phân tích nguyên lý hoạt động đặc điểm cấu tạo và sửa chữa bộ điều tốc woodward ug – 8 trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel tàu thủy

Các thơng số cơ bản của bộ điều tốc : - Đặc tính làm việc của bộ điều tốc được đặc trưng thơng qua những thơng số cơ bản sau : hệ số khơng đồng đều δ, hệ số vùng khơng nhạy ε, thời gia

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH

CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN

NHA TRANG, 06/2006

Chương 1

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

BỘ ĐIỀU TỐC WOODWARD UG – 8 CỦA ĐỘNG CƠ NOHAB POLAR F216V

1.1 ĐỘNG CƠ NOHAB POLAR F216V:

- Động cơ NOHAB Polar F216V được sản xuất bởi cơng ty WARSILLA của Thụy Điển Đây là cơng ty chuyên sản xuất động cơ thủy chuyên dùng cơng suất trung bình, lớn

Các thơng số kỹ thuật của Động cơ NOHAB Polar F216V:

- Kiểu động cơ: F216V

- Số hiệu: 2756

- Cơng suất tồn tải: 3520 Bhp

- Số vịng quay tồn tải: 825 rpm

- Số vịng quay chạy khơng tải: 400 rpm

- Động cơ được tăng áp bằng tuabin khí xả hiệu VTR 251 của cơng ty ABB

- Động cơ được bơi trơn cưỡng bức kiểu catte khơ

- Động cơ được làm mát cưỡng bức nhờ hai vịng tuần hồn

- Động cơ NOHAB Polar F216V được lắp trên tàu cứu hộ SAPA của cơng ty dịch

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

Hình 1-1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Nohab Polar F216V

1 Thùng chứa, 2 Lộc thơ, 3, 7, 8, 9, 15, Van một chiều, 4 Bơm nâng, 5 Két

nhiên liệu hàng ngày, 6 Van dẫn lưu, 10 Bơm chuyển nhiên liệu, 11 Lọc nhiên liệu, 12 Bơm cao áp, 13 Vịi phun, 14 Van dầu hồi, 16 Thiết bị giảm âm, 17 Đồng hồ đo áp suất, 18 Két dầu rị rĩ

- Nhiên liệu từ thùng chứa (1) sẽ được bơm nâng (4) hút qua lưới lọc (2), qua van một chiều (3) vào thùng chứa nhiên liệu hàng ngày (5) Tại đây nhiên liệu được bơm chuyển nhiên liệu (10) hút qua lưới lọc (11) đến bơm cao áp

- Trước lọc nhiên liệu (11) cĩ van dẫn dầu hồi (14) Khi áp suất nhiên liệu vượt quá giới hạn cho phép van mở và nhiên liệu được dẫn về két nhiên liệu hàng ngày (5) Các đường dẫn dầu rị rĩ từ nắp xylanh và bơm cao áp được dẫn về ống dẫn cạnh block xylanh và đưa về két chứa nhiên liệu rị rĩ

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

- Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu (17) là thiết bị cảnh báo chỉ áp suất nhiên liệu trong đường ống trước bơm cao áp

1.2.2 Bơm chuyển nhiên liệu :

Hình 1-2 Sơ đồ cấu tạo bơm chuyển nhiên liệu động cơ Nohab Polar F216V

1 Đệm lĩt kín, 2 Phớt chắn dầu, 3 Khớp nối, 4 Van, 5 Bánh răng chủ

động, 6 Bánh răng bị động, 7 Nắp đậy

- Bơm chuyển nhiên liệu ở đây là bơm bánh răng, được lắp trong hộp trục khuỷu

và được dẫn động bằng bộ phận nối với bơm dầu

- Bạc đỡ bơm được bơi trơn bằng áp suất của nhiên liệu

- Bên trong bơm cĩ bánh răng dẫn động (5) ăn khớp với bánh răng dẫn hướng (6) Khi bánh răng dẫn động quay làm quay bánh răng dẫn hướng hút dầu vào thân bơm, sau đĩ nén lại và gạt dầu ra các van một chiều, đưa đến bơm cao áp

- Áp suất và lượng nhiên liệu nạp vào được giới hạn bởi các van (dummy valve)

1.2.3 Lọc nhiên liệu :

2

1

3 4

5 6

7

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

Hình 1-3 Sơ đồ cấu tạo lọc nhiên liệu động cơ Nohab Polar F216V

1 Ống nối đường nhiên liệu vào, 2 Nút lọc, 3 Vít thơng hơi, 4 Ống thốt hơi, 5 Van tràn, 6 Van ba ngã, 7 Đường nhiên liệu ra, 8 Phần tử lọc, 9 Nút xả dầu

- Động cơ được lắp một bình lọc nhiên liệu kiểu nỉ Nhiên liệu được bơm chuyển đưa vào bình qua ống nối (1) Trong bình nhiên liệu tiếp tục đi qua các phần tử lọc (8) và ra ngồi đến bơm cao áp (7)

- Khố (3) chiều cĩ tác dụng cho nhiên liệu chạy từ bình (1) sang bình (2) hoặc chạy thẳng ra ngồi khơng qua các phần tử lọc

- Trên thân bình lọc cĩ gắn một va tràn (5) bảo vệ bình lọc và các phần tử lọc khi

áp suất nhiên liệu cao Dưới bình lọc cĩ hai nút xả nhiên liệu cặn ( 9)

1.2.4 Bơm cao áp:

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

Hình 1-4 Sơ đồ cấu tạo Bơm cao áp động cơ Nohab Polar F216V

1 Piston Bca, 2 Ống lĩt, 3 Thanh răng nhiên liệu, 4 Đường dầu trong ống lĩt,

5 Khoang chứa nhiên liệu, 6 Van tiết lưu, 7 Vít thơng hơi, 8 Ống xoay, 9 Lị xo,

10 Ống nối với đường ống cao áp

- Động cơ cĩ một bơm cao áp (BCA) cho một xylanh Bơm được gắn vào đế bơm

và được dẫn động nhờ trục cam

- Đây là loại bơm cao áp đơn kiểu Bosh

- Để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, trên thân piston BCA cĩ một rảnh khía thẳng đứng từ đỉnh của piston và một rảnh xiên Khi piston mở cửa hút và cửa xả trong xylanh BCA ở hành trình đi xuống từ ĐCT đến ĐCD, nhiên liệu được hút vào xylanh BCA Trong hành trình đi lên piston bắt đầu nén nhiên liệu khi đĩng hết các cửa hút và cửa xả trên thân xylanh bơm, khi áp suất nhiên liệu đủ lớn thắng sức

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG căng lị xo van cao áp, đẩy van cao áp lên cấp nhiên liệu vào đường ống cao áp Quá trình cung cấp nhiên liệu kết thúc khi rảnh xiên trên thân piston gặp cửa hút và cửa

xả, nhiên liệu sẽ được xả trực tiếp nhờ rảnh khía thẳng đứng trên thân piston

- Hành trình cĩ ích của piston cĩ thể thay đổi được nhờ thanh răng điều khiển (3) được dẫn động nhờ bộ điều tốc UG – 8

Hình 1- 5 Sơ đồ làm việc của bộ điều tốc UG – 8

1 Thanh điều chỉnh giới hạn dừng lớn nhất 5 Bơm cao áp

2 Tthanh đẩy 6 Bộ điều tốc

3 Thanh điều khiển 7 Thanh nối

4 Thanh răng nhiên liệu

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

Hình 1- 6 Sơ đồ cấu tạo vịi phun động cơ Nohab Polar F216V

1 Thân vịi phun, 2 Đầu vịi phun, 3 Đường nhiên liệu vào, 4 Thanh đẩy, 5 Lị

xo, 6 Kim phun, 7 Ống bao, 8 Vít điều chỉnh, 9 Đai ốc hãm, 10 Ống dẫn rị rĩ,

11, Rong đền thép

- Trên mỗi nắp xylanh được gắn một vịi phun ở giữa

- Các thành phần chính của vịi phun bao gồm : thân vịi phun (1), đầu phun (2),

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG ống nối đường dầu cao áp (3), đủa đẩy (4), lị xo (5), vịi phun (6), và ống bao đầu vịi phun (7)

- Bơm cao áp bơm nhiên liệu qua đường ống cao áp đến ống nối (3), nhiên liệu theo đường dầu trong thân đến chứa ở bầu chứa dầu Nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt khi áp suất nhiên liệu đủ lớn thắng sức căng của lị xo (5) Khi bơm cao

áp ngừng thì quá trình phun ở đầu vịi phun cũng lập tức kết thúc

1.2.6 Bộ điều tốc UG – 8:

Bộ điều tốc UG – 8 sẽ được trình bày cụ thể ở phần sau

1.3 BỘ ĐIỀU TỐC WOODWARD UG – 8:

1.3.1 Sự cần thiết phải cĩ bộ điều tốc ở động cơ điesel:

- Giả sử xét động cơ diesel lai chân vịt định bước làm việc với đặc tính ở một chế độ cấp nhiên liệu nhất định (H = const) Đường đặc tính phối hợp cơng tác như hình vẽ :

Hình 1-7 Đường đặc tính phối hợp làm việc của động cơ và chân vịt

- Động cơ làm việc ở điểm A1, trong điều kiện bình thường A1 (Ne1, n1) với :

% n ( v/ ph )

% N e ( M L )

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

- Khi gặp điều kiện sĩng giĩ, mắc cạn, luồng nước,… thì sức cản của tàu tăng lên đường đặc tính 1 chuyển sang đường đặc tính 3 Điểm phối hợp cơng tác sẽ là điểm A3 (n3, Ne3), khi đĩ động cơ sẽ bị quá tải, số vịng quay của động cơ giảm Trường hợp sức cản tăng quá cao thì sẽ dẫn đến trường hợp n3 < nmin sẽ làm tắt động cơ

- Khi tàu xuơi sĩng giĩ, nhẹ tải, chân vịt ngoi lên khỏi mặt nước,…sức cản giảm xuống Đường đặc tính sẽ chuyển từ 1 sang 2 Khi đĩ điểm phối hợp cơng tác sẽ là A2 (n2, Ne2) Khi đĩ tốc độ vịng quay của động cơ tăng lên n2 > nmax làm quá tải vịng quay động cơ

- Qua sự phân tích trên ta nhận thấy trong mọi trường hợp khi thay đổi phụ tải của động cơ mà vẫn giữ nguyên vị trí của tay ga nhiên liệu đều dẫn đến trường hợp nguy hiểm cho động cơ Vì vậy để thay đổi đặc tính cung cấp nhiên liệu cho phù hợp với trạng thái thay đổi phụ tải ta cần phải trang bị bộ điếu tốc cho động cơ

1.3.2 Khái niệm và phân loại:

1.3.2.1 Khái niệm:

- Máy điều tốc là máy tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ Nĩ cĩ nhiệm vụ giữ cho tốc độ quay của động cơ ở một giá trị khơng đổi dù cho tải của động cơ thay đổi bất kỳ

1.3.2.2 Phân loại:

- Theo những đặc điểm khác nhau người ta chia bộ điều tốc thành các loại :

1, Theo nguyên tắc hoạt động của phần tử cảm ứng chia thành : điều tốc cơ khí, thủy lực, chân khơng, điện

2, Theo cơng cụ chia thành : điều tốc một, hai và nhiều tốc độ

3, Theo phương pháp chuyền động chia thành : điều tốc trực tiếp và điều tốc gián tiếp

4, Theo sai số tĩnh của việc điều chỉnh chia thành : điều tốc cĩ sai số tĩnh và điều tốc khơng cĩ sai số tĩnh

5, Theo đặc điểm cấu tạo chia thành : Điều tốc lắp độc lập, lắp với động cơ, lắp với bơm cao áp

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

6, Theo chiếu quay chia thành : điều tốc quay thuận, điều tốc quay nghịch và cả hai chiều

1.3.3 Các thơng số cơ bản của bộ điều tốc :

- Đặc tính làm việc của bộ điều tốc được đặc trưng thơng qua những thơng số cơ bản sau : hệ số khơng đồng đều δ, hệ số vùng khơng nhạy ε, thời gian điều chỉnh, độ lệch động, độ quá điều chỉnh,…

1/ Hệ số khơng đồng đều δ:

- Hệ số khơng đồng đều δ của quá trình điều chỉnh của bộ điều tốc được biểu thị bằng tỉ số độ lệch giữa vịng quay ở chế độ khơng tải nmax khi đột ngột ngắt tồn bộ phụ tải đối với động cơ và vịng quay khi động cơ mang tồn tải nmin với giá trị trung bình của hai vịng quay đĩ

δ = [2(n max - n min )/(n max +n min )]*100%

δ : Hệ số khơng đồng đều của quá trình điều chỉnh

nmax : vịngquay động cơ ở chế độ làm việc khơng tải khi đột ngột ngắt hết tải

nmin : vịng quay của động cơ khi làm việc tồn tải

- Hệ số khơng đồng đều là một trong những thơng số quan trọng nhất của bộ điều chỉnh, nĩ đặt trưng về khả năng duy trì vịng quay cho trước của bộ điều tốc

- Đối với động cơ diesel trang bị trên tàu thủy giá trị δ yêu cầu : + Động cơ lai máy phát giá trị δ khơng vượt quá 5%

+ Động cơ lai chân vịt vào khoảng (0 – 10)%

Đặt biệt đối với các động cơ điện làm việc song song, nhất thiết khơng được đặt giá trị δ = 0 hoặc quá nhỏ vì khi đặt như vậy các động cơ điện khơng thể làm việc song song được

2/ Hệ số vùng khơng nhậy ε:

- Khi động cơ làm việc ở chế độ cân bằng vịng quay khơng đổi thì khớp trượt của

bộ điều tốc sẽ ở một vị trí cố định và sự hoạt động của nĩ được biểu thị bằng phương trình cân bằng :

F = A*w 2

Trong đĩ :

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG + F : Lực căng của lị xo qui đổi tác động lên khớp trượt

+ Aw2 : Lực ly tâm tĩnh tác động lên hướng trượt cĩ hướng ngược lại với lực F (Khi khơng cĩ dao động làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của bộ điều tốc)

- Khi phụ tải thay đổi làm thay đổi vịng quay của động cơ, sẽ phá vỡ trạng thái cân bằng đĩ và khớp trượt sẽ dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng ban đầu Do cĩ ảnh hưởng của lực ma sát, lực quán tính của các cơ cấu khác nên khớp trượt khơng dịch chuyển ngay tức khắc khỏi vị trí ban đầu mà thực tế cho thấy chỉ dịch chuyển khi vịng quay thay đổi đủ lớn để thắng sức cản vừa nêu trên Do cĩ hiện tượng trên nên trong vùng vận tốc gĩc từ w’ đến w” phần tử cảm ứng của bộ điều tốc khơng phản ứng với sự thay đổi vịng quay tác động lên trục Vùng này được gọi là vùng khơng nhạy của bộ điều tốc hay cịn được gọi là vùng khơng cảm

- Trong quá trình sử dụng bộ điều tốc, vùng khơng nhạy được đặt trưng bởi hệ số khơng nhạy ε Hệ số khơng nhạy ε được xác định bằng biên độ dao động tức thời của vịng quay động cơ cĩ trang bị bộ điều tốc so với vịng quay ở trạng thái ổn định

và được tính bằng phần trăm

ε = [2(n 2 -n 1 )/(n 2 +n 1 )]*100%

n1 : vịng quay tức thời của động cơ khi phụ tải tăng

n2 : vịng quay tức thời của động cơ khi phụ tải giảm

- Qua thực tế sử dụng cho thấy hệ số vùng khơng nhạy ε của bộ điều tốc sẽ thay đổi theo thời gian sử dụng Khi tuổi của động cơ diesel, bộ điều tốc càng cao thì hệ

số vùng khơng nhạy ε càng lớn lên Ngồi ra quá trình chăm sĩc, bảo dưỡng của người sử dụng cũng ảnh hưởng một cách đáng kể đến vùng khơng nhạy này Nếu thay dầu khơng theo qui trình, dầu khơng đúng chủng loại, qui trình bảo dưỡng khơng đúng kỹ thuật, người sử dụng khơng quam tâm một cách đúng mức đến bộ điều tốc và các thanh nối từ bộ điều tốc đến các bơm cao áp cũng làm cho hệ số vùng khơng nhạy ε thay đổi theo chiều hướng giảm dần Hệ số vùng khơng nhạy của các bộ điều tốc khơng bao giờ giống nhau cả, ngay cả khi bộ điều tốc cịn mới, hồn tồn giống nhau, động cơ diesel cũng mới Do vậy khi vận hành các động cơ làm việc song song (các máy phát, các động cơ cùng lai một chân vịt) người sử

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG dụng cần chú ý đến việc hiệu chỉnh bộ điều chỉnh sao cho chúng cĩ các đặc tính động và tĩnh như nhau để cĩ thể làm việc chung với nhau được

3/ Độ lệch động : δđ

- Độ lệch động δđ của quá trình điều chỉnh là độ lệch tức thời cực đại của vịng quay động cơ khi cắt hồn tồn phụ tải một cách đột ngột và được biểu thị bằng phần trăm của vịng quay định mức nđm

δđ = (Dn max /n đm )*100%

4/ Thời gian điều chỉnh :

- Một thơng số quan trọng để đánh giá chất lượng làm việc của bộ điều tốc là thời gian điều chỉnh tđc,thời gian điều chỉnh là thời gian tính bằng giây (s) kể từ thời điểm đột ngột xuất hiện nhiễu loạn (phụ tải thay đổi) đến thời điểm khi vịng quay của động cơ được điều chỉnh tới giá trị nằm trong vùng khơng cảm của bộ điều tốc Quá trình này được biểu thị trên hình sau :

Hình 1- 8 Biểu thị thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc

- Thực tế thời gian điều chỉnh ở mỗi bộ điều tốc khác nhau, thời gian điều chỉnh thể hiện một cách rõ nét sự phối hợp hoạt động giữa bộ điều tốc và động cơ Thời gian điều chỉnh phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau :

+ Loại bộ điều chỉnh : cơ học, thủy lực, khí nén, điện tử,…

+ Sự thiết kế phù hợp giữa bộ điều tốc và động cơ

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG + Sự hiệu chỉnh bộ điều tốc

+ Kỹ năng và trách nhiệm của người khai thác

4/ Độ quá điều chỉnh Ymax :

- Độ quá điều chỉnh là độ lệch cực đại của đại lượng điều chỉnh so với trị số cho trước ban đầu trong quá trình quá độ

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

1.3.4.2 Nguyên lý hoạt động:

Hình 1- 9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc Woodward UG – 8

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

1 Mơtơ đặt tốc độ, 2 Khớp nối ma sát, 3 Thanh liên hệ ngược cứng, 4 Bảng số chỉ tốc độ, 5 Núm đặt tốc độ, 6 Đầu ra, 7 Bảng số chỉ mức độ tải, 8 Thanh răng giới hạn tải, 9 Piston lực, 10 Van một chiều mở, 11 Bình tích áp năng, 12 Van an tồn, 13 Van một chiều mở, 14 Bơm dầu, 15 Thùng chứa, 16 Cam giới hạn tải,

17 Bản tắt điều tốc khẩn, 18 Chốt quay, 19 Kim bù, 20 Thanh tắt điều tốc khẩn,

21 Thanh tốc độ, 22 Thanh điều chỉnh bù, 23 Bánh răng đầu bi, 24 Quả văng, 25

Lị xo tốc độ, 26 Khớp trượt, 27 Núm điều chỉnh sai số tĩnh, 28 Vít điều chỉnh lị

xo tốc độ, 29 Bánh răng đặt tốc độ, 30 Bạc đỡ, 31 Thanh ngang, 32 Trục dẫn phụ, 33 Van kim bù, 34 Piston chủ động của liên hệ ngược, 35 Piston bị động của liên hệ ngược, 36 Trục dẫn, 37 Cửa điều khiển, 38 Ống lĩt quay, 39 Piston van trượt điều khiển

- Giả sử động cơ đang chạy ở tốc độ định trước, hai quả văng ở vị trí thẳng đứng

để đạt được trạng thái hoạt động bình thường, piston van trượt điều khiển ở vị trí trung tâm đĩng cửa điều khiển trên ống lĩt quay Lực ly tâm của hai quả văng cân bằng với lực lị xo tốc độ Piston lực và đầu ra của bộ điều tốc đứng yên

a/ Khi giảm tải :

- Khi tải động cơ bị giảm đột ngột do tàu xuơi nước hoặc chân vịt tàu nhơ khỏi mặt nước,… làm cho số vịng quay của động cơ tăng lên Số vịng quay tăng lên làm cho lực ly tâm của hai quả văng tăng lên thắng lực căng lị xo tốc độ Đỉnh của hai của văng cĩ xu hướng văng ra ngồi, nâng thanh tốc độ và bên tay phải của thanh nối lên Piston van trượt điều khiển (39) được nâng lên mở cửa điều khiển trên ống lĩt quay, thơng ngăn dưới của piston lực (9) với thùng chứa Áp suất dầu cao áp trên đỉnh của piston lực (9) sẽ đẩy piston đi xuống và làm xoay đầu ra bộ điều tốc giảm lượng nhiên liệu cung cấp trực tiếp vào động cơ Đây được gọi là giai đoạn điều chỉnh lượng phun chính Khớp nối giữa đầu ra bộ điều tốc với thanh điều chỉnh bù (22) hạ xuống, qua chốt xoay (18) sẽ nâng piston chủ động của liên hệ ngược mềm (34) lên Piston chủ động đi lên sẽ tạo chân khơng trong khoang chứa hút piston nhận của liên hệ ngược mềm (35) đi xuống, kéo đầu bên trái của thanh nối và piston van trượt điều khiển đi xuống đĩng cửa điều khiển trên ống lĩt quay lại Van kim bù

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

sẽ điều tiết lượng dầu từ thùng chứa bù vào giữa hai piston (34), (35) Lị xo bù sẽ đẩy piston nhận của liên hệ ngược mềm về vị trí cũ, nâng piston van trượt điều khiển đi lên mở cửa điều khiển thơng dầu bên dưới của piston lực với thùng chứa, làm cho piston lực chuyển động xuống xoay đầu ra của bộ điều tốc tiếp tục giảm lượng nhiên liệu phun vào động cơ Đây là quá trình phun điều chỉnh hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun vào động cơ Quá trình điều chỉnh kết thúc khi piston bị động của liên hệ ngược mềm ở vị trí cân bằng và piston van trượt điều khiển ở vị trí trung tâm đĩng cửa điều khiển trên ống lĩt quay Đây là vị trí mới mà động cơ tạo được

sự cân bằng giữa tốc độ cài đặt ban đầu với tải mới Khi đĩ piston lực và trục ra sẽ đứng yên

b/ Khi tăng tải :

- Khi tải động cơ tăng đột ngột do tàu gặp dịng nước ngược, chân vịt bị mắc cạn,… làm cho số vịng quay của động cơ giảm xuống Số vịng quay giảm làm cho lực ly tâm của hai quả văng (24) giảm xuống, đỉnh của hai quả văng cĩ xu hướng văng vào trong Lực lị xo tốc độ lớn hơn lực ly tâm của hai quả văng đẩy thanh tốc

độ (21) và bên tay phải của thanh nối (31) xuống làm cho piston van trượt điều khiển (39) được đẩy xuống mở cửa điều khiển trên ống lĩt quay thơng khoang trên

và khoang dưới của piston lực với nhau Dầu áp suất cao từ đỉnh của piston lực sẽ chảy xuống bên dưới của piston lực đẩy nĩ đi lên và làm xoay trục ra tăng lượng nhiên liệu phun trực tiếp vào động cơ Đây là quá trình phun điều chỉnh lượng phun chính vào động cơ Khớp nối giữa đầu ra của bộ điều tốc với thanh điều chỉnh bù (22) hạ xuống, qua chốt xoay (18) làm cho piston chủ động của liên hệ ngược mềm (34) đi xuống Piston nhận của liên hệ ngược mềm (35) được đẩy lên do áp lực dầu dưới đáy của piston nhận bị nén bởi piston chủ động, đẩy đầu bên trái của thanh nối

và piston van trượt điều khiển đi lên đĩng cửa điều khiển (37) trên ống lĩt quay Khi áp suất dầu giữa piston chủ động và piston bị động được cân bằng với bên ngồi nhờ một lượng dầu chảy qua van kim bù (33) Piston nhận của liên hệ ngược mềm sẽ trở về vị trí cũ nhờ lị xo bù, đẩy đầu bên phải của thanh nối và piston van trượt điều khiển xuống mở cửa điều khiển trên ống lĩt quay, làm cho Piston lực lại

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

đi lên xoay trục ra của bộ điều tốc tăng lượng nhiên liệu phun vào động cơ Đây là quá trình phun điều chỉnh hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun vào động cơ Quá trình điều chỉnh chỉ dừng lại khi piston nhận của liên hệ ngược mềm ở vị trí cân bằng, piston van trượt điều khiển ở vị trí trung tâm đĩng cửa điều khiển trên ống lĩt quay Đây là vị trí làm việc mới của bộ điều tốc

- Trong cả hai trường hợp khi tăng hoặc giảm tải, nếu ta điều chỉnh núm điều chỉnh speed droop ở vị trí 0, thì liên hệ ngược cứng sẽ khơng tác động, và khi ta điều chỉnh nĩ ≠ 0 thì liên hệ ngược cứng sẽ tác động lên lị xo tốc độ làm tăng giảm sức căng của lị xo tốc độ Do đĩ khi ta tăng hoặc giảm tải thì tốc độ của động cơ sẽ khơng trở về vị trí ban đầu Vấn đề này được sử dụng khi hịa đồng bộ giữa các máy phát hoạt động song song, hoặc giữa các động cơ cĩ cùng một trục ra

- Trong quá trình làm việc, để đảm bảo bộ điều tốc hoạt động ổn định ta cần phải điều chỉnh van kim bù (33), và kim bù ở vị trí tối ưu Điều này sẽ được trình bày cụ thể ở chương 2

1.3.4.3 Các thơng số kỹ thuật của bộ điều tố :

- Bộ điều tốc Woodward UG – 8 được sản xuất bởi cồng ty Woodward - USA

- Đây là bộ điều tốc thủy lực, kiểu liên hệ ngược tổng hợp

- Phạm vi tốc độ cho phép của bộ điều tốc là: 375 – 1500 v/ph

- Gĩc nghiêng chung của trục ra: 480

- Cơng suất làm việc: 1/3 BHP

- Mơment cần thiết Max để quay trục tạo ra vịng quay: 8 pound.inches

- Độ lệch lớn nhất của đường đặc tính tĩnh mà cĩ thể đặt lại trong thời gian sử dụng: 0 – 5%

- Áp suất dầu làm việc của bộ điều tốc 120 psi

- Lượng dầu trong bộ điều tốc: 1,5 quart

- Nhiệt độ làm việc của bộ điều tốc: -400 F đến 2400F

- Độ nhớt dầu từ mác SAE 10 – 50 tuỳ thuộc vào vùng nhiệt độ hoạt động của bộ điều tốc (Cĩ bảng hướng dẫn sử dụng độ nhớt dầu bộ điều tốc theo vùng nhiệt độ làm việc cho ở phần sau)

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

- Các kích thước cơ bản của bộ điều tốc được trình bày ở hình 1-10

Hình 1- 10 Các kích thước cơ bản của bộ điều tốc

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

1.3.4.4 Cấu tạo và chức năng của các bộ phận cơ bản:

a/ Bơm dầu (oil pump):

- Nhiệm vụ : Bơm dầu (14) cĩ nhiệm vụ là cung cấp dầu cĩ áp suất cao cho bộ điều tốc

- Cấu tạo : Bơm dầu được đặt ở vị trí đáy của bộ điều tốc Hệ thống bơm dầu gồm hai bánh răng và bốn van một chiều (13) Trong đĩ cĩ một bánh răng được làm liền với ống lĩt quay Bánh răng cịn lại được gắn vào trục phụ (36) dẫn động cho bộ cảm biến Ống lĩt quay được dẩn động bởi trục dẫn của bộ điều tốc Khi bơm hoạt động dầu

sẽ được dẫn trực tiếp qua hệ thống van vào bình tích năng (11)

B/ Bình tích áp năng (Accumulator) :

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của bình tìch năng (11) là dùng để duy trì áp lực dầu ổn định cho hoạt động của bộ điều tốc

- Cấu tạo : Bình tích năng gồm 2 piston lị xo lực và 2 xylanh được đúc liền trong thân của bộ điều tốc Dầu được bơm vào trong xylanh và áp suất tăng dần nến lị xo bình tích năng lại Khi áp suất dầu quá 120 psi, thì dầu sẽ mở van an tồn trở lại bình chứa Dầu sau khi nén cĩ áp suất cao sẽ được chứa ở đỉnh của piston lực và van trượt điều khiển

c/ Piston lực (Power piston):

- Nhiệm vụ: nhiệm vụ của piston trợ động (9) là làm quay trục ra của bộ điều tốc

để tăng giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ

- Cấu tạo: Piston trợ động là một bộ phận quan trọng của bộ điều tốc Nĩ cĩ cấu tạo dạng hình trụ đặc, trên thân cĩ các rãnh nhỏ dùng để chứa dầu bơi trơn và giảm

áp Trên cùng đầu ra của piston trợ động được nối với trục ra của bộ điều tốc

Piston trợ động hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất nhiên liệu ở đỉnh và đáy của piston Piston được duy trì trạng thái đứng yên khi áp suất dầu bên trên lớn hơn

áp suất dầu bên dưới và piston van trượt điều khiển đĩng các cửa điều khiển Nếu piston van trượt điều khiển đi xuống mở cửa điều khiển làm cho áp suất dầu bên

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG trên và bên dưới bằng nhau thì piston sẽ được đẩy lên trên làm xoay đầu ra, cung cấp thêm nhiên liệu trực tiếp vào động cơ Nguyên nhân là do diện tích bề mặt tiếp xúc với dầu ở đáy piston trợ động lớn hơn ở đỉnh piston Theo nguyên lý lực tác dụng lên chất lỏng thì :

F = p.S

Với : - p : là áp suất dầu (Kg/cm2)

- S : là diện tích bề mặt tiếp xúc (cm3)

- F : là lực tác dụng.( Kg.cm ) Khi piston van trượt điều khiển đi lên sẽ làm thơng dầu ở đáy piston lực với bình chứa Áp suất dầu trên đỉnh piston trợ động lớn hơn sẽ đẩy piston đi xuống làm xoay đầu ra của bộ điều tốc giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ

- Dầu đến và đi từ đáy piston lực được điều khiển bởi hệ thống van trượt điều khiển

d/ Hệ thống van trượt điều khiển (pilot valve system) :

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống van trượt điều khiển là điều chỉnh lượng dầu đến và đi khỏi đáy của piston lực

- Cấu tạo : Hệ thống van trượt điều khiển bao gồm 2 bộ phận cơ bản là : ống lĩt quay, và piston van trượt điều khiển Piston van trượt điều khiển cĩ chuyển động tịnh tiến đĩng mở các cửa điều khiển Ống lĩt quay cĩ chuyển động trịn được dẫn động bởi trục dẫn Sự quay này làm giảm ma sát giữa piston và ống lĩt quay

Ống lĩt quay cĩ dạng hình trụ rỗng, một đầu được gắn bánh răng của bơm dầu, và trên thân cĩ khoan các đường dầu Mặt trong và mặt ngồi được mài nhẵn để giảm

ma sát khi chuyển động Piston van trượt điều khiển cĩ dạng hình trụ đặc, một đầu

cĩ chốt để gắn vào thanh ngang, trên thân được mài nhẵn bĩng

Khi piston van trượt điều khiển đi xuống, áp suất dầu cao áp sẽ chảy bên dưới piston trợ động đẩy nĩ đi lên, và ngược lại khi piston van trượt điều khiển đi lên nĩ

sẽ làm thơng dầu bên dưới của piston trợ động với bình chứa, áp suất dầu cao áp bên trên sẽ đẩy piston trợ động đi xuống Khi piston van trượt điều khiển ở vị trí

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG đĩng các cửa điều khiển piston trợ động sẽ đứng yên Sự chuyển động của piston van trượt điều khiển được điều khiển bởi hệ thống đầu bi (23) và các piston của liên

hệ ngược mềm (34), (35)

E/ Hệ thống đầu bi hay hệ thống cảm biến tốc độ ( ball head system ):

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống đầu bi là cảm biến sự thay đổi tốc độ của trục dẫn bằng cách so sánh tốc độ được cài đặt thơng qua lị xo tốc độ với lực ly tâm của hai quả văng Qua đĩ làm thay đổi vị trí của piston van trượt điều khiển

- Cấu tạo : Hệ thống đầu bi bao gồm : đầu bi (23), quả văng (24), lị xo tốc độ ( 25), nút điều khiển tốc độ (29), bạc đỡ lị xo (30), và thanh tốc độ (21)

- Đầu bi là một bánh răng được dẫn động nhờ bánh răng lắp ở trục trung gian Quả văng được gắn vào đầu bi nhờ 2 chốt Bạc đỡ được gắn trên chân hai quả văng Lị

xo tốc độ được giữ trên bạc đỡ và nút điều khiển tốc độ Khi đầu bi quay thì lực ly tâm làm cho hai quả văng cĩ xu hướng văng ra phía ngồi, đồng thời lực lị xo ép lên bạc đỡ đẩy nĩ đi xuống tác dụng lên chân hai quả văng Đây là hai lực trực đối nhau Khi số vịng quay của động cơ tăng lên thì cũng làm tăng lực ly tâm, khi đĩ

để tạo sự cân bằng trong hệ thống thì ta phải tăng lực ép của lị xo thơng qua núm điều khiển tốc độ Synchronizer Để thay đổi lực ép lị xo tạo ra các chế độ làm việc khác nhau cho động cơ ta cĩ thể điều khiển một cách trực tiếp hoặc gián tiếp thơng qua núm điều khiển tốc độ Synchronizer

F/ Hệ thống bù (Compensation system) :

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống bù là làm cho bộ điều tốc hoạt động ổn định

và đạt được trạng thái tốc độ cần điều khiển ổn định

- Cấu tạo : Hệ thống bù gồm : một piston chủ động (34), một piston bị động của liên hệ ngược mềm (35), một thanh điều khiển bù (22), một thanh ngang (31) ,chốt quay điều khiển (18) v à van kim bù (33)

- Piston chủ động của liên hệ ngược mềm được nối với đầu ra của bộ điều tốc thơng qua thanh điều chỉnh bù (22) Trên thanh điều chỉnh cĩ gắn một chốt quay Khi thay đổi vi trí của chốt quay cho phép thanh điều chỉnh bù điều khiển lượng hành trình cĩ ích của piston chủ động của liên hệ ngược mềm

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

- Piston bị động được nối với piston van trượt điều khiển và thanh tốc độ qua thanh ngang

- Khi piston chủ động của liên hệ ngược mềm đi xuống sẽ đẩy dầu vào bên dưới piston bị động, piston bi động sẽ bị đẩy lên và nĩ sẽ nâng piston van trượt điều khiển lên đĩng các cửa điều khiển ngưng quá trình chảy dầu vào bên dưới của piston trợ động, và ngược lại khi piston chủ động của liên hệ ngược mềm đi lên nĩ

sẽ hút piston bị động đi xuống, làm cho van trượt điều khiển đi xuống đĩng cửa điều khiển thơng bên dưới của piston trợ động với bình chứa

- Van kim bù cĩ tác dụng điều khiển lượng dầu chảy giữa thùng chứa, piston chủ động và piston bị động của liên hệ ngược mềm Điều chỉnh lớn, nhỏ van kim bù ảnh hưởng đến thời gian điều chỉnh và sự làm việc ổn định của bộ điều tốc

- Khi được điều chỉnh chính xác, hệ thống bù sẽ cĩ tác dụng xử lý trước lượng nhiên liệu cần cung cấp cho động cơ theo yêu cầu của tải để tăng hoặc giảm tải

G/ Cơ cấu giới hạn tải :

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hạn định tải là giảm hành trình của đầu ra bộ điều tốc, ngưng quá trình tăng lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ và đồng thời định lượng nhiên liệu cần cung cấp vào động cơ Hạn định tải cĩ thể dùng để tắt động cơ khi xoay núm điều khiển về 0

- Cấu tạo : Hạn định tải bao gồm : Một đĩa số (7), 1 thanh răng giới hạn tải (8), 1 núm điều khiển nối với cam giới hạn tải (16) Tải được giới hạn bởi vị trí của cam giới hạn tải (16) Vị trí của cam giới hạn tải được điều khiển bằng núm điều khiển

và giá trị được chỉ rõ trên mặt đĩa số (7) Khi ta cài đặt giá trị tải cần giới hạn thì khi piston trợ động chuyển động đến vị trí đĩ sẽ ngưng lại, ngừng quá trình cung cấp nhiên liệu vào động cơ Việc xoay núm điều khiển về 0 để tắt máy là nhờ xoay cam giới hạn tải (16) đẩy thanh tắt máy (20) xuống Khi thanh tắt máy (20) bị đẩy xuống thơng qua chốt quay nĩ sẽ nâng piston van trượt điều khiển (39) đi lên mở cửa điều khiển giải phĩng dầu bên dưới của piston trợ động với bình chứa Áp suất dầu cao áp trên đỉnh của piston trợ động sẽ đẩy piston trợ động đi xuống xoay đầu

ra của bộ điều tốc về mức nhiên liệu 0, ngừng quá trình hoạt động của động cơ

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

G/ Cơ cấu Synchronizer :

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của cơ cấu hịa đồng bộ Synchronizer là để điều khiển quá trình điều chỉnh tốc độ động cơ Đối với động cơ làm việc độc lập thì nĩ dùng để thay đổi tốc

độ bằng cách xoay núm điều khiển ép lị xo tốc độ Cịn đối với các động cơ làm việc song song thì nĩ dùng để thay đổi tải

- Cấu tạo :

Cơ cấu Synchronizer bao gồm : núm điều khiển hịa đồng bộ Synchronizer (4), đĩa số và bộ nhơng chuyền Khi ta xoay núm điều khiển Synchronizer thơng qua bộ nhơng chuyền ép lị xo tốc độ làm thay đổi sự cân bằng giữa lực ly tâm của quả văng và sức căng của lị xo Mặt đĩa số Synchronizer.Indicator dùng để chỉ số vịng của núm điều khiển

H/ Cơ cấu speed droop :

- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của cơ cấu speed droop là thay đổi hệ số δ để chia tải và cân bằng tải giữa các động cơ làm việc song song với nhau hoặc các động cơ cĩ chung một trục ra

- Cấu tạo : Cơ cấu speep droop gồm : Núm điều khiển speep droop, cam, chốt quay thanh nối speep droop Khi ta điều khiển núm speed droop về 0 (C = 0 ),lúc này liên hệ ngược cứng sẽ khơng tác dụng, khi ta thay đổi tải thì điều tốc sẽ tác động làm cho số vịng quay của động cơ khơng thay đổi.Vị trí này thường dùng cho máy chính hoạt động độc lập Ngược lại với những động cơ điện hoạt động song song với nhau hoặc những máy cĩ chung một trục ra thì cần phải cĩ thao tác hịa đồng bộ để tránh hiện tượng cướp tải của nhau Khi đĩ ta phải điều chỉnh núm speed droop khác 0 (δ ≠ 0 ), để hịa đồng bộ dễ dàng Việc điều chỉnh δ được mơ

tả cụ thể ở chương 2

I/ Đế của bộ điều tốc :

- Nhiệm vụ : Là nơi chứa bơm dầu, van kim bù, van kiểm tra và các đường dầu

- Cấu tạo : Đế cĩ cấu tạo dạng hình hộp, trên cĩ khoan các đường dầu để dẫn vào bơm dầu, điều chỉnh van tiết lưu, để xả dầu

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

J/ Thân bộ điều tốc :

- Nhiệm vụ : Là nơi chứa và đỡ các chi tiết của các hệ thống khác

- Cấu tạo : Thân được đúc liền thành một khối, trên cĩ các khơng gian để chứa các chi tiêt như : Bình tích năng, piston trợ động, piston van trượt điều khiển, piston

bù của liên hệ ngược và các đường dầu

SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG

Chương 2 QUI TRÌNH KIỂM TRA – ĐIỀU CHỈNH

1/ Thay đổi tốc độ vịng quay của động cơ

2/ Thay đổi đặc tính làm việc của liên hệ ngược mềm thơng qua : + Thay đổi chu kỳ độ lệch tức thời của vịng quay

+ Thay đổi biên độ độ lệch tức thời của vịng quay

3/ Thay đổi hệ số khơng đồng đều δ

4/ Giới hạn tải thật của động cơ

5/ Hiệu chỉnh bộ điều chỉnh sau khi thay dầu và bảo dưỡng

2.1.2 Hiệu chỉnh thay đổi tốc độ vịng quay của động cơ :

2.1.2.1 Mục đích :

Việc thay đổi tốc độ vịng quay của động cơ nhằm mục đích thay đổi tải và phục

vụ cho việc hồ đồng bộ

sẽ làm thay đổi sức căng của lị xo tốc độ

+ Thực hiện thay đổi bằng tay : Thơng qua núm điều chỉnh tốc độ cĩ ghi “ synchronizer “, chỉ việc quay theo chiều + hoặc - sẽ làm thay đổi sức căng của lị xo tốc độ Trên mặt của bộ điều tốc cĩ núm synchronizer Indicator dùng để chỉ báo số