本發(fā)明涉及柴油機，具體涉及一種用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置，屬于柴油機技術領域。

背景技術：

柴油機在運轉過程中，活塞組件、十字頭滑塊組件以及連桿小端等部件沿垂直方向上的往復運動會產生往復慣性力，連桿大端以及曲柄等部件繞曲軸中心的回轉運動會產生離心力。通常情況下，由于多缸機各曲柄間的夾角以及各缸運動部件的質量相等，因此往復慣性力與離心力的合力能夠達到內部平衡，但是慣性力矩無法達到平衡。對于大型低速二沖程柴油機而言，由于沖程較長，往復以及回轉質量較大，存在著較大的一次和二次不平衡慣性力矩，特別是二次不平衡慣性力矩，由于數(shù)值較高，補償困難，是導致安裝主機，如船舶船體劇烈振動的主要因素。

為了控制二次不平衡慣性力矩帶來的振動，目前較為常見的做法是在柴油機上安裝二次力矩補償裝置，即由柴油機曲軸驅動偏心塊，產生與二次不平衡慣性力矩大小相等、方向相反的力矩，從而起到補償及平衡的作用。根據(jù)偏心塊的安裝位置及數(shù)量的不同，分為：安裝在柴油機后端，通過主傳動裝置傳動；安裝在柴油機前端，通過分傳動裝置傳動；安裝在柴油機前、后端，通過主傳動裝置及分傳動裝置傳動。該做法雖然簡單，但存在以下缺點：

缺點1.不僅需要增加一整套傳動裝置，如鏈輪、鏈條及其張緊機構等，而且柴油機曲軸、機座以及機架等相關零部件上還要預留出傳動空間，導致柴油機結構復雜，成本增加較多；

缺點2.需要定期維修，特別是傳動裝置的維護成本增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置，安裝在柴油機前、后端，在柴油機運行過程中，通過電動機驅動偏心塊旋轉，產生與柴油機二次不平衡慣性力矩大小相等、方向相反的力矩，從而起到補償及平衡的作用。

基于上述目的，本發(fā)明解決其技術問題采取的技術方案如下：

一種用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置，其特征在于：所述電動裝置包括二次力矩補償裝置本體、控制箱、轉速傳感器、滑油壓力傳感器和軸承溫度傳感器；

所述二次力矩補償裝置本體固定安裝在所述柴油機的前端和后端，用以產生與柴油機二次不平衡慣性力矩大小相等、方向相反的力矩，以起到補償及平衡的作用；

所述控制箱與所述二次力矩補償裝置本體連接，用以控制該二次力矩補償裝置本體進入或退出工作狀態(tài)；

所述轉速傳感器安裝在所述柴油機后端的飛輪附近并與所述控制箱連接，對該柴油機的轉速以及轉向進行測量并將所測得的柴油機轉速以及轉向信號傳輸給該控制箱；

所述滑油壓力傳感器安裝在為所述二次力矩補償裝置本體提供滑油的管路上并與所述控制箱連接，用于對滑油壓力進行測量并將所測得的滑油壓力信號傳輸給該控制箱；

所述軸承溫度傳感器安裝在所述二次力矩補償裝置本體內并與所述控制箱連接，對軸承的溫度進行測量并將所測得的軸承溫度信號傳輸給該控制箱；

所述柴油機開始運轉后，所述轉速傳感器將所測得的柴油機轉速以及轉向信號傳輸給所述控制箱，當柴油機轉速達到轉速設定范圍的下限時，所述控制箱供電給所述二次力矩補償裝置本體開始運行，所述電動裝置進入工作狀態(tài)，當柴油機轉速達到轉速設定范圍的上限時,所述控制箱切斷供電，所述電動裝置退出工作狀態(tài)，停止運行。

作為進一步改進，所述的控制箱分別與船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)和船舶饋電屏連接，該船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)對所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置的運行狀況進行監(jiān)測，當出現(xiàn)故障時進行報警，該船舶饋電屏為所述電動裝置提供電源。

作為進一步改進，所述的控制箱對所述滑油壓力信號和軸承溫度信號的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，當該數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，該控制箱向所述船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)發(fā)出信號，然后由該船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)發(fā)出報警。

作為進一步改進，所述的控制箱內部元件的工作狀態(tài)出現(xiàn)異常時，所述控制箱向所述船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)發(fā)出信號，然后由該船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)發(fā)出報警。

作為進一步改進，所述的二次力矩補償裝置本體包括驅動齒輪、電動機、第一從動齒輪、第二從動齒輪、第一偏心塊和第二偏心塊；

所述電動機固定安裝在所述二次力矩補償裝置本體的框架上，所述第一從動齒輪和第二從動齒輪分別通過軸瓦和軸承安裝在所述二次力矩補償裝置本體的框架上；

所述驅動齒輪固定在所述電動機的驅動軸上并受該電動機的驅動而旋轉，所述第一從動齒輪與所述驅動齒輪相嚙合，所述第二從動齒輪與所述第一從動齒輪相嚙合，該驅動齒輪依次驅動所述第一從動齒輪和第二從動齒輪進行轉動，該第二從動齒輪的旋轉方向與所述第一從動齒輪的旋轉方向相反；

所述第一偏心塊固定在所述第一從動齒輪上且隨著該第一從動齒輪一起轉動，所述第二偏心塊固定在所述第二從動齒輪上且隨著該第二從動齒輪一起轉動，該第一偏心塊與第二偏心塊的質量相等且轉向相反。

作為進一步改進，所述的第一從動齒輪的齒數(shù)與所述第二從動齒輪的齒數(shù)相同。

作為進一步改進，通過控制所述電動機的轉速以及所述驅動齒輪與第一從動齒輪的傳動比，使得所述第一偏心塊和第二偏心塊的轉速始終為所述柴油機轉速的兩倍。

作為進一步改進，所述的控制箱包括控制模塊、驅動模塊、人機交互界面、保護開關、接觸器和電源模塊；

所述控制模塊連接所述轉速傳感器、滑油壓力傳感器和軸承溫度傳感器，所述驅動模塊與所述控制模塊連接，用以為所述控制箱供電，所述人機交互界面與所述控制模塊連接，用于參數(shù)設置以及信息顯示，所述保護開關連接所述驅動模塊，為所述控制箱內的各電氣元件提供電氣保護，所述接觸器分別連接所述控制箱、驅動模塊和控制模塊，用于對所述驅動模塊與控制箱之間的電源通斷進行控制，所述電源模塊分別連接所述人機交互界面、保護開關和控制模塊，該電源模塊內部集成整流功能，將交流電轉換為直流電，供所述人機交互界面以及控制模塊使用；

所述控制模塊接收來自所述轉速傳感器的信號，用以控制所述二次力矩補償裝置本體的起動及停止，同時接收來自所述滑油壓力傳感器的信號，對滑油壓力進行監(jiān)測，接收來自所述軸承溫度傳感器的信號，對軸承溫度進行監(jiān)測，與此同時，所述控制模塊還接收來自所述電源模塊和驅動模塊的信號，對該電源模塊和驅動模塊的運行狀態(tài)進行監(jiān)測。

作為進一步改進，所述的控制模塊連接所述船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)，當所述滑油壓力、軸承溫度、電源模塊或驅動模塊的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，該控制模塊向所述船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)發(fā)出信號，然后由該船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)發(fā)出報警。

與常見的二次力矩補償裝置相比較，本發(fā)明所述的用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置采用電力驅動，而不再需要在柴油機曲軸、機座以及機架等相關零部件上為機械傳動裝置預留安裝和傳動空間，因而結構簡單、成本更低；另外由于取消了一整套鏈輪、鏈條及其張緊機構等機械傳動裝置，因此維修保養(yǎng)更加方便；同時由于采用了電子控制，所以操作更加簡單方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結構圖。

圖2是二次力矩補償裝置本體的結構圖。

圖3是控制箱的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進一步闡述，但不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提出了一種用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置，請參閱圖1，所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1包括二次力矩補償裝置本體4、控制箱6、轉速傳感器10、滑油壓力傳感器11和軸承溫度傳感器12。

所述轉速傳感器10安裝在柴油機后端的飛輪附近，對柴油機的轉速以及轉向進行測量，通過信號電纜9與所述控制箱6連接并將所測得的柴油機的轉速以及轉向信號傳輸給所述控制箱6。所述滑油壓力傳感器11安裝在為二次力矩補償裝置本體4提供滑油的管路上，用于對滑油壓力進行測量，通過信號電纜9與所述控制箱6連接并將所測得的滑油壓力信號傳輸給所述控制箱6。所述軸承溫度傳感器12安裝在二次力矩補償裝置本體4內的軸承15和軸承18處，對該軸承15和軸承18的溫度進行測量；該軸承溫度傳感器12通過信號電纜9與所述控制箱6連接并將所測得的軸承溫度信號傳輸給所述控制箱6。

所述二次力矩補償裝置本體4通過螺栓固定安裝在柴油機的前端和后端，用以產生與柴油機二次不平衡慣性力矩大小相等、方向相反的力矩，以起到補償及平衡的作用；該二次力矩補償裝置本體4通過電力電纜5與所述控制箱6連接。

所述控制箱6通過螺栓固定安裝在機艙內，用以控制所述二次力矩補償裝置本體4進入或退出工作狀態(tài)。

所述控制箱6通過信號電纜7與船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2連接，該船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2可對用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1的運行狀況進行監(jiān)測，當出現(xiàn)故障時進行報警。所述控制箱6通過電力電纜8與船舶饋電屏3連接，該船舶饋電屏3為所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1提供電源。

再請參閱圖2二次力矩補償裝置本體4的結構圖，圖示二次力矩補償裝置本體4包括驅動齒輪13、電動機14、第一從動齒輪17、第二從動齒輪20、第一偏心塊21和第二偏心塊22。

所述電動機14通過螺栓固定安裝在所述二次力矩補償裝置本體4的框架上，所述驅動齒輪13通過螺栓固定安裝在該電動機14的驅動軸上。一軸承15通過螺栓固定安裝在所述二次力矩補償裝置本體4的框架上，一軸瓦16安裝于所述第一從動齒輪17與軸承15之間，所述第一從動齒輪17通過所述軸瓦16和軸承15安裝在所述二次力矩補償裝置本體4的框架上。一軸承18通過螺栓固定安裝在所述二次力矩補償裝置本體4的框架上，一軸瓦19安裝于所述第二從動齒輪20與軸承18之間，所述第二從動齒輪20通過所述軸瓦19和軸承18安裝在所述二次力矩補償裝置本體4的框架上。

所述第一從動齒輪17與驅動齒輪13相嚙合，受所述電動機14的驅動而旋轉。所述第二從動齒輪20與所述第一從動齒輪17相嚙合，齒數(shù)與該第一從動齒輪17的齒數(shù)相同，而旋轉方向則與該第一從動齒輪17的轉向相反。

所述第一偏心塊21通過螺栓固定安裝在所述第一從動齒輪17上，并且隨著該第一從動齒輪17一起轉動，所述第二偏心塊22通過螺栓固定安裝在所述第二從動齒輪20上，并且隨著該第二從動齒輪20一起轉動。所述第一偏心塊21與第二偏心塊22的質量相等且轉向相反。

在所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1的運行過程中，控制箱6向二次力矩補償裝置本體4的電動機14供電，電動機14帶動驅動齒輪13一起轉動，由于驅動齒輪13依次與第一從動齒輪17和第二從動齒輪20相嚙合，則在驅動齒輪13的帶動下，第一從動齒輪17以及安裝在其上面的第一偏心塊21和第二從動齒輪20以及安裝在其上面的第二偏心塊22隨著一起轉動。

通過控制電動機14的轉速以及驅動齒輪13與第一從動齒輪17的傳動比，使得第一偏心塊21和第二偏心塊22的轉速始終為柴油機轉速的兩倍。由于第一偏心塊21與第二偏心塊22的質量相等且轉向相反，其回轉慣性力的水平方向分量相互抵消，只剩下回轉慣性力的垂直方向分量。在第一偏心塊21和第二偏心塊22的作用下，產生與柴油機二次不平衡慣性力矩大小相等、方向相反的平衡力矩，從而對柴油機的二次不平衡慣性力矩起到補償及平衡的作用。

再請參閱圖3控制箱的結構圖，圖示控制箱6包括控制模塊32、驅動模塊36、人機交互界面23(HMI)、保護開關29、接觸器38、電源模塊26和接線端子31。

所述驅動模塊36通過信號電纜35與所述控制模塊32連接，該驅動模塊36主要由變頻器以及制動電阻構成，用以為所述電動機14供電并且控制該電動機14的轉速。

所述人機交互界面23，即HMI，通過信號電纜40與所述控制模塊32連接，用于參數(shù)設置以及信息顯示。

所述保護開關29為控制箱6內的各電氣元件提供電氣保護，通過電力電纜28連接驅動模塊36。

所述接觸器38連接所述電動機14，用于對所述驅動模塊36與電動機14之間的電源通斷進行控制，其通過電力電纜37連接所述驅動模塊36同時通過信號電纜34連接所述控制模塊32。

所述接線端子31供控制箱6內各電氣元件與外部接線用，其通過電力電纜30連接所述保護開關29，并且通過電力電纜39連接所述接觸器38，同時通過信號電纜33連接所述控制模塊32。

所述電源模塊26內部集成整流功能，將交流電轉換為直流電，供所述人機交互界面23以及控制模塊32使用；該電源模塊26通過電力電纜24連接人機交互界面23，通過電力電纜27連接所述保護開關29，并且同時通過電力電纜25和信號電纜41連接所述控制模塊32。

所述控制模塊32連接所述轉速傳感器10、滑油壓力傳感器11、軸承溫度傳感器12和船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2。

所述控制模塊32接收來自所述轉速傳感器10的信號，用以控制所述二次力矩補償裝置本體4的起動及停止；同時還接收來自所述滑油壓力傳感器11的信號，對滑油壓力進行監(jiān)測；接收來自所述軸承溫度傳感器12的信號，對軸承溫度進行監(jiān)測。與此同時，所述控制模塊32還接收來自所述電源模塊26和驅動模塊36的信號，對該電源模塊26和驅動模塊36的運行狀態(tài)進行監(jiān)測；當出現(xiàn)異常時，向所述船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2發(fā)出信號，由該船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2發(fā)出報警。

本發(fā)明的工作原理如下：

柴油機起動并開始運轉后，轉速傳感器10開始對柴油機轉速以及轉向進行測量，信號送至控制模塊32并由控制模塊32進行監(jiān)測；當柴油機轉速達到轉速設定范圍的下限時，控制模塊32送出起動信號至驅動模塊36，由驅動模塊36驅動電動機14起動并運行，從而控制箱6供電給二次力矩補償裝置本體4開始運行，并且驅動模塊36的變頻器通過控制輸出電源的頻率來控制電動機14的轉速，此時所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1進入工作狀態(tài)；當柴油機轉速達到轉速設定范圍的上限時，控制模塊32發(fā)出停止信號至驅動模塊36，在驅動模塊36的制動電阻的作用下電動機14逐步停止工作，從而控制箱6切斷供電,此時所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1退出工作狀態(tài)，停止運行。所述用于柴油機二次力矩補償?shù)碾妱友b置1只在一定的柴油機轉速范圍內工作。

在裝置運行過程中，滑油壓力傳感器11和軸承溫度傳感器12分別對滑油壓力和軸承溫度進行實時測量，由控制箱6對測量數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，當出現(xiàn)異常時即刻向船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2發(fā)出信號，由船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2報警；另外當控制箱6內部元件的工作狀態(tài)出現(xiàn)異常時，也會向船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2發(fā)出信號，由船舶監(jiān)測報警系統(tǒng)2報警。

本發(fā)明要求的保護范圍不僅限于上述實施例，也應包括其他對本發(fā)明顯而易見的變換和替代方案。

本發(fā)明具有結構簡單、成本低、操作方便的優(yōu)點，能夠用于各類柴油機的二次力矩補償，尤其適用于大型低速二沖程柴油機。