陸用康明斯柴油發電機組在船上的應用趨勢
發布時間：2024-03-12 點擊：114
由于現代科學技術在不斷向前發展，船用設備也在不停地更新。陸用康明斯柴油發電機在船上逐漸得到應用，并有推廣的趨勢。文章結合康明斯技術人員在船實際工作，分析了康明斯柴油發電機在船上應用的優缺點。
隨著科技的不斷進步，造船技術也日新月異。船用設備變得更加環保，更加節能，更加人性化。現在有些船用柴油發電機取消了空氣分配器，取而代之的是由電子控制的電磁閥；有些船用發電柴油發電機取消了噴油泵，而將其與噴油器加工成一體。下面結合本人在船實際工作，分析新一代柴油發電機———康明斯柴油發電機在船上使用的優缺點。
1、康明斯柴油發電機性能
康明斯柴油發電機是重慶康明斯發電機組有限公司與美國康明斯公司合資生產的新一代柴油發電機，此系列柴油發電機采用了獨特的燃油系統、電子調速系統、增壓中冷吸氣形式，具有體積小、重量輕、功率大、油耗低、排氣污染小、工作可靠等優點。某機械制造公司裝有三臺kta38g2a型康明斯柴油發電機用作發電機原動機，其中兩臺裝在機艙里，一臺常用，一臺作備用，另一臺裝在機艙以外，用作應急發電機。這臺發電機除用作應急發電機外，還可以通過越控開關經主配電板向全部設備供電，這樣的設計使得船舶電站的可靠性進一步得到提高。
2、燃油系統
燃油系統由浮子油箱、輸油泵、噴油器等組成，而無噴油泵、高壓油管等設備。工作時，柴油發電機由電瓶起動，怠速運轉三到五分鐘后切換到定速運行。燃油從日用油柜經浮子閥流到浮子油箱，再到輸油泵，經電磁截流閥送到噴油器，少部分燃油噴入氣缸，用于燃燒作功，而大部分燃油則流回到浮子油箱。
t是壓力、時間的英語首寫字母，根據柴油發電機的供油量與供油壓力、流過時間、流過截面積成正比的原理，通過調節供油壓力來達到調節供油量的目的，以滿足不同負荷的要求。因此，燃油系統的 輸油泵必須滿足以下要求：輸油泵由齒輪泵、電子調速器、電磁截流閥等元件組成，齒輪泵由曲軸驅動，以提供定壓燃油，電子調速器由電磁傳感器、調速控制器、執行器等元件組成。其調速原理如圖1所示。
電子調速器調速原理圖
3、噴油器
由于康明斯燃油系統取消了噴油泵，而康明斯發電機輸油泵的輸出壓力遠低于柴油發電機對噴油壓力的要求。因此，康明斯柴油發電機噴油器的結構就比較特殊：它不同于普通的壓力啟閥式噴油器，它集噴油器和噴油泵于一體，由殼體與針閥體以及彈簧構成。殼體端部為多孔式噴油嘴杯，側面有進、回油孔，由針閥體上部的柱塞面（下部為圓錐面）啟閉。進油孔處有濾網，孔道中有球形止回閥。機器工作時，曲軸驅動凸輪軸，凸輪軸上裝有噴油凸輪（還裝有進、排氣凸輪），凸輪頂動頂桿，通過噴油器搖臂機構（其結構類似于氣閥搖臂機構）使針閥體克服彈簧力下行以完成壓油、噴油。具體過程為當針閥體下行到柱塞面封住進油口時，一個沖擊壓力波使球形止回閥關閉。因而在噴油嘴杯中截留了一定量用于噴射的燃油，當針閥體繼續下行時，燃油便被壓縮并噴入氣缸中，此時進、回油孔被針閥體柱塞面打開，球形止回閥也被打開，使未被截留的燃油經回油管流回浮子油箱，同時冷卻了噴油器并驅除了噴油器中的氣體。這種結構的噴油器解決了壓力啟閥式噴油器的各種不正常噴油，保證了燃油的良好燃燒。針閥體行程即噴油凸輪形狀由廠家設定，噴油器搖臂機構在冷車時調定（不留搖臂間隙）并鎖緊，運行1000小時左右將噴油器拆下換備，拆下的噴油器由廠家保養，保養好送船作備。
噴油器質量測試
4、保養的高專業性要求
康明斯柴油發電機對維護保養人員的專業性要求非常高。重慶康明斯發電機組有限公司設有培訓機構，專門培訓康明斯柴油發電機維護保養人員。其保養分為a、b、c及季節保養和其他保養六大級別。而一般輪機員可做的只有a級保養，即常規檢查和更換濾器以及曲軸箱滑油，濾器、滑油等均由廠家特供。對于c級以上的保養，則必須由經康明斯柴油發電機培訓機構培訓合格的專業人員來完成，尤其是電控部分，所以電子調速器外殼上還打有鉛封。這種保養高專業性要求的特點，一方面使得輪機員勞動量大大減少，讓輪機員有更多的時間完成其他工作；另一方面使得 +、, 級保養以上的零部件，一旦出現故障輪機員將很難解決，只有申請岸基支持，啟用備用機組或用應急機組替代。而三臺機組同時無先兆出現相同故障的概率是比較小的。
5、船上使用的優缺點
由于康明斯柴油發電機具有以上特點，因此它在船上使用表現出明顯的優缺點。優點如上所述，這里不再重復。缺點也很突出，如輪機員的技術跟不上要求，需要強大的岸基支持，這給船舶安全帶來一定的隱患。另外康明斯系列柴油發電機以陸用為主，作為船用其結構還須改進。比如排煙管路較長、彎頭較多，使得排煙背壓升高，導致了冒黑煙現象比較嚴重。某輪兩臺康明斯發電機組就存在這樣的缺陷，而另一臺應急機組由于裝在機艙以外，排煙管路較短、彎頭較少，就沒有冒黑煙現象。隨著 約附則防止船舶造成大氣污染規則的生效實施，這樣的缺陷將不得不解決。徹底解決方法只有在設計安裝時，排煙管盡量縮短、加粗和減少彎頭以減小排煙背壓。
綜上所述，康明斯柴油發電機在船上使用的優點明顯，應用前景非常廣闊。但為了適應船用的特殊性，還要加強以下幾點：建立強大的售后服務體系即岸基支持；重視用戶的信息反饋，以不斷改進缺陷；與相關院校聯合辦學，使從業人員提前掌握有關技術，最好做到產、學、研、用有機結合。這樣，康明斯柴油發電機在船上的應用，一定會得到更好地推廣。
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1、康明斯柴油發電機性能
康明斯柴油發電機是重慶康明斯發電機組有限公司與美國康明斯公司合資生產的新一代柴油發電機，此系列柴油發電機采用了獨特的燃油系統、電子調速系統、增壓中冷吸氣形式，具有體積小、重量輕、功率大、油耗低、排氣污染小、工作可靠等優點。某機械制造公司裝有三臺kta38g2a型康明斯柴油發電機用作發電機原動機，其中兩臺裝在機艙里，一臺常用，一臺作備用，另一臺裝在機艙以外，用作應急發電機。這臺發電機除用作應急發電機外，還可以通過越控開關經主配電板向全部設備供電，這樣的設計使得船舶電站的可靠性進一步得到提高。
2、燃油系統
燃油系統由浮子油箱、輸油泵、噴油器等組成，而無噴油泵、高壓油管等設備。工作時，柴油發電機由電瓶起動，怠速運轉三到五分鐘后切換到定速運行。燃油從日用油柜經浮子閥流到浮子油箱，再到輸油泵，經電磁截流閥送到噴油器，少部分燃油噴入氣缸，用于燃燒作功，而大部分燃油則流回到浮子油箱。
t是壓力、時間的英語首寫字母，根據柴油發電機的供油量與供油壓力、流過時間、流過截面積成正比的原理，通過調節供油壓力來達到調節供油量的目的，以滿足不同負荷的要求。因此，燃油系統的 輸油泵必須滿足以下要求：輸油泵由齒輪泵、電子調速器、電磁截流閥等元件組成，齒輪泵由曲軸驅動，以提供定壓燃油，電子調速器由電磁傳感器、調速控制器、執行器等元件組成。其調速原理如圖1所示。
電子調速器調速原理圖
3、噴油器
由于康明斯燃油系統取消了噴油泵，而康明斯發電機輸油泵的輸出壓力遠低于柴油發電機對噴油壓力的要求。因此，康明斯柴油發電機噴油器的結構就比較特殊：它不同于普通的壓力啟閥式噴油器，它集噴油器和噴油泵于一體，由殼體與針閥體以及彈簧構成。殼體端部為多孔式噴油嘴杯，側面有進、回油孔，由針閥體上部的柱塞面（下部為圓錐面）啟閉。進油孔處有濾網，孔道中有球形止回閥。機器工作時，曲軸驅動凸輪軸，凸輪軸上裝有噴油凸輪（還裝有進、排氣凸輪），凸輪頂動頂桿，通過噴油器搖臂機構（其結構類似于氣閥搖臂機構）使針閥體克服彈簧力下行以完成壓油、噴油。具體過程為當針閥體下行到柱塞面封住進油口時，一個沖擊壓力波使球形止回閥關閉。因而在噴油嘴杯中截留了一定量用于噴射的燃油，當針閥體繼續下行時，燃油便被壓縮并噴入氣缸中，此時進、回油孔被針閥體柱塞面打開，球形止回閥也被打開，使未被截留的燃油經回油管流回浮子油箱，同時冷卻了噴油器并驅除了噴油器中的氣體。這種結構的噴油器解決了壓力啟閥式噴油器的各種不正常噴油，保證了燃油的良好燃燒。針閥體行程即噴油凸輪形狀由廠家設定，噴油器搖臂機構在冷車時調定（不留搖臂間隙）并鎖緊，運行1000小時左右將噴油器拆下換備，拆下的噴油器由廠家保養，保養好送船作備。
噴油器質量測試
4、保養的高專業性要求
康明斯柴油發電機對維護保養人員的專業性要求非常高。重慶康明斯發電機組有限公司設有培訓機構，專門培訓康明斯柴油發電機維護保養人員。其保養分為a、b、c及季節保養和其他保養六大級別。而一般輪機員可做的只有a級保養，即常規檢查和更換濾器以及曲軸箱滑油，濾器、滑油等均由廠家特供。對于c級以上的保養，則必須由經康明斯柴油發電機培訓機構培訓合格的專業人員來完成，尤其是電控部分，所以電子調速器外殼上還打有鉛封。這種保養高專業性要求的特點，一方面使得輪機員勞動量大大減少，讓輪機員有更多的時間完成其他工作；另一方面使得 +、, 級保養以上的零部件，一旦出現故障輪機員將很難解決，只有申請岸基支持，啟用備用機組或用應急機組替代。而三臺機組同時無先兆出現相同故障的概率是比較小的。
5、船上使用的優缺點
由于康明斯柴油發電機具有以上特點，因此它在船上使用表現出明顯的優缺點。優點如上所述，這里不再重復。缺點也很突出，如輪機員的技術跟不上要求，需要強大的岸基支持，這給船舶安全帶來一定的隱患。另外康明斯系列柴油發電機以陸用為主，作為船用其結構還須改進。比如排煙管路較長、彎頭較多，使得排煙背壓升高，導致了冒黑煙現象比較嚴重。某輪兩臺康明斯發電機組就存在這樣的缺陷，而另一臺應急機組由于裝在機艙以外，排煙管路較短、彎頭較少，就沒有冒黑煙現象。隨著 約附則防止船舶造成大氣污染規則的生效實施，這樣的缺陷將不得不解決。徹底解決方法只有在設計安裝時，排煙管盡量縮短、加粗和減少彎頭以減小排煙背壓。
綜上所述，康明斯柴油發電機在船上使用的優點明顯，應用前景非常廣闊。但為了適應船用的特殊性，還要加強以下幾點：建立強大的售后服務體系即岸基支持；重視用戶的信息反饋，以不斷改進缺陷；與相關院校聯合辦學，使從業人員提前掌握有關技術，最好做到產、學、研、用有機結合。這樣，康明斯柴油發電機在船上的應用，一定會得到更好地推廣。
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