柴油机的功率和效率特性

柴油机不受电源的限制，机动灵活，适应性强，也可实现变速运行，有利于机组的配套和调节。对于水位变幅或供水流量变化较大的泵站，还可以通过调节转速来实现经济运行。因此，以柴油机作为水泵的动力，较适合偏僻分散的泵站。其主要缺点是效率较低，易发生故障，操作维护等技术要求较高。

在选择与水泵配套的柴油机时，必须了解其性能。柴油机的性能主要包括柴油机的工作指标和特性。

（一）柴油机的主要工作指标

柴油机是靠燃烧柴油而产生动力的。柴油机工作时要求产生较大的动力，而又消耗较少的燃料，即有较好的动力性和经济性。柴油机的动力性和运行的经济性分别用功率和燃油消耗来表示。

1.柴油机的动力性指标

（1）有效功率。柴油机曲轴输出的功率称为有效功率，用符号Ne表示，单位kW。有效功率是通过测功器测定柴油机的输出扭矩和运行转速，经计算而确定的。

（2）标定功率。标定功率是柴油机铭牌上标明的功率，它是柴油机生产厂对柴油机在标定转速、标定时间下运行时保证其可靠性所规定的技术经济指标。国家标准规定，柴油机的标定功率分为15min、1h、12h和持续功率四种。前三种功率分别是指柴油机允许连续运转15min、1h、12h的最大有效功率，持续功率是指柴油机允许长期连续运转的最大功率。

（3）标定转速。与标定功率相对应的转速，称为标定转速。农用柴油机铭牌上标明的一般是12h功率和持续功率及相应的转速。如果铭牌上未标明持续功率者，可按12h功率的0.9倍换算。

（4）平均有效压力。柴油机单位气缸容积所发出的有效功，称为平均有效压力。平均有效压力也可视为假定的恒定压力，是活塞在这个压力的推动下走过一个行程所做的功，正好等于一个循环所做的有效功。它是衡量柴油机动力输出的一个重要技术指标。

（5）有效扭矩。柴油机曲轴输出的扭矩，称为有效扭矩，用符号Me表示，单位N·m。它表示柴油机克服工作机械阻力力矩能力的大小，但不表示做功的快慢。有效扭矩也是反映柴油机的动力性的指标。

2.柴油机的经济指标

（1）燃油消耗量。柴油机单位时间内消耗的燃油量，称为燃油消耗量或耗油量，用符号Gt表示，单位kg/h。

（2）燃油消耗率。柴油机输出单位有效功率所消耗的燃油量称为燃油消耗率或耗油率，用符号ge表示，单位kg/h。

（二）柴油机的特性及特性曲线

柴油机的主要性能指标在不同工作状况下的变化规律，称为柴油机的特性。这些变化规律用曲线的形式表示，即为特性曲线。特性曲线是生产厂家根据出厂前试验所得数据绘制而成的，包括有：速度特性曲线；负荷特性曲线；调速特性曲线。(www.xing528.com)

（三）柴油机的选型

在确定用柴油机作为动力机时，选型时应注意考虑以下几个方面的内容。

1.功率的确定

要获得柴油机较好的动力性和经济性，选型时应使水泵配套功率与柴油机的额定功率相符合。柴油机功率过大，浪费功率耗油多，增加提水成本；功率过小，使水泵出水量减少，或无法抽水，造成柴油机超负荷运转，耗油多，磨损大，不经济。

2.转速的确定

选配柴油机时，应考虑使柴油机在耗油率最低的转速下正常工作。如柴油机的额定转速与水泵转速不一致，应分析柴油机的特性曲线，从有利的转速范围内选择。如选不到与水泵转速一致的柴油机，就应使两者转速比较接近，而后再进行传动装置计算。柴油机转速的可变性，使柴油机成为最适于水泵变速调节的动力机之一，并且操作简单，能满足水泵的变速范围，且效率降低较少。但水泵的转速不应超过柴油机的变速范围。

3.耗油率的确定

泵站运行费用与耗油率的高低有关，耗油率与负荷、转速有联系。在确定耗油率时，除考虑正常负荷下的耗油率最小外，还要考虑选转速、负荷变化时耗油率上升不大的机型。

4.柴油机结构的选择

在考虑上述因素后，还应考虑选择机器结构简单、紧凑，外型尺寸较小，零配件少，标准化程度较高的多缸机型的柴油机，以减少土建投资、维护和维修等费用。

配套柴油机的功率备用系数（k）可参照表3-2选用。

表3-2　柴油机的功率备用系数

除了电动机和柴油机外，还有直接利用水力、风力和太阳能的抽水装置。水轮泵和风力提水装置发展较快，太阳能抽水装置也已开始应用。