phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống tự động trên tàu thuỷ

Nhờ vào việc đơn giản hóa các thao tác điều khiển, tăng tính cơ động, giảm lượng nhân công trên tàu, đảm bảo tàu hoạt động ở chế độ có lợi nhất đã nâng cao khả năng khai thác của tàu, hà

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật điều khiển tự động đã làm nên sự kỳ diệu trong mọi lĩnh vực của đời sống hiện đại Là nghành khoa học đóng vai trò quan trọng trong chiến lược công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, tạo khả năng phát triển kinh tế với tốc độ cao và bền vững Do vậy đối với ngành tàu thuỷ việc tìm hiểu, nghiên cứu các thiết

bị, hệ thống tự động sử dụng trên tàu thuyền là việc làm cần thiết

Nhà trường cần có những phương pháp thích hợp để giúp sinh viên nắm được kiến thức một chách nhanh nhất trong thời gian có thể Việc làm sinh động, cụ thể hoá bài giảng là phương pháp cần thiết và hợp lý để giúp sinh viên tiếp thu kiến thức một cách có hiệu quả nhất

Nhận thấy đựơc ý nghĩa thực tiễn của nó Tôi chọn đề tài: “Phân tích cơ sở

lý thuyết và mô phỏng đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống tự động trên tàu thuỷ” Nội dung của đề tài bao gồm:

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, tuy nhiên tự động là một lĩnh vực rộng lớn, do

đó phạm vi nghiên cứu chỉ dừng lại ở những phần cơ bản Hơn nữa thời gian thực hiện đề tài là có hạn và kiến bản thân còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô và các bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Ths Nguyễn Đình Long đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Nha trang, tháng 11/2006 Sinh viên thực hiện

Đinh Xuân Toán

Chương 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Khái quát chung

Trong quá trình công nghiệp hóa đất nước, để tăng năng suất lao động, giảm lượng nhân công chúng ta đã sử dụng ngày càng nhiều các trang thiết bị hiện đại để điều chỉnh tự động các quá trình sản xuất, chế biến gia công và các quá trình làm việc của các thiết bị phục vụ cho cuộc sống con người Và khi áp dụng các biện pháp tự động lên con tàu đã mang lại cho nó một diện mạo mới Nhờ vào việc đơn giản hóa các thao tác điều khiển, tăng tính cơ động, giảm lượng nhân công trên tàu, đảm bảo tàu hoạt động ở chế độ có lợi nhất đã nâng cao khả năng khai thác của tàu, hành trình chuyến biển dài hơn Vì vậy đã nâng cao đáng kể tính kinh tế của một chuyến biển Trong các hệ thống động lực tàu thủy vấn đề điều chỉnh tự động và điều khiển tự động ngày càng có ý nghĩa rất lớn

1.2 Phạm vi và ý nghĩa đề tài

Tự động hóa đã trở thành nhân tố gắn liền với sự phát triển của nền kinh tế, gắn liền với tiến bộ không những cho hiện tại mà còn là xu hướng cho tương lai Ngành vận tải đường thủy Việt Nam ngày càng được trang bị hiện đại với các hệ thống động lực được tự động hóa cao Việc nắm vững nguyên lý cơ bản, hiểu rõ bản chất của quá trình làm việc và đặc điểm của các cơ cấu tự động, trên cơ sở đó sử dụng có hiệu quả các thiết bị tự động hiện có và tiến tới việc sửa chữa, chế tạo những trang thiết bị mới là một hướng phát triển tất yếu

Trong nhà trường, việc đào tạo nhân lực phục vụ cho hoạt động của tàu thuyền phải đáp ứng đựơc yêu cầu thực tế đề ra Với khối lượng kiến thức ngày càng nhiều, đòi hỏi sinh viên phải nắm được trong một thời gian ngắn là rất khó Sinh viên sẽ khó có thể tiếp thu và tư duy vấn đề một cách sâu sắc nếu không có phương pháp và cách thức giảng dạy hợp lý nhất Giảng dạy phải đảm bảo phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động tư duy sáng tạo của người học, vun đắp lòng say mê tìm hiểu, ý chí vươn lên

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin, máy tính đã trở thành công cụ giảng dạy không thể thiếu trong nhà trường Ứng dụng tính năng của máy tính, ta có thể cụ thể hoá các kiến thức, tạo các mô hình động thông qua phương pháp mô phỏng Nhờ đó giúp cho sinh viên trong thờigian ngắn có thể tiếp thu được lượng kiến thức lớn, có khả năng hiểu sâu và bản chất của vấn đề Giúp cho đối tượng tiếp nhận có cái nhìn trực quan hơn, bước gần hơn đến thực tế

Sinh viên cần biết tư duy, nhưng nhờ có điều kiện tiếp cân bài giảng thông qua trực quan sẽ tiếp thu nhanh hơn, cũng cố sự tự tin khi tư duy được nghiệm đúng qua trực quan Đồng thời với sự sinh động của bài giảng sẽ tạo cho sinh viên có hứng thú học tập, tìm hiểu bài học sâu hơn

Để phục vụ cho việc giảng dạy môn học trang bị động lực trong nhà trường, tôi đã tìm hiểu về các hệ thống tự động trên tàu thuỷ Tuy nhiên tự động hoá là một quá trình phát triển không ngừng và ngày càng đa dạng Ở đây tôi chỉ đề cập đến những cơ sở ban đầu, những hệ thống đơn giản, cơ bản phục vụ cho thiết bị năng lượng và hệ thống tàu

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỰ ĐỘNG

2.1 Khái quát chung về điều khiển

2.1.1 Khái niệm về điều khiển và điều chỉnh

Điều khiển là một tập hợp tất cả các tác động mang tính tổ chức của một quá trình nào đó nhằm đạt được mục đích mong muốn của quá trình đó Hệ thống điều khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiển được gọi là điều khiển tự động Điều chỉnh là một khái niệm hẹp hơn của điều khiển

Điều chỉnh là tập hợp tất cả các tác động nhằm giữ cho một tham số cần điều chỉnh của quá trình ổn định hay thay đổi theo một quy luật nào đó

2.1.2 Hệ thống tự động điều chỉnh

2.1.2.1 Khái niệm

Một hệ thống tự động điều chỉnh gồm hai thành phần cơ bản là đối tượng điều chỉnh và thiết bị điều chỉnh, đối tượng điều chỉnh là thành phần tồn tại khách quan có tín hiệu ra là đại lượng cần điều chỉnh và nhiệm vụ cơ bản của điều chỉnh là phải tác động lên đầu vào của đối tượng điều chỉnh sao cho đại lượng cần điều chỉnh đạt được giá trị mong muốn Thiết bị điều chỉnh là tập hợp tất cả các phần tử của hệ thống nhằm mục đích tạo ra giá trị điều chỉnh tác động lên đối tượng Giá trị này được gọi là tác động điều chỉnh Những tác động từ bên ngoài lên hệ thống được gọi là tác động nhiễu

Phương pháp để thiết bị điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh được gọi là phương thức điều chỉnh Có ba phương thức điều chỉnh là: Phương thức điều chỉnh theo chương trình, phương thức bù nhiễu, điều chỉnh liên hợp và phương thức điều chỉnh theo sai lệch Trong kỹ thuật người ta thường sử dụng phương thức điều chỉnh theo sai lệch

Điều chỉnh tự động có thể điều hành dưới hai dạng cơ bản sau:

- Hệ thống điều chỉnh hở

Hình H 2-1 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều chỉnh hở

y - Thông số được điều chỉnh

Xo - Giá trị cho trước của đại lượng được điều chỉnh

e - Độ lệch điều chỉnh (điều khiển)

Hình H 2-3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống tự động điều chỉnh

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ như sau: Cảm biến sẽ cảm nhận giá trị của đại lượng được điều chỉnh và đưa tín hiệu này đến phần tử so sánh Phần tử so sánh

sẽ so sánh tín hiệu đó với tín hiệu cho trước từ bộ tạo tín hiệu cơ sở và tạo ra một hiệu độ lệch, qua khối chức năng sẽ tạo ra tín hiệu điều chỉnh theo giá trị sai lệch

đó, tín hiệu điều chỉnh này được khuếch đại lên khi qua bộ khuếch đại và tác động lên phần tử thực hiện Phần tử thực hiện sẽ tạo ra tác động điều chỉnh, tác động lên

cơ cấu điều chỉnh để làm thay đổi đại lượng điều chỉnh theo ý muốn của con người thông qua tín hiệu chỉ huy

Đối tượng điều chỉnh

Phần tử

thực hiện

Phần tử cảm ứng

Khối chức năng

Tín hiệu chỉ huy

Bộ điều chỉnh

Tác động nhiễu loạn

2.1.2.3 Phân loại hệ thống điều chỉnh tự động

Có rất nhiều cách phân loại hệ thống điều chỉnh tự động Với giới hạn của phần lý thuyết nghiên cứu, ta chia hệ thống điều chỉnh tự động thành hai loại chính phụ thuộc vào tính chất của các phần tử của hệ thống là: Hệ thống tuyến tính và hệ thống phi tuyến tính

Nếu tất cả các phần tử của hệ thống đều là tuyến tính thì hệ thống được gọi là

hệ tuyến tính Chỉ cần một phần tử trong hệ thống mang tính phi tuyến thì hệ thống được gọi là hệ phi tuyến tính Phần cơ bản nhất của lý thuyết điều khiển tự động là

đi sâu nghiên cứu hệ tuyến tính Đặc trưng cơ bản nhất của các phần tử tuyến tính là chịu tác động của nguyên lý xếp chồng Nghĩa là khi có một tổ hợp tín hiệu tác động ở đầu vào của phần tử thì tín hiệu ra sẽ bằng tổ hợp tương ứng của các tín hiệu

ra thành phần Hệ thống phi tuyến tính không chịu tác động của nguyên lý này

Việc nghiên cứu động học hệ thống tự động điều chỉnh là nghiên cứu diễn biến của hệ thống khi chế độ cân bằng bị phá huỷ Đối tượng được nghiên cứu trong trường hợp này là quá trình thay đổi thông số điều chỉnh theo thời gian

Vì hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động ở chế độ chuyển tiếp, cho nên việc nghiên cứu tính chất động học của khâu và hệ thống tự động điều chỉnh là nhiệm vụ chủ yếu của lý thuyết tự động điều chỉnh

Tính chất của khâu được biểu thị bằng sự phụ thuộc toán học giữa đại lượng vào và đại lượng ra của nó

- Sự phụ thuộc giữa đại lượng ra y và đại lượng vào x của nó ở các chế độ cân bằng gọi là đặc tính tĩnh học của khâu Quá trình đặc tính tĩnh học của khâu có dạng:

y = k.x Trong đó: k - Hệ số truyền tĩnh học

Đặc tính động của phần tử mô tả sự thay đổi tín hiệu ra của nó theo thờ i gian khi

có tác động ở đầu vào Thường được biểu diễn bằng phương trình có dạng tổng quát:

0

2.2.3 Các dạng liên kết các khâu và hệ số truyền của hệ thống hở

Trong hệ thống tự động điều chỉnh các khâu có thể liên kết với nhau bằng nhiều cách Tuy vậy bất kỳ một hệ thống phức tạp nào cũng có thể xem như tổng hợp của ba dạng liên kết cơ bản sau: Nối tiếp, song song và hồi tiếp

2.2.3.1 Liên kết nối tiếp

Các phần tử được gọi là mắc nối tiếp nếu tín hiệu ra của phần tử trước là tín hiệu vào của phần tử sau Tín hiệu vào của hệ thống là tín hiệu vào của phần tử đầu tiên Tín hiệu ra của phần tử cuối cùng là tín hiệu ra của hệ thống Sơ đồ các phần tử mắc nối tiếp được mô tả trên hình H.2- 4

Hình H 2-4 Sơ đồ hệ thống gồm các phần tử mắc nối tiếp

n n

n n

n

X Y

Y

X X

Y X

Y

1 i

2 2 - n n 1 1 - n n 1 n n

W

W W

W W

W

W

Như vậy hàm truyền đạt của hệ thống gồm các phần tử mắc nối tiếp bằng tích số hàm truyền đạt của các phần tử thành phần

2.2.3.2 Hệ thống các phương trình mắc song song

Hệ thống được xem là gồm các phần tử mắc song song nếu tín hiệu vào của

hệ thống là tín hiệu vào của các phần tử thành phần Còn tín hiệu ra của hệ thống bằng tổng đại số tín hiệu ra của các phần tử thành phần Sơ đồ hệ thống gồm các phần tử mắc song song được mô tả trên hình H 2-5

Ta có:

X X

Y

X X

Y

X X

W

.W

W

n n

2 2 2 2

1 1 1 1

W X Y

Hàm truyền đạt của hệ thống gồm các phần tử mắc song song bằng tổng đại

số hàm truyền của các phần tử thành phần

2.2.3.3 Hệ thống có mạch mắc phản hồi

Hệ thống có mạch mắc phản hồi gồm hai mạch: Mạch thuận và mạch phản hồi Tín hiệu ra của mạch thuận là tín hiệu ra của hệ thống và là tín hiệu vào của mạch phản hồi Sơ đồ hệ thống có mạch mắc phản hồi được mô tả trên hình

Hình H 2-6 Sơ đồ hệ thống có mạch mắc phản hồi

Y X

Hệ thống tự động điều chỉnh trước hết phải là hệ thống ổn định Vì vậy đánh giá tính ổn định của hệ thống tự động điều chỉnh là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu

Việc đánh giá tính ổn định của bất kỳ một hệ thống nào đó là một vấn đề hết sức khó khăn do tính phức tạp về cấu trúc hệ thống và các tác động nhiễu Vì vậy

mà phải dùng toán học để đánh giá tính ổn định của một chuyển động

- Nếu phương trình của hệ thống tuyến tính hóa có tất cả nghiệm với phần thực âm, thì hệ thống thực cũng như hệ thống tuyến tính hóa sẽ ổn định

- Nếu phương trình đặc tính của hệ thống tuyến tính hóa có ít nhất một nghiệm với phần thực dương, thì hệ thống thực cũng như hệ thống tuyến tính hóa sẽ không ổn định

- Nếu phương trình đặc tính của hệ thống tuyến tính hóa có ít nhất một nghiệm với phần thực bằng không hoặc các nghiệm ảo hoàn toàn, thì không thể phán đoán về tính ổn định của hệ thống thực theo phương trình tuyến tính hóa 2.3.2 Chất lượng quá trình điều chỉnh

Ổn định chỉ mới là chỉ tiêu để nói rằng hệ thống có làm việc được hay không còn chất lượng quá trình quá độ mới nói tới việc hệ thống điều chỉnh tự động có sử dụng được hay không Chất lượng của quá trình điều chỉnh được đánh giá theo chất lượng quá trình chuyển tiếp và sai số tĩnh học

Người ta có thể đánh giá chất lượng của quá trình điều chỉnh theo các phương pháp khác nhau như theo phân bố nghiệm phương trình đặc tính, theo phương pháp tích phân, theo phương pháp tần số

2.4 Đối tượng điều chỉnh

2.4.1 Khái niệm về đối tượng điều chỉnh

Đối tượng điều chỉnh được hiểu với hai ý nghĩa khác nhau Trong trường hợp khi nói về tính chất tĩnh và động của đối tượng thì có thể hiểu đối tượng là một trong các phần tử của hệ thống tự động, chúng có đại lượng vào và đại lượng

ra được biểu thị bằng phương trình vi phân, bằng hàm truyền hoặc bằng vectơ trạng thái Khi đó đối tượng là một quá trình mà sự thay đổi của quá trình này được điều khiển hoặc điều chỉnh Ví dụ: Quá trình thay đổi mực nước trong nồi hơi, quá trình thay đổi tốc độ quay của động cơ diezel Trường hợp thứ hai khái niệm về đối tượng có ý nghĩa là thiết bị khi đó nó biểu thị thiết bị công nghệ mà

trong đó xảy ra quá trình điều khiển hoặc điều chỉnh Ví dụ: nồi hơi, động cơ diezel Đối tượng điều chỉnh là khâu cơ bản trong hệ thống tự động, toàn bộ sự hoạt động của các phần tử nhằm mục đích phục vụ cho đối tượng Hiểu rõ cấu tạo

cơ bản của đối tượng và vấn đề quyết định sự thành bại đối với người khai thác các hệ thống tự động

2.4.2 Các tính chất đặc trưng của đối tượng điều chỉnh

Đối tượng điều chỉnh được đặc trưng bởi những tính chất cơ bản sau:

- Tính dung tích của đối tượng: Là khả năng tích trữ năng lượng hoặc vật chất

- Tính quán tính của đối tượng: Là sự đặc trưng về khả năng tổng hợp của đối tượng để chống lại những thay đổi Tính quán tính là một trong những đại lượng quan trọng bởi vì các quá trình thay đổi của thông số ra trong trạng thái chuyển tiếp phụ thuộc một cách chặt chẽ vào nó

- Tính cản trở của đối tượng: Là khả năng gây cản trở sự lưu thông của dòng năng lượng hoặc dòng vật chất Nếu sức cản càng lớn khi thông số khác không thay đổi, thì thông số ra của đối tượng biến đổi càng chậm đều xuất hiện tác động nhiễu

- Tính tự chỉnh của đối tượng: Rất nhiều đối tượng có khả năng trở về trạng thái cân bằng sau khi xuất hiện nhiễu loạn, mà không cần có sự tham gia của bất cứ tác động điều chỉnh nào Tính chất trở về trạng thái cân bằng sau khi có tác động nhiễu loạn được gọi là tính tự chỉnh của đối tượng các đối tượng không có khả năng này được gọi là các đối tượng không có khả năng tự chỉnh

- Tính trung tính của đối tượng: Đối tượng có tính trung tính luôn thiết lập được trạng thái cân bằng với mọi giá trị điều chỉnh của thông số y

2.4.3 Xác định đặc tính của đối tượng điều chỉnh

Việc xác định đặc tính của đối tượng điều chỉnh có nhiều phương pháp Một trong những phương pháp hay ứng dụng là thông qua thực nghiệm để tìm mối quan

hệ giữa các thông số đặc trưng của đối tượng trong các trạng thái động và tĩnh Xác định một cách chính xác các đặc tính này là điều kiện cần thiết để chọn bộ điều chỉnh cho đối tượng và hiệu chỉnh sự phối hợp công tác giữa đối tượng và bộ điều chỉnh một cách chính xác

Đường đặc tính của đối tượng chính là các đường đặc tính tĩnh và động của đối tượng điều chỉnh Người sử dụng cần nắm rõ đường đặc tính của đối tượng để lựa chọn các thông số hiệu chỉnh cho từng thiết bị được chính xác

Hình H 2-7 Vị trí của cảm biến trong hệ thống tự động điều chỉnh

Để có thể tạo ra được những tín hiệu tin cậy cho hệ thống, cảm biến phải đảm bảo những yêu cầu sau:

- Giá trị tín hiệu ra y chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào x (phải có tính chọn lọc, không chịu tác động của nhiễu, chính xác)

- Hàm truyền phải đồng nhất trong vùng giá trị rộng và không phụ thuộc vào thời gian (vùng ổn định rộng)

- Độ nhạy phải cao và không phụ thuộc vào tín hiệu vào

Thiết bị công nghệ

Bộ điều chỉnh

Phần tử

so sách

Cảm biến Đại lượng được điều chỉnh

B B

- Dạng năng lượng tín hiệu ra phải phù hợp

- Tác động ngược lên tín hiệu vào x phải nhỏ, độ trễ khi đo nhỏ

2.5.2 Phân loại cảm biến

Thông thường người ta phân loại cảm biến theo các thông số đo, vì vậy trong các thiết bị tự động hệ động lực tàu thủy cảm biến được phân chia như sau:

Hình H 2-8 Sơ đồ cảm biến tốc độ Trục chính của cảm biến tốc độ quay nhận truyền động từ trục của máy Cùng quay với trục có hai quả văng 3 treo trên thanh truyền 2 và khớp nối 1 chuyển

động dọc theo trục Dưới tác dụng của lực ly tâm, hai quả văng chuyển động ra xa trục quay Trong khi đó trọng lực của quả văng G2, trọng lượng của khớp nối Gk và lực kéo của lò xo F tác động ngược chiều với lực ly tâm kéo quả văng gần lại với trục quay Khi tốc độ quay có giá trị nhất định, sẽ thiết lập trạng thái cân bằng về lực và khớp nối 1 được giữ ở một vị trí nhất định nào đó Trục Z và X có hướng dương tương ứng với hướng chuyển dịch của khớp trượt về phía tăng vận tốc góc

2.5.2.2 Cảm biến áp suất

Trên thực tế có thể gặp cảm biến áp suất khác nhau về cấu tạo Trong các bộ điều chỉnh thường sử dụng cảm biến áp suất kiểu màng, hộp xếp, kiểu piston xilanh, kiểu dạng ống cong đàn hồi,

a) Cảm biến áp suất kiểu màng

b) Cảm biến áp suất kiểu piston-xilanh

c), d) Cảm biến áp suất kiểu hộp xếp đàn hồi

- Cảm biến áp suất kiểu piston- xilanh được áp dụng rộng rãi với những hệ thống mà trong đó công chất truyền động có tính bôi trơn tốt Loại cảm biến này có lực chuyển dịch lớn, do vậy sau cảm biến chỉ cần sử dụng bộ khuếch đại loại nhỏ, thậm chí không cần dùng bộ khuếch đại

- Đối với chất khí và các loại khác người ta thường dùng cảm biến áp suất kiểu màng hoặc xiphông

- Bộ cảm ứng áp suất kiểu màng ứng dụng khi áp suất trong hệ thống nhỏ Màng có nhược điểm đáng kể là đặc tính tĩnh học [sự phụ thuộc giữa hành trình và

áp suất Z = Z(p)] chỉ tuyến tính trong giới hạn biến dạng không lớn Để tăng độ tuyến tính, người ta dùng màng mềm bằng cách tạo các nếp nhăn hình dạng khác nhau Nếp nhăn càng cao độ tuyến tính càng lớn

- Cảm biến áp suất kiểu xiphông cho phép thu được hành trình và lực tương đối lớn Áp suất công chất có thể tác dụng lên phía trong hoặc phía ngoài xi-fông Ở trường hợp sau, xiphông hoạt động tốt hơn vì xiphông chịu nén tốt hơn kéo Tuy vậy trong thực tế thường cho áp suất công chất tác dụng lên phía trong xiphông, vì cấu tạo của cảm biến trong trường hợp này đơn giản hơn

b) Cảm biến mức đo kiểu màng

c) Cảm biến mức đo kiểu bình thông nhau bằng ống mềm

- Cảm biến mức đo kiểu phao gồm phao nổi 1 được nối với cần truyền tín hiệu 3 và lò xo tạo lực phục hồi Trong một số trường hợp mức chất lỏng không dao động nhiều không cần dùng lò xo 2 Khi mực chất lỏng thay đổi tạo áp lực đẩy khác nhau lên phao và do vậy phao dịch chuyển, thông qua cần 3 bộ điều chỉnh có thể nhận được tín hiệu

- Cảm biến mức đo kiểu màng: Khi mức chất lỏng thay đổi, cột áp tĩnh sẽ tác động với các giá trị khác nhau lên màng và tín hiệu được truyền ra ngoài theo thanh dẫn

Hoo o

H

1 2

- Cảm biến mức đo kiểu bình thông nhau bằng ống mềm: Khi mức chất lỏng thay đổi sẽ làm thay đổi lượng chứa chất lỏng trong bình cảm ứng, dưới tác dụng của lò xo làm cho vị trí của bình thay đổi, qua đó có thể nhận được tín hiệu ra

2.5.2.4 Cảm biến nhiệt độ

Trong thực tế thường gặp các cảm biến nhiệt độ hoạt động dựa trên các nguyên lý sau: Dựa vào tính chất giản nở về nhiệt độ của các chất khí, lỏng, chất rắn; Dựa vào mối quan hệ giữa nhiệt độ của chất khí và áp suất hơi bão hòa của nó chứa trong hệ thống kín; Dựa trên nguyên lý nhiệt điện trở

Một số dạng kết cấu của cảm biến nhiệt độ dựa trên các nguyên tắc trên

Hình H 2-11 Cảm biến nhiệt độ a) Cảm biến nhiệt độ kiểu màng đàn hồi

b) Cảm biến nhiệt độ kiểu hộp xếp

c) Thanh lưỡng kim (bi-mê-tan)

d) Cảm biến nhiệt độ dựa theo nguyên lý nhiệt độ – áp suất hơi bão hòa Trong các hệ thống tự động hệ động lực tàu thủy hay gặp hơn là loại cảm biến nhiệt độ kiểu a, b, c

Z

Z

2.5.2.5.Cảm biến lưu lượng

- Ta có thể đo lưu lượng bằng cách đo độ chênh áp trước và sau thiết bị có ống hẹp như hình a và b Cảm biến lưu lượng xây dựng theo nguyên lý này gọi là cảm biến lưu lượng kiểu độ chênh áp thay đổi

- Khi cho độ chênh áp không thay đổi (p1 – p2 = const) đo diện tích tiết diện của ống dẫn xác định được lưu lượng của dòng chảy như trên hình d cảm biến loại này gọi là cảm biến lưu lượng với độ chênh áp không đổi

Hình H 2-12 Cảm biến lưu lượng

2.6 Phần tử khuếch đại và phần tử ổn định

2.6.1 Phần tử khuếch đại

Trong hệ thống tự động làm việc gián tiếp, thường gặp phần tử có nhiệm vụ làm tăng năng lượng ra cho các tín hiệu khỏi cảm biến Đó chính là bộ khuếch đại Phần tử điều khiển làm tăng công suất của cảm biến bằng nguồn năng lượng bên ngoài Nguồn năng lượng bên ngoài thường được sử dụng là năng lượng của công

chất trong hệ thống tự động, cụ thể là công chất của đối tượng hoặc năng lượng của công chất do đối tượng tạo nên

2.6.1.1 Bộ khuếch đại kiểu ngăn kéo công chất tác động hai phía

Hình H 2-13 Khuếch đại ngăn kéo công chất tác động 2 phía Nguyên lý hoạt động như sau: Công chất (dầu, không khí nén) có áp suất p1được cấp vào phía trên hoặc phía dưới piston của servomotor bằng các rãnh 2 phụ thuộc vào vị trí của ngăn kéo Khi công chất có áp suất p1 cấp vào phía trên piston thì không gian phía dưới piston được thông với tuyến tháo có áp suất p2 nhỏ hơn p1còn khi công chất có áp suất p1 cấp vào phía dưới piston thì không gian khía trên piston được thông với tuyến tháo Piston của servomotor được dịch chuyển dưới tác động của độ chênh áp suất p = p1 – p2

Bộ khuếch đại chỉ có thể nằm ở trạng thái cân bằng khi ngăn kéo đóng kín các cửa dẩn dầu vào servomotor Khi bộ khuếch đại ở trạng thái cân bằng đại lượng

ra của nó có thể đạt bất kỳ giá trị nào trong từ 0 đến ymax Như vậy bộ khuếch đại này là loại không tĩnh học

2.6.1.2 Bộ khuếch đại kiểu ngăn kéo công chất tác động một phía

Nguyên lý của bộ khuếch đại này như sau: Việc dịch chuyển servomotor về phía này hoặc phía khác là do không gian dưới piston được thông với tuyến cấp

2

2

1 1

công chất có áp suất p1 hoặc tuyến tháo có áp suất p2

Hình H 2-14 Khuyếch đại kiểu ngăn kéo công chất tác động một phía

2.6.1.3 Bộ khuếch đại kiểu piston vi phân điều khiển bằng ngăn kéo

Hình H 2-15 Sơ đồ nguyên lý bộ khuếch đại vi phân điều khiển bằng ngăn kéo

Bộ khuếch đại với servomotor piston vi phân được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại này như sau:

Không gian phía trên piston servomotor thường xuyên thông với tuyến cấp

có áp suất p1 Khi ngăn kéo dịch chuyển xuống, piston servomotor chuyển động lên dưới tác động của lực do chênh lệch diện tích hai mặt piston, còn khi ngăn kéo dịch chuyển lên, piston servomotor chuyển động xuống dưới tác dụng của lực do chênh lệch áp suất p1 và p2

Trạng thái cân bằng của piston servomotor được thiết lập bởi vị trí ngăn kéo đóng cửa sổ rãnh thông với phía dưới piston servomotor Bộ khuếch đại này cũng thuộc loại không tĩnh học

2.6.1.4 Bộ khuếch đại kiểu ngăn kéo tiết lưu

Sơ đồ nguyên lý của bộ khuếch đại này như sau:

Hình H 2-16 Sơ đồ nguyên lý bộ khuếch đại kiểu ngăn kéo tiết lưu

Không gian dưới piston servomotor thường xuyên thông với ngăn kéo, áp suất P của nó phụ thuộc vào vị trí ngăn kéo Khi ngăn kéo chuyển động xuống tiết diện rỗng của cửa sổ dẫn công chất vào ngăn kéo giảm, còn tiết diện rỗng của cửa

sổ dẫn công chất ra tăng làm áp suất p giảm và piston servomotor chuyển động xuống cho đến khi trạng thái cân bằng được thiết lập Khi ngăn kéo chuyển động lên, piston servomotor chuyển động lên

Áp suất trung gian p của công chất tác dụng lên mặt dưới của piston phụ thuộc vào vị trí ngăn kéo Do đó đại lượng vào (vị trí ngăn kéo) và đại lượng ra (vị trí piston servomotor) liên hệ chặt chẽ với nhau Bộ khuếch đại này là loại tĩnh học 2.6.2 Phần tử ổn định

Chức năng của nó là cùng với phần tử đo làm cho bộ phận điều chỉnh hoạt động hoàn thiện và chính xác hơn

X

P

P

Y

Hình H 2-17 Bộ điều chỉnh tốc độ không có phần tử ổn định

Như hình vẽ trên cho ta thấy bộ điều chỉnh tốc độ quay hoạt động gián tiếp không có phần tử ổn định Khi tốc quay của động cơ thay đổi do ảnh hưởng của phụ tải, quả văng 1 sẽ cảm ứng và làm dịch chuyển khớp trượt 3 Van trượt 4 cũng dịch chuyển theo và điều khiển động cơ trợ động 5 hoạt động làm thay đổi thanh răng nhiên liệu 6 Nhưng ở đây cho thấy dù một chỉ thay đổi rất nhỏ của cảm biến cũng làm cho động cơ trợ động 5 dịch chuyển rất mạnh với hành trình rất lớn Do vậy bao giờ cũng xảy ra hiện tượng “quá điều chỉnh” Chính vì thế nếu sử dụng bộ điều chỉnh loại này sẽ làm tốc độ quay động cơ dao động và mất ổn định

Để khắc phục hiện tượng này người ta sử dụng phần tử ổn định chính là liên

Hình H 2-18 Bộ điều chỉnh tốc độ có phần tử ổn định Đóng vai trò ổn định ở đây là thanh truyền 4 Hoạt động của bộ điều chỉnh có phần tử ổn định như sau: Khi tốc độ quay thay đổi khớp trượt 3 dịch chuyển làm quay thanh truyền 4 lấy điểm C làm điểm tựa Van trượt 5 dịch chuyển mở cho dầu

có áp suất P vào trong khoang trên hoặc khoang dưới của piston 6 tùy thuộc vào tốc

độ quay tăng hoặc giảm Piston 6 dịch chuyển bao giờ cũng có chiều ngược lại với van trượt 5 Do vậy nhờ thanh truyền 4 khi thanh răng 7 đã thay đổi một lượng nhiên liệu vào động cơ thích hợp sẽ làm cho van trượt 5 trở về vị trí cân bằng Có nghĩa là đóng cửa dầu không cho dầu đi vào động cơ trợ động nữa Rõ ràng ta thấy nếu có phần tử ổn định thì bộ điều chỉnh hoạt động không xảy ra hiện tượng “quá điều chỉnh”

Chương 3

ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG

3.1 Tự động hóa tàu thủy

3.1.1 Khối lượng công việc của tự động hóa

Trên những tàu hiện đại các quá trình điều khiển, điều chỉnh và kiểm tra sự làm việc của thiết bị năng lượng phải được áp dụng tự động hóa và liên lạc từ xa nhằm để giảm bớt mức độ phức tạp của công việc và cải thiện điều kiện làm việc, nâng cao năng suất lao động của đội máy

Khối lượng công việc tự động hóa toàn bộ gồm có:

- Điều khiển từ xa và tự động hóa thiết bị năng lượng chính

- Điều khiển từ xa máy móc phụ chủ yếu

- Điều chỉnh tự động các quá trình làm việc trong những hệ thống phục vụ các động cơ chính và phụ

- Điều chỉnh tự động các quá trình làm việc trong những hệ thống chung toàn tàu chủ yếu

- Phát triển của phương tiện và công nghệ phòng chữa cháy

- Kiểm tra tự động và tập trung hoạt động của thiết bị năng lượng

3.1.2 Hiệu ứng của tự động hoá tàu thuỷ

- Sử dụng máy tính thay con người sẽ giải phóng được con người bớt căng thẳng

- Giải phóng con người khỏi lao động trí óc trong quá trình khai thác sẽ giúp nâng cao đời sống của tổ máy

- Giúp con người tránh được lao động trong khoang máy là một vấn đề lớn tăng thuận lợi cho quá trình lao động của tổ máy

- Từ những yếu tố trên khả năng lao động cơ học, trí tuệ của con người không được sử dụng hết dễ nẩy sinh trạng thái tâm lý và sức ỳ

- Trong những trường hợp xảy ra sự cố, yêu cầu người trực phải có những thao tác chính xác, nhanh chóng, gọn, dứt khoát Nếu xảy ra sai sót nhỏ có thể dẫn đến những hỏng hóc khó lường Chính vì vậy quá trình huấn luyện phải tốt, thường xuyên và tích cực

- Những ảnh hưởng của tự động hoá đối với hoạt động của con người có một

số hậu quả xã hội sau:

+ Thay đổi giữa con người và phương tiện cũng như sự lãnh đạo chỉ huy + Thay đổi cơ cấu của tổ máy

3.1.3 Xu hướng phát triển của tự động hoá tàu thuỷ

Đối với tự động hoá tàu thuỷ hướng giải quyết theo một số vấn đề sau:

- Không ngừng hoàn thiện khối lượng kiểm tra, điều khiển

- Thiết kế, chế tạo các hệ thống mới đa chức năng cho các quá trình tối ưu trong điều khiển

- Đưa ra những hệ thống dự báo tình trạng kỹ thuật cho những đối tượng riêng biệt và toàn cục

- Xây dựng các hệ thống theo mô đun hoá

- Nối các hệ thống riêng rẽ về trung tâm điều khiển

- Phân chia một cách tối ưu việc kiểm tra, điều khiển giữa con người và hệ thống tự động hoá trên cơ sở sử dụng máy tính

Đối với hệ động lực máy tính được sử dụng:

- Điều hành, kiểm tra nhật ký, xử lý, phân tích thông tin về quá trình làm việc của hệ động lực

- Dự báo tình trạng kỹ thuật của hệ động lực còn đưa ra các hướng dẫn về sữa chữa khắc phục

- Tối ưu hoá quá trình khai thác

- Cảnh báo và bảo vệ

3.2.1 Tự động hoá thiết bị năng lượng

3.2.1.1 Mục đích và nguyên tắc tự động hoá thiết bị diesel chính

3.2.1.1.1 Mục đích

Thiết bị năng lượng diesel, bao gồm các động cơ diesel chính và phụ, cũng như các hệ thống phục vụ chúng, được trang bị các phương tiện tự động điều chỉnh, kiểm tra, bảo vệ và điều khiển, đảm bảo cho chúng làm việc tin cậy,

an toàn và kinh tế

Duy trì các thông số được điều chỉnh ở mức đã cho như hệ thống điều chỉnh

tự động tại chỗ tốc độ động cơ diesel, nhiệt độ môi chất làm mát (nước và dầu) trong các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ, nhiệt độ và áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn tuần hoàn, nhiệt độ và độ nhớt của nhiên liệu tại lối vào động cơ

Theo dõi các giá trị của thông số được điều chỉnh và đưa tín hiệu điều khiển đến hệ thống điều khiển tự động việc khởi động các bơm dự phòng của hệ thống bôi trơn tuần hoàn, làm mát và nhiên liệu khi áp suất các môi chất tương ứng giảm xuống thấp hơn các giá trị giới hạn Các máy phát diesel tự động khởi động và cấp điện vào lưới theo tín hiệu từ hệ thống kiểm tra tập trung hoặc hệ thống điều chỉnh

tự động độc lập khi các máy phát điện bị quá tải Việc các thông số cơ bản vượt quá giới hạn cho phép sẽ dẫn đến sự làm việc ăn ý của hệ thống tín hiệu đề phòng sự cố Nếu các thống số vượt quá giá trị cho phép thì hệ thống bảo vệ tự động làm việc ăn nhịp kịp thời trong buồng máy (tách ra)

3.2.1.1.2 Nguyên lý

Khi vận hành thiết bị diesel cần đặc biệt chú ý đến việc duy trì và kiểm tra các chế độ nhiệt của động cơ Trạng thái nhiệt của động cơ disel có ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ làm việc tin cậy của thiết bị, cũng như độ hao mòn và ứng suất nhiệt trong các chi tiết nhóm piston-xilanh của động cơ Tuỳ thuộc vào kiểu động cơ, loại nhiên liệu và dầu bôi trơn được sử dụng mà việc duy trì nghiêm ngặt các giá trị xác định nhiệt độ môi chất làm mát, không khí tăng áp, dầu bôi trơn và nhiên liệu được quy định trong bảng hướng dẫn vận hành Bản chất của việc điều chỉnh nhiệt độ chung quy lại là ổn định các giá trị nhiệt độ cho trước của

môi chất công tác bằng cách san bằng (cân bằng) nhiệt lượng đưa vào và lấy ra khỏi đối tượng điều chỉnh

Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ đơn giản nhất là sự tiết lưu, ở đó nó thay đổi lượng môi chất làm mát hoặc sấy nóng được dẫn đến đối tượng điều chỉnh Phương pháp này được áp dụng để điều chỉnh lượng cấp hơi nóng đến bộ sấy nhiên liệu trong các hệ thống điều chỉnh độ nhớt và độ sấy nhiên liệu Khi điều chỉnh tự động bằng sự tiết lưu người ta thường sử dụng các bộ điều chỉnh tĩnh đơn giản tác dụng trực tiếp, đôi khi là loại tác dụng gián tiếp Các phương pháp điều chỉnh nhiệt

độ bằng cách cho môi chất đi thẳng và đi vòng được sử dụng phổ biến trong các hệ thống làm mát hai vòng của động cơ diesel

Tốc độ quay của động cơ là một trong những thông số được điều chỉnh chủ yếu và cần được duy trì ở mức độ đã cho với độ chính xác xác định Ở chế độ ổn định, mô men xoắn do động cơ sản ra cân bằng với mômen cản (mômen yêu cầu của chân vịt hay của máy phát điện) ở tốc độ quay không đổi Trong điều kiện vận hành, mômen có thể thay đổi tuỳ thuộc vào nhu cầu của hộ tiêu thụ (tải) Khi đó, để duy trì tốc độ đã cho thì cần thay đổi giá trị mômen do động cơ sản ra Điều này dẫn đến việc thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào xi lanh của động cơ

Thiết bị dùng để tự động điều chỉnh tốc độ quay của động cơ được gọi là bộ điều tốc Ngoài bộ điều tốc giới hạn (hạn chế sự cung cấp năng lượng khi số tốc độ quay vượt quá giá trị định mức), tuỳ thuộc vào dải các chế độ tốc độ quay cần được duy trì còn có các bộ điều tốc loại một chế độ và nhiều chế độ

Có thể nâng cao độ chính xác duy trì tốc độ quay của động cơ diesel bằng cách trang bị bộ điều tốc loại mọi chế độ, ở đó chế độ thiết lập được giữ không đổi

Bộ điều tốc giữ ổn định tốc độ quay đã cho của động cơ với độ chính xác nhất định bằng cách tác động liên tục đến tay thước nhiên liệu của bơm cao áp Để chyển sang tốc độ quay mới, cần thay đổi trị số quy định chế độ làm việc của bộ điều tốc, và do

đó, bộ điều tốc lại tác động đến sự cấp nhiên liệu cho bơm cao áp để thiết lập và duy trì chế độ tốc độ quay mới

3.2.2 Tự động hoá các hệ thống phục vụ động cơ diesel

3.2.2.1 Hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ

3.2.2.1.1 Sơ đồ chức năng của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ

Hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ là hệ thống tự động ổn định tốc

độ quay của động trong những giới hạn nhất định

Sơ đồ chức năng của hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ được thể hiện trên hình H 3-1

Hình H 3-1 Sơ đồ chức năng của hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ quay của

- Cơ quan điều khiển – tác động điều chỉnh của điều tốc tác động lên quá

Hồi tiếp âm mềm Khuếch đại

Hồi tiếp âm cứng

cơ cấu

quay của động cơ, thực hiện tác động điều khiển lên đối tượng là bơm cao áp cùng vòi phun Đại lượng vào là dịch chuyển của cần van, góc quay hoặc thanh kéo truyền chuyển động cho thanh răng của bơm cao áp Đại lượng ra của cơ quan điều chỉnh là lượng nhiên liệu cấp cho chu trình làm việc của động cơ

+ Chức năng của bộ điều tốc

Điều tốc của động cơ đốt trong hoạt động theo các đặc tính có thể chia ra:

 Ổn định: Nhằm duy trì giá trị của thông số điều chỉnh không đổi theo thời gian

 Chương trình: Lưu đồ là những quy luật cho trước, theo đó điều chỉnh thông số điều chỉnh

Ở nhóm một là những điều tốc làm việc theo tác động điều khiển không đổi trong khoảng thời gian nào đó

Ở nhóm hai là các điều tốc có thêm bộ phận chương trình Tốc độ của động

cơ được điều khiển theo chương trình (khởi động, sấy máy, mang tải, tắt)

Ngoài ra điều tốc còn có thể có thêm các chức năng bổ trợ nhằm đảm bảo tính an toàn và nâng cao chất lượng làm việc của động cơ như: Khống chế tải cho động cơ, khống chế tác động điều khiển, khống chế quá tải về nhiệt, nâng cao chất lượng quá trình điều khiển

+Yêu cầu của bộ điều tốc

Yêu cầu đối với điều tốc phụ thuộc vào yêu cầu đối với hệ thống điều chỉnh

tự động tốc độ của động cơ đốt trong Yêu cầu đầu tiên là mọi điều tốc phải đảm bảo được những chỉ số tĩnh, động học cần thiết cho hệ thống điều chỉnh tự động tốc

độ của động cơ đốt trong:

 Bảo đảm điều chỉnh trong khoảng rộng (30 – 105)% ω0 đối với máy chính

 (85-105)%) ω0 đối với máy phát điện

 Đảm bảo đủ công suất của tín hiệu để điều chỉnh

 Cấu trúc đơn giản

 Độ tin cậy cao

 Mô đun hoá

 Tuổi thọ lớn hơn tuổi thọ của động cơ

Hình H 3-2 Cảm biến tốc độ quay kiểu cơ năng

1 lò xo; 2 khớp nối; 3 đối trọng

Bộ cảm biến trên hình H 3-2a có ưu điểm là dễ lắp và kích thước của nó không liên hệ với kích thước của đối trọng, cho phép thay đổi sức căng của lò xo trong giới hạn rộng Do đó trong trường hợp này để thiết lập tốc độ quay cần thiết của đối tượng và cho phép đối trọng nhỏ vào tốc độ quay lớn, nhờ vậy giảm được quán tính của bộ điều chỉnh Nhược điểm của bộ cảm biến này là trục tạo đối trọng chịu tải lớn Vì thế khi thiết kế cần có biện pháp giảm ma sát Cảm biến loại này thường được dùng trong các bộ điều tốc đa chế

Bộ cảm biến trên hình H 3-2b khác với loại trên ở chỗ lò xo tác dụng trực tiếp lên đối trọng Ưu điểm của loại này là chiều dài theo hướng trục quay đối trọng không lớn, do đó cho phép bố trí điều tốc trên bánh răng dẫn trục cam hoặc trên trục khuỷu động cơ Khi chọn đúng chỗ gắn lò xo với đối trọng, các trục đối trọng sẽ giảm tải Nhược điểm là khó thay đổi sức căng của lò xo Thay đổi tốc độ quay trong trường hợp này, hoặc là bằng cách thay đổi sức căng của lò xo phụ thêm tác

dụng lên khớp trượt, hoặc là thay đổi tỷ số truyền từ khớp trượt đến điều tốc Do khó thay đổi sức căng của lò xo, nên cảm biến loại này chỉ dùng cho các điều tốc đơn chế

Cảm biến trên hình H 3-2c có cấu tạo đơn giản và làm việc tin cậy nó cho phép thay đổi sức căng của lò xo trong giới hạn rộng Nhược điểm của nó là lực tiếp xúc giữa các quả cầu, các đĩa và giá chữ thập lớn Cảm biến loại này ứng dụng rộng rãi trong các loại điều tốc khác nhau

X

P

P

Y

a) Bộ khuếch đại kiểu piston công chất tác động hai phía điều khiển bằng ngăn kéo

b) Bộ khuếch đại kiểu piston công chất tác động một phía, điều khiển bằng ngăn kéo

c) Bộ khuếch đại kiểu piston vi phân

d) Bộ khuếch đại kiểu piston tác động một phía có ngăn kéo tiết lưu

Khuếch đại là phần tử có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu của phẩn tử đo để điều khiển cơ quan được điều chỉnh Phần tử khuếch gồm hai thành phần chính là

cơ cấu điều khiển và động cơ thừa hành Tín hiệu vào của bộ khuếch đại là tín hiệu

ra của bộ phận đo Tín hiệu ra của bộ khuếch đại là độ dịch chuyển của piston động

cơ thừa hành Trong điều tốc của động cơ đốt trong thông thường năng lượng bổ sung cho bộ khuếch đại là năng lượng tiềm tàng trong đầu thuỷ lực dưới áp suất cao

+ Hồi tiếp - điều hoà: để tăng độ ổn định và chất lượng điều chỉnh của điều tốc, người ta thường sử dụng phần tử hồi tiếp Hoạt động của điều tốc không có hồi tiếp sẽ dẫn đến hiện tuợng điều chỉnh quá, từ đó quá trình điều chỉnh bị dao động xung quanh thông số điều chỉnh chuẩn Hồi tiếp hoạt động nhằm giảm những dao động đó giữ cho quá trình điều chỉnh ổn định

3.2.2.1.3 Nguyên tắc cấu tạo của điều tốc trực tiếp

* Điều tốc đơn chế

Hình H 3-4 Điều tốc đơn chế

ω

Bộ điều tốc cơ giới đơn chế: Lò xo 2 của bộ điều tốc có lực ép ban đầu không đổi, do đó quả văng 1 của điều tốc dưới tác dụng của lực ly tâm chỉ có thể vận động khi chế độ tốc độ của động cơ đạt tới một giá trị nhất định Nếu cắt tải bên ngoài, động cơ có khuynh hướng tăng tốc độ quay lúc đó điều tốc mới hoạt động giảm lượng dầu cấp cho chu trình, để giảm tốc độ quay của động cơ

* Bộ điều tốc giới hạn

Hình H 3-5 Sơ đồ điều tốc giới hạn Điều tốc giới hạn chủ yếu lắp trên động cơ chính tàu thuỷ, nhằm tránh cho tốc độ quay của động cơ không vượt quá lớn khi tải thay đổi Bộ điều tốc giới hạn chỉ làm việc khi tốc độ quay của động cơ vượt quá tốc độ quay thiết kế Việc cung cấp nhiên liệu trong phạm vi công tác của động cơ là do thợ máy điều khiển Lúc ấy chế độ tốc độ của động cơ phụ thuộc vào tải bên ngoài Như vậy điều tốc cần được nối với bơm cao áp như thế nào để có thể điều khiển bằng tay và để điều tốc có thể giảm được tốc độ quay nhanh chóng khi ω tăng

Lò xo 3 có khuynh hướng kéo thanh răng bơm cao áp về phía tăng nhiên liệu, nhưng tay điều khiển 7 lại thông qua thanh kéo có xẻ rãnh 5 hạn chế nhiên liệu yêu cầu của phụ tải Trong điều kiện làm việc bình thường của động cơ ống trượt 8

ở vị trí thấp nhất, không gây tác dụng điều chỉnh

Lực ép ban đầu của lò xo bảo đảm lực ly tâm của quả văng 1 chỉ có thể kéo căng lò xo khi động cơ chạy vượt quá tốc độ quay thiết kế

ω

Điều chế đa tốc chia làm hai loại:

 Thay đổi lực ép ban đầu của lò xo (tác động trực tiếp lên lò xo)

 Không thay đổi lực ép ban đầu của lò xo (tác động gián tiếp lên lò xo)

3.2.2.1.4 Nguyên tắc cấu tạo của điều tốc gián tiếp

* Bộ điều tốc hoạt động liên tục

Hình H 3-7 Bộ điều chỉnh tốc độ hoạt động liên tục

1 quả văng; 2 lò xo; 3.khớp trượt; 4 van trượt; 5 động cơ trợ động; 6

thanh nhiên liệu

Bộ điều tốc có cấu tạo từ hai phần tử cơ bản: Cảm biến và bộ khuếch đại Cảm biến thuộc dạng cơ học bao gồm quả văng, lò xo, khớp trượt Còn bộ khuếch đại thuỷ lực bao gồm van trượt điều khiển và động cơ trợ động Nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh như sau: Khi tốc độ quay ω tăng lên, quả văng văng xa trục quay, khớp trượt dịch chuyển lên trên kéo theo van trượt 3 cũng dịch chuyển lên trên Khi đó rãnh trên của động cơ trợ động 5 thông với đường dầu cấp có áp suất cao, còn rãnh dưới thông với đường dầu thoát Như vậy động cơ trợ động sẽ dịch chuyển xuống dưới một khoảng y và giảm lượng nhiên liệu vào động cơ Hệ thống động cơ - bộ điều chỉnh chỉ trở về trạng thái cân bằng khi van trượt đóng hoàn toàn các cửa của rãnh dầu đến động cơ trợ động

3.2.2.1.5 Một số bộ điều tốc

* Điều tốc kiểu 3д100

Hình H 3-8 Điều tốc kiểu 3д100