36. Speed setting cylinder: xilanh đặt tốc độ 37 Speeder spring: lò xo tốc độ 38 Flyweight: quả văng 39 Thrust bearing: khớp trợt 40 Compensation land: vành bù 41.
11.5. Các yếu tố ảnh hởng tới sự làm việc song song của các động cơ điêzel giống nhau
Các bộ điều tốc trang bị trên các động cơ điêzel làm việc song song có thể giống nhau hoặc khác nhau, mặc dù các thông số đặc trng của chúng có thể hiệu chỉnh đợc nhng quá trình hiệu chỉnh không thể tuyệt đối chính xác để các đặc tính tĩnh và động của các bộ điều tốc là hoàn toàn giống nhau. Do đó sự khác nhau của các thông số này sẽ có ảnh hởng nhất định tới chế độ công tác song song của các động cơ điêzel.
Sau đây ta sẽ xét ảnh hởng của các thông số ở trạng thái tĩnh và động của bộ điều tốc tới sự hoạt động song song của các động cơ điêzel trong một số trờng hợp cụ thể.
11.5.1. ảnh hởng của các thông số tĩnh của bộ điều tốc
Xét một số trờng hợp làm việc khác nhau của hai tổ hợp động cơ điêzel máy phát giống nhau làm việc song song có các thông số của động cơ và bộ điều tốc khác nhau.
Lu ý: Các hình vẽ đặc tính điều chỉnh có thể không giống thực tế vì đã đợc đơn giản hóa hoặc khuếch đại lên để dễ thể hiện.
Trờng hợp 1
Giả thiết
Hệ số không đều: δ1 = δ2 Hệ số không nhạy: ε1 < ε2 ≠ 0
Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2 max Độ phi tuyến: ξ1 = ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải: no1 = no2 Hiện t ợng
Động cơ số một có thể bị quá tải khi phụ tải tăng nhanh, bị công suất ngợc khi phụ tải giảm nhanh.
Giải thích
Trờng hợp phụ tải tăng động cơ số 1 sẽ nhận tải và đến một lúc nào đó nó sẽ có thể bị quá tải trong khi động cơ số 2 vẫn giữ nguyên điểm công tác.
Ne (%) e (%) n (rpm) h max ε2 ε1 no Ne1 =Ne2 A
Ne1 = Ne2. Nếu phụ tải thay đổi, giả sử phụ tải giảm xuống, vòng quay của cả hai động cơ sẽ tăng lên lớn hơn no. Vì bộ điều tốc của động cơ số 1 có hệ số không nhạy ε nhỏ hơn nên khi vòng quay của nó tăng lên và vợt ra khỏi vùng không nhạy thì bộ điều tốc làm việc và giảm nhiên liệu cấp vào để ổn định vòng quay ở no.
Hình 11.1: Trờng hợp 1
Trong khi đó bộ điều tốc của động cơ thứ hai vẫn cha có tác động điều chỉnh vì vòng quay nó vẫn cha tăng đủ để vợt ra khỏi vùng không nhạy. Vì vậy có sự phân phối tải không đều giữa hai động cơ, động cơ số 1 bây giờ sẽ mang ít tải hơn động cơ số 2. Nếu tải tiếp tục giảm thì đến một lúc nào đó động cơ 1 sẽ làm việc không tải, động cơ 2 sẽ nhận toàn tải của hệ thống. Trong trờng hợp này có thể xảy ra hiện tợng máy phát điện của động cơ số 1 trở thành phụ tải của động cơ số 2, đây là hiện tợng công suất ngợc rất nguy hiểm cho hệ thống và tổ hợp điêzel-máy phát điện.
Nh vậy thời điểm bắt đầu hoạt động điều chỉnh khác nhau dẫn đến sự phân bố tải không đều nhau trong chế độ động và tĩnh và có thể dẫn tới các trờng hợp gây nguy hiểm nh công suất ngợc và quá tải.
Khắc phục
Để bảo vệ cho máy phát điện không bị công suất ngợc (trở thành phụ tải) ngời ta trang bị các rơ le công suất ngợc. Các rơ le này sẽ ngắt cầu dao của máy phát bị công suất ng- ợc ra khỏi hệ thống. Nguyên nhân gây ra sự làm việc không đồng bộ của hai động cơ này là do hệ số không nhạy khác nhau. Nếu có thể hiệu chỉnh để đảm bảo ε1 = ε2 thì hai động cơ có thể hoạt động đồng bộ đợc. Tuy nhiên trên thực tế việc hiệu chỉnh này là
Ne (%) no Ne1 A n (rpm) Ne (%) h2 max B Ne2 nA1 = nB1 h1 max ∆Ne A’ B’
không thể vì vậy để cho hai động cơ có thể làm việc đồng bộ ngời ta phải tăng Hệ số không đều để làm mềm hoá đặc tính nh trờng hợp 2 sau đây.
Trờng hợp 2
Giả thiết
Hệ số không đều: δ1 = δ2 > 0 Hệ số không nhạy: ε1 < ε2 ≠ 0
Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2 max Độ phi tuyến: ξ1 =ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải: no1 = no2
Hình 11.2: Trờng hợp 2 Hiện t ợng
Khi hai động cơ làm việc song song có sự chênh lệch tải nhỏ. Khi phụ tải giảm động cơ số 1 sẽ giảm tải trớc và tức thời mang ít tải hơn động cơ số 2, khi phụ tải tăng thì động cơ số 1 sẽ nhận tải trớc và tức thời mang nhiều tải hơn động cơ số 2.
Giải thích
Giả sử điểm công tác hiện tại của động cơ số 1 và 2 lần lợt là (A) và (B) có vòng quay nA1 = nB1 và công suất Ne1 = Ne2.
Nếu phụ tải thay đổi, giả sử phụ tải giảm xuống, vòng quay của cả hai động cơ sẽ tăng lên. Vì bộ điều tốc của động cơ số 1 có hệ số không nhạy ε nhỏ hơn nên khi vòng quay của động cơ 1 tăng lên và vợt ra khỏi vùng không nhạy thì bộ điều tốc của nó bắt đầu
n (rpm)n (rpm) n (rpm) N e (%) ∆Nmax Ne (%) ∆N’ max Tăng δ1, δ2
làm việc và giảm nhiên liệu để ổn định vòng quay ở no. Trong khi đó bộ điều tốc thứ hai vẫn cha có tác động điều chỉnh vì vòng quay của động cơ số 2 vẫn cha tăng đủ để vợt ra khỏi vùng không nhạy. Vì vậy tức thời có sự phân phối tải không đều giữa hai động cơ, động cơ số 1 bây giờ sẽ mang ít tải hơn động cơ số 2. Nếu tải tiếp tục giảm thì sẽ đến một lúc nào đó vòng quay của động cơ 2 vợt ra khỏi vùng không nhạy và bộ điều tốc của nó sẽ làm việc và giảm nhiên liệu để ổn định vòng quay. Lúc này cả hai động cơ sẽ cùng giảm tải.
Độ lệch tải ∆Ne nhỏ, ∆Ne >0 khi giảm tải ∆Ne <0 khi tăng tải. Nói chung nếu hai bộ điều tốc có hệ số không nhạy trong khoảng từ (1~2)% thì hai động cơ có thể làm việc song song mà không xảy ra hiện tợng cớp tải của nhau.
Hình 11.3: Tác dụng của việc hiệu chỉnh δ trong trờng hợp 2 Khắc phục
Tiến hành bảo dỡng thay thế các chi tiết bị rơ, mòn... để giảm vùng không nhạy của bộ điều tốc có vùng không nhạy lớn.
Trong trờng hợp không thể giảm đợc ε, để giảm độ lệch tải ∆Ne có thể tăng Hệ số không
đều δ của các bộ điều tốc. Tuy nhiên việc hiệu chỉnh tăng này phải đảm bảo Hệ số
không đều vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Hiệu quả của việc làm này đợc minh hoạ trên đồ thị. Từ đồ thị có thể thấy rõ ràng ∆N’max < ∆Nmax.
Trờng hợp 3
Giả thiết
Hệ số không đều: δ1 = δ2 > 0 Hệ số không nhạy: ε1 = ε2 = 0
Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2 max Độ phi tuyến: ξ1 =ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải: no1 = no2 Hiện t ợng
Hai động cơ hoạt động rất tốt ở chế độ song song. Phụ tải luôn đợc chia đều cho các động cơ.
Giải thích
Giả sử ban đầu hai động cơ đang làm việc song song với vòng quay nA1 = nB1, tải Ne1 = Ne2. Nếu có sự thay đổi tải thì phụ tải của hai động cơ cùng thay đổi (cùng tăng hoặc cùng giảm). Độ lệch tải trong trờng hợp này không tồn tại. Đây chỉ là trờng hợp lý tởng vì trong thực tế luôn tồn tại vùng không nhạy.
Hình 11.4: Trờng hợp 3
Trờng hợp 4
Giả thiết
Hệ số không đều: 0 < δ2 < δ1 Hệ số không nhạy: ε1 = ε2 = 0
Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2 max Độ phi tuyến: ξ1 =ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ toàn tải: n1001 = n1002 (no1 > no2) Hiện t ợng
Có sự chênh lệch tải giữa các động cơ khi phụ tải khác với chế độ 100% tải, vòng quay
Ne (%) no Ne1 A n (rpm) Ne (%) h2 max B N e2 n A1 = n B1 h1 max
Ne (%) no2 Ne1 A n (rpm) Ne (%) h2 max B Ne2 nA1 = nB1 h1 max ∆Ne n100 1 = n1002 no1 Vùng có khả năng xảy ra hiện tượng công
suất ngược của động cơ số 2
của các động cơ ở chế độ không tải lệch nhau, tải càng giảm thì sự chênh lệch tải càng lớn. Nếu tải của hệ thống giảm tới một mức nào đó thì có khả năng xảy ra hiện tợng công suất ngợc của động cơ số 2 (động cơ số hai làm việc không tải trong khi động cơ số 1 vẫn mang tải).
Hình 11.5: Trờng hợp 4 Khắc phục
Để giảm sự lệch tải phải hiệu chỉnh để vòng quay của hai động cơ ở chế độ không tải bằng nhau và hệ số không đều của hai bộ điều tốc giống nhau. Có thể tăng hệ số không đều của động cơ số 2 hoặc giảm hệ số không đều của động cơ số 1, tuy nhiên cần chú ý đảm bảo sao cho khi hiệu chỉnh thì hệ số không đều của các động cơ nằm trong giới hạn cho phép.
Trờng hợp 5
Giả thiết
Hệ số không đều: 0 < δ2 < δ1 Hệ số không nhạy: ε1 = ε2 = 0
Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2 max Độ phi tuyến: ξ1 =ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải: no1 = n02 (n1001 < n1002) Hiện t ợng
Luôn có sự chênh lệch tải ∆Ne. Sự chênh lệch tải tăng khi phụ tải của hệ thống tăng. Khi phụ tải tăng nhanh tới một mức độ nào đó thì có khả năng xảy ra trờng hợp động cơ số hai
Ne (%) no Ne1 A n (rpm) Ne (%) h2 max B Ne2 nA1 = nB1 h1 max ∆Ne Vùng có khả năng động cơ
số hai bị quá tải
mang toàn tải và bị quá tải trong khi động cơ số 1 vẫn hoạt động bình thờng. Khắc phục
Để giảm sự lệch tải phải hiệu chỉnh để hệ số không đều của hai bộ điều tốc giống nhau. Có thể tăng hệ số không đều của động cơ số 2 hoặc giảm hệ số không đều của động cơ số 1, tuy nhiên cần chú ý đảm bảo sao cho khi hiệu chỉnh thì hệ số không đều của các động cơ nằm trong giới hạn cho phép.
Hình 11.6: Trờng hợp 5
Trờng hợp 6
Giả thiết
Hệ số không đều: 0 < δ2 < δ1 Hệ số vùng không nhạy: ε1 = ε2 = 0 Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2
max Độ phi tuyến: ξ1 =ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải và toàn tải: no1≠ n02, n1001≠ n1002. Hiện t ợng
Trong khả năng làm việc của các động cơ, tồn tại duy nhất một cặp điểm phối hợp công tác (A) mà n1=n2 và Ne1 = Ne2. Ngoài cặp điểm phối hợp công tác (A) luôn tồn tại sự chênh lệch tải ∆Ne = Ne1-Ne2. Chênh lệch tải ∆Ne < 0 khi phụ tải tăng và ∆Ne > 0 khi phụ tải giảm. Khi phụ tải của hệ thống giảm có khả năng sẽ dẫn tới trờng hợp động cơ số 2 bị công suất ngợc. Khi phụ tải tăng có khả năng sẽ dẫn tới trờng hợp động cơ số 2 bị quá tải.
Ne (%) no N e1 A n (rpm) Ne (%) h2 max B N e2 nA1 = nB1 h1 max ∆N e Ne (%) n2 o Ne1 A n (rpm) Ne (%) h2 max A Ne2 n1 = n2 h1 max ∆Ne Vùng có khả năng xảy ra hiện tượng công suất
ngược của động cơ số 2
Vùng có khả năng động cơ số 2 bị quá tải
n1 o
Khắc phục
Hiệu chỉnh hệ số không đều và tốc độ đặt của các bộ điều tốc.
Hình 11.7: Trờng hợp 6
Trờng hợp 7
Giả thiết
Hệ số không đều: 0 < δ1 = δ2 Hệ số vùng không nhạy: ε1 = ε2 = 0 Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2
max Độ phi tuyến: ξ1 ≠ 0, ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải và toàn tải: no1 = n02, n1001 = n1002
Ne (%) n2 o Ne1 A n (rpm) Ne (%) h2 max B Ne2 nA1 = nB1 h1 max ∆Ne Vùng có khả năng xảy ra hiện tượng công suất
ngược của động cơ số 2
Vùng có khả năng động cơ số 2 bị quá tải
n1 o
Hiện t ợng
Luôn tồn tại sự chênh lệch tải ∆Ne. Có khả năng xảy ra hiện tợng một động cơ bị công suất ngợc.
Trờng hợp 8
Giả thiết
Hệ số không đều: 0 < δ1 = δ2 Hệ số vùng không nhạy: ε1 = ε2 = 0 Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max = h2
max Độ phi tuyến: ξ1 = ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải: no1 < n02
Hình 11.9: Trờng hợp 8 Hiện t ợng
Khi hoạt động không tải vòng quay của hai động cơ lệch nhau. Khi hai động cơ làm việc song song luôn tồn tại sự lệch tải ∆Ne = const. Khi phụ tải giảm nhanh có khả năng sẽ xảy ra trờng hợp công suất ngợc của động cơ số 2. Khi phụ tải tăng nhanh sẽ có khả năng xảy ra trờng hợp quá tải của động cơ số 1.
Khắc phục
Nguyên nhân của sự lệch tải là do sự khác nhau về tốc độ đặt vì vậy chỉ cần hiệu chỉnh tốc độ đặt của hai bộ điều tốc. Tuy nhiên cần lu ý tới yêu cầu ổn định tần số của hệ
Ne (%) no Ne1 A n (rpm) N e (%) h2 max B Ne2 nA1 = nB1 ∆Ne h1 max
thống điện khi hiệu chỉnh tốc độ đặt.
Trờng hợp 9
Giả thiết
Hệ số không đều: 0 < δ1 = δ2 Hệ số vùng không nhạy: ε1 = ε2 = 0 Giới hạn nhiên liệu cực đại: h1max > h2
max Độ phi tuyến: ξ1 = ξ2 = 0
Vòng quay ở chế độ không tải: no1 = n02 Hiện t ợng
Khi thanh răng nhiên liệu của động cơ số 2 cha đạt tới giới hạn h2max thì hai động cơ làm việc bình thờng và đồng bộ. Khi thanh răng nhiên liệu của động cơ số 2 đạt tới giá trị giới hạn thì bắt đầu xuất hiện độ lệch tải ∆Ne. Tải càng tăng thì độ lệch tải càng tăng. Khắc phục
Hình 11.10: Trờng hợp 9
Hiệu chỉnh lại giới hạn thanh răng nhiên liệu của hai động cơ cho bằng nhau. Trong tr- ờng hợp không thể hiệu chỉnh đợc (do công suất của hai động cơ khác nhau) thì phải hiệu chỉnh lại tỷ lệ phân chia tải cho các động cơ (tỷ lệ phân chia tải phụ thuộc vào khả năng phát ra công suất cực đại của các động cơ).
Trờng hợp 10: Các ảnh hởng của thao tác hoà đồng bộ không tự động
Ne (%) e (%) n 1o 80% A2 n (rpm) Ne (%) A2 h1 n1 A 1 n2 40% 40% 80%
là f1), điểm làm việc là A1, đặc tính điều chỉnh là đờng nét liền.
Hình 11.11: Trờng hợp 10
Động cơ số 2 đã khởi động, vòng quay không tải của động cơ số 2 là n2o, tần số của máy phát 2 tơng ứng lớn hơn tần số của lới, đặc tính điều chỉnh là đờng nét gạch. Sau khi động cơ số 2 đã hòa vào lới và vẫn cha mang tải thì vòng quay của động cơ số 2 sẽ là n1. Để phân chia tải ngời sử dụng có thể chọn một trong các phơng án:
+ Đơn điệu tăng tải của động cơ số 2 bằng cách tăng lợng nhiên liệu cấp vào động cơ thông qua việc tăng tốc độ đặt. Trong trờng hợp này đờng đặc tính của động cơ số 2 sẽ dịch chuyển từ đờng nét gạch tới đờng nét liền ở phía trên. Khi hai động cơ đã nhận tải nh nhau (40%) thì vòng quay của chúng sẽ là n2 > n1, dẫn tới tần số của hệ thống điện bị tăng lên f2 > f1. Hình 11.11: Trờng hợp 10 - 1 Ne (%) n1o 80% n (rpm) Ne (%) h1 n1 A1 n2o
Trước khi hòa đồng bộ
Sau khi hòa đồng bộ (chưa có tải)
Ne (%) n 1oo 80% A 2 n (rpm) Ne (%) A 2 h1 n1 A 1 n2 40% 40% 80% N e (%) n1o 80% A2 n (rpm) Ne (%) A 2 h1 n1 = n2 A1 40% 40% 80%
+ Đơn điệu giảm tải cho động cơ số 1 bằng cách giảm lợng nhiên liệu cấp vào động cơ thông qua việc giảm tốc độ đặt.
Hình 11.11: Trờng hợp 10 - 2
Trong trờng hợp này đờng đặc tính của động cơ số 1 sẽ dịch chuyển từ đờng nét liền tới