2.7 調速装置
調速機はガバナと呼ばれ、負荷変動に対し回転速度が増減したとき、燃料の供給量を自動的に調整し、設定した回転速度を維持させると共に、機関の空転や急激な回転上昇に対して許容最高回転速度以上の規制及び最低回転速度以下でエンジン停止規制を行い、機関運転上の安全を図る操作を行う装置である。
1) ガバナの種類
舶用機関のガバナにはその機能により下記の2種類がある。
[1] 全回転速度調速機(オールスピードガバナ)
[2] 定回転速度調速機(コンスタントスピードガバナ)
又作動により下記のように分類される
[1] 機械式調速機(メカニカルガバナ)
[2] 油圧式調速機(ハイドロリックガバナ)
[3] 空気式調速機(ニュマチックガバナ)
中小形舶用主機関に用いられているガバナは、機械式全回転速度調速機(メカニカルオールスピードガバナ)及び、油圧式全回転速度調速機(ハイドロリックオールスピードガバナ)であり、舶用発電機用機関にはメカニカルコンスタントガバナや、ハイドロリックコンスタントガバナなどが使用されている。なお、油圧式ガバナとしては、ウッドワード社やゼクセル社のものが多く用いられている。
又大型機関には油圧式ガバナや空気式ガバナが多く使用されているほか、超大型機関には最近、電子式ガバナが採用されている。油圧式ガバナと空気式ガバナの、燃料制御の機構はほぼ同じなので、ここでは機械式ガバナと油圧式ガバナについて説明する。
列形噴射ポンプの場合は殆どが調速機と一体で造られ、単体形噴射ポンプの場合は主にリンク機構などを設けて調速機と連結されている。又列形噴射ポンプの場合でも油圧式ガバナを使用するときはリンク機構を用いて連結している。
(1) オールスピードガバナ
使用回転範囲全体に亘って制御するガバナであり、最近のように低速から高速域迄の広い範囲を制御する機械式ガバナの場合、低速バネ及び高速バネを併用して行うようにしているがバネの適用範囲が広過ぎる等のため、ガバナ性能としてはコンスタントスピードガバナに比較し若干劣る。
(2) コンスタントスピードガバナ
一定の範囲内の回転速度を制御するガバナであり、バネの適用範囲も狭く限られているため、ガバナ性能は比較的優れており、発電機用補機関など高度なガバナ性能が要求される用途に用いられる。
2) ガバナの作動原理
ガバナ機構の基本構造は2・151図に示す如く、ガバナウエイトの回転遠心力と、ガバナスプリングのバネの強さを釣り合わせ、回転の増減により両者の力にアンバランスが生じたとき、図のガバナウエイトの動きによりシフタが動き、これに連動したレバーにより燃料の噴射量を自動的に増減して回転速度を常に一定に保持させようとするものである。
2・151図 ガバナの基本機構
3) ガバナの性能
運転中エンジンにかかる負荷は常に一定しているとは限らない。一定の回転速度で運転中の機関の負荷を急激に変化させると、機関の回転数は上下に変動し、変化した負荷に応じた回転速度で整定し運転が継続される。この場合の瞬間的に変動する回転速度の割合を瞬時速度変動率と云い、整定した回転速度の割合を整定変動率、又整定までに要した時間(秒)を整定時間と云う。
それぞれの速度変動率は次式で算出され、機関の用途によりJIS規格や、船舶安全法でガバナ性能が規定されている。
(注)過渡的回転速度:負荷投入の時は変動最低回転速度 負荷遮断の時は変動最高回転速度
