CÔNG NGHỆ BẢO DƯỠNG VÀ HIỆU CHỈNH BỘ ĐIỀU TỐC PSG

Bộ điều tốc là một bộ phận quan trọng và cần thiết của bất cứ động cơ diesel nào. Nó điều chỉnh tốc độ của diesel thông qua lượng nhiên liệu phun. Bộ điều tốc chính là bộ phận rất nhạy với tốc độ thực của diesel được thiết kế để duy trì tốc độ diesel không đổi bất chấp sự thay đổi của tải trên đó. Có nhiều loại bộ điều tốc khác nhau như bộ điều tốc cơ khí, cơ khí kết hợp thủy lực, điện tử, … Đối với các động cơ diesel lai chân vịt lắp đặt cho tàu thủy, việc phụ tải thay đổi là thường xuyên và đột ngột do sóng biển, luồng lạch và các chế độ hoạt động, do vậy, bộ điều tốc quyết định đến thời gian và hiệu quả kinh tế trong khai thác. Duy trì cho tốc độ động cơ ổn định ở tốc độ mong muốn mà không phụ thuộc vào tải cần có bộ điều tốc kèm theo.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TP HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU THỦY

Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN DUY TÂN

Thành phố Hồ Chí Minh, 2022

PHAN VĂN QUÂN i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

LỜI MỞ ĐẦU v

CHƯƠNG 1 1

THÔNG TIN CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU TỐC PSG 1

1.1 Giới thiệu bộ điều tốc PSG 1

1.2 Lắp đặt 2

1.3 Cơ cấu nối 4

1.3.1 Cơ cấu nối tuyến tính 4

1.3.2 Cơ cấu nối phi tuyến tính 5

1.4 Dầu cấp 6

1.5 Nguyên tắc hoạt động 9

CHƯƠNG 2 12

CÔNG NGHỆ BẢO DƯỠNG BỘ ĐIỀU TỐC PSG 12

2.1 Xử lý sự cố 12

2.2 Hiệu chỉnh sai tĩnh 18

2.3 Tháo bộ điều tốc ra khỏi động cơ 19

2.4 Công cụ để tháo và lắp ráp 20

2.5 Tháo bộ điều tốc 20

CHƯƠNG 3 24

HIỆU CHỈNH BỘ ĐIỀU TỐC PSG 24

3.1 Hiệu chỉnh phần bù 24

3.2 Thay đổi tốc độ dặt 25

3.3 Thay đổi giới hạn đặt tốc độ 25

3.4 Điều chỉnh hệ số không đều 26

3.5 Điều chỉnh cơ cấu dừng động cơ 26

3.6 Hiệu chỉnh các cơ cấu nối từ điều tốc – động cơ 26

3.6.1 Hành trình có ích của thanh răng nhiên liệu 26

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

PHAN VĂN QUÂN ii

3.6.2 Truyền động từ trục ra điều tốc đến trục ra van bướm 28

3.6.3 Truyền động từ động cơ lên trục chủ động điều tốc 28

KẾT LUẬN 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

PHAN VĂN QUÂN iii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Độ nhớt tương ứng với các loại dầu bôi trơn 8

Bảng 2.1 Xử lý sự cố 13

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

PHAN VĂN QUÂN iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bộ điều tốc PSG 1

Hình 1.2 Đặc điểm bên ngoài của bộ điều tốc PSG với nắp kiểu mới 3

Hình 1.3 Đặc điểm phía bên ngoài với nắp kiểu cũ 4

Hình 1.4 Chỉnh hành trình trục ra 5

Hình 1.5 Minh họa cơ cấu nối phi tuyến tính 6

Hình 1.6 Biểu đồ dầu 7

Hình 1.7 Bản vẽ cắt của bộ điều tốc PSG cơ bản 9

Hình 1.8 Sơ đồ hoạt động của bộ điều tốc PSG với lò xo phục hồi bên ngoài 10

Hình 2.1 Hiệu chỉnh sai tĩnh 19

Hình 2.2 Công cụ để tháo và lắp ráp 20

Hình 2.3 Tháo trục ra 21

Hình 2.4 Tháo lò xo đặt tốc độ 22

Hình 2.5 Tháo van trượt điều khiển 22

Hình 2.6 Tháo quả văng 23

Hình 3.1 Hiệu chỉnh tương quan vị trí trục ra điều tốc và thanh răng nhiên liệu 27

Hình 3.2 Minh họa quan hệ tuyến tính giữa trục ra điều tốc và trục ra van bướm 28

PHAN VĂN QUÂN v

LỜI MỞ ĐẦU

Bộ điều tốc là một bộ phận quan trọng và cần thiết của bất cứ động cơ diesel nào

Nó điều chỉnh tốc độ của diesel thông qua lượng nhiên liệu phun Bộ điều tốc chính là bộ phận rất nhạy với tốc độ thực của diesel được thiết kế để duy trì tốc độ diesel không đổi bất chấp sự thay đổi của tải trên đó Có nhiều loại bộ điều tốc khác nhau như bộ điều tốc

cơ khí, cơ khí kết hợp thủy lực, điện tử, …

Đối với các động cơ diesel lai chân vịt lắp đặt cho tàu thủy, việc phụ tải thay đổi là thường xuyên và đột ngột do sóng biển, luồng lạch và các chế độ hoạt động, do vậy, bộ điều tốc quyết định đến thời gian và hiệu quả kinh tế trong khai thác Duy trì cho tốc độ động cơ ổn định ở tốc độ mong muốn mà không phụ thuộc vào tải cần có bộ điều tốc kèm theo

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

CHƯƠNG 1 THÔNG TIN CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU TỐC PSG 1.1 Giới thiệu bộ điều tốc PSG

Hình 1.1 Bộ điều tốc PSG

Bộ điều tốc PSG cơ bản (Bộ điều tốc đơn giản được bù áp) là bộ điều tốc thủy lực với kiểu bù Nó thường là đẳng thời, nghĩa là, nếu động cơ không bị quá tải, nó duy trì cùng tốc độ bất kể tải, ngoại trừ tại thời điểm thay đổi tải thời gian xảy ra

Bộ điều tốc sử dụng dầu bôi trơn động cơ hoặc nguồn cung cấp dầu từ bể chứa riêng được trang bị bởi nhà sản xuất động cơ Nếu sau này được sử dụng, lực nâng không được vượt quá 12 inch (30 cm) và van đáy được trang bị

Mô-men xoắn, công suất làm việc và giá trị làm việc tối đa của bộ điều tốc PSG dựa trên 25 psi (172 kPa) cung cấp áp suất dầu cho bộ điều tốc Các giá trị này

có thể thay đổi tùy thuộc vào dầu cung cấp

Nắp mới cho bộ điều tốc PSG tiêu chuẩn là loại nắp kiểu lò xo phục hồi thẳng đứng Nắp này được sử dụng có hoặc không có lò xo phục hồi và cũng có thể có hoặc không có động cơ đặt tốc độ Pittman PM (Nam châm vĩnh cửu) Đối với các bộ điều

PHAN VĂN QUÂN 2

tốc của PSG không có động cơ, nắp được trang bị một nút dẫn hướng cho vít chặn

tốc độ thấp (xem hình 1.2)

1.2 Lắp đặt

Đặt một miếng đệm giữa đế của bộ điều tốc và miếng gắn động cơ Miếng đệm không được chặn bất kỳ lỗ nào trên đế bộ điều tốc Lắp đặt bộ điều tốc trên động cơ, đặc biệt cẩn thận để lắp nó vuông góc trên động cơ

Đảm bảo rằng trục nối được căn chỉnh chính xác Kết nối kiểm soát nhiên liệu liên kết cho 2/3 hành trình từ không tải với quá mức ở cả hai đầu và kiểm tra xem dòng nhiên liệu bị đóng hoàn toàn khi bộ điều tốc ở vị trí không có nhiên liệu (nhìn

thấy hình 1.4) Đồng thời kiểm tra và đảm bảo rằng dòng nhiên liệu tối đa được cung

cấp khi trục ra của bộ điều tốc đang ở vị trí đầy tải (2/3 hành trình) Cơ cấu nối phải không bị ma sát và lỏng lẻo

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

Hình 1.2 Đặc điểm bên ngoài của bộ điều tốc PSG với nắp kiểu mới

PHAN VĂN QUÂN 4

Hình 1.3 Đặc điểm phía bên ngoài với nắp kiểu cũ

1.3 Cơ cấu nối

1.3.1 Cơ cấu nối tuyến tính

Sử dụng cơ cấu nối tuyến tính cho các ứng dụng động cơ diesel Điều chỉnh cơ cấu nối thanh răng nhiên liệu thành cung cấp khả năng kiểm soát nhiên liệu động cơ từ

“DỪNG CHUYỂN ĐỘNG TỐI THIỂU ĐẾN DỪNG CHUYỂN ĐỘNG TỐI ĐA” trong giới hạn của trục ra bộ điều tốc đi du lịch Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng hai phần ba hoặc nhiều hơn hành trình trục ra giữa “VỊ TRÍ KHÔNG TẢI HÀNH

TRÌNH CỦA THANH RĂNG” và VỊ TRÍ ĐẦY TẢI” (Nhìn thấy hình 1.4)

Gắn cơ cấu nối thanh răng nhiên liệu vào trục ra của bộ điều tốc Hãy chắc chắn rằng không có bị mất chuyển động hoặc ràng buộc trong cơ cấu nối

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

Hình 1.4 Chỉnh hành trình trục ra

1.3.2 Cơ cấu nối phi tuyến tính

Hình 1.5 minh họa mối quan hệ giữa trục ra bộ điều tốc và van bướm thu được với

cơ cấu nối đơn giản của cơ cấu nối phi tuyến tính tối đa Khi lắp đặt cơ cấu nối này, hãy đảm bảo hai điều kiện sau đây được đạt được khi cơ cấu nối ở vị trí không tải:

1 Thanh được gắn với bộ điều tốc và thanh nối thẳng hàng với trục ra điều tốc và điểm gắn của thanh nối với thanh bướm

2 Thanh bướm phải ở góc 90 độ với thanh nối

PHAN VĂN QUÂN 6

Hình 1.5 Minh họa cơ cấu nối phi tuyến tính

Chuyển động quay của trục dẫn động điều tốc phải giống như chuyển động quay của động cơ khi nhìn xuống giá đỡ

Hướng quay chính xác của bộ điều tốc PSG được hiển thị bằng một mũi tên nâng lên tại đáy của hộp điều tốc ở phía đối diện với đầu vào cấp dầu, khi nhìn vào mũi tên từ đỉnh của bộ điều tốc

1.4 Dầu cấp

PSG là một bộ điều tốc hoạt động duy nhất, có nghĩa là, nó sử dụng áp suất dầu trong một chỉ hướng và phụ thuộc vào lực lò xo để di chuyển thanh nối kiểm soát nhiên liệu trong nhiên liệu

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

Hình 1.6 Biểu đồ dầu

PHAN VĂN QUÂN 8

Bảng 1.1 Độ nhớt tương ứng với các loại dầu bôi trơn

Sự hao mòn hoặc rung động chi tiết quá mức trong bộ thực hiện có thể do các khả năng: 1) Không đủ dầu bôi trơn do:

- Dầu chảy chậm khi trời lạnh, đặc biệt là trong quá trình khởi động

- Không có dầu trong bộ thực hiện

2) Dầu bị nhiễm bẩn do:

- Các thùng chứa dầu bị bẩn

- Bộ thực hiện bị làm nóng lên và lạnh đi nhiều lần có chu kì, tạo ra sự ngưng tụ nước trong dầu

3) Dầu không phù hợp với điều kiện làm việc do:

- Thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh

- Mức dầu không phù hợp, tạo ra bọt khí trong dầu

Khai thác bộ thực hiện liên tục vượt quá giới hạn nhiệt độ cao của dầu sẽ dẫn đến quátrình oxy hóa dầu Điều này được nhận biết bởi lớp dầu bóng hoặc cặn trên các bộ phận bộthực hiện Để giảm quá trình oxy hóa dầu, hạ thấp nhiệt độ làm việc của bộ thực hiện bằng một bộ trao đổi nhiệt hoặc các thiết bị khác, hoặc thay đổi thành một loại dầu

có khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ làm việc

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

1.5 Nguyên tắc hoạt động

Hình 1.7 Bản vẽ cắt của bộ điều tốc PSG cơ bản

PHAN VĂN QUÂN 10

Hình 1.8 Sơ đồ hoạt động của bộ điều tốc PSG với lò xo phục hồi bên ngoài

(1) Bơm dầu: Mục đích của bơm dầu là cung cấp áp suất dầu cho bộ điều tốc.Bơm nhận dầu từ két chứa dầu tuần hoàn Bơm dầu là một bơm bánh răng chiếm chỗ xác định với 4 van chặn cho hai hướng quay Mỗi bơm bánh răng là một phần của của ống bao van trượt (quay khi hoạt động) và khác là một phần của cơ cấu truyền động bằng lò xo Ống bao van trượt được lai bởi trục dẫn động bộ điều tốc, được lai bởi động lực đầu tiên.Khi các ống bao quay, nó quay cơ cấu truyền động bằng lò xo Các bơm bánh răng dầu có thể được lai hoặc theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

(2) Piston lực: Nhiệm vụ của pittong lực là để quay trục ra của bộ điều tốc, để tăng hoặc giảm vị trí của thanh răng nhiên liệu Pittong trợ lực (servo) là một loại khác với áp suất dầu ở cả 2 phía piston Đầu phía trên của piston được nối với trục ra của bộ điều tốc qua một cần điều khiển lực và bộ phận kết nối lắp ráp Phần dưới của pittong lực có một vùng diện tích rộng hơn đỉnh piston.Vì thế, với áp suất dầu ít hơn yêu cầu ở phía dưới so với ở phía trên giữ piston đứng yên Nếu áp suất dầu cân bằng ở

cả 2 phía trên dưới của pittong, pittong sẽ được di chuyển lên trên để quay trục cuối theo chiều tăng lượng nhiên liệu Piston di chuyển xuống dưới chỉ khi dầu dưới piston được hồi về két Dầu tới hay từ dưới pittong lực thì được điều chỉnh bởi hệ thống van trượt

(3) Hệ thống bù: Mục đích của hệ thống này là làm ổn định bộ điều tốc và đạt được sự đều đặn trạng thái điều khiển tốc độ Cũng thế, khi được điều chỉnh một cách chính xác, hệ thống bù sẽ điều chỉnh 1 cách hiệu quả lượng nhiên liệu cần thiết để đưa tới động cơ, yêu cầu trục ra điều chỉnh tăng hay giảm tải 1 piston bù chủ động, piston

bù bị động, một thanh truyền tự do, một thanh truyền điều chỉnh cơ cấu bù với khớp xoay điều chỉnh đặc biệt , theo đó là 1 van kim bù tạo nên hệ thống bù

Sự bù chỉ là từ khác cho đường đặc tính tốc độ liên hệ ngược.Hệ thống bù giới thiệu một sự điều chỉnh lại tạm thời của tốc độ đặt với sự chuyển động trục ra làm cho đường đặc tính tốc độ liên hệ ngược ổn định, theo sau một sự hoàn lại chậm tương đối của tốc độ đặt về giá trị ban đầu của nó Piston bù chủ động được liên kết tới trục ra bởi thanh truyền Một khớp xoay có khả năng tự xoay đặt trên thanh truyền điều chỉnh.Sự thay đổi vị trí của khớp xoay cho phép thanh truyền điều khiển số lượng hành trình phù hợp của pittong bù chủ động Pittong bù bị động được nối qua một thanh truyền tự do tới van trượt và thanh truyền từ khớp trượt tới van trượt Sự chuyển động pittong bù chủ động xuống dưới đẩy dầu xuống phía dưới pittong bù

bị động Như thế, pittong bù bị động được đẩy lên trên, nó nâng van trượt đóng kín cửa dầu điều khiển, dừng dòng dầu cấp vào phía dưới pittong lực Van kim bù điều khiển sự chảy của dầu giữa két dầu và piston bù chủ động và piston bù bị động

PHAN VĂN QUÂN 12

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ BẢO DƯỠNG BỘ ĐIỀU TỐC PSG

Những động cơ, tuabin hoặc các thiết bị chuyển động khác nên được trang bị một thiết bị bảo vệ quá tốc để bảo vệ khỏi sự trượt hay sự phá hủy động cơ chính với các tổn hại cá nhân có thể xảy ra, thiệt hại về nhân mạng hoặc về tài sản

Thiết bị bảo vệ quá tốc phải hoàn toàn độc lập với hệ thống điều khiển động cơ chính Thiết bị bảo vệ quá nhiệt hoặc quá áp cũng cần thiết để nhằm mục đích an toàn

2.1 Xử lý sự cố

Sử dụng bảng khắc phục sự cố dưới đây để có thể biết được những nguyên nhân xảy

ra sự cố và cách khắc phục những sự cố đó Mọi khả năng sự cố có thể xảy ra và không lường trước được Trong một số trường hợp là do thiết bị liên kết với bộ điều tốc bị lỗi Hãy xem xét các nhân dưới đây khi khắc phục sự cố của bộ điều tốc

- Ảnh hưởng của hệ thống cung cấp dầu

- Ảnh hưởng của hệ thống điều khiển nhiên liệu hoặc hơi nước điều khiển

- Ảnh hưởng của khe hở quá lớn hoặc quá chặn trong các liên kết

- Ảnh hưởng của sự sai lệch về hoạt động của động cơ hoặc tuabin

- Ảnh hưởng của sự quá tải

Các sự cố của bộ điều tốc như hoạt động thất thường và tính không ổn định hầu như là do dầu bẩn gây ra Tháo gỡ bộ điều tốc và vệ sinh nó cẩn thận là cách khắc phục tốt nhất Việc sử dụng dung môi không phải là sản phẩm từ dầu mỏ không khuyến cáo sử dụng vì có thể làm hỏng phớt dầu hoặc miếng đệm Vì dầu bẩn gây

ra nhiều sự cố cho bộ điều tốc, sử dụng dầu sạch, dầu mới hoặc dầu đã lọc

Các thuật ngữ được sử dụng trong bảng được định nghĩa như sau:

HUNT — Một sự thay đổi đều đặn của tốc độ có thể được loại bỏ bằng cách chặn bộ điều tốc hoạt động theo cách thủ công nhưng sẽ tái diễn khi được trả lại quyền kiểm soát của điều tốc

SURGE — Một sự thay đổi đều đặn của tốc độ, luôn có độ lớn lớn, có thể bị loại bỏ bằng cách chặn tác động của điều tốc theo cách thủ công và hành động này

sẽ không tái diễn khi trở lại điều khiển của bộ điều tốc trừ khi sự điều chỉnh tốc độ được thay đổi hoặc tải thay đổi

Chuyên đề Công nghệ bảo dưỡng và hiệu chỉnh bộ điều tốc PSG GVHD: Nguyễn Duy Tân

JIGGLE — Rung động tần số cao của đầu thanh nhiên liệu bộ điều tốc (hoặc trục ra) và liên kết nhiên liệu Đừng nhầm lẫn điều này với việc kiểm soát thông thường của bộ điều tốc

Bảng 2.1 Xử lý sự cố

Động cơ, tuabin hay các

thiết bị chuyển động khác

rung động hay dao động

vòng quay

Van côn mở quá lớn Điều chỉnh lại khoảng cách

của van như số liệu cho phép

Dầu bẩn hoặc có bọt Đang tải hoặc kẹt piston lực

Tháo gỡ và xả bộ điều tốc

và rửa bằng dầu mazut hoặc dầu hỏa Kiểm tra hệ thống cung cấp dầu cho bộ hút khí hoặc loại dầu thích hợp Làm sạch hoặc thay thế bộ lọc, thay dầu, tháo rời điều tốc, nếu cần thiết

Sự không tương quan giữa hành trình trục ra của điều tốc và công suất của động

cơ hoặc tuabin

Trục điều tốc đến công suất trục ra phải xấp xỉ tuyến tính Điều chỉnh lại hoặc làm lại liên kết để có được một mối quan hệ tuyến tính giữa công suất động cơ và

vị trí trục ra

Khe hở quá lớn hoặc quá chặt trong cơ cấu nối

Sửa chữa lại cơ cấu nối

Khe hở quá lớn hoặc quá chặt trong các việc kiểm soát nhiên liệu hoặc hơi nước

Sửa chữa nhiên liệu hoặc hơi nước kiểm soát

PHAN VĂN QUÂN 14

Sử dụng không đủ hành trình trục ra

Điều chỉnh lại hoặc làm lại các liên kết để dùng được nhiều hành trình trục hơn Đặt sai sai tĩnh cho bộ điều

Các lò xo giảm chấn bị mòn hoặc gãy Lò xo quá nhẹ

Tháo gỡ lò xo, lắp lò xo giảm chấn nhẹ hơn

Bộ phận điều tốc bị mòn hoặc điều chỉnh không chính xác

Sửa chữa và thay thế những

vệ sinh van trượt điều khiển khi cần thiết

Kiểm tra độ đồng tâm của van trượt điều khiển

Vệ sinh mà mài nhẵn tất cả các bộ phận chuyển động để đảm bảo sự mượt mà và vận hành trơn tru