A Floating lever B Compensating
7.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp
Hình vẽ 7.1 thể hiện sơ đồ nguyên lý cấu tạo của bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp.
Hình 7.1: Bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp
7.2.1. Chú thích hình vẽ
Flyweights: cặp quả văng ly tâm Speeder spring: lò xo tốc độ Adjusting nut: đai ốc điều chỉnh sức căng lò xo tốc độ Thrust bearing: Vòng bi chặn (khớp trợt) Ballhead:
mâm đỡ quả văng Driving gear: bánh răng truyền động từ động cơ Feedback lever:
thanh truyền liên hệ ngợc cứng To sump: về két sump From pump: dầu cấp từ bơm
Pilot control valve bush: xilanh (ống bao) van trợt điều khiển
Power piston: piston lực Pivot: khớp quay Compensating needle valve: van kim tiết l- u Receiving piston: Piston bù thụ động (bị động) Transmitting piston: piston bù chủ động Compensating spring: lò xo của cơ cấu bù Floating lever: thanh truyền tự do
Output shaft: trục ra của bộ điều tốc (nối với thanh răng nhiên liệu)
7.2.2. Nguyên lý hoạt động
ở trạng thái cân bằng (vòng quay của động cơ không thay đổi) sức căng lò xo tốc độ cân bằng với lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra, khớp trợt và đầu (E) của thanh truyền tự do EFG (floating lever) đứng yên ở một vị trí nhất định. Van trợt điều khiển khi đó đợc duy trì ở vị trí che kín cửa dầu vào xi lanh lực. Piston lực do đó đợc giữ ở một vị trí nhất định qui định vị trí của thanh răng nhiên liệu tơng ứng với phụ tải hiện tại của động cơ. ở trạng thái cân bằng lò xo của cơ cấu bù (compensating spring) ở trạng thái tự do không chịu kéo và không chịu nén.
Trong trờng hợp phụ tải tăng, vòng quay của động cơ bị giảm đi, lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra nhỏ hơn sức căng lò xo làm cho khớp trợt bị đẩy đi xuống kéo theo đầu bên trái (E) của thanh truyền tự do đi xuống vị trí (E’). Thanh EFG này quay tức thời quanh đầu bên phải (G). Điểm (F) đi xuống vị trí (F’) kéo van trợt điều khiển đi xuống, khoang dới của xi lanh lực đợc nối thông với đờng cấp từ bơm. Dầu đợc cấp vào khoang phía bên dới của xilanh lực làm cho piston lực bị đẩy đi lên kéo thanh răng nhiên liệu quay theo chiều tăng lợng nhiên liệu cấp vào động cơ. Khi nhiên liệu cấp vào động cơ tăng lên vòng quay của động cơ cũng sẽ tăng dần lên (theo đặc tính thay đổi tốc độ).
Tác động của liên hệ ngợc cứng: khi piston lực đi lên đầu (B) của thanh truyền liên hệ ngợc cứng cũng đi lên (B=>B’), thanh ABC quay tức thời quanh khớp quay (pivot) làm (A) đi lên (A=>A’). Tác động này có xu hớng giảm sức căng của lò xo tốc độ. Kết quả là giảm tín hiệu độ lệch (giữa lực ly tâm và sức căng lò xo tốc độ), và van trợt điều khiển sẽ có xu hớng đợc kéo lên đóng kín cửa dầu điều khiển Khi đó thanh truyền tự do EFG dịch chuyển nh sau: E=>E’, F=>F’.
E=E'" F=F"=F'" G=G'=G'" E" E' F' G"
Hình 7.2: Phân tích chuyển động của thanh truyền tự do EFG (floating lever)
Tác động của liên hệ ngợc mềm: khi piston lực đi lên piston bù chủ động (transmitting piston) sẽ bị đẩy đi xuống nhờ thanh truyền DC. Do dầu phải tiết lu qua van kim tiết lu (compensating needle valve) nên tức thời piston bù bị động (receiving piston) bị đẩy đi lên làm cho lò xo bù (compensating spring) bị nén lại, đầu (G) của thanh truyền EFG sẽ đi lên. Một khi nhiên liệu cấp vào động cơ tăng lên, vòng quay của động cơ sẽ tăng dần lên, lực li tâm do cặp quả văng tạo ra do đó tăng dần lên cân bằng với sức căng lò xo, khớp trợt do đó lại đợc đẩy dần lên, đầu (E) của thanh truyền EFG đi lên (E”=>E’”). Trong khi đó lò xo bù khi trớc bị nén bây giờ giãn ra đẩy dầu từ phía trong bình thông nhau qua van kim tiết lu ra ngoài làm cho piston bù bị động chuyển động xuống dới (nghĩa là điểm (G) đi xuống (G”=>G’”)). Tốc độ chuyển động của piston bù bị động (tốc độ chuyển động của điểm (G)) phụ thuộc vào độ mở của van kim tiết lu, vào độ nhớt của dầu và độ cứng của lò xo. Nếu tốc độ đi lên của điểm (E) và tốc độ đi xuống của điểm (G) phù hợp nhau thì thanh EFG sẽ quay quanh F”’=F nghĩa là van trợt điều khiển sẽ đợc duy trì ở vị trí đóng kín cửa dầu điều khiển. Piston lực do đó đợc cố định và xác lập một vị trí mới của thanh răng nhiên liệu tơng ứng với sự thay đổi của phụ tải. Nếu tốc độ chuyển động của (E) và (G) không phù hợp nhau thì van trợt điều khiển sẽ dao động quanh vị trí cân bằng, quá trình điều chỉnh cứ thế lặp đi lặp lại cho tới khi van trợt đợc định vị tại vị trí đóng kín các cửa dầu. Trong trờng hợp này vòng quay của động cơ bị dao động.
Trạng thái cân bằng đợc thiết lập khi van trợt điều khiển che kín các cửa dầu ra, vào xilanh lực tức là điểm F’ lại trở về điểm F”’=F”=F. Vị trí của thanh EFG ở trạng thái cân bằng mới là E”’F”’G”’=EFG. Lò xo bù lại trở về trạng thái tự do không chịu kéo, nén. Chỉ có vị trí của piston bù chủ động và piston lực là thay đổi so với ban đầu.
t ∆h
: tổng lượng nhiên liệu cần thay đổi cho phù hợp với sự thay đổi của phụ tải.
: lượng nhiên liệu cần thay đổi được chia nhỏ thành nhiều bước nhờ liên hệ ngược mềm. n N(PS) δ=0 100% no δ≠0
của động cơ tăng lên và ổn định ở giá trị đặt mới.
Trờng hợp phụ tải giảm và giảm tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động ngợc lại.
Trên đây chỉ là mô tả một cách tuần tự hoạt động điều chỉnh của bộ điều tốc, trên thực tế các quá trình xảy ra đồng thời và rất phức tạp.
7.2.3. Đặc điểm
Bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp với cấu tạo kiểu này là bộ điều tốc có hệ số không đều δ≠ 0. Tuy nhiên có thể hiệu chỉnh để có δ = 0.
Tơng tự nh bộ điều tốc có liên hệ ngợc mềm thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp có thể thay đổi đợc thông qua việc thay đổi độ mở của van kim tiết lu. Đặc điểm này rất quan trọng vì cùng một loại bộ điều tốc có thể trang bị cho các động cơ khác nhau mà không cần thay đổi cấu trúc của bộ điều tốc và khi động cơ, bộ điều tốc đã cũ vẫn có thể hiệu chỉnh để có thể phối hợp công tác tốt với nhau.
Hình 7.3: Đặc tính tĩnh của bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp
Giống với bộ điều tốc có liên hệ ngợc mềm sự thay đổi lợng nhiên liệu cấp của bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp khi phụ tải thay đổi đợc thực hiện từng bớc cho nên quá trình điều chỉnh cũng đợc mềm hoá hơn so với bộ điều tốc có liên hệ ngợc cứng.
Hình 7.6: Quy luật cấp nhiên liệu của bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp
Bộ điều tốc có liên hệ ngợc tổng hợp có thể đợc trang bị cho các động cơ điêzel lai chân vịt, lai máy phát điện làm việc song song hoặc độc lập, các tua bin hơi nớc, tua bin khí...
BĐC động cơ Phụ tải
no n
Đ8. Bộ điều tốc hai xung Mục tiêu của bài học
Sau khi hoàn thành tốt bài học này sinh viên sẽ có khả năng:
- Nêu đợc khái niệm về bộ điều tốc hai xung
- Nêu đợc đặc điểm cấu tạo và giải thích đợc nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc hai xung