Muoán cho toác ñoä ñoäng cô khoâng thay ñoåi caàn phaûi coù cô caáu hoaëc heä thoáng laøm nhieäm vuï ñieàu chænh löôïng nhieân lieäu cung caáp cho chu trình moät[r]
(1)Chương 9
TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH
TỐC ĐỘ QUAY CỦA ĐỘNG CƠ
Noäi dung :
* Tính ổn định tốc độ quay động (lý cần lắp bộ điều tốc)
* Những điều kiện làm việc cần lắp điều tốc
* Các loại điều tốc
(2)9.1 Tính ổn định tốc độ quay động cơ
Trong trình khai thác chế độ làm việc ổn định động luôn bị phá vỡ tải thường thay đổi đột ngột.
Khi thay đổi tải, tốc độ động bị thay đổi theo khơng có cấu tự điều chỉnh Bánh đà khơng có khả điều chỉnh thay đổi lớn tải.
Muốn cho tốc độ động không thay đổi cần phải có cấu hoặc hệ thống làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình cách tự động (bộ điều tốc).
Có nhiều kiểu điều tốc, sử dụng kiểu tính chất sử dụng động và cấu trúc hệ thống nhiên liệu.
(3)Nếu tăng tốc độ động đến n’1 sẽ làm tăng Mc Me, nhưng lúc Me < Mc, nên tốc độ quay của động giảm tự động trở vị trí cũ.
Ngược lại lý tốc độ đông giảm xuống n”1,, Khi Me > Mc, nên tốc độ quay động tăng trở lại.
a Động có đường mơ men cản (Mc) dốc đường mơ men (Me)
Mc
Me Me Mc
Me M e M c M c 1
(4)Nếu tăng tốc độ động đến n’1
sẽ làm tăng Mc và Me, nhưng lúc Mc < Me, nên tốc độ quay động cơ không giảm mà tiếp tục tăng Ngược lại lý tốc độ đ ông giảm xuống n”1,, Khi Mc > Me, nên tốc độ quay của động tiếp tục giảm
Ở trường hợp khơng có cấu điều chỉnh tốc độ động khơng thể ổn định (cần có điều tốc)
b Động có đường mơ men (Me) dốc đường mô men cản (Mc)
n1” n1 n1’ Mc (N.m)
Me
Mc
Me
M e 1 Mc
(5)n1” n1 n1’ Mc (N.m)
Me
M c
Me
M e 1
Mc
n, vg/ph
V/ph Me, Mc
Mc Me, M e M c
Mc 1
(6)c Nhân tố đánh giá tính ổn định động cơ
Nhân tố đánh giá tính ổn định động Fđ Trong phạm vi biến đổi
nhỏ tốc độ góc, Fđ tính:
d
dM d
dM
Fñ c e
Phương pháp dùng tiếp tuyến thay cho đoạn cong đường đặc tính nên gọi PP tuyến tính hố đường đặc tính.
Nhân tố đánh giá tính ổn định dương hay âm.
- Fđ > chế độ làm việc động ổn định
(7)9.2 Những điều kiện làm việc cần lắp điều tốc cho động cơ
Các động yêu cầu cần phải làm việc ở chế độ tốc độ quay không đổi
(lai máy phát điện, ghép tải song song) hoặc với động làm việc ở
chế độ dễ vượt quá tốc độ giới hạn (gây hư hỏng, giảm tuổi thọ, rung động, ), cần lắp BĐT.
Động ê zen loại động làm việc không ổn định, rất nhạy cảm với chế độ tốc độ (nếu vượt tốc độ cho phép ảnh hưởng chất lượng chu trình), cần lắp BĐT.
Ở động xăng nhạy cảm với chế độ tốc độ.
Động cụ thể làm chế độ sau cần có điều tốc: a Động chạy chế độ không tải
b Động lai chân vịt tàu thuỷ
(8)9.2.1 Động chạy chế độ không tải
a. Khi động chạy chế độ không tải, công suất động phát ra dùng để khắc phục sức cản giới (pi = pm) Trường hợp
động có chế độ làm việc khơng ổn định gây nhiều bất lợi (có thể chết máy vù ga)
b. Do chạy không tải cần giữ tốc độ thấp để:
a Tiết kiệm nhiên liệu
b Giảm mài mòn chi tiết ma sát.
Muốn trì chế độ tốc độ thấp phải có điều tốc.
(9)Pi Pm a a” a’ b’ b b” Pi Pm b)
n” n n’ n,vg/ph Pi Pm
(10)8.2.1a Chế độ làm việc không tải độâng ê zen
Đặc điểm biến thiên pi chủ yếu phụ thuộc
vào đặc tính bơm cao áp Khi giữ tay thước nhiên liệu vị trí đó,
gct sẽ tăng lên khi tăng tốc độ quay
gctsẽ giảm khi giảm tốc độ quay.
Do n tăng thường làm cho pi tăng
nhanh pm nên động bị vù ga
Còn n giảm pi giảm nhanh
pm nên động bị chết máy
Muốn chống lại tượng vù ga hay chết máy phải có cấu điều chỉnh động làm việc với đặc tính điều chỉnh (cd).
n”KT nKT n’KT n,vg/ph Pi Pm
(11)8.2.1b Chế độ làm việc không tải động xăng (cĩ bướm giĩ)
* Ở chế độ không tải động xăng làm việc ổn định (khi tăng n hệ số nạp giảm tăng sưc cản nạp nên pi giảm nhanh pm)
* Khi tăng tốc độ quay làm cho pm
lớn pi nhiều, có tác dụng
kéo động tốc độ ban đầu.
* Khi tốc độ quay giảm trình ngược lại.
Pi Pm
(12)(13)9.2.2 Động quay chân vịt
* Đường đặc tính chân vịt đường parapon bậc 3, thể hiện biến thiên công suất cần thiết để quay chân vịt khi thay đổi tốc độ quay.
* Đường đặc tính chân vịt cắt đường đặc tính ngồi vị trí (một) cắt đường đặc tính phận động cơ vị trí 2,3,4,5,6,7.
* Trong phạm vi tốc độ quay từ nn đến n6 động làm
(14)9.2.2 Động quay chân vịt
* Ở vị trí động hồi phục tốc độ chậm chênh lệch Nc
Ne nhoû.
* Dưới tốc độ n6 động khơng
ổn định.
* Ở vị trí muốn cho động làm việc ổn định thường xuyên phải điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình.
* Để làm việc tốc độ thấp phải có cấu điều chỉnh nhiên liệu.
(15)9.2.3 Động làm việc điều kiện tĩnh tại
Động làm việc điều kiện tĩnh trường hợp sau cần phải có điều tốc:
– Động yêu cầu phải ổn định tốc độ định động lai máy phát điện yêu cầu khác.
– Động ghép tải song song.
(16)9.3 Phân loại điều tốc
1. Chia theo nguyên tắc làm việc phần tử cảm ứng (có BĐT giới, thuỷ lực, chân không, điện tử …)
2. Chia theo cơng dụng (có BĐT chế độ, hai chế độ, đa chế độ)
3. Theo phương pháp truyền lượng từ cảm ứng đến cấu điều khiển (có BĐT điều tốc trực tiếp, gián tiếp)
4. Theo sai số tónh điều tốc (có BĐT có sai số tónh sai số tónh)
(17)Bộ phận cảm ứng có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu biến thành tín hiệu điều khiển
Cấu tạo đa dạng
(18)Nguyên lý làm việc điều tốc giới Các phần tử cảm ứng
điều tốc giới.
1- lị xo đặt hoặïc ngồi khớp trượt; 2- khớp trượt; 3- văng viên bi rãnh chữ thập, bị kẹp hai đĩa; 4- cần nối; 5- đĩa phẳng di động dọc trục được; 6- ty trượt; 7- đĩa côn gắn với trục quay điều tốc; 8- tay đòn; 9- kéo.
* Khi tăng tốc độ động tác dụng lực li tâm văng đẩy đĩa động ống trượt phía trái, kéo căng lò so kéo tay thước điều chỉnh giảm nhiên liệu.
(19)Nguyên lý làm việc bộ điều tốc giới
1- lò xo; 2-khớp trượt; 3- văng; 4- cần nối; 5- đĩa phẳng; 6- ty trượt; 7- đĩa cơn; 8- tay địn; 9- kéo.
* Trong điều tốc trực tiếp, làm việc tốc độ quay lớn, khơng bị hạn chế kích thước hoăïc điều tốc gián tiếp không yêu cầu
(20)Các phần tử cảm ứng điều tốc giới
Hoặc có dạng ê cu kèm ê cu hãm, lắp tay đòn chữ L Bản thân quả văng dịch chuển theo ren qua có thể điều chỉnh phụ bộ điều tốc.
Đối với điều tốc trực tiếp, địi hỏi văng có khối lượng lớn phải dùng
(21)Các phần tử cảm ứng điều tốc
1- lò xo; 2- khớp trượt; 3- văng; 4- cần nối; 5- đĩa phẳng; 6- ty trượt; 7- đĩa cơn; 8- tay địn; 9- kéo
Các phần tử cảm ứng của điều tốc giới
(22)Các phần tử cảm ứng điều tốc giới
(23)b Bộ điều tốc cảm ứng chân không * Không gian bên hộp
được nối với họng đường ống nạp bằng ống 2.
* Tăng tốc độ động làm
tăng độ chân không ống nạp không gian hộp 3, làm biến dạng màng lị xo 4, có tác dụng giảm nhiên liệu. * Khi giảm tốc độ trình diễn
ra ngược lại.
(24)c Bộ điều tốc cảm ứng thuỷ lực
* Dầu nhờn từ bơm nhờ dẫn động từ trục động cơ, phần đi vào xi lanh 3, phần qua van tiết lưu trở bình chứa.
* Nếu tăng tốc độ quay làm tăng lượng dầu áp suất xi lanh tăng, ép lò xo đẩy cần đến điều chỉnh lượng nhiên liệu để giảm tốc độ.
* Khi tốc độ giảm trình theo trình tự ngược lại.
(25)d Bộ điều tốc hai xung
* Bộ điều tốc thường có thêm cảm
ứng trong hệ thống điều chỉnh.
* Bộ cảm biến có phản ứng với biến đổi thông số khác ngoài
tốc độ (phụ tải,…).
* Phần lớn xung phụ tải cảm ứng điện sinh ra.
* Xung phụ tải truyền từ phần tử cảm ứng qua xi lanh giảm rung đến cấu điều khiển nhiên liệu 5, trước thay đổi tốc độ quay.
*
* Nhờ lò xo giảm rung xi lanh giảm
(26)e Bộ điều tốc chế độ
Ne , kW
(27)* Bộ điều tốc giữ cho tốc độ hầu như không đổi chế độ tải Tránh cho động chạy vượt vòng quay thiết kế
* Lò xo có lực ép ban đầu với giá trị định.
3
Khi tốc độ giảm Khi tốc
độ tăng
* Lò xo bị nén tiếp lực ly tâm của văng vượt giá trị cân bằng với lực ép ban đầu lò xo.
(28)Ne , kW
n , v/ph Bộ điều tốc giữ
(29)* Khi thiết kế cố gắng làm giảm độ không đồng đều.
* Bộ điều tốc hoạt động không ổn định độ đồng nhỏ.
(30)Sơ đồ điều tốc ly tâm làm việc tốc độ
quay khơng đổi có xy
lanh giaûm rung.
(31)Được lắp cho động lai trực tiếp chân vịt tàu thuỷ, nhằm tránh cho tốc độ động tăng lớn khi:
f Bộ điều tốc giới hạn
(một chế độ)
(32)- Bộ điều tốc bắt đầu có tác dụng tốc độ quay của động vượt qua tốc độ thiết kế.
- Cung cấp nhiên liệu điều khiển tay.
- Tốc độ động phụ thuộc vào chế độ tải.
f.Bộ điều tốc giới hạn
(33)f.Bộ điều tốc giới hạn
1- văng 2- lò xo 3- lò xo 4,5- cần nối 6- bơm NL 7- cần gạt 8- ống trượt.
(34)g Bộ điều tốc hai chế độ
* Đảm bảo cho động làm việc ổn định tốc độ cực tiểu khi chạy không tải.
* Đảm bảo tránh không cho vượt tốc độ thiết kế.
* Được lắp đặt chủ yếu cho động vận tải. * Biện pháp kỹ thuật:
- Dùng hai lị xo có độ ép ban đầu khác (1 văng)
- Dùng văng khác ép lên lò xo.
(35)g1 Trường hợp điều tốc dùng lị xo
* Hai lị xo có độ căng khác đặt vào văng Lò xo
điều tốc vòng quay nhỏ n1
đến n2 (một đầu tỳ lên đĩa hãm,
một đầu tựa lên văng), lò xo điều tốc hạn chế vòng quay lớn
nhất n3 đến n4 (một đầu tỳ
đĩa hãm, đầu tỳ lên đĩa trượt 4)
* Tay gạt thước điều chỉnh nhiên liệu để động
chạy khoảng tốc độ từ n2
đến n3; công nhân điều khiển
(36)(37)(38)g2 Bộ điều tốc hai chế độ có hai cặp văng tác dụng lên lò xo
1- văng lớn; 2- văng nhỏ; 3- lò xo; 4- tay gạt; 5- bơm cao áp; 6- chốt tựa I- văng lớn tỳ lên chốt tựa II- chuyển động của văng nhỏ.
(39)h Bộ điều tốc nhiều chế độ
* Bộ điều tốc nhiều chế độ đảm bảo cho động làm việc ổn định chế độ tốc độ từ nmin đến
nmax.Được sử dụng rộng rãi.
* Trong số trường hợp cho phép công nhân điều khiển thiết bị nhiên liệu tắt động cơ.
* Tất điều tốc nhiều chế độ chia làm hai loại dùng biện pháp kỹ thuật:
1 Thay đổi lực ép ban đầu lò xo (tác dụng trực tiếp)
(40)(41)h1 Sơ đồ điều tốc đa tốc độ thay đổi lực ép ban đầu lò xo
(42)(43)Ne kW
n n n n n, v/ph a
b
Đường đặc tính tốc độ (cơng suất) đi- ê - zen lắp điều tốc nhiều chế độ
(44)n, v/ph
Đường đặc tính tốc độ (mơ men) đi- ê - zen lắp điều tốc nhiều chế độ
a b
Me
nmin nkt nn nkt max
(45)(46)h4 Bộ điều tốc nhiều chế độ thay tỷ số truyền
(47)h5 Bộ điều tốc nhiều chế độ thay đổi độ
nghiêng loø xo
(48)Quan hệ độ không đồng tốc độ quay
(49)(50)k Bộ điều tốc tác dụng gián tiếp
Bộ điều tốc tác dụng gián tiếp
liên hệ ngược.
1 Bộ cảm biến; Con trượt; ống dẫn; Xi
lanh; Caùn piston; z,
x, y - độ dịch chuyển
khớp nối trượt, răng nhiên liệu.
(51)Bộ điều tốc tác dụng gián tiếp có liên hệ ngược cứng
1 Khớp trượt; Quả văng;
3.Cần liên hệ ngược; Bộ khuyếch đại; Con trượt; Van chỉnh áp; Ống xả;
8 Bơm cấp dầu; Két dầu
(52)Phương trình cân tónh
nhân tố ổn định điều tốc
* Phương trình cân tĩnh diều tốc xác định sơ cân bằng lượng công hệ thống khớp trượt sinh cơng đàn hồi lị xo.
* Có thể xác định lực phục hồi theo điều kiện cân công:
dz dx F
E Fdx
Edz
E
F
F
E
Trong đó:
F - lực ép lò xo
E - lực tác dụng văng lên khớp trượt
(lực phục hồi khớp trượt)
(53)* E hàm số z, hàm vị trí khớp trượt
* Nếu gọi thời gian chuyển dịch khớp trượt đầu tự lò xo dt; vận tốc đầu tự lò xo 1; vận tốc
của khớp trượt v; có biểu thức:
1 = dx/dt; v= dz/dt
* Lực E xác định cơng thức:
E
F
F
E
* Khi muốn xác định lực E thời
v F