Giáo trình Hệ thống tự động tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÀU THỦY
MÔ ĐUN: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÀU THỦY
NGHỀ: KHAI THÁC MÁY TÀU THỦY
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
Hải Phòng, năm 2017
1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
2
LỜI GIỚI THIỆU
Tự động học là nền tảng khoa học của điều khiển học. Ngày nay ở những nước
công nghiệp phát triển, tự động học đang giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong xã
hội. Tự động hoá đã và đang đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của đời sống con
người, góp phần cải thiện điều kiện làm việc và giải phóng con người khỏi những công
việc lao động chân tay nặng nhọc, độc hại và nguy hiểm.
Cách đây không lâu tự động hoá diesel tàu thủy mới chỉ dừng ở việc trang bị các
bộ điều chỉnh tốc độ quay hoạt động trực tiếp, các hệ thống tín hiệu phòng ngừa và các
bộ điều chỉnh nhiệt độ, áp suất nước làm mát, dầu bôi trơn..., và chủ yếu là trang bị
cho các động cơ chính còn các động cơ phụ thì thường chỉ trang bị các bộ điều chỉnh
tốc độ quay một chế độ. Những năm gần đây các hệ thống tự động điều chỉnh và điều
khiển từ xa được trang bị ngày càng rộng rãi trong hệ thống động lực tàu thủy, mức độ
tự động hóa của các hệ động lực tàu thủy ngày càng cao tiến tới khả năng tự động hóa
hoàn toàn. Tự động hoá hoàn toàn cho phép đơn giản hoá thao tác điều khiển, tăng
tính cơ động của con tàu, tránh được việc phải thực hiện nhiều thao tác, bảo đảm cho
động cơ hoạt động ở chế độ tối ưu nhất (về kinh tế, an toàn, tin cậy, tuổi thọ ...) và cuối
cùng là cho phép giảm thiểu sức lao động của con người, giảm số lượng thuyền viên.
Với sự phát triển mạnh mẽ và việc ứng dụng rộng rãi các thiết bị tự động hoá trên tàu
thủy như vậy, để có thể khai thác con tàu một cách hiệu quả và an toàn, các thuyền
viên, các kỹ sư máy cũng như các kỹ thuật viên ngoài việc phải có trình độ chuyên môn
cao còn cần phải được trang bị kiến thức tốt về tự động điều chỉnh và điều khiển.
Giáo trình “Hệ thống tự động tàu thủy” được biên soạn trên cơ sở các giáo trình
về cơ sở phần tử tự động và hệ thống tự động hệ động lực tàu thủy trong và ngoài
nước. Giáo trình “Hệ thống tự động tàu thủy” dùng để giảng dạy và tham khảo cho
sinh viên ngành máy tàu thủy và các ngành liên quan.
“Hệ thống tự động tàu thủy” là một trong những mô đun chủ yếu của sinh viên
ngành máy tàu thủy, trên cơ sở nắm vững mô đun này kết hợp với một số mô đun khác,
học viên có thể khai thác hệ động lực đạt kết quả cao, đồng thời làm cơ sở để nghiên
cứu các mô đun chuyên môn khác thấu đáo hơn.
Do trình độ và thời gian có hạn, chắc không tránh khỏi sai sót, mong bạn đọc góp
ý, phê bình để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hải Phòng , ngày…..........tháng…........... năm 2017
Chủ biên Lê Huy Thụ
3
MỤC LỤC
TT
1
Nội dung
Trang
3
Lời giới thiệu ..................................................................................
2
3
4
5
6
Mục lục............................................................................................
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành .................
Danh mục bảng...............................................................................
Danh mục hình vẽ, đồ thị................................................................
4
5
6
7
Nội dung………………………………………...
9
Bài 1: Bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ……………………………………...
Bài 2: Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ………………………….......…...
Bài 3: Bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược cứng......………………… …
Bài 4: Bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược mềm.........................................
Bài 5: Bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược tổng hợp..................................
Bài 6: Bộ điều tốc điện tử..........................................................................
10
14
18
23
27
33
Bài 7: Hệ thống tự động điều khiển từ xa động cơ diesel........................... 38
Bài 8: Hệ thống tự động Kiểm tra , báo động và bảo vệ............................
Bài 9: Hệ thống tự động cấp điện trên tàu thủy…................................….
Bài 10: Hệ thống tự động dốt và dừng đốt nồi hơi….................................
Bài 11: Hệ thống tự động cấp nước nồi hơi tàu thủy…………………
Bài 12: Hệ thống tự động điều khiển máy nén khí…….............................
Bài 13: Hệ thống tự động điều khiển bơm la canh buồng máy.................
Bài 14: Hệ thống tự động điều khiển máy lạnh thực phẩm…………
49
57
64
68
83
88
92
7
99
Tài liệu tham khảo.....................................................................................
4
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên nghành
STT
Ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ
Giải thích
chuyên ngành
BĐT
1
2
Bộ điều tốc
BĐC
Bộ điều chỉnh
3
ĐT
Đối tượng điều chỉnh
Máy phát điện
Bơm cao áp
4
MFĐ
5
BCA
6
HTTĐ
ĐKTX
BTH
Hệ thống tự động
Điều khiển từ xa
Bộ thực hiện
7
8
9
HSKĐĐ
LHN
Hệ số không đồng đều
Liên hệ ngược
10
5
Danh mục bảng
Tên bảng
STT
Trang
Bảng 2.1 Sự cố, nguyên nhân và biện pháp khắc phục cảu BĐT
cơ khí
16
1
2
3
Bảng 3.1 Sự cố, nguyên nhân và biện pháp khắc phục của
BĐT Woodward SG
21
26
Bảng 4.1 Bảng Sự cố nguyên nhân và biện pháp khắc phục
BĐT PSG
Bảng 5.1 Sự cố, nguyên nhân và biện pháp khắc phục của
BĐT UG
32
37
37
54
4
5
6
7
Bảng 6.1 Bảng hướng dẫn kiểm tra sự cố BTH
Bảng 6.2 Bảng nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khăc phục
BĐT điện tử
Bảng 8.1 Bảng các thông số cần kiểm tra
6
Danh mục hình vẽ, hình ảnh, đồ thị
STT Tên hình
Trang
10
Hình 1.1. Cấu tạo bộ điều tốc 1 chế độ
1
2
Hình 1.2. Đặc tính tĩnh của bộ điều tốc một chế độ
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc 1 chế độ
11
11
3
Hình 2.1. Bộ điều tốc cơ giới nhiều chế độ
14
15
15
18
19
21
24
25
27
28
33
34
38
40
42
44
45
46
47
49
58
4
Hình 2.2. Đặc tính tĩnh của bộ điều tốc nhiều chế độ
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ
Hình 3.1. Cấu tạo bên trong BĐT sử dụng LHN phụ cứng SG
Hình 3.2. Bộ điều tốc SG của hãng Woodward
5
6
7
8
Hình 3.3. Đường ống dầu cho bộ điều tốc
9
Hình 4.1. Cấu tạo bên trong BĐT sử dung LHN mềm PSG
Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý BĐT sử dụng LHN mềm( PSG)
Hình 5.1. Bộ điều tốc UG
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Hình 5.2. Bộ điều tốc LHN tổng hợp
Hình 6.1. Sơ đồ chức năng bộ điều tốc điện tử
Hình 6.2. Cấu tạo của thiết bị đếm vòng quay Kiểu xung
Hình 7.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống TĐĐKTX động cơ diesel
Hình 7.2. Sơ đồ đường ống khí nén khởi động động cơ diesel
Hình 7.3. Sơ đồ thuật toán khởi động động cơ
Hình 7.4. Sơ đồ thuật toán dừng động cơ
Hình 7.5. Sơ đồ thuật toán đảo chiều động cơ
Hình 7.6: Sơ đồ khối mạch thay đổi tốc độ quay của động cơ
Hình 7.7. Sơ đồ chương trình thay đổi tốc độ quay theo thời gian
Hình 8.1. Sơ đồ khối hệ thống kiểm tra, báo động và bảo vệ
Hình 8.2. Sơ đồ kiểm tra, thử, hiệu chỉnh mạch báo động/ bảo vệ áp suất
theo phương pháp dùng tín hiệu áp suất ban đấu của hệ thống
24
25
Hình 8.3. Sơ đồ kiểm tra, thử, hiệu chỉnh mạch báo động/ bảo vệ áp suất
theo phương pháp dùng tín hiệu áp suất khí nén
Hình 8.4. Sơ đồ kiểm tra, thử, hiệu chỉnh mạch báo động/ bảo vệ nhiệt độ
theo phương pháp dùng nước đun nóng (t< 100oC)
55
55
26
Hình 8.5: Sơ đồ kiểm tra, thử, hiệu chỉnh mạch báo động/ bảo vệ nhiệt độ
theo phương pháp dùng lò sấy chuyên dùng
Hình 9.1. Sơ đồ hệ thống tự động cấp điện trên tàu thủy
55
27
28
29
30
31
32
33
58
59
60
61
64
68
Hình 9.2. Sơ đồ hệ thống tự động điều iển động cơ lai máy phát
Hình 9.3. Biểu đồ bổ sung động cơ máy phát theo tải
Hình 9.4. Biểu đồ ngắt bớt động cơ máy phát theo tải
Hình 10.1. Sơ đồ minh họa một hệ thống tự động nồi hơi
Hình 11.1. Sơ đồ minh họa một hệ thống tự động nồi hơi
7
Hình 11.2. Hệ thống tự động điều chỉnh áp suất nước cấp
Hình 11.3. Đặc tính hoạt động của bơm cấp nước
Hình 11.4. Cảm biến mức nước theo độ chênh áp
Hình 11.5. Sơ đồ khối của bộ điều chỉnh mức nước một xung
Hình 11.6. BĐC mức nước một xung
69
70
71
71
72
73
74
74
75
75
77
77
78
82
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
Hình 11.7. Đặc tính tĩnh của BĐC mức nước một xung
Hình 11.8. Sơ đồ khối bộ điều chỉnh mức nước hai xung
Hình 11.9. Bộ điều chỉnh mức nước hai xung
Hình 11.10. Tín hiệu điều chỉnh của BĐC hai xung
Hình 11.11. Sơ đồ khối bộ điều chỉnh mức nước ba xung
Hình 11.12. BĐC mức nước ba xung
Hình 11.13. Tín hiệu điều chỉnh của BĐC mức nước ba xung
Hình 11.14. Đặc tính động của ba loại bộ điều chỉnh
Hình 11.15 Sơ đồ kiểm tra, thử mạch báo động /bảo vệ mức nước nồi hơi
kiểu ống thủy điện
Hình 12.1. Sơ đồ của một máy nén khí thực tế
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
84
86
88
92
93
94
94
94
94
95
95
95
Hình 12.2. Đồ thị biểu thị chu kỳ làm việc của máy nén khí
Hình 13.1. Hệ thống tự động điều chỉnh bơm nước la canh buồng máy
Hình 14.1. Hệ thống lạnh 3 buồng lạnh
Hình 14.2. Nguyên lý tự động điều chỉnh nhiệt độ
Hình 14.3a
Hình 14.3 b
Hình 14.4a
Hình 14.4b
Hình 14.5a
Hình 14.5b
Hình 14.6. Sơ đồ HTTĐ tẩy tuyết
8
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: Hệ thống tự động tàu thủy
Mã mô đun: MĐ 6840111.13
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun
- Vị trí: Mô đun được thực hiện sau khi học xong các môn học, mô đun:Kỹ thuật điện,
điện tử tàu thủy; Động cơ diesel; Nồi hơi, tua bin tàu thủy
- Tính chất: Hệ thống tự động tàu thủy là mô đun chuyên môn nghề trong danh mục các
mô đun/môn học đào tạo thuộc chương trình cao đẳng nghề Khai thác máy tàu thủy nhằm
trang bị cho sinh viên Kiến thức, kỹ năng đọc hiểu nắm bắt được nguyên lý hoạt động
của hệ thống tự động máy tàu thuỷ.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Mô đun Hê thống tự động tàu thủy cùng với
các mô đun chuyên môn khác trang bị Kiến thức chuyên môn giúp cho sinh viên hình
thành kỹ năng nghề tổng quát để khai thác hệ động lực tàu thủy một cách an toàn hiệu
quả.
Mục tiêu mô đun
- Về Kiến thức: Nhận biết về nhiệm vụ, nguyên lý cấu tạo và hoạt động của các hệ
thống tự động điều khiển điển hình dùng cho động cơ diesel tàu thuỷ, nồi hơi và hệ thống
tự động điều chỉnh các thiết bị phụ.
- Về kỹ năng: Khai thác, Kiểm tra các hệ thống tự động điều khiển điển hình dùng cho
động cơ Diesel tàu thuỷ, nồi hơi và các thiết bị phụ an toàn hiệu quả
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tuân thủ qui tắc an toàn và qui trình kỹ thuật,
phối hợp nhóm tốt và có ý thức bảo vệ con người, thiết bị cũng như môi trường.
Nội dung của mô đun:
9
BÀI 1: BỘ ĐIỀU TỐC CƠ KHÍ 1 CHẾ ĐỘ
Mã bài: MĐ 6840111.13.01
Giới thiệu bài
Bộ điều tốc cơ khí một chế độ có kết cấu đơn giản thường được trang bị trên các
động cơ diesel lai máy phát điện, trên các động cơ diesel cỡ nhỏ như động cơ lai máy
nén, lai bơm, trên các động cơ diesel thấp tốc lai chân vịt...
Mục tiêu của bài
- Trình bày được nguyên lý làm việc, đặc điểm bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ.
- Nhận biết được các phần tử và vai trò của chúng trong bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ.
Bảo dưỡng, hiệu chỉnh bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ theo đúng qui trình kỹ thuật.
- Tuân thủ qui tắc an toàn và qui trình kỹ thuật, phối hợp nhóm tốt và có ý thức bảo vệ
con người, thiết bị cũng như môi trường.
Nội dung bài
1. Cấu tạo, đặc điểm bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ
1.1 Cấu tạo bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ
Hình 1.1. Cấu tạo bộ điều tốc 1 chế độ
Bộ điều tốc một chế độ chỉ có tác động điều chỉnh để duy trì vòng quay ổn định ở
một giá trị đặt trước nhất định, khi khai thác động cơ ở các chế độ vòng quay khác giá trị
này thì bộ điều tốc không có tác dụng điều chỉnh, lúc đó động cơ làm việc theo đặc tính
ngoài không có bộ điều tốc. Vòng quay làm việc của bộ điều tốc một chế độ thường là
vòng quay định mức, vòng quay tối thiểu ổn định hoặc vòng quay cực đại.
Mâm quay và cặp quả văng được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng
côn. Khi động cơ hoạt động với vòng quay ổn định ở vòng quay làm việc của bộ điều tốc,
lực ly tâm do cặp quả văng 2 tạo ra cân bằng với sức căng của lò xo 4 tại vòng bi chặn 3.
10
1.2 Đặc điểm của bộ điều tốc 1 chế độ
Đặc điểm cơ bản của bộ điều tốc một chế độ là sức căng của lò xo tốc độ không thay đổi.
Trên thực tế bộ điều tốc nhiều chế độ có thể được dùng như bộ điều tốc một chế độ khi động cơ
chỉ hoạt động ở một vòng quay nhất định, người khai thác sẽ ấn định tốc độ đặt ở một giá trị cố
định. Trong quá trình khai thác động cơ người khai thác không tác động để thay đổi tốc độ đặt
của bộ điều tốc (không thay đổi sức căng của lò xo tốc độ).
Hình 1.2. Đặc tính tĩnh của bộ điều tốc một chế độ
Bộ điều tốc một chế độ thường được trang bị cho các động cơ diesel lai máy phát điện, các
động cơ diesel cỡ nhỏ như động cơ lai máy nén, lai bơm, các động cơ diesel thấp tốc lai chân vịt...
Hình 1.2 biểu thị dạng đặc tính tĩnh của bộ điều tốc một chế độ. Bộ điều tốc làm
việc và duy trì vòng quay ở no (có thể là một trong các giá trị vòng quay định mức, vòng
quay tối thiểu ổn định hoặc vòng quay cực đại...) và lân cận. Ở các chế độ vòng quay
khác bộ điều tốc không có tác dụng, động cơ làm việc theo đặc tính ngoài.
2. Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc 1 chế độ
2.1Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc 1 chế độ
2.2 Nguyên lý làm việc
Giả sử phụ tải của động cơ tăng, vòng quay của động cơ tức thời sẽ bị giảm, lực ly tâm
do cặp quả văng tạo ra giảm đi, lò xo sẽ đẩy vòng bi chặn đi xuống, thanh truyền ABC do
đó bị kéo quay cùng chiều Kim đồng hồ quanh điểm tựa A, thanh răng bơm cao áp được
đẩy theo chiều (+) tăng lượng nhiên liệu cấp vào động cơ. Khi nhiên liệu cấp vào động cơ
11
đã tăng lên thì vòng quay của động cơ sẽ dần tăng lên, lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra
sẽ dần cân bằng với sức căng lò xo trên vòng bi chặn. Khi trạng thái cân bằng được thiết
lập lại thì thanh răng bơm cao áp ở một vị trí khác tương ứng với phụ tải mới, sức căng
của lò xo tốc độ bị thay đổi một ít. Liên kết giữa thanh truyền ABC (trục ra của bộ điều
tốc) và thanh răng nhiên liệu thường là liên kết mềm (qua lò xo hoặc xy lanh giảm chấn).
Khi phụ tải giảm thì bộ điều tốc hoạt động ngược lại.
3. Kiểm tra, bảo dưỡng bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ
3.1. Thay dầu BĐT
Dầu dùng cho BĐT cơ khí có các chức năng cơ bản bôi trơn và làm mát. Vì vậy
chất và lượng dầu dùng cho BĐT rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất rất lớn đến chất lượng
điều chỉnh, độ tin cậy, độ bền của BĐT. Người ta đã thống kê rằng 50 % hư hỏng BĐT
có nguyên nhân do dầu của BĐT : thiếu, lẫn tạp chất, biến chất, không đúng chủng loại.
Dầu dùng cho BĐT phải bảo đảm các yêu cầu là: có khả năng bôi trơn tốt, tính ổn định lý
hoá cao, không ăn mòn các chi tiết và sơn bên trong, không lẫn các tạp chất, độ nhớt phải
phải đủ và ôn định, đủ lượng.
Việc thay dầu cho BĐT có ý nghĩa rất quan trọng để duy trì chất lượng điều chỉnh,
độ tin cậy và độ bền của BĐT. Thay dầu cho BĐT trong những trường hợp sau:
- Thay dầu định kỳ: theo qui định của nhà chế tạo, thường 6 tháng/ lần, hoặc theo
số giờ hoạt động.
- Thay dầu bất thường: bất cứ khi nào thấy dầu không bảo đảm chất lượng
- Thay dầu sau khi sửa chữa, bảo dưỡng.
Qui trình thay dầu cho BĐT thường được các nhà chề tạo chỉ dẫn trong các tài liệu
hướng dẫn sử dụng. Tuy vậy, quy trình thay dầu BĐT nói chung như sau:
Bước 1: Chuẩn bị các dụng cụ cần thiết và dầu thay thế, bổ sung đúng chủng loại .
Bước 2: Khởi động động cơ, cho đông cơ làm việc để dầu điều tốc đạt đến nhiệt độ
bình thường, sau đó giảm tốc độ đến giá trị thấp và dừng động cơ.
Bước 3: Mở cửa xả, xả dầu trong khi điều tốc còn đang nóng cho đến khi dầu
ngừng chảy. Nếu dầu bị nhiễm bẩn hay màu dầu bị thay đổi chúng ta cần rửa sạch điều
tốc.
Bước 4: Đóng cửa xả sau khi toàn bộ dầu đã được xả ra ngoài.
Bước 5: Bổ sung dầu sạch vào điều tốc đến mức theo quy định
Bước 6: Khởi động động cơ, tiến hành xả khí lẫn vào trong quá trình nạp dầu
Bước 7: Mở to van kim cho đến khi dao động tắt dần và hệ thống làm việc ổn định.
Bước 8: Đóng bớt van kim bù sau khi động cơ làm việc ổn định.
3.2 Hiệu chỉnh BĐT
Hiệu chỉnh BĐT nhằm mục đích bảo đảm cho sự hoạt động phối hợp giữa BĐT
và động cơ đạt độ ổn định cần thiết, đạt các chỉ tiêu chất lượng ở chế độ tĩnh và chế độ
động.
BĐT được hiệu chỉnh trong các trường hợp :
- Sau khi thay dầu,
- Sau bảo dưỡng sửa chữa
12
- Thay mới BĐT, mặc dù BĐT đã được hiệu chỉnh và thử ở trên bệ thử hoặc ở
xưởng.
- Khi xác định được BĐT được hiệu chỉnh chưa đúng.
Qui trình hiệu chỉnh BĐT 1 chế độ trên các động cơ làm việc độc lập như sau :
Bước 1: Chuẩn bị trươc khi hiệu chỉnh
- Kiểm tra, đảm bảo tình trạng kỹ thuật động cơ, bộ điều tốc.
- Kiểm tra, đảm bảo mối liên hệ BĐT-thanh răng BCA- động cơ phải bình thường,
lắp đặt đúng
- Chuẩn bi đầy đủ dụng cụ đo và dùng để hiệu chỉnh.
Bước 2-Hiệu chỉnh tĩnh
Thực hiện sau khi hiệu chỉnh sơ bộ BĐT để đạt độ ổn định cần thiết.
- Hiệu chỉnh độ không đồng đều (đô sụt tốc - speed droop) thông qua cơ cấu liên
hệ ngược phụ cứng(tỷ số truyền của thanhABC): diesel lai MFĐ = 0~5%
- Hiệu chỉnh hệ số không nhạy : phụ thuộc tình trạng ký thuật của BĐT, cơ cấu
liên hệ BĐT-thanh răng BCA- động cơ, các khớp nối, ma sat của các thanh răng...
- Hiệu chỉnh các giá trị giới hạn :
+ Giới hạn tải(mômen),
+ Giới hạn phạm vi đặt tốc độ cao nhất/ thấp nhất
+ Các đặc tính giới hạn của các thiết bị phụ khác nếu có (theo hướng dẫn)
Bước 3-Hiệu chỉnh động:
Thực hiện sau khi đã hiệu chỉnh tĩnh vì nếu hiệu chỉnh động trước sau đó hiệu
chỉnh hệ số không đồng đều sẽ ảnh hưởng đến kết quả hiệu chỉnh động và phải Kiêm tra
và hiệu chỉnh động lại. Hiệu chỉnh động nhằm bảo đảm hệ thống hoạt động ổn định và
đạt các chỉ tiêu về chế độ động mà cơ bản là:
- Thời gian điều chỉnh Tdc<5~10 giây
- Độ quá điều chỉnh(độ lệch động) nmax% < 20~30%
Trong một phạm vi nhất định thì hai thông số này tỷ lệ nghịch với nhau nên khi
hiệu chỉnh phải lưu ý để cả hai đều toả mãn yêu cầu kỹ thuật.
- Đối với các BĐT cơ khí 1 chế độ hoạt động theo quy luật tỷ lệ thì khả năng hiệu
chỉnh động rất ít mà chủ yếu phụ thuộc vào sự phù hợp BĐT- động cơ, cơ cấu truyền từ
trục tác động BĐT dến thanh răng BCA. Những BĐT này còn được gọi là BĐT tĩnh học.
Bước 4-Thử BĐT :
BĐT và động cơ làm việc ở các chế độ tải và thay đổi tốc độ đặt, Kiểm tra các đặc
tính giới hạn. Hiệu chỉnh lại nếu cần thiết.
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Nêu mục đích việc trang bị bộ điều tốc cho động cơ diesel tàu thủy ?
2. Vẽ hình và trình bày nguyên lý làm việc của bộ điều tốc cơ khí 1 chế độ ?
3. Thực hiện công việc thay dầu bộ điều tốc 1 chế độ
4. Thực hành hiệu chỉnh bộ điều tốc 1 chế độ khi vòng quay động cơ bị dao động.
13
BÀI 2: BỘ ĐIỀU TỐC CƠ KHÍ NHIỀU CHẾ ĐỘ
Mã bài: MĐ 6840111.13.02
Giới thiệu bài
Bộ điều tốc nhiều chế độ cho phép thay đổi vòng quay đặt trước và nó sẽ tác động
để duy trì ổn định vòng quay của động cơ theo giá trị đặt khi phụ tải nằm trong khả năng
phát ra công suất của động cơ.
Mục tiêu của bài
- Trình bày được nguyên lý làm việc, đặc điểm bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ.
- Nhận biết được các phần tử và vai trò của chúng trong bộ điều tốc cơ khí nhiều chế
độ. Bảo dưỡng, hiệu chỉnh bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ theo đúng qui trình kỹ thuật..
- Tuân thủ qui tắc an toàn và qui trình kỹ thuật, phối hợp nhóm tốt và có ý thức bảo vệ
con người, thiết bị cũng như môi trường.
Nội dung bài
1. Cấu tạo, đặc điểm bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ
1.1. Cấu tạo bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ
Hình 2.1. Bộ điều tốc cơ giới nhiều chế độ
1- khớp trượt; 2- đĩa tỳ; 3- đĩa bọc quả văng hình sao; 4- quả văng; 5- đĩa côn; 6- 20 –
trục điều khiển sức căng lò xo; 7- cần căng lò xo; 8 và 9- thanh kéo thanh răng nhiên
liệu; 10- vỏ; 11- rồng đen; 12- tấm đệm; 13, 18- lò xo; 14- đai kẹp; 15- vít điều chỉnh độ
không đồng đều; 16- tấm chắn dầu; 17- cần điều chỉnh; 19- tay điều khiển; 21, 22- chốt
tỳ hạn chế; 23- cam giới hạn; 24- trục cần điều chỉnh
Bộ điều tốc nhiều chế độ cho phép thay đổi vòng quay đặt trước và nó sẽ tác động
để duy trì ổn định vòng quay của động cơ theo giá trị đặt khi phụ tải nằm trong khả năng
phát ra công suất của động cơ.
14
Mâm quay và cặp quả văng được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh
răng côn. Khi vòng quay của động cơ tương ứng với vòng quay làm việc của bộ điều tốc
thì lực ly tâm do cặp quả văng 2 tạo ra cân bằng với sức căng của lò xo tại vòng bi chặn 3.
1.2 Đặc điểm của bộ điều tốc nhiều chế độ
Hình 2.2. Đặc tính tĩnh của bộ điều tốc nhiều chế độ
Đường đặc tính tĩnh của bộ điều tốc ở các chế độ vòng quay khác nhau lập thành họ
các đường đặc tính. Mỗi đường đặc tính tương ứng với một giá trị vòng quay đặt trước
của bộ điều tốc.
Bộ điều tốc nhiều chế độ có thể được trang bị cho các động cơ diesel lai chân vịt
hoặc lai bơm, khi trang bị cho động cơ diesel lai máy phát điện thì vòng quay đặt trước
được đặt ở vòng quay định mức của máy phát điện.
2. Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc nhiều chế độ
2.1 Sơ đồ nguyên lý
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ
Giả sử động cơ đang hoạt động ổn định ở vòng quay làm việc của bộ điều tốc. Giả
sử phụ tải của động cơ tăng, vòng quay tức thời của động cơ sẽ bị giảm, lực ly tâm do cặp
quả văng tạo ra giảm đi, lò xo sẽ đẩy vòng bi chặn đi xuống, thanh truyền ABC do đó bị
kéo quay cùng chiều Kim đồng hồ quanh điểm tựa A, thanh răng bơm cao áp được đẩy
theo chiều (+) tăng lượng nhiên liệu cấp vào động cơ. Khi nhiên liệu cấp vào động cơ đã
15
tăng lên thì vòng quay của động cơ sẽ dần tăng lên, lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra sẽ
dần cân bằng với sức căng lò xo trên vòng bi chặn. Khi trạng thái cân bằng được thiết lập
lại thì thanh răng bơm cao áp ở một vị trí khác tương ứng với phụ tải mới, sức căng của
lò xo tốc độ bị thay đổi một ít.
Tay điều khiển 7 được dùng để thay đổi sức căng của lò xo tốc độ. Khi đẩy tay
điều khiển lên lò xo tốc độ sẽ bị nén lại đẩy vòng bi chặn 3 đi xuống. Thanh truyền ABC
bị kéo đi xuống sẽ đẩy thanh răng nhiên liệu theo chiều (+), cấp thêm nhiên liệu vào động
cơ để tăng vòng quay của động cơ. Trạng thái cân bằng được lập lại khi vòng quay của
động cơ đạt tới giá trị đặt mới.
3. Bảo dưỡng và hiệu bộ điều tốc nhiều chế độ
3.1 Một số lưu ý trong vận hành và khai thác
Theo cấu tạo của BĐT cơ khí nhiều chế độ, dầu cấp cho điều tốc chỉ nhằm mục đích
bôi trơn các bề mặt tiếp xúc cơ khí, hạn chế mài mòn tại các vị trí chuyển động, vì vậy
đường dầu cấp cho điều tốc thường được trích từ đường dầu bôi trơn cho động cơ. Trong quá
trình vận hành cần lưu ý các đường dầu cấp, tránh trường hợp bị tắc dẫn đến hư hỏng BĐT.
Các hư hỏng của BĐT cơ khí nhiều chế độ chủ yếu do mài mòn các khớp nối truyền
động, điều này sẽ làm cho bộ điều tốc làm việc chậm, vùng không nhạy của điều tốc tăng
lên, trong quá trình khai thác BĐT cơ khí nhiều chế độ cần phải thường xuyên kiểm tra độ rơ
lắc của các khớp nối từ BĐT đến thanh răng.
Theo hướng dẫn sử dụng của nhà chế tạo, cần phải kiểm tra số giờ của điều tốc để
xuất đại tu thay thế các vòng bi, các phớt làm kín dầu tránh cho điều tốc làm việc dao động
và mài mòn do ma sát.
Đối với bộ điều tốc cơ khí nhiều chế đô, tuy có tuổi thọ cao, độ ổn định điều khiển tốt
nhưng hạn chế về độ nhạy, đáp ứng về sự thay đổi phụ tải và thay đổi tốc độ chậm. Do đó
chúng ta không nên có những tác động không cần thiết để cải thiện độ nhạy của chúng.
3.2 Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục
Với các đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc như trên, trong quá trình vận hành bộ
điều tốc cơ khí, ta sẽ gặp một số hiện tượng hư hỏng xảy ra. Để thuận tiện trong việc khắc
phục xử lý, dưới đây dưới thiệu bảng thống kê các sự cố, nguyên nhân và biện pháp khăc
phục.
Bảng 2.1 Sự cố, nguyên nhân và biện pháp khắc phục cảu BĐT cơ khí
stt Sự cố
Nguyên nhân
Cách khắc phục
1
Trục ra điều tốc bị rơ Kiểm tra sửa chữa lại trục ra điều tốc
hoặc kẹt
Bánh răng dẫn động
không ăn khớp, lêch
tâm
Động cơ làm việc
không đều ở các xy
lanh
Kiểm tra lại ăn khớp bánh răng, cân chỉnh
tâm trục
Tốc độ động cơ
dao động
Kiểm tra nhiệt độ khí xả, Pc, Pmax trên các
xy lanh để khắc phục
Điện áp điêu chỉnh
không đúng
Kiểm tra lại điện áp và khắc phục.
Kiểm tra lại ăn khớp giữa các bánh rang
16
2
3
Động cơ truyền động Kiểm tra độ nhấp nhô bề mặt các răng
không đều
Kiểm tra đồng tâm các bánh răng
Đầu trục hay trục
ra điều tốc dao
động
Kiểm tra khe hở giữa các bánh răng
Nới lỏng các bu lông, chỉnh lại và siết chặt
Bu lông siết đế điều
tốc không đều nhau
Hệ số chỉnh không
đúng
Điều chỉnh lại hệ số để phân chia tải cho
đúng
Tải không phân
chia hợp lý trên
các động cơ làm
việc song song
Tăng hệ số chống lại sự tăng tải
Giảm hệ số làm tăng sự tăng tải
Điều chỉnh lại khớp nối
Khớp ma sát đặt tốc
độ làm việc kém
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. So sánh đặc điểm bộ điều tốc 1 chế độ và nhiều chế độ?
2. Vẽ hình và trình bày nguyên lý làm việc của bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ?
3. Trình bày quy trình kiểm tra, bảo dưỡng bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ?
4. Thực hiện công việc hiệu chỉnh bộ điêu tốc nhiều chế độ khi trục ra dao động.
17
BÀI 3: BỘ ĐIỀU TỐC SỬ DỤNG LIÊN HỆ NGƯỢC CỨNG
Mã bài: MĐ 6840111.13.03
Giới thiệu bài
Phần tử phản hồi phụ trong bộ điều tốc là phần tử truyền tác động từ đầu ra của một
phần tử nào đó đến đầu vào của chính phần tử này hoặc đầu vào của một phần tử khác
nằm trước nó với mục đích tăng chất lượng hoạt động của hệ thống.
Trong bộ điều tốc phản hồi phụ được dùng để tăng chất lượng điều chỉnh và thường được gọi
là liên hệ ngược.
Bộ điều tốc thủy lực SG (Simple Governor): đây là bộ điều tốc thuỷ lực đơn giản,
có hệ số không đều δ ≠ 0 và có thể hiệu chỉnh được δ. Có các loại SG-32, SG-40...giống
nhau về cấu tạo và nguyên lý hoạt động chỉ khác nhau về công suất trục ra.
Mục tiêu của bài
- Trình bày được nguyên lý làm việc, đặc điểm bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược
cứng.
- Nhận biết được các phần tử và vai trò của chúng trong bộ điều tốc sử dụng liên hệ
ngược cứng. Bảo dưỡng, hiệu chỉnh bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược cứng theo đúng
qui trình kỹ thuật.
- Tuân thủ qui tắc an toàn và qui trình kỹ thuật, phối hợp nhóm tốt và có ý thức bảo vệ
con người, thiết bị cũng như môi trường.
Nội dung bài
1. Cấu tạo, đặc điểm bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược cứng
1.1 Cấu tạo bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược cứng
Chú thích:
1: Ống bao
2: Piston lực
3: Thanh truyền
4: Vít điều chỉnh HSKĐĐ
5: Trục ra điều tốc
6: Cần đặt tốc độ
7: Quả văng
8: Van trượt điều khiển
9: Cửa điều khiển
Hình 3.1. Cấu tạo bên trong BĐT sử dụng LHN phụ cứng SG
2. Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược cứng
18
THANH TRUYỀN
CƠ CẤU LÒ XO BÙ
(LIÊN HỆ NGƯỢC MỀM)
VÍT GIỚI
HẠN TÓC ĐỘ
ĐẠT THẤP
GIẢM
NHIÊN
LIỆU
TĂNG
NHIÊN
LIỆU
CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH HỆ
SỐ KHÔNG ĐỀU TỐC ĐỘ
GIẢM HỆ SỐ
KHÔNG ĐỀU
THANH TRUYỀN TỰ DO
TRỤC THAY ĐỔI
TỐC ĐỘ ĐẶT
TRỤC RA
TĂNG TỐC ĐỘ ĐẶT
LÒ XO TỐC
ĐỘ
VÍT GIỚI
HẠN TÓC ĐỘ
ĐẶT CAO
THANH TRUYỀN
TRỤC RA
CƠ CẤU ĐIỀU
CHỈNH TỐC ĐỘ ĐẶT
QUẢ VĂNG
ỐNG BAO VAN TRÀN
PISTON LỰC
VAN TRÀN
MÂM ĐỠ
QUẢ VĂNG
ĐƯỜNG DẦU
VÀO
ĐĨA ĐIỀU
CHỈNH
DẦU TRUNG GIAN
DẦU ÁP LỰC
LÒ XO VAN TRÀN
BƠM
DẦU
DẦU XẢ
DẦU CẤP
Hình 3.2. Bộ điều tốc SG của hãng Woodward
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 trượt đứng yên ở một vị trí nhất
định. Vành điều khiển của van trượt khi đó được duy trì ở vị trí che kín cửa dầu vào xi
lanh lực. Piston lực do đó được giữ ở một vị trí nhất định qui định vị trí của thanh răng
nhiên liệu tương ứng với phụ tải hiện tại của động cơ. Lúc ấy dầu có áp suất cao từ bơm
sẽ thắng sức căng lò xo của van tràn đẩy van tràn sang phải mở cho dầu tuần hoàn từ cửa
đẩy về cửa hút của bơm.
Trong trường 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 trượt bị đẩy đi xuống kéo theo
van trượt điều khiển đi xuống, do đó cửa dầu vào phía bên dưới của xi lanh lực thông với
đường cấp từ bơm. Dầu được cấp vào khoang bên dưới của xilanh lực đẩy piston lực đi
lên, qua cơ cấu thanh truyền làm xoay trục ra theo chiêù (+) và do đó kéo thanh răng
nhiên liệu quay theo chiều tăng lượng nhiên liệu cấp vào động cơ. Lúc đó đầu bên trái
(phía cán piston lực) của thanh truyền tự do (floating lever) đi lên, thanh truyền này quay
tức thời quanh đầu bên phải (với điểm tựa là cơ cấu thay đổi tốc độ đặt speed adjusting
shaft) của nó do đó khối chặn lò xo tốc độ bị kéo đi lên làm giảm sức căng của lò xo tốc
độ đi một ít, nghĩa là sau khi phụ tải tăng cùng với sự tăng lên của vòng quay do lượng
nhiên liệu cấp vào đã được tăng lên, liên hệ ngược cũng có tác dụng đưa van trượt trở lại
vị trí mà vành điều khiển che kín cửa dầu vào piston lực. Tuy nhiên hậu quả kéo theo là
19
vòng quay ở chế độ cân bằng mới cũng giảm đi một ít do tốc độ đặt (sức căng lò xo tốc
độ) đã bị giảm đi một ít. Đây chính là nguyên nhân vì sao đây là bộ điều tốc có hệ số
không đều ≠ 0 (tồn tại sai số tĩnh). Trạng thái cân bằng được thiết lập khi vành điều
khiển che kín cửa dầu vào xi lanh lực. Động cơ hoạt động ở vòng quay nhỏ hơn giá trị đặt
một ít, thanh răng nhiên liệu của bơm cao áp ở vị trí mới tương ứng với phụ tải mới.
Để thay đổi tốc độ độ đặt: xoay cơ cấu thay đổi tốc độ đặt theo chiều (+), sức căng
lò xo tốc độ sẽ tăng lên và tức thời thắng lực ly tâm do cặp quả văng tạo ra do đó đẩy van
trượt điều khiển đi xuống. Sau đó hoạt động của bộ điều tốc tương tự như trường hợp
phụ tải giảm nhưng kết quả là vòng quay của động cơ tăng lên và ổn định ở giá trị nhỏ
hơn đặt mới một chút.
Trường hợp phụ tải giảm và giảm tốc độ đặt bộ điều tốc hoạt động ngược lại.
Trên đây chỉ là những mô tả đơn giản và tuần tự về hoạt động của bộ điều tốc. Trên
thực tế các quá trình xảy ra gần như đồng thời và rất phức tạp.trình xảy ra đồng thời và
rất phức tạp.
3. Kiểm tra, bảo dưỡng bộ điều tốc sử dụng liên hệ ngược cứng
3.1 Một số lưu ý trong vận hành
Chiều quay của điều tốc: Chiều quay của trục dẫn động điều tốc nhìn từ trên xuống
theo chiều kim đồng hồ, thì đường cấp dầu cho điều tốc phải lắp vào đường cấp dầu bên
trái theo hướng nhìn vào bảng hiệu phía dưới đế điều tốc. Trong trường hợp điều tốc
quay theo chiều ngược lại thì đường cấp dầu cho điều tốc nằm ở phía phải bảng hiệu.
- Điều chỉnh HSKĐĐ:
Đối với động cơ làm việc độc lập: Nếu tốc độ động cơ không ổn định, dừng động
cơ và tăng nhẹ vành định vị theo chiều tăng HSKĐĐ khoảng 1 vạch rồi khởi động lại
động cơ. Thông thường trong trường hợp này tốc độ động cơ sẽ thay đổi, nếu tốc độ động
cơ chưa ổn định ta tiếp tục tăng HSKĐĐ dần cho đến khi động cơ hoạt động ổn định. Giá
trị HSKĐĐ nhỏ sẽ làm mất đi tính ổn định của động cơ như dao động, tăng ga đột ngột
hoặc đáp ứng rất khó khăn khi tải thay đổi. Nếu HSKĐĐ quá lớn sẽ làm cho động cơ đáp
ứng chậm khi tăng hoặc giảm tải.
Trong khai thác và vận hành BĐT SG cần lưu ý đến dầu sử dụng cho BĐT. Đối với BĐT
có két dầu phụ lắp đặt dưới điều tốc, chú ý đến gioăng dầu giữa trục dẫn động và két dầu,
trong trường hợp gioăng dầu không kín sẽ dẫn tới mất dầu điều tốc, dầu sẽ chảy về động
cơ. Lưu ý bơm dầu và phin lọc trước khi vào điều tốc, trong tường hợp độc chênh lệc
mức dầu tối thiểu không đạt dầu sẽ không được cấp và điều tốc, khó khởi động động cơ.
(Hình 3.3). Dầu quá bẩn là nguyên nhân chính dẫn đến các sự cố của BĐT. BĐT SG sử
dụng dầu của động cơ nên người khai thác cần chú ý đến chất lượng dầu nhờn dùng cho
động cơ.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
100 trang
26/03/2022
4960
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hệ thống tự động tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_tu_dong_tau_thuy_nghe_khai_thac_may_tau.pdf
