柴油机调速器的原理介绍及润滑

前面我们介绍过船用发动机以及相关发动机部件如轴承、增压器的润滑，今天我们再单独介绍下发动机调速器的润滑。调速器的润滑油用油量非常少，但常常有润滑导致的调速器故障发生，从而影响了船舶的正常操作。

关键词：调速器类型，漆膜，润滑油选择，润滑油更换条件

调速器（governor）是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。

1. 调速器的类型

下面我们简单介绍下几种常见的调速器。

1.1 机械式调速器

图1：机械式调速器

机械式调速器工作原理：机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速，工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变这样转速基本稳定在很小的范围内变化。反之当负荷增加时，转速降低，弹簧力大于离心力，供油拉杆向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速升高，弹簧力又小于离心力，供油拉杆又向循环供油量减小的方向移动，循环供油量减小，转速又降低，直到离心力和弹簧力平衡。

1.2 液压式调速器

图2：液压式调速器

1.3 具有弹性反馈的液压调速器

图3：弹性反馈液压调速器

具有弹性反馈液压调速器的工作原理：当发动机负荷减小时，转速增大，飞球的离心力增加。同样，滑阀右移，而伺服活塞则左移，减少喷油泵的供油量。当活塞的运动速度很高时，缓冲器和缓冲活塞就象一个刚体一样地运动。随着伺服活塞的左移，缓冲器和AC杠杆上的A点也向左移动。这一过程和上述刚性反馈系统的调速器完全相同。但当调速过程接近终了时，滑阀已回到原来的位置，遮住了通往伺服油缸的油路，此时缓冲器和伺服活塞已停留在新负荷相应的位置上。被压缩的弹簧由于有弹性复原的作用，因此使A点带动缓冲器活塞相对于缓冲器油缸移向右方，回到原来位置。缓冲活塞右方油缸中的油经节流阀流到左方。于是，AC杠杆上的各点都恢复到原来的位置，此时调速器的套筒亦因转速复原而回到原来的位置。这样，发动机的转速就保持不变，当负荷增加时，动作过程相反。这种调速器的稳定调速率d为零。

2. 调速器的漆膜问题

调速器的润滑要求没有发动机本身润滑要求这么复杂，主要需要关注调速器内漆膜的问题（如下图4所示）。

图4：调速器的漆膜

漆膜被定义为调速器内部润滑油的残留物（通常称为清漆或油泥）覆盖的情况，沉积物形成很难去除的硬层。漆膜通常伴有类似烧焦油的气味。关于漆膜对调速器的影响：先导阀卡住，油道和孔口堵塞，潜在的发动机超速状况等，从而影响船舶的航行。所以防止调速器漆膜以及有备份的调速/安全系统非常重要。漆膜的去除是非常困难以及耗时的工作，在某些案例中，去除漆膜的成本甚至达到新调速器成本的40%。

漆膜通常是由润滑油的分解引起的，这可能是由于：

• 油温过高

• 换油间隔太长

• 在冷却期间水在调速器内的冷凝（油中的水会导致水解）

润滑油的选择很重要，因为有些润滑油相比其他类型的润滑油不容易形成漆膜。由船东和润滑油供应商为每个调速器应用确定正确的油品以及油品的更换间隔。如选择应考虑操作温度、换油间隔以及已知的其他操作条件，正确的选择可以实现成本控制和换油间隔的经济性，同时还可以防止漆膜。没有漆膜的调速器如下图5所示。

图5：清洁的调速器（无漆膜）

3. 调速器的用油选择

调速器润滑油的需要满足高负荷，高温的工况，并且需要有抗磨、抗腐蚀、防锈以及清洁分散能力。尤其是清洁分散能力可以有效预防漆膜的形成。

调速器用油选择范围相比其他设备要广一点，有多种润滑油可以适用。如下表1的Woodward调速器的用油推荐，很多品种的润滑油都可以使用，包括矿物发动机机油、变速箱油、循环油等，以及各类合成油，如合成高速柴油机机油、空压机油、透平油等。如表1中，不同油品适用的温度范围，黄色为理想操作范围，点状和网格状区域为可接受范围，而合成油的操作温度范围更广。

表1：Woodward调速器的用油推荐

图5：Woodward PG 调速器

Yammar调速器对润滑油品的要求如下表2，和发动机用油一致即可。如果调速器滑油系统是独立的，则需要SAE40粘度等级的油品。

表2：Yammar调速器的用油要求

简单操作考虑的话，调速器润滑油就使用发动机机油即可，如考虑性能、预防漆膜的形成以及想延长调速器换油周期的话，可以考虑使用合成润滑油，如船上有合成空压机油或者高速发动机油的话，可以使用同样的油品，一来不会增加润滑油品种，二来提高了调速器润滑的可靠性。

4. 调速器润滑油的更换

如发生以下状况，则可以考虑更换调速器润滑油：

• 外观与新润滑油出现明显的不同

• 用手指搓捏润滑油时感觉有砂砾感

• 润滑油有明显异味（注意：有些油可能有烧焦的味道，但仍然可以接受，具体请咨询润滑油供应商），如果有疑问，安全起见请更换润滑油

• 任何水、防冻剂或其他不相容的物质污染了润滑油

• 粘度变化太大，超过30%

• 零件发生过度磨损

• 如果调速器在超过润滑油所推荐限制的温度下运行

• 如果调速器工作温度发生变化，导致润滑油的粘度超出理想工作条件

5. 结束语

调速器用油数量非常少，区区几升润滑油而已，但其影响重大，如因润滑导致的调速器故障则会影响发动机的正常运行，从而影响船舶的操作。日常维护时需要注意调速器润滑油的定期检查、更换，以及调速器的漆膜问题，需要选用合适的润滑油，以及注意换油周期的要求来避免漆膜对调速器的影响。