A Floating lever B Compensating
6.2. Cấu tạo, nguyờn lý hoạt động của một bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm
Hỡnh vẽ 6.3 thể hiện nguyờn lý cấu tạo của một bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm.
6.2.1. Chỳ thớch hỡnh vẽ
Flyweights: cặp quả văng ly tõm Speeder spring: lũ xo tốc độ Adjusting nut: đai ốc điều chỉnh sức căng lũ xo tốc độ
Thrust bearing: Vũng bi chặn (khớp trượt)
Ball head: mõm đỡ quả văng Driving gear: bỏnh răng truyền động từ động cơ Floating lever: thanh truyền tự do To sump: về kột chứa ở đỏy
Oil supply from gear pump: dầu cấp từ bơm Pilot control valve: van trượt điều khiển
Pilot control valve bush: xilanh (ống bao) van trượt điều khiển Power piston: piston lực
Compensating needle valve: van kim tiết lưu Compensating spring: lũ xo của cơ cấu bự
Output shaft: trục ra của bộ điều tốc (nối với thanh răng nhiờn liệu)
6.2.2. Nguyờn lý hoạt động:
ở trạng thỏi cõn bằng (vũng quay của động cơ khụng thay đổi) sức căng lũ xo tốc độ cõn bằng với lực ly tõm do cặp quả văng tạo ra, khớp trượt và đầu bờn trỏi (A) của thanh truyền ABC đứng yờn ở một vị trớ nhất định. Van trượt điều khiển khi đú được duy trỡ ở vị trớ che kớn cỏc cửa dầu vào và ra khỏi xi lanh lực. Piston lực do đú được giữ ở một vị trớ nhất định qui định vị trớ của thanh răng nhiờn liệu tương ứng với phụ tải hiện tại của động cơ. ở trạng thỏi cõn bằng lũ xo của cơ cấu bự ở trạng thỏi tự do khụng chịu kộo và khụng chịu nộn.
Hỡnh 6.3: Bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm
Trong trường hợp phụ tải tăng, vũng quay của động cơ bị giảm đi, lực ly tõm do cặp quả văng tạo ra nhỏ hơn sức căng lũ xo làm cho khớp trượt bị đẩy đi xuống kộo theo đầu bờn trỏi (A) của thanh truyền ABC đi xuống vị trớ (A’). Thanh ABC này quay tức thời quanh đầu bờn phải (C), điểm (B) đi xuống vị trớ (B’) kộo theo van trượt điều khiển đi xuống. Do đú khoang bờn dưới của xi lanh lực thụng với đường dầu cấp từ bơm cũn khoang phớa trờn xilanh lực lại 31
A=A'" B=B"=B'" C=C'=C'" A" A' B' C" n N(PS) δ=0 100% no
thụng về kột sump. Dầu được cấp vào khoang phớa bờn dưới và xả ra ở khoang trờn của xilanh lực làm cho piston lực bị đẩy đi lờn kộo trục điều khiển thanh răng nhiờn liệu quay theo chiều tăng lượng nhiờn liệu cấp vào động cơ.
Tỏc động của liờn hệ ngược mềm: khi piston lực đi lờn đầu (C) của thanh truyền ABC cũng
đi lờn (C’=>C”), thanh ABC quay tức thời quanh (A’) làm (B) đi lờn (B’=>B”). Tỏc động này cú xu hướng kộo cho van trượt điều khiển trở về vị trớ che kớn cỏc cửa dầu (ngược với tỏc động trong giai đoạn trước). Đồng thời khi piston lực đi lờn do dầu phải tiết lưu qua van kim tiết lưu nờn tức thời lũ xo bự bị nộn lại. Một khi nhiờn liệu cấp vào động cơ đó tăng lờn, vũng quay của động cơ tăng dần lờn, lực li tõm do cặp quả văng tạo ra do đú tăng dần lờn cõn bằng với sức căng lũ xo, khớp trượt do đú lại được đẩy dần lờn, đầu A của thanh truyền ABC đi lờn (A”=>A’”). Trong khi đú lũ xo bự khi trước bị nộn bõy giờ gión ra đẩy dầu từ khoang trờn qua van kim tiết lưu xuống khoang dưới của xilanh bự làm cho piston bự chuyển động xuống dưới (nghĩa là điểm (C) đi xuống (C”=>C’”)). Tốc độ chuyển động của piston bự (tốc độ chuyển động của điểm (C)) phụ thuộc vào độ mở của van kim tiết lưu, vào độ nhớt của dầu và độ cứng của lũ xo. Nếu tốc độ đi lờn của điểm (A) và tốc độ đi xuống của điểm (C) phự hợp nhau thỡ thanh ABC sẽ quay quanh B”’=B nghĩa là van trượt điều khiển sẽ được duy trỡ ở vị trớ đúng kớn cỏc cửa dầu. Piston lực do đú được cố định và xỏc lập một vị trớ thanh răng nhiờn liệu mới tương ứng với sự thay đổi của phụ tải.
Hỡnh 6.3: Phõn tớch chuyển động của thanh truyền ABC
Nếu tốc độ chuyển động của (A) và (C) khụng phự hợp nhau thỡ van trượt điều khiển sẽ dao động quanh vị trớ cõn bằng, quỏ trỡnh điều chỉnh cứ thế lặp đi lặp lại cho tới khi van trượt được định vị tại vị trớ đúng kớn cỏc cửa dầu. Trong trường hợp này vũng quay của động cơ sẽ bị dao động.
Trạng thỏi cõn bằng được thiết lập khi van trượt điều khiển che kớn cỏc cửa dầu ra, vào xilanh lực tức là điểm B’ lại trở về điểm B’”=B”=B. Vị trớ của thanh ABC ở trạng thỏi cõn bằng mới A’”B”’C”’=ABC. Lũ xo bự lại trở về trạng thỏi tự do khụng chịu kộo, nộn. Chỉ cú vị trớ tương đối của piston và xilanh bự là thay đổi.
Trường hợp thay đổi tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động tương tự nhưng kết quả là vũng quay của động cơ tăng lờn và ổn định ở giỏ trị đặt mới.
Trường hợp phụ tải giảm và giảm tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động ngược lại.
Trờn đõy chỉ là những mụ tả một cỏch tuần tự hoạt động của bộ điều tốc trờn thực tế cỏc quỏ trỡnh xảy ra đồng thời và rất phức tạp.
6.2.3. Đặc điểm
Bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm với cấu trỳc như trong hỡnh 6.3 cú hệ số khụng đều δ = 0.
t ∆h
: tổng lượng nhiờn liệu cần thay đổi cho phự hợp với sự thay đổi của phụ tải.
: lượng nhiờn liệu cần thay đổi được chia nhỏ thành nhiều bước nhờ liờn hệ ngược mềm.
Hỡnh 6.5: Đặc tớnh điều chỉnh của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm
Thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm cú thể thay đổi được thụng qua việc thay đổi độ mở của van kim tiết lưu. Đặc điểm này rất quan trọng vỡ cựng một loại bộ điều tốc cú thể trang bị cho cỏc động cơ khỏc nhau mà khụng cần thay đổi cấu trỳc của bộ điều tốc và khi động cơ, bộ điều tốc đó cũ vẫn cú thể hiệu chỉnh để cú thể phối hợp tốt với nhau.
Hỡnh 6.6: Đặc tớnh cấp nhiờn liệu của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm
Tỏc động của bộ điều tốc để thay đổi lượng nhiờn liệu cấp khi phụ tải thay đổi được thực hiện từng bước cho nờn quỏ trỡnh điều chỉnh mềm hơn so với bộ điều tốc cú liờn hệ ngược cứng.
Bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm cú thể được trang bị cho cỏc động cơ điờzel lai chõn vịt, lai mỏy phỏt điện hoạt động độc lập.
E=E'" F=F"=F'" G=G'=G'" G=G'=G'" E" E' F' G"
(floating lever) đứng yờn ở một vị trớ nhất định. Van trượt điều khiển khi đú được duy trỡ ở vị trớ che kớn cửa dầu vào xi lanh lực. Piston lực do đú được giữ ở một vị trớ nhất định qui định vị trớ của thanh răng nhiờn liệu tương ứng với phụ tải hiện tại của động cơ. ở trạng thỏi cõn bằng lũ xo của cơ cấu bự (compensating spring) ở trạng thỏi tự do khụng chịu kộo và khụng chịu nộn.
Trong trường hợp phụ tải tăng, vũng quay của động cơ bị giảm đi, lực ly tõm do cặp quả văng tạo ra nhỏ hơn sức căng lũ xo làm cho khớp trượt bị đẩy đi xuống kộo theo đầu bờn trỏi (E) của thanh truyền tự do đi xuống vị trớ (E’). Thanh EFG này quay tức thời quanh đầu bờn phải (G). Điểm (F) đi xuống vị trớ (F’) kộo van trượt điều khiển đi xuống, khoang dưới của xi lanh lực được nối thụng với đường cấp từ bơm. Dầu được cấp vào khoang phớa bờn dưới của xilanh lực làm cho piston lực bị đẩy đi lờn kộo thanh răng nhiờn liệu quay theo chiều tăng lượng nhiờn liệu cấp vào động cơ. Khi nhiờn liệu cấp vào động cơ tăng lờn vũng quay của động cơ cũng sẽ tăng dần lờn (theo đặc tớnh thay đổi tốc độ).
Tỏc động của liờn hệ ngược cứng: khi piston lực đi lờn đầu (B) của thanh truyền liờn hệ
ngược cứng cũng đi lờn (B=>B’), thanh ABC quay tức thời quanh khớp quay (pivot) làm (A) đi lờn (A=>A’). Tỏc động này cú xu hướng giảm sức căng của lũ xo tốc độ. Kết quả là giảm tớn hiệu độ lệch (giữa lực ly tõm và sức căng lũ xo tốc độ), và van trượt điều khiển sẽ cú xu hướng được kộo lờn đúng kớn cửa dầu điều khiển Khi đú thanh truyền tự do EFG dịch chuyển như sau: E=>E’, F=>F’.
Hỡnh 7.2: Phõn tớch chuyển động của thanh truyền tự do EFG (floating lever)
Tỏc động của liờn hệ ngược mềm: khi piston lực đi lờn piston bự chủ động (transmitting
piston) sẽ bị đẩy đi xuống nhờ thanh truyền DC. Do dầu phải tiết lưu qua van kim tiết lưu (compensating needle valve) nờn tức thời piston bự bị động (receiving piston) bị đẩy đi lờn làm cho lũ xo bự (compensating spring) bị nộn lại, đầu (G) của thanh truyền EFG sẽ đi lờn. Một khi nhiờn liệu cấp vào động cơ tăng lờn, vũng quay của động cơ sẽ tăng dần lờn, lực li tõm do cặp quả văng tạo ra do đú tăng dần lờn cõn bằng với sức căng lũ xo, khớp trượt do đú lại được đẩy dần lờn, đầu (E) của thanh truyền EFG đi lờn (E”=>E’”). Trong khi đú lũ xo bự khi trước bị nộn bõy giờ gión ra đẩy dầu từ phớa trong bỡnh thụng nhau qua van kim tiết lưu ra ngoài làm cho piston bự bị động chuyển động xuống dưới (nghĩa là điểm (G) đi xuống (G”=>G’”)). Tốc độ chuyển động của piston bự bị động (tốc độ chuyển động của điểm (G)) phụ thuộc vào độ mở của van kim tiết lưu, vào độ nhớt của dầu và độ cứng của lũ xo. Nếu tốc độ đi lờn của điểm (E) và tốc độ đi xuống của điểm (G) phự hợp nhau thỡ thanh EFG sẽ quay quanh F”’=F nghĩa là van trượt điều khiển sẽ được duy trỡ ở vị trớ đúng kớn cửa dầu điều khiển. Piston lực do đú được cố định và xỏc lập một vị trớ mới của thanh răng nhiờn liệu tương ứng với sự thay đổi của phụ tải.
Nếu tốc độ chuyển động của (E) và (G) khụng phự hợp nhau thỡ van trượt điều khiển sẽ dao động quanh vị trớ cõn bằng, quỏ trỡnh điều chỉnh cứ thế lặp đi lặp lại cho tới khi van trượt được định vị tại vị trớ đúng kớn cỏc cửa dầu. Trong trường hợp này vũng quay của động cơ bị dao động.
Trạng thỏi cõn bằng được thiết lập khi van trượt điều khiển che kớn cỏc cửa dầu ra, vào xilanh lực tức là điểm F’ lại trở về điểm F”’=F”=F. Vị trớ của thanh EFG ở trạng thỏi cõn bằng mới là E”’F”’G”’=EFG. Lũ xo bự lại trở về trạng thỏi tự do khụng chịu kộo, nộn. Chỉ cú vị trớ của 35
t Δh
: tổng lượng nhiờn liệu cần thay đổi cho phự hợp với sự thay đổi của phụ tải.
: lượng nhiờn liệu cần thay đổi được chia nhỏ thành nhiều bước nhờ liờn hệ ngược mềm.
n N(PS) δ=0 100% no ≠0
piston bự chủ động và piston lực là thay đổi so với ban đầu.
Trường hợp thay đổi tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động tương tự nhưng kết quả là vũng quay của động cơ tăng lờn và ổn định ở giỏ trị đặt mới.
Trường hợp phụ tải giảm và giảm tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động ngược lại.
Trờn đõy chỉ là mụ tả một cỏch tuần tự hoạt động điều chỉnh của bộ điều tốc, trờn thực tế cỏc quỏ trỡnh xảy ra gần như đồng thời và rất phức tạp.
7.2.3. Đặc điểm
Bộ điều tốc cú liờn hệ ngược tổng hợp với cấu tạo kiểu này là bộ điều tốc cú hệ số khụng đều ọ ≠ 0. Tuy nhiờn cú thể hiệu chỉnh để cú ọ = 0.
Tương tự như bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược tổng hợp cú thể thay đổi được thụng qua việc thay đổi độ mở của van kim tiết lưu. Đặc điểm này rất quan trọng vỡ cựng một loại bộ điều tốc cú thể trang bị cho cỏc động cơ khỏc nhau mà khụng cần thay đổi cấu trỳc của bộ điều tốc và khi động cơ, bộ điều tốc đó cũ vẫn cú thể hiệu chỉnh để cú thể phối hợp cụng tỏc tốt với nhau.
δ
Hỡnh 7.3: Đặc tớnh tĩnh của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược tổng hợp
Giống với bộ điều tốc cú liờn hệ ngược mềm sự thay đổi lượng nhiờn liệu cấp của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược tổng hợp khi phụ tải thay đổi được thực hiện từng bước cho nờn quỏ trỡnh điều chỉnh cũng được mềm hoỏ hơn so với bộ điều tốc cú liờn hệ ngược cứng.
Hỡnh 7.6: Quy luật cấp nhiờn liệu của bộ điều tốc cú liờn hệ ngược tổng hợp
Bộ điều tốc cú liờn hệ ngược tổng hợp cú thể được trang bị cho cỏc động cơ điờzel lai chõn vịt, lai mỏy phỏt điện làm việc song song hoặc độc lập, cỏc tua bin hơi nước, tua bin khớ...
BĐC động cơ Phụ tải
no n
Đ8. Bộ điều tốc hai xung Mục tiờu của bài học
Sau khi hoàn thành tốt bài học này sinh viờn sẽ cú khả năng:
- Nờu được khỏi niệm về bộ điều tốc hai xung
- Nờu được đặc điểm cấu tạo và giải thớch được nguyờn lý hoạt động của bộ điều tốc hai xung