調(diào)速器的性能指標(biāo)
（1）調(diào)速率 調(diào)速器的工作好壞，通常用調(diào)速率來評定，調(diào)速率可通過柴油機突變負荷試驗測定。實驗時，先使柴油機在標(biāo)定工況下運轉(zhuǎn)，然后突卸或突增全部負荷，測定突變負荷前后的轉(zhuǎn)速即可得。根據(jù)測定條件不同，調(diào)速率可分穩(wěn)定調(diào)速率和瞬時調(diào)速率兩種。
穩(wěn)定調(diào)速表明，柴油機實際運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速波動相對于全負荷轉(zhuǎn)速的變化范圍。如果穩(wěn)定調(diào)速率太高，不僅對工作機械的穩(wěn)定工作不利，而且對于空轉(zhuǎn)式柴油機零件的磨損也是有害的。一般規(guī)定，工程機械用柴油機，σ2=8%~12%；對于汽車用柴油機，要求σ2≤10%；對于拖拉機用柴油機，要求σ2≤8%；對于發(fā)電用柴油機要求高一些，希望σ2≤5%。
不同用途的柴油機對其調(diào)速率的σ2要求不同，σ2在康明斯產(chǎn)品說明書上稱為速度降（speed droop）。對單臺柴油機運轉(zhuǎn)允許σ2=0，表示該柴油機將不隨外界負荷變化而保持恒速運轉(zhuǎn)。但在幾臺柴油發(fā)電機并聯(lián)工作時，為對并聯(lián)運行柴油機所承擔(dān)的負荷進行自動調(diào)節(jié)，是各級負荷分配合理，各機的σ2必須設(shè)置合理且不等于零。
為了便于理解，將穩(wěn)定調(diào)速率在調(diào)速特性曲線上示出，如
圖5-21所示。實測的調(diào)速特性曲線并非直線，此處近似地以直線示出。由圖可見，若空載時轉(zhuǎn)速為n空，則隨著負荷的增加，柴油機轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，在標(biāo)定轉(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)速下降為nb（標(biāo)定轉(zhuǎn)速），此轉(zhuǎn)速差（n空-nb）的大小反映了σ2的大小，如圖5-21b所示。若（n空-nb）=0則表示此時σ2=0，相當(dāng)于具有積分特性調(diào)速器的調(diào)速特性如圖5-21a所示。
圖5-21所示。實測的調(diào)速特性曲線并非直線，此處近似地以直線示出。由圖可見，若空載時轉(zhuǎn)速為n空，則隨著負荷的增加，柴油機轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，在標(biāo)定轉(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)速下降為nb（標(biāo)定轉(zhuǎn)速），此轉(zhuǎn)速差（n空-nb）的大小反映了σ2的大小，如圖5-21b所示。若（n空-nb）=0則表示此時σ2=0，相當(dāng)于具有積分特性調(diào)速器的調(diào)速特性如圖5-21a所示。以電網(wǎng)有兩臺標(biāo)定功率相等的發(fā)電機組組成為例，且假設(shè)兩機組具有相等的σ2。并車合閘后，兩臺機組實際轉(zhuǎn)速總是一樣。下面分幾種情況分析σ2對負荷分配的影響。
①（σ2）A=（σ2）B＞0。
a. 兩機組轉(zhuǎn)速設(shè)定值不等。一機組B單獨工作，轉(zhuǎn)速設(shè)定在B線，工作點在B線上移。如負荷達100%，轉(zhuǎn)速為n1，如圖5-22所示。起動另一機組A，合閘，負荷轉(zhuǎn)移。如轉(zhuǎn)速設(shè)定在A線上，此時負荷分配為：A機-25%，B機-75%，他們的轉(zhuǎn)速為n2。這樣，他們可承擔(dān)的負荷為50%~150%，工作與n3~n1。工作于n3時，承擔(dān)的負荷最小，一臺為0，一臺為50%。工作于n1時，承擔(dān)的負荷最大，一臺為50%，一臺為100%。
可見，這樣調(diào)節(jié)不能充分發(fā)揮兩機組的能力（承擔(dān)200%的負荷）。負荷超過150%，會使B機組超負荷。
b. 兩機組轉(zhuǎn)速設(shè)定值相等，繼續(xù)調(diào)整A機組轉(zhuǎn)速設(shè)定值（彈簧預(yù)緊力）至線B，這時每臺機組承受負荷50%，轉(zhuǎn)速為n3。
可見，電網(wǎng)中任一臺機組轉(zhuǎn)速設(shè)定值變化，均對電網(wǎng)（系統(tǒng)共同）轉(zhuǎn)速有影響。即一臺設(shè)定值增大，兩臺轉(zhuǎn)速同步增加。例如100%負荷時A機組由合閘處（0%負荷）調(diào)至A線位置，電網(wǎng)轉(zhuǎn)時由n1變至n2。由A線位置調(diào)至B線位置，電網(wǎng)轉(zhuǎn)速由n2變至n3。如要電網(wǎng)頻率不變，可在A機組起動合閘后，增大轉(zhuǎn)速設(shè)定至在A線的同時，減小B機組的轉(zhuǎn)速設(shè)定值至A線。這時每臺機組承受負荷50%，轉(zhuǎn)速仍保持在n1。
兩機組轉(zhuǎn)速設(shè)定值一樣，均為A（或均為B），兩機組的能力就能充分發(fā)揮，而且負荷均勻分配（總是承受相等的負荷）。負荷200%時，轉(zhuǎn)速為n；負荷為0時，轉(zhuǎn)速為n3。
如兩臺標(biāo)定功率相等的柴油并聯(lián)運行，其（σ2）1=（σ2）2＞0，則兩臺有重合的調(diào)速特性曲線。如圖5-23所示。M合為兩機合成的調(diào)速特性線。由圖可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速為n1時，每機運行點為點2，合成工作點為點1，兩機負荷分配均勻；當(dāng)外負荷增加后，兩機轉(zhuǎn)速同步下降至n2，每機運行點為點2'，合成工作點為點1'，負荷仍均勻分配；當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至nb時兩機同時達到標(biāo)定工況。
②（σ2）A=（σ2）B=0。如兩機組穩(wěn)定調(diào)速率σ2均等于零，則其調(diào)速特性曲線重合為一條垂直橫坐標(biāo)的垂直線，如圖5-24所示。雖然總功率由用電負荷確定了，轉(zhuǎn)速也一定（圖中為nb），但兩機組間負荷分配比例處于不穩(wěn)定的混亂狀態(tài)，無控制的隨時間而任意變動?？赡芩胸摵啥技釉谝慌_機組上，甚至另一臺發(fā)電機出現(xiàn)倒流（即機組被帶動旋轉(zhuǎn)）的情況。也可能兩機組間負荷不斷來回轉(zhuǎn)移-振蕩。因此這種裝置是不能使用的。
可知，對于并聯(lián)運行的多臺柴油機發(fā)電機組，穩(wěn)定調(diào)速率σ2可用來調(diào)節(jié)承擔(dān)負荷的分配比例。無論并聯(lián)運行的柴油機的標(biāo)定功率是否相等，欲使其承擔(dān)負荷合理分配，則要求各級的σ2盡可能相等且大于零。2）瞬時調(diào)速率σ1。瞬時調(diào)速率是評定調(diào)速器過度程度的指標(biāo)。柴油機在負荷突然變化時，轉(zhuǎn)速經(jīng)過數(shù)次波動后才能在新的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作，這個過程稱為過渡過程。如圖5-25所示為柴油機突卸負荷時，轉(zhuǎn)速隨時間的變化情況，tn為過渡過程中
轉(zhuǎn)速波動的瞬時增長百分比。
轉(zhuǎn)速波動的瞬時增長百分比。一般σ1≤12%，，對發(fā)電機用的柴油機，要求σ1=5%~10%，tn=3~5s。
過渡過程不好時，轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速下，會有較大的波動。嚴(yán)重時還會發(fā)出轉(zhuǎn)速忽高忽低的響聲，這種現(xiàn)象通常被稱為“游車”。調(diào)速器一旦發(fā)生“游車”工作就會失靈，必須設(shè)法消除。
（2）不靈敏度 調(diào)速器工作時，調(diào)速系統(tǒng)中有摩擦產(chǎn)生，需要有一定的力來克服摩擦，才能移動油量調(diào)節(jié)機構(gòu)。不論柴油機轉(zhuǎn)速增加或減少，調(diào)速器都不會立即得到反應(yīng)以改變循環(huán)供油量，因為既厚重的摩擦力阻止著調(diào)速器滑套的運動。例如，柴油機轉(zhuǎn)速為2000r/min時，調(diào)速器可能對轉(zhuǎn)速n'1=1990r/min到n'2=2008r/min范圍內(nèi)的變動都不起反應(yīng)，這樣兩個起作用的極限轉(zhuǎn)速之差對柴油機平均轉(zhuǎn)速之比就稱為調(diào)速器的不靈敏度。 不靈敏度過大時，會引起柴油機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，在極端的情況下甚至?xí)?dǎo)致調(diào)速器失去作用，使柴油機產(chǎn)生“飛車”的危險。在低速時調(diào)速器的推動力小，噴油泵供油齒桿（或拉桿）移動時的摩擦力增大，結(jié)果調(diào)速器不靈敏度ε顯著的增加。一般規(guī)定ε在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下時不超過1.0%，最低轉(zhuǎn)速時不超過5.0%。
（3）轉(zhuǎn)速波動率 轉(zhuǎn)速波動率是柴油機在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速變化的程度，即在負荷不變的運轉(zhuǎn)條件下，在一定時間內(nèi)測定最大轉(zhuǎn)速nmax（或最小轉(zhuǎn)速nmin）與該時間內(nèi)的平均速度nm之差除以平均速度nm，并取絕對值的百分?jǐn)?shù)計算， 一般測定標(biāo)定功率時的轉(zhuǎn)速波動率，其值應(yīng)≦1%。
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