I. خصائص السرعة
تشير خصائص السرعة لمحرك الديزل إلى العلاقة بين معلمات الأداء الرئيسية (مثل الطاقة الفعالة PE ، وعزم الدوران الفعال ME ، ومعدل استهلاك الوقود الفعال GE ، ودرجة حرارة العادم TR ، ومستوى الدخان ، وزيادة ضغط PK ، وضغط الانفجار الأقصى PMAX) وسرعة الدوران N عند وضع موضع تنظيم كمية الوقود (مثل رف مضخة الوقود أو قضيب السحب). إنه يعكس القوة والاقتصاد وحالة العمل لمحرك الديزل عند الحفاظ على كمية ثابتة لحقن الوقود بسرعات دورانية مختلفة.
أنواع خصائص السرعة
1. خاصية سرعة التحميل الكامل (خاصية خارجية)
التعريف: خاصية محرك الديزل تقاس عندما يتم إصلاح كمية تنظيم الوقود في الموضع المعاير (تعادل كمية إمدادات الوقود لمحرك الديزل لتوليد الطاقة المعايرة عند السرعة المعايرة).
الخصائص: تزداد الطاقة الفعالة مع زيادة السرعة. بسبب قيود الحمل الميكانيكي والحمل الحراري ، يتباطأ معدل النمو تدريجياً ؛ لا يزال عزم الدوران الفعال (أو متوسط الضغط الفعال) دون تغيير أو يتغير قليلاً أثناء تباين السرعة ؛ يصل معدل استهلاك الوقود الفعال إلى أدنى قيمة بسرعة وسيطة معينة ، وسوف تؤدي السرعة المفرطة أو السرعة المنخفضة إلى زيادة معدل استهلاك الوقود.
الأهمية: إنه يعكس الحد الأقصى لأداء الطاقة الذي يمكن أن يولده محرك الديزل في كل سرعة ، وهو مرجع مهم لاختيار المحرك الرئيسي للسفينة. يمكن استخدامه لتحديد سعة الإخراج القصوى لمحرك الديزل بسرعات مختلفة.
2. خاصية سرعة التحميل الجزئي (خاصية جزئية)
التعريف: خاصية محرك الديزل تقاس عندما يتم إصلاح كمية تنظيم الوقود في موضع أصغر من الموضع المعاير.
الخصائص: بنفس السرعة ، تكون قوتها الفعالة وعزم الدوران الفعال (أو متوسط الضغط الفعال) أصغر من القيم المقابلة في خاصية سرعة التحميل الكامل ؛ يبقى معدل استهلاك الوقود الفعال عادةً عند مستوى أقل ضمن نطاق سرعة أضيق من حالة التحميل الكامل.
التطبيق: يعكس أداء محرك الديزل في ظل ظروف التحميل الجزئي. لها أهمية توجيهية عملية للسفن لضبط السرعة والتحكم في استهلاك الوقود أثناء التنقل. على سبيل المثال ، يمكن الإشارة إلى حالة تشغيل السفينة في السرعة الاقتصادية على أنها خاصية سرعة التحميل الجزئي.
3. سمة السرعة الزائدة
التعريف: وفقًا لمواصفات بناء السفن ، فإن قوة الحمل الزائد لمحرك الديزل هي 110 ٪ من الطاقة المعايرة (السرعة الدورانية للمحرك الرئيسي في هذا الوقت هي 103 ٪ من سرعة الدوران المعايرة). عندما يتم إصلاح آلية تنظيم كمية الوقود في موقع الحد ، تسمى خاصية السرعة المقاسة خاصية سرعة التحميل الزائد.
الخصائص: يوضح الحد الأقصى للطاقة التي يمكن أن يحققها محرك الديزل تحت التشغيل العادي في كل سرعة. في هذا الوقت ، تكون درجة الحرارة والضغط في الأسطوانة مرتفعة للغاية ، مما يتسبب في تعرض المكونات للحمل الحراري الشديد والحمل الميكانيكي ، مما يؤدي إلى ظروف عمل قاسية.
القيود: وقت العمل وفقًا لهذه الخاصية محدود. يجب السماح لمحرك الديزل بالعمل بشكل مستمر عند طاقة الحمل الزائد لمدة ساعة واحدة على الأقل.
خصائص المنحنى المميز للسرعة
من منظور العلاقة بين القوة الفعالة والسرعة الدورانية ، استنادًا إلى الصيغ ne=cpeni و ne=c1men ، يمكن أن يعرف أنه عندما يكون PE (ME) قيمة ثابتة ، من الناحية النظرية ، NE و N لها علاقة خطية. ومع ذلك ، في الواقع ، نظرًا لانخراط وتسرب مضخة الزيت ، تختلف كمية الوقود التي يتم حقنها بواسطة مضخة حقن الوقود لكل دورة قليلاً مع سرعة الدوران. عوامل مثل الكفاءة المشار إليها والكفاءة الميكانيكية لمحرك الديزل المشحون بالشاحن التوربيني الذي يتغير بسرعة الدوران ، سوف ينفخ المنحنى قليلاً لأعلى.
بالنسبة للمحركات الرئيسية منخفضة السرعة ، نظرًا لأن سرعة الدوران منخفضة ونطاق التباين صغير ، فإن كمية الوقود التي يتم حقنها بواسطة مضخة حقن الوقود لكل دورة تختلف قليلاً مع السرعة الدورانية. التغير في معامل الهواء الزائد له تأثير صغير نسبيًا على الكفاءة المشار إليها ، ويمكن تجاهل تأثير تغيير السرعة الدورانية على الكفاءة الميكانيكية. لذلك ، يمكن اعتبار أنه عندما يتم إصلاح موضع آلية تنظيم الوقود ، يظل PE (ME) دون تغيير ، و Ne و N لهما علاقة خطية.
الثاني. خصائص التقدم
تشير خصائص التقدم لمحرك الديزل إلى العلاقة بين المعلمات مثل الطاقة والعزم وسرعة الدوران عندما يعمل محرك الديزل بالتزامن مع المروحة. تعتمد هذه الخاصية على خصائص الحمل للمروحة (الطاقة تتناسب تقريبًا مع مكعب السرعة الدورانية). يحتاج محرك الديزل إلى التكيف مع التغييرات في حمل المروحة ، وبالتالي فإن خصائص التقدم تمثل أساسًا الخصائص التشغيلية المشتركة لمحرك الديزل تحت حمولة المروحة.
لاستيعاب التغييرات الفعلية أثناء تشغيل السفن (مثل زيادة حمل المروحة بسبب قاذورات الهيكل والأمواج وما إلى ذلك) ، تحتاج خصائص التقدم إلى حجز احتياطيات السرعة الدورانية أو احتياطيات الطاقة. على سبيل المثال: يمكن لمحرك الديزل زيادة سرعة الدوران المصممة للمروحة بنسبة 2 ٪ إلى 3 ٪. عندما ينتقل الخط المميز للمروحة إلى اليسار بسبب القاذورات ، لا يزال بإمكانه الحفاظ على معظم الوقت في حالة التشغيل المثالية. يمكّن تصميم الاحتياطي محرك الديزل من الدخول بإيجاز إلى المنطقة الزائدة في ظروف خاصة (مثل المياه الضحلة ، والتسارع) ، مع ضمان سلامة التشغيل على المدى الطويل.
ثالثا. خصائص تحميل
تشير خصائص الحمل لمحرك الديزل إلى العلاقة بين مؤشرات الأداء الرئيسية (مثل معدل استهلاك الوقود ، ودرجة حرارة العادم ، والضغط الفعال ، وما إلى ذلك) والحمل (عادة ما يتم التعبير عنه في الطاقة أو عزم الدوران) عندما تظل سرعة المحرك ثابتة. في هذه الخاصية ، سرعة المحرك هي معلمة ثابتة. عن طريق تغيير إمدادات الوقود لكل دورة لضبط الحمل ، يمكن ملاحظة استجابات مؤشرات الأداء المختلفة.
يتم إجراء اختبار وتحليل خصائص الحمل بسرعة ثابتة معينة. تختلف المنحنيات المميزة للحمل بسرعات مختلفة.
معدل استهلاك الوقود: عند الحمل المتوسط ، عادة ما يكون معدل استهلاك الوقود منخفضًا ، مما يشير إلى اقتصاد أفضل ؛ عندما يكون الحمل منخفضًا جدًا ، نظرًا لعدم كفاية الاحتراق وزيادة الخسائر الميكانيكية ، يرتفع معدل استهلاك الوقود ؛ عندما يكون الحمل مرتفعًا جدًا ، وربما بسبب عدم كفاية نسبة الوقود الجوي ، يتدهور الاحتراق ، ويرتفع معدل استهلاك الوقود أيضًا.
درجة حرارة العادم: مع زيادة الحمل ، يزداد حجم حقن الوقود ، وتزداد الحرارة التي يتم إطلاقها بواسطة الاحتراق ، وترتفع درجة حرارة العادم تدريجياً. ومع ذلك ، إذا تجاوز الحمل النطاق المعقول ، فقد يتسبب في زيادة غير طبيعية في درجة حرارة العادم بسبب ضعف الاحتراق.
متوسط الضغط الفعال: يزداد مع زيادة الحمل ، مما يعكس مباشرة قوة إخراج محرك الديزل.
في الحد من مطابقة الطاقة لمحركات الديزل ، فإن تقليل الطاقة وفقًا لخصائص الحمل هو طريقة شائعة. يتم توزيع نقاط الاختيار بالقرب من الطرف الأيمن لخط حد السرعة ، مناسبة للسفن ذات أقطار المروحة المقيدة أو مجهزة مع مراوح الملعب القابلة للتعديل. تقلل هذه الطريقة من معدل استهلاك الوقود للمحرك عن طريق خفض متوسط الضغط الفعال وزيادة نسبة الحد الأقصى لضغط الانفجار إلى متوسط الضغط الفعال ، وبالتالي تحسين الاقتصاد.
خامسا خصائص التحكم في السرعة
تشير خصائص التحكم في السرعة للمحرك إلى العلاقة بين قوة المحرك ، وعزم الدوران ، ومعدل استهلاك الوقود ، وغيرها من معلمات الأداء وسرعة الدوران مع تغيره. تقوم وحدة التحكم في السرعة تلقائيًا بضبط إمدادات الوقود للحفاظ على سرعة الدوران للمحرك مستقرة أو ضمن نطاق محدد عندما يتغير الحمل ، مما يعكس بشكل أساسي استقرار السرعة الدورانية للمحرك والقدرة على التكيف مع التحكم في التحكم في وحدة التحكم في السرعة.
خصائص خصائص التحكم في السرعة
استقرار السرعة الدورانية: تحت إجراء وحدة تحكم السرعة ، عندما يتغير حمل المحرك (مثل زيادة أو تقليل الحمل) ، ستعدل وحدة التحكم في السرعة إمدادات الوقود وفقًا لذلك للحفاظ على سرعة الدوران داخل النطاق المستهدف المحدد ، وتجنب التقلبات السريعة في سرعة الدورانية. على سبيل المثال ، عندما ينخفض الحمل فجأة ، فإن وحدة التحكم في السرعة ستقلل من إمدادات الوقود لمنع سرعة الدوران من أن تكون مرتفعة للغاية ؛ عندما يزداد الحمل ، ستزيد وحدة التحكم في السرعة من إمدادات الوقود لمنع سرعة الدوران من أن تكون منخفضة للغاية.
نطاق التحكم في السرعة: تغطي خصائص التحكم في السرعة نطاق العمل بأكمله للمحرك من أدنى سرعة دورانية مستقرة إلى أعلى سرعة دورانية مسموح بها. الأنواع المختلفة من المحركات (مثل محركات الديزل البحرية ، ومحركات السيارات) لها نطاقات مختلفة للتحكم في السرعة ودقة التحكم بسبب أغراضها المختلفة.
الارتباط مع الحمل: في منحنى خاصية التحكم في السرعة ، يرتبط اتجاه القوة والعزم مع السرعة الدورانية بقانون تنظيم وحدة التحكم في السرعة. بشكل عام ، ضمن نطاق التحكم في السرعة ، مع زيادة سرعة الدوران ، ستتبع الطاقة وعزم الدوران نمط تغيير محدد لتلبية متطلبات الطاقة تحت أحمال مختلفة.
تصنيف خصائص التحكم في السرعة
خصائص التحكم في السرعة الثابتة: يتحكم وحدة التحكم في السرعة بدقة في سرعة دوران المحرك بقيمة ثابتة معينة. بغض النظر عن تغييرات الحمل ، تظل سرعة الدوران دون تغيير بشكل أساسي. هذه الخاصية شائعة في محركات توليد الطاقة لضمان استقرار تردد إمداد الطاقة.
خصائص التحكم في الحد الأقصى للسرعة: تحد وحدة التحكم في السرعة بشكل أساسي من أقصى سرعة دوران للمحرك. عندما تتجاوز سرعة الدوران القيمة القصوى المحددة ، فإن وحدة التحكم في السرعة ستقلل من إمدادات الوقود لمنع المحرك من الإنفاق الزائد. في محركات الديزل البحري ، يعد الحد الأقصى لسرعة الدوران مقياسًا مهمًا لحماية السلامة. على سبيل المثال ، تحد بعض النماذج من الحد الأقصى لسرعة الدوران المستمرة إلى 103 ٪ من سرعة الدوران المقدرة.
خصائص التحكم في السرعة الكاملة: يمكن لجهاز التحكم في السرعة تنظيم المحرك خلال نطاق السرعة الدورانية ، مما يتيح للمحرك العمل بشكل ثابت بسرعات دورانية مختلفة ، ومناسبة للحالات التي يجب أن تتغير فيها سرعة الدوران بشكل متكرر ، مثل محركات السيارات.