柴油機液壓調速器安裝及調試

吳忠華

(中船澄西船舶修造有限公司,江蘇 江陰 214400)

柴油機液壓調速器安裝及調試

吳忠華

(中船澄西船舶修造有限公司,江蘇 江陰 214400)

文章針對目前船用中高速柴油機中最常用的美國伍德沃德(WOODWARD)的UG型和SG/PSG型、日本RHD型、NZ型調速器的安裝實操和調試作介紹，以供從業(yè)人員參考使用。

柴油機；調速器；高壓燃油泵；供油量

調速器是維持柴油機穩(wěn)定運轉和保證安全的重要部件，相當于人體大腦，其功能表現在：在啟動和停車時能保證安全啟動和快速停機；在運轉中能根據負荷變化自動改變高壓燃油泵燃油供油量，確保柴油機穩(wěn)定運轉。所以正確安裝和調試修理后的調速器至關重要，也是保證以后能否正常使用的基礎。隨著使用時間增加，柴油機各項性能會逐漸發(fā)生變化，為了使用需要，機器使用者會通過稍微調整單缸高壓燃油泵供油量來改變工況，以滿足安全和使用要求。由于單缸調整或機器修理后，調速器和燃油總桿的連接位置會產生變化，如果一直按照原來位置安裝調試，將會因為使用范圍位移而使整臺柴油機無法正常合理使用。只有了解調速器的安裝要求和調試原理，隨時加以調整調試，才能使柴油機發(fā)揮出最佳的使用效果和性能。我公司已于2008年取得了美國伍德沃德調速器全球服務的授權，在調速器修理上已不存在難題。但在修理后的調速器在上機安裝調試和后期的使用維護上，如果使用者對柴油機和調速器的匹配使用機理不能全面了解，一旦出現安裝或調試錯誤，輕者會造成無法啟動、運轉和無法達到所需性能，嚴重的會引起飛車等重大安全和設備損毀事故。本文有針對性的就常用的調速器修理后的安裝和調試分別進行實際操作闡述。

1 理論安裝原理和依據

目前船用中高速柴油機最常用的液壓調速器大致有美國伍德沃德(WOODWARD)的UG系列(UG8、UG10、UG15、UG40等)和SG、PSG系列，日本的RHD系列(RHD6、RHD10)、NZ系列(NZ51、NZ61)，其中數字表示調速器輸出的動力參數，其外形和安裝調試同類型是相同的。無論何種調速器都是通過調速器輸出軸的線性或轉角變化帶動柴油機高壓燃油泵的齒條拉桿控制燃油量，以達到控制柴油機轉速的目的。根據調速器的使用和控制原理，在理論上要求我們將調速器輸出軸的轉臂或線性行程設為0～100%，那么要求燃油泵的齒條的總行程為上述展開量的85%左右，如圖1所示。

A-確保柴油機停機的行程； B-從空載無負荷到滿載全負荷的行程，通常是調速器全行程的2/3； C-原動機加速需要的行程； D-原動機減速或停機需要的行程。圖1 調速器輸出與燃油泵供油量配合關系圖

2 實際操作修理、調試

依據以上理論原則，下面分別對具有代表性的常用調速器UG8、SG/PSG、RHD6/NZ61實際修理后的安裝和調試進行說明，其它同系列調速器均可參照，并無區(qū)別。所有調速器安裝前必須做好安裝部位的清潔，確認機座傳動部件全部正常，安裝平面放置墊片或涂上密封膠后才能將調速器安裝到位。期間需隨時盤車，直至調速器下部傳動齒自由或稍用力落下至與機座緊密結合后緊固底座螺絲，嚴禁用螺絲硬緊到位。如果調速器傳動軸是通過傘型齒輪與柴油機嚙合傳動，則必須保證在調速器安裝完畢后嚙合間隙在0.20～0.50 mm之間，否則必須通過加減墊片方式調整，以避免由于間隙過小使調速器傳動軸偏心運轉造成調速器損壞和因間隙過大使柴油機和調速器之間的轉速傳遞產生時間差導致柴油機無法穩(wěn)定運轉。

2.1 UG8調速器的安裝、調試

1)UG8調速器外型功能(如圖2)。輸出軸轉角轉動范圍為42°，面板上相應顯示分10大格，圖2中負荷(油量)指示。

圖2 UG8調速器外型功能圖

面板控制旋鈕和功能說明：①速度降鈕：用于2臺機以上并車、并電時均衡調整分配負荷用，單機使用時只起調整轉速隨負荷增加時轉速或頻率減少的數量；②轉速加減鈕：用于手動增加和減少轉速；③負荷(油量)限制鈕用于限制最大燃油量；④負荷(油量)指示用于指示負荷或燃油量格數；⑤最高轉速位置鈕用于指示最高轉速位置，此旋鈕已在試驗臺試驗結束后鎖定不能轉動；⑥轉速位置指示用于指示轉速所處位置，此指示隨轉速加減鈕轉動而移動。

2)調速器安裝。首先將調速器輸出軸向減油方向慢慢扳動，同時逆時針轉動負荷(油量)限制鈕，使負荷(油量)指示的小三角慢慢回到“0”位置；將燃油總桿推至“0”油量，確認各高壓燃油泵齒條位置均在“0”油量，期間原則上需拆除燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護，以使燃油總桿處于自由活動狀態(tài)。調整調速器和燃油總桿的連接桿長度，使其兩頭連接正好接入固定，順時針轉動負荷(油量)限制鈕至最大10格，拉動燃油總桿，確認調速器加減油方向與高壓燃油泵加減油方向一致。接下來通過調整調速器和燃油總桿的連接桿長度調整零位：標準是當調速器負荷(油量)指示為“0”到“1”格時，高壓燃油泵齒條油量指示為“0”格，相當于設置在圖1中的A區(qū)，以便調速器能安全停車，嚴禁當負荷(油量)指示為“0” 格時，高壓燃油泵齒條油量指示仍在大于“0”的供油位置，而當高壓燃油泵齒條油量為最大油量時，負荷(油量)指示應在“9”格以下“8”格左右，即相當于設置在圖1中的C區(qū)，以保證調速器有充足的油量提供。調整結束后，必須保證整個連接無大于0.50 mm的累積間隙、活絡無阻滯，并在所有活動銷上涂上黃油或加上機油等潤滑油。將燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護裝復。最后確認：當柴油機啟動后在額定轉速、空載無負荷時，調速器負荷(油量)指示在“2”～“3”格左右為最佳。以上調整確認正確后，可以給調速器加油，確認油品(T68#透平油即汽輪機油)和油位正確(油位加至油位指示器中心點偏上2 mm左右)。安裝結束，做好調速器周圍的環(huán)境衛(wèi)生工作。

3)調試。在初次啟動柴油機時，調試人員應就位于調速器旁、觀察柴油機啟動時調速器與高壓燃油泵的連接桿工作狀態(tài)及動作是否正常。具體操作:首次啟動前先調節(jié)轉速加減鈕，使轉速位置指示三角在最高轉速指示的1/2左右的較低轉速位置，并將負荷(油量)限制鈕旋至5或6位置，將供油量限制在最大供油量的1/2，使啟動瞬間轉速不因為過高而發(fā)生機械安全事故。啟動柴油機，負荷(油量)指示三角會很快升至負荷(油量)限制鈕設置的5或6位置，待轉速升至設定的轉速后，又會迅速返回至5或6位置以下，此時看轉速不再變化后，可將負荷(油量)限制鈕旋至8到10位置，旋開補償針閥堵，調節(jié)內部補償針閥(調整工具只限用一字型螺絲刀，不能使用十字型，且只能放在針閥十字槽的較淺槽內，以免損壞針閥)，打開2圈使機器轉速波動，排除調速器內部空氣，再慢慢旋回至轉速穩(wěn)定不波動為止，切記不能關閉針閥而使調速器失去作用，針閥開度范圍在打開1/8～2圈均可，視柴油機穩(wěn)定性和反應靈敏度而定(特別說明：圖2中補償針閥調整的是轉速波動的快慢，而補償指針調整的是轉速波動的幅度大小)。檢查機器正常后，再緩慢調節(jié)轉速加減鈕，使轉速慢慢增加至所需額定轉速，以上操作中需隨時注意是否有異常，并隨時作好緊急停車的準備。操作中如出現轉速超過額定轉速的20%時，應立即將負荷(油量)限制鈕旋至0位置，或按下停車操作手柄，若應急停車不起作用，直接推動供油總桿停車。觀察調速器的油位是否改變，是否需要再次添加滑油，調速器外是否有漏油現象。確認正常后，安裝調試結束。

2.2 SG/PSG調速器的安裝調試

1)從外觀上看，PSG多一個針閥調整外其它功能均與SG相同。其輸出軸轉動角度均為36°(極少SG調速器也有42°的)。SG/PSG調速器分2種型式：調速器失去油壓時，調速器內部彈簧回復停車型式和靠調速器外掛彈簧回復停車型式。

2)外掛彈簧回復停車型PSG調速器的安裝、調試(SG與PSG相同，不在重述)。如圖3，先將調速器連接桿與輸出軸參照圖3位置裝妥固定后上機安裝調速器，接妥各油管，緊固底座。外復位彈簧安裝到位，調節(jié)調節(jié)螺紋桿至彈簧間距在2 mm左右，此時輸出軸位置即是調速器最小零供油位置。將柴油機燃油總桿拉至最小油量(確認各高壓燃油泵油量必須是“0”格無供油)，期間原則上需拆除燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護，以使燃油總桿處于自由活動狀態(tài)；調整可調連接桿的長度，使其與調速器輸出軸連接桿和與高壓燃油泵齒條兩端連接正好接入固定；再將可調連接桿的調整螺絲順時針壓進2～3圈，感覺連接桿的另一端調節(jié)螺紋桿處有輕微抬起5°以下，鎖緊鎖緊螺母，此時相當于設置在圖1的A區(qū)，以保證安全停車。向加油方向抬起連接桿確認調速器加減油方向與柴油機高壓燃油泵加減油方向一致，抬起連接桿大約32°時，確認高壓燃油泵油量已到最大油量，相當于設置在圖1的C區(qū)，放開連接桿，自由回復，此時必須保證高壓燃油泵油量是最小油量(各高壓燃油泵油量均為0格)，嚴禁此時高壓燃油泵齒條油量指示仍在大于“0”的供油位置，否則重復調整調整螺絲至符合要求并鎖緊鎖緊螺母，調整結束后必須保證整個連接沒有大于0.50 mm的累積間隙、活絡無阻滯，并在所有活動銷上涂上黃油或加上機油等潤滑油，最后將燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護裝復。

圖3 外掛彈簧回復停車型PSG調速器安裝連接圖

以上調整確認正確后，檢查調速器下油柜(使用調速器獨立油柜時)，確認油品(建議T68#透平油即汽輪機油)和油位正確，使用機器系統(tǒng)油時需檢查油路是否暢通。安裝結束，做好調速器周圍的環(huán)境衛(wèi)生工作。在初次啟動柴油機時，調試人員應就位于調速器旁，觀察柴油機啟動時調速器與高壓燃油泵的連接桿工作狀態(tài)及動作是否正常。具體操作指導:首次啟動前視情況先逆時針方向手動調節(jié)轉速加減鈕，使轉速設定在較低轉速位置(最低設定轉速不能低于啟動轉速，否則無法啟動)，啟動柴油機，連接桿會向加油方向轉動，待轉速升至設定的轉速后，又會迅速返回，此時看轉速不再變化后，方可放開啟動手柄。檢查機器正常后，再緩慢手動調節(jié)轉速加減鈕，使轉速慢慢增加至所需額定轉速，以上操作中需隨時注意是否有異常，并隨時作好緊急停車的準備。操作中如出現轉速超過額定轉速的20%時，應立即按下停車手柄，若手柄停車不起作用，直接推動供油總桿停車。觀察調速器下油柜的油位是否改變，是否需要再次添加滑油，調速器外是否有漏油現象。確認正常后，整個安裝調試結束。

3)內彈簧回復停車型SG調速器安裝、調試(PSG型與SG相同)。如圖4是內彈簧回復停車型SG調速器的外形和各功能說明。相比外掛彈簧回復停車型SG/PSG調速器安裝，此型要方便很多。因調速器安裝前的自由狀態(tài)下，由于內回復彈簧的作用，調速器輸出軸的位置始終處于最小油量的停車位置。故先將連接桿和輸出軸按圖4位置裝妥，固定好后再上機安裝調速器，接妥各油管，緊固底座。拆除燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護，以使燃油總桿處于自由活動狀態(tài)。將柴油機燃油總桿拉至最小油量(確認各高壓燃油泵油量必須是“0”格無供油)，調整可調連接桿的長度，使其與調速器連接桿的上孔和與高壓燃油泵齒條兩端連接正好接入固定，再將可調連接桿的調整螺絲順時針壓進2～3圈，感覺連接桿向增油方向有不大于5°角的位移，鎖緊鎖緊螺母，此時相當于設置在圖1的A區(qū)，以保證安全停車。推動連接桿確認調速器加減油方向與柴油機高壓燃油泵加減油方向一致，推動連接桿大約32°角時，確認油泵油量已到最大油量，相當于設置在圖1的C區(qū)(連接桿上的下一孔可供選用增大調速器輸出行程)，放開連接桿，自由回復，此時必須保證高壓燃油泵油量是最小油量(各高壓燃油泵油量均為0格)，嚴禁此時高壓燃油泵齒條油量指示嘗在大于“0”的供油位置。否則重復調整調整螺絲至符合要求并鎖緊鎖緊螺母，調整結束后必須同樣保證整個連接沒有大于0.50 mm的累積間隙、活絡無阻滯，并在所有活動銷上涂上黃油或加上機油等潤滑油，最后將燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護裝復。

圖4 內彈簧回復停車型SG調速器安裝連接圖

以上調整確認正確后，檢查調速器下油柜(使用調速器獨立油柜時)，確認油品(油品同上)和油位正確，使用機器系統(tǒng)油時檢查油路是否暢通。安裝結束，做好調速器周圍的環(huán)境衛(wèi)生工作。在初次啟動柴油機時，調試人員應就位于調速器旁，觀察柴油機啟動時調速器與高壓燃油泵的連接桿工作狀態(tài)及動作是否正常。

具體操作指導:首次啟動前視情況先逆時針方向手動調節(jié)轉速加減鈕，使轉速設定在較低轉速位置(最低設定轉速不能低于啟動轉速，否則無法啟動)，啟動柴油機，連接桿會向增油方向擺動，待轉速升至設定的轉速后，又會迅速返回，此時看轉速不再變化后，方可放開啟動手柄。檢查機器正常后，再緩慢調節(jié)轉速加減鈕，使轉速慢慢增加至所需額定轉速，以上操作中需隨時注意是否有異常，并隨時作好緊急停車的準備。緊急停車操作和外圍檢查與外掛彈簧回復停車型相同。確認正常，整個安裝調試結束。

2.3 RHD6/NZ61調速器的安裝調試

RHD、NZ后數字代表輸出動力大小。NZ系列調速器是YANMAR公司在RHD調速器基礎上發(fā)展出來的調速器，其外型殼體不同更利于散熱外(此兩種調速器的最高使用溫度可達到85 ℃)，其功能和控制方式(包括安裝調試方式)均相同。圖5是RHD6-MC(MC指電動機控制方式)外形功能圖，圖6是NZ61外形功能圖，圖7是RHD6-MC調速器的側面工作顯示圖。以下是RHD6的安裝調試(與NZ61安裝調試相同)。

1)將調速器上機安裝到位，緊固底座。拆除燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護，以使燃油總桿處于自由活動狀態(tài)。將調速器輸出軸與連接桿裝妥固定好，推動連接桿確認調速器加減油方向是否與柴油機高壓燃油泵加減油方向一致，而后通過調整可調連接桿(略)的長度和選擇連接桿上的連接孔以及連接桿和輸出軸的位置來調整零位：標準是當調速器FUEL負荷油量指針指示刻度在“0”到“1”格之間時，高壓燃油泵齒條油量指示為“0”，此時相當于設置在圖1的A區(qū)，以便調速器能安全停車，嚴禁當FUEL負荷油量指針指示刻度為“0”格時，高壓燃油泵齒條油量指示嘗在大于“0”的供油位置，而當高壓燃油泵齒條油量為最大油量時，FUEL負荷油量指針指示刻度應在“6”格以下“5”格以上，即C區(qū)，以保證調速器有充足的油量提供。調整結束后，必須同樣保證整個連接無大于0.50 mm累積間隙、活絡無阻滯，并在所有活動銷上涂上黃油或加上機油等潤滑油。將燃油總桿上的各種系統(tǒng)保護裝復。最后確認：當柴油機啟動在額定轉速，空載無負荷時，調速器FUEL負荷油量指針指示刻度在“2”～“3”格左右為最佳。以上調整確認正確后，可以給調速器加油，確認油品(可以使用柴油機30#和40#機油，但建議使用T68#透平油即汽輪機油)和油位正確(油位加至油鏡中心點偏上2 mm左右)。安裝結束，做好調速器周圍的環(huán)境衛(wèi)生工作。

圖5 RHD6-MC調速器外形功能圖

圖6 NZ61調速器外形功能圖

圖7 RHD調速器側面

2)在初次啟動柴油機時，調試人員應就位于調速器旁，觀察柴油機啟動時調速器與高壓燃油泵的連接桿工作狀態(tài)及動作是否正常。具體操作:首次啟動前先手動調節(jié)轉速加減鈕，將調速器轉速調整在轉速較低的位置，使轉速指針指示刻度在“4”左右，啟動柴油機，此時FUEL負荷油量指針會向增加油量方向轉動，待轉速升至設定的轉速后，又會迅速返回，此時看轉速不再變化后，打開調節(jié)針閥2圈使機器轉速波動，排除調速器內部空氣，再慢慢旋回至轉速穩(wěn)定不波動為止。因此類調速器的針閥頂部有透氣孔，在使用中如調節(jié)需要可將針閥擰到底，這是和UG8、PSG等WOODWARD調速器的不同之處，故針閥開度范圍在0～2圈均可，視柴油機穩(wěn)定性和反應靈敏度而定。檢查機器正常后，再順時針緩慢手動調節(jié)轉速加減鈕，使轉速慢慢增加至所需額定轉速，以上操作中需隨時注意是否有異常，并隨時作好緊急停車的準備。緊急停車操作和外圍檢查與SG/PSG調速器相同。確認正常，安裝調試結束。

3 結束語

1)一直以來，柴油機所使用的調速器，美國伍德沃德占據了大部分市場，原蘇聯(lián)的PH系列已淘汰，德國、英國歐羅巴EUROPA系列和日本RHD/NZ系列的調速器均基于伍德沃德原理衍生而成，至于我國國產的如新中動力機廠和四川紅江機械廠生產的調速器均仿制于伍德沃德，安裝和調試均可以參考上述方法。

2)電子調速器的性能也比液壓調速器有明顯的提高，在具有應急手動操作的低速大功率柴油機上得到了廣泛的運用。而目前的中高速柴油機，由于電子調速器的科技性和高維護要求，加上生產廠家的技術保護和電氣元器件在惡劣環(huán)境中的不穩(wěn)定性，一旦發(fā)生故障，一般機器使用和維護人員都無能力排除，中高速柴油機又無應急手動操作可能，只能停機待修，給船舶航行帶來很大的風險，安全問題嚴重。所以電子調速器在船舶發(fā)電機組等中高速柴油機中推廣還有一定困難。目前使用的調速器還是以成熟安全穩(wěn)定的液壓調速器為主。所以本文在未來相當時間內還值得推廣。

3)調速器使用維護要求：①對于不同型號柴油機所使用的調速器具有嚴格的針對性，由于各型柴油機性能不同，調速器內部配置是不同的，這些都體現在調速器的設計號(PART NO)上。也就是說每個型號的調速器雖然外型相同，但根據其設計號不同，內部零配件配置也不同，設計號是針對不同品牌不同型號柴油機而定的，不能亂用。比如：我們最常見的UG8調速器，根據配置不同有5 000多種，分別對應各種不同品牌不同型號柴油機的特性使用，盡可能不要互換，以免引起不必要的故障。②很多針對柴油機調速器的維護保養(yǎng)說明書，建議調速器換油時可將輕柴油倒入調速器，運轉一會兒后，放出輕柴油，換入調速器油，以達到清洗調速器的作用。根據本人多年修理調速器的經驗，建議不采取此方法清洗調速器。因調速器內部角落較多，不拆下調速器換油不可能放盡內部臟油和清洗的輕柴油，由于輕柴油有分解油污的功能，時間久了，由于剩余輕柴油的作用，會使角落的油污、油垢脫落隨調速器油循環(huán)流動，一旦流入精密部件，反而會增加磨損和卡死風險。正確的換油方式是拆下調速器倒出調速器內臟油，這樣可以放盡內部臟油，裝好調速器后再將干凈的調速器油加入，運轉一段時間后，打開調速器泄油堵放出調速器內臟油，再加入干凈的調速器油，這樣做雖麻煩，但換油較徹底。另外不拆調速器也可以用打開泄油堵的方法多換幾次調速器油。

安全生產 警鐘長鳴

This article contraposes the installation and debugging of UG and SG/PSG type of US WOODWARD,RHD type and NZ type of Japan,which are commonly used governors.This introduction can be reference for the professional employees.

diesel engine;governor;high pressure fuel pump;fuel delivery

吳忠華(1967-)，男，江蘇江陰人，技師，高中，主要從事船舶調速器的修理與調試。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.01.005

2015-08-13