4.4.2.2转速波动率测定试验 将转速调整在额定转速,测量额定电功率的100%、75%、50%、25%及空载时的转速波动率允许 与调速特性试验同时进行 记录表格见表A.5 动态特性试验 4.4.3.1突卸及突加负载试验 4.4.3.1.1突卸及突加负载试验主要测量下列项目 突卸负载前的转速; a b突卸负载前的电功率 c 突卸负载时的瞬时最高转速; 突卸负载后的转速; D 突加负载后的电功率; 突加负载时的瞬时最低转速; 转速稳定时间 4.4.3.1.2柴油机发电机组在额定工况下运行,突卸额定负载,稳定后突加负载 连续重复3次,取 3次的平均值作为试验结果.记录表格见表A.6 4.4.3.1.3突加负载方法如下 增压柴油机按两段分级加载;0--50%稳定后再从50%-100% 对高增压四冲程柴油机可采 用多于2次的加载方式进行加载 对应急柴油机发电机组初次突加的负荷,应不小于规定的总应急负荷 b 转速遥控机构的检查试验 4.4.4.1灵敏性试验 在柴油发电机组运行时,按下转速遥控调整按钮或旋动遥控旋钮,观察加、减速装置的运转是否正 常;柴油机的转速变化是否均匀 4.4. 4. .2 调整速率测定试验 在柴油发电机组运行时,根据转速表的读数,测量转速每变化10%额定转速所需的时间 记录表 格见表A.7 4.4.5超速保护装置试验 柴油机装有超速保护装置者,应在空载下进行试验 柴油机转速达到112%115%额定转速时 不超过115%),超速保护装置应能迅速动作,使柴油机停车的转速不应超过额定值的115%,连续3次 均应成功 4.5并联运行柴油发电机组调速系统型式试验 4.5.1 总则 在进行本试验时,不应使用自动调频,调载装置 4.5.2并联运行检查试验 4.5.2. 将各机组的稳态调速率调至基本相等,试运行机组先加载到75%~l00%额定电功率,然后
GB/T3475一2008 调节被并机组的转速,使之投人并联运行 4.5.2.2将运行机组的负载转移给被并机组,然后再转移给原运行机组,观察负载运行的平稳性 4.5.3并联运行的负载分配及其稳定性试验 4.5.3.1将准备并联运行的两台机组的电功率分别调整到机组额定功率的75%,功率因数为0.8,以 此作为基调点,将给定转速固定,并按75%100%-一75%-50%-20%-一50%--75%的程序缓慢地单 方向改变总负载,测量各机组的参数,并记人表A.8,计算并联运行机组的负载分配差度 4.5.3.2在总负载为90%额定电功率下,连续运行1h,每隔15min记录数据1次,考核并联运行机组 负载分配的稳定性 记录表格见表A.9 4.5.4动态稳定性试验 机组投人并联运行后,在总负载为(25~50)%额定电功率的工况下,突加单台机的30%额定电功 率的负载,考核并联运行机组的动态稳定性 4.6出厂试验 4.6.1出厂试验前的各项工作同型式试验 4.6.2柴油主机调速系统出厂试验项目: 稳态调速率测定试验(并联主机),按照4.3.2.1的要求进行; a b) 转速波动率测定试验,按照4.3.2.2的要求进行; c) 动态特性试验,按照4.3.3的要求进行; d 超速保护装置试验,按照4.3.4的要求可仅做一次 4.6.3 单台柴油发电机组调速系统出厂试验项目: a)稳态特性试验,按照4.4.2的要求进行 b) 动态特性试验,按照4.4.3的要求进行; e)超速保护装置试验,按照4.4.5的要求可仅做一次 4.6.4并联运行柴油发电机组调速系统出厂试验项目 a)并联运行检查试验,按照4.5.2的要求进行 b) 并联运行的负载分配及其稳定性试验,按照4.5.3的要求进行
GB/T3475一2008 附录A 资料性附录 试验记录表格 表A.1船用柴油主机调速特性试验记录 柴油机型号 大气压力/P 调速器型号 柴油机编号 调速器编号 环境温度八 C 试验日期 相对湿度/% 测量序号 10 转速/r/min 功率/kw 试验人: 表A.2船用柴油主机转速波动率的测定记录 柴油机型号 调速器型号 大气压力/" Pa 柴油机编号 环境温度/c 调速器编号 试验日期 相对湿度/% 负载百分比 最大转速 最小转速 功率/" 转速/ 转速波动率 序号 kw r/nmin r/min r/nmain 2 试验人: 表A.3船用柴油主机调速系统动态特性试验记录 柴油机型号 调速器型号 大气压力/Pa 柴油机编号 调速器编号 环境温度/C 试验日期 相对湿度/% 突卸负载前 转速稳定后 计算结果 瞬时 试验 测量 最高 记录 瞬时调稳态调转速稳定 备注 功率 转速， 功率， 转速 项目 次数 转速， 编号 速率d 速率d. 时间r/ kw kw r/min r/min r/mmin 负载从 100%突 卸至0 平均 试验人 10
GB/T3475一2008 表A.4船用柴油发电机组调速特性试验记录 发电机型号 柴油机型号 调速器型号 大气压力/Pa 柴油机编号 发电机编号 调速器编号 环境温度/C 试验日期 相对湿度/% 负载百分比 功率 转迷" 频率 功率因数 序号 线电压/V 线电流/A 备注 kW r/min Hz" cosp 试验人 表A.5船用柴油发电机转速波动率测定记录 柴油机型号 发电机型号 调速器型号 柴油机编号 发电机编号 调迷器编号 大气压力/Pa 环境温度/C 相对湿度/% 负载百分比 电功率， 转速， 最大转速 最小转速 转速波动率， 序号 kw r/min r/min r/min 试验人: 1l
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