phân tích nguyên lý hoạt động đặc điểm cấu tạo và sửa chữa bộ điều tốc woodward ug – 8 trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel tàu thủy

SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN
ooOoo




TRẦN CÔNG BẰNG





PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ SỬA CHỮA
BỘ ĐIỀU TỐC WOODWARD UG – 8
TRONG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH

CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN




NHA TRANG, 06/2006

Chương 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



2

BỘ ĐIỀU TỐC WOODWARD UG – 8
CỦA ĐỘNG CƠ NOHAB POLAR F216V

1.1. ĐỘNG CƠ NOHAB POLAR F216V:
- Động cơ NOHAB Polar F216V được sản xuất bởi công ty WARSILLA của
Thụy Điển. Đây là công ty chuyên sản xuất động cơ thủy chuyên dùng công suất
trung bình, lớn.
Các thông số kỹ thuật của Động cơ NOHAB Polar F216V:
- Kiểu động cơ: F216V.
- Số hiệu: 2756.
- Công suất toàn tải: 3520 Bhp.
- Số vòng quay toàn tải: 825 rpm.
- Số vòng quay chạy không tải: 400 rpm.

- Áp suất nén ở 50% tải: 46Kp/cm
2
.
- Áp suất nén ở 100% tải: 105 Kp/cm
2
.
- Thứ tự nổ: 1-13-5-11-3-10-2-16-8-12-4-14-6-15-7-9.
- Đường kính xy lanh: 250mm.
- Hành trình (S): 230 mm.
- Dung tích một xylanh: 14,7 dm/xylanh.
- Góc giữa các hàng một xylanh: 45
0
.
- Động cơ được tăng áp bằng tuabin khí xả hiệu VTR 251 của công ty ABB.
- Động cơ được bôi trơn cưỡng bức kiểu catte khô.
- Động cơ được làm mát cưỡng bức nhờ hai vòng tuần hoàn.
- Động cơ NOHAB Polar F216V được lắp trên tàu cứu hộ SAPA của công ty dịch
vụ dầu khí PTSC.
1.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ NOHAB POLAR F216V:
1.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống nhiên liệu động cơ NOHAB Polar F216V:
- Sơ đồ và nguyên lý hoạt động:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



3

Hình 1-1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Nohab Polar F216V.
1. Thùng chứa, 2. Lộc thô, 3, 7, 8, 9, 15, Van một chiều, 4. Bơm nâng, 5. Két
nhiên liệu hàng ngày, 6. Van dẫn lưu, 10. Bơm chuyển nhiên liệu, 11. Lọc nhiên
liệu, 12. Bơm cao áp, 13. Vòi phun, 14. Van dầu hồi, 16. Thiết bị giảm âm, 17.
Đồng hồ đo áp suất, 18. Két dầu rò rĩ.
- Nhiên liệu từ thùng chứa (1) sẽ được bơm nâng (4) hút qua lưới lọc (2), qua van
một chiều (3) vào thùng chứa nhiên liệu hàng ngày (5). Tại đây nhiên liệu được
bơm chuyển nhiên liệu (10) hút qua lưới lọc (11) đến bơm cao áp.
- Trước lọc nhiên liệu (11) có van dẫn dầu hồi (14). Khi áp suất nhiên liệu vượt
quá giới hạn cho phép van mở và nhiên liệu được dẫn về két nhiên liệu hàng ngày
(5). Các đường dẫn dầu rò rĩ từ nắp xylanh và bơm cao áp được dẫn về ống dẫn
cạnh block xylanh và đưa về két chứa nhiên liệu rò rĩ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



4

- Đồng hồ đo áp suất nhiên liệu (17) là thiết bị cảnh báo chỉ áp suất nhiên liệu
trong đường ống trước bơm cao áp.
1.2.2. Bơm chuyển nhiên liệu :

Hình 1-2. Sơ đồ cấu tạo bơm chuyển nhiên liệu động cơ Nohab Polar F216V.
1. Đệm lót kín, 2. Phớt chắn dầu, 3. Khớp nối, 4. Van, 5. Bánh răng chủ
động, 6. Bánh răng bị động, 7. Nắp đậy.

- Bơm chuyển nhiên liệu ở đây là bơm bánh răng, được lắp trong hộp trục khuỷu
và được dẫn động bằng bộ phận nối với bơm dầu.
- Bạc đỡ bơm được bôi trơn bằng áp suất của nhiên liệu.
- Bên trong bơm có bánh răng dẫn động (5) ăn khớp với bánh răng dẫn hướng (6)
Khi bánh răng dẫn động quay làm quay bánh răng dẫn hướng hút dầu vào thân bơm,
sau đó nén lại và gạt dầu ra các van một chiều, đưa đến bơm cao áp.
- Áp suất và lượng nhiên liệu nạp vào được giới hạn bởi các van (dummy valve).
1.2.3. Lọc nhiên liệu :

2

1

3
4
5

6
7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Trần Công Bằng Lớp: 43DLTT-SG



5

Hình 1-3. Sơ đồ cấu tạo lọc nhiên liệu động cơ Nohab Polar F216V.
1. Ống nối đường nhiên liệu vào, 2. Nút lọc, 3. Vít thơng hơi, 4. Ống thốt hơi, 5.
Van tràn, 6. Van ba ngã, 7. Đường nhiên liệu ra, 8. Phần tử lọc, 9. Nút xả dầu.
- Động cơ được lắp một bình lọc nhiên liệu kiểu nỉ. Nhiên liệu được bơm chuyển
đưa vào bình qua ống nối (1). Trong bình nhiên liệu tiếp tục đi qua các phần tử lọc
(8) và ra ngồi đến bơm cao áp (7).
- Khố (3) chiều có tác dụng cho nhiên liệu chạy từ bình (1) sang bình (2) hoặc
chạy thẳng ra ngồi khơng qua các phần tử lọc.
- Trên thân bình lọc có gắn một va tràn (5) bảo vệ bình lọc và các phần tử lọc khi
áp suất nhiên liệu cao. Dưới bình lọc có hai nút xả nhiên liệu cặn ( 9).
1.2.4. Bơm cao áp:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



6


Hình 1-4. Sơ đồ cấu tạo Bơm cao áp động cơ Nohab Polar F216V.
1. Piston Bca, 2. Ống lót, 3. Thanh răng nhiên liệu, 4. Đường dầu trong ống lót,
5. Khoang chứa nhiên liệu, 6. Van tiết lưu, 7. Vít thông hơi, 8. Ống xoay, 9. Lò xo,
10. Ống nối với đường ống cao áp.
- Động cơ có một bơm cao áp (BCA) cho một xylanh. Bơm được gắn vào đế bơm
và được dẫn động nhờ trục cam.
- Đây là loại bơm cao áp đơn kiểu Bosh.
- Để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, trên thân piston BCA có một rảnh khía
thẳng đứng từ đỉnh của piston và một rảnh xiên. Khi piston mở cửa hút và cửa xả

trong xylanh BCA ở hành trình đi xuống từ ĐCT đến ĐCD, nhiên liệu được hút vào
xylanh BCA. Trong hành trình đi lên piston bắt đầu nén nhiên liệu khi đóng hết các
cửa hút và cửa xả trên thân xylanh bơm, khi áp suất nhiên liệu đủ lớn thắng sức
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



7

căng lò xo van cao áp, đẩy van cao áp lên cấp nhiên liệu vào đường ống cao áp. Quá
trình cung cấp nhiên liệu kết thúc khi rảnh xiên trên thân piston gặp cửa hút và cửa
xả, nhiên liệu sẽ được xả trực tiếp nhờ rảnh khía thẳng đứng trên thân piston.
- Hành trình có ích của piston có thể thay đổi được nhờ thanh răng điều khiển
(3) được dẫn động nhờ bộ điều tốc UG – 8.

Hình 1- 5. Sơ đồ làm việc của bộ điều tốc UG – 8.
1. Thanh điều chỉnh giới hạn dừng lớn nhất 5. Bơm cao áp
2. Tthanh đẩy 6. Bộ điều tốc
3. Thanh điều khiển 7. Thanh nối
4. Thanh răng nhiên liệu
1.2.5. Vòi phun :
1

3

2

4

5

7

6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



8


Hình 1- 6. Sơ đồ cấu tạo vòi phun động cơ Nohab Polar F216V.
1. Thân vòi phun, 2. Đầu vòi phun, 3. Đường nhiên liệu vào, 4. Thanh đẩy, 5. Lò
xo, 6. Kim phun, 7. Ống bao, 8. Vít điều chỉnh, 9. Đai ốc hãm, 10. Ống dẫn rò rĩ,
11, Rong đền thép.
- Trên mỗi nắp xylanh được gắn một vòi phun ở giữa.
- Các thành phần chính của vòi phun bao gồm : thân vòi phun (1), đầu phun (2),
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG

9

ống nối đường dầu cao áp (3), đủa đẩy (4), lò xo (5), vòi phun (6), và ống bao đầu
vòi phun (7).
- Bơm cao áp bơm nhiên liệu qua đường ống cao áp đến ống nối (3), nhiên liệu
theo đường dầu trong thân đến chứa ở bầu chứa dầu. Nhiên liệu sẽ được phun vào
buồng đốt khi áp suất nhiên liệu đủ lớn thắng sức căng của lò xo (5). Khi bơm cao
áp ngừng thì quá trình phun ở đầu vòi phun cũng lập tức kết thúc.
1.2.6. Bộ điều tốc UG – 8:
Bộ điều tốc UG – 8 sẽ được trình bày cụ thể ở phần sau.
1.3. BỘ ĐIỀU TỐC WOODWARD UG – 8:
1.3.1. Sự cần thiết phải có bộ điều tốc ở động cơ điesel:
- Giả sử xét động cơ diesel lai chân vịt định bước làm việc với đặc tính ở một
chế độ cấp nhiên liệu nhất định (H = const). Đường đặc tính phối hợp công tác như
hình vẽ :
Hình 1-7. Đường đặc tính phối hợp làm việc của động cơ và chân vịt
- Động cơ làm việc ở điểm A1, trong điều kiện bình thường A1 (Ne
1
, n
1
) với :
n
1
< n
dm
, Ne = (50 – 90) % N
đm
.
nmin

3
1
2Nemax
A3
A2
A1
80206040100
20
0
40
60
80
100
% n ( v/ ph )
% Ne ( ML )
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



10

- Khi gặp điều kiện sóng gió, mắc cạn, luồng nước,… thì sức cản của tàu tăng lên
đường đặc tính 1 chuyển sang đường đặc tính 3. Điểm phối hợp công tác sẽ là điểm
A3 (n
3
, Ne
3

), khi đó động cơ sẽ bị quá tải, số vòng quay của động cơ giảm. Trường
hợp sức cản tăng quá cao thì sẽ dẫn đến trường hợp n
3
< n
min
sẽ làm tắt động cơ.
- Khi tàu xuôi sóng gió, nhẹ tải, chân vịt ngoi lên khỏi mặt nước,…sức cản giảm
xuống. Đường đặc tính sẽ chuyển từ 1 sang 2. Khi đó điểm phối hợp công tác sẽ là
A2 (n
2
, Ne
2
). Khi đó tốc độ vòng quay của động cơ tăng lên n
2
> n
max
làm quá tải
vòng quay động cơ.
- Qua sự phân tích trên ta nhận thấy trong mọi trường hợp khi thay đổi phụ tải của
động cơ mà vẫn giữ nguyên vị trí của tay ga nhiên liệu đều dẫn đến trường hợp
nguy hiểm cho động cơ. Vì vậy để thay đổi đặc tính cung cấp nhiên liệu cho phù
hợp với trạng thái thay đổi phụ tải ta cần phải trang bị bộ điếu tốc cho động cơ.
1.3.2. Khái niệm và phân loại:
1.3.2.1. Khái niệm:
- Máy điều tốc là máy tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ. Nó có nhiệm vụ giữ
cho tốc độ quay của động cơ ở một giá trị không đổi dù cho tải của động cơ thay đổi
bất kỳ.
1.3.2.2. Phân loại:
- Theo những đặc điểm khác nhau người ta chia bộ điều tốc thành các loại :
1, Theo nguyên tắc hoạt động của phần tử cảm ứng chia thành : điều tốc cơ khí,

thủy lực, chân không, điện.
2, Theo công cụ chia thành : điều tốc một, hai và nhiều tốc độ.
3, Theo phương pháp chuyền động chia thành : điều tốc trực tiếp và điều tốc gián
tiếp.
4, Theo sai số tĩnh của việc điều chỉnh chia thành : điều tốc có sai số tĩnh và điều
tốc không có sai số tĩnh.
5, Theo đặc điểm cấu tạo chia thành : Điều tốc lắp độc lập, lắp với động cơ, lắp
với bơm cao áp.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



11

6, Theo chiếu quay chia thành : điều tốc quay thuận, điều tốc quay nghịch và cả
hai chiều.
1.3.3. Các thông số cơ bản của bộ điều tốc :
- Đặc tính làm việc của bộ điều tốc được đặc trưng thông qua những thông số cơ
bản sau : hệ số không đồng đều δ, hệ số vùng không nhạy ε, thời gian điều chỉnh, độ
lệch động, độ quá điều chỉnh,…
1/ Hệ số không đồng đều δ:
- Hệ số không đồng đều δ của quá trình điều chỉnh của bộ điều tốc được biểu thị
bằng tỉ số độ lệch giữa vòng quay ở chế độ không tải n
max
khi đột ngột ngắt toàn bộ
phụ tải đối với động cơ và vòng quay khi động cơ mang toàn tải n
min

với giá trị
trung bình của hai vòng quay đó.
δ = [2(n
max
- n
min
)/(n
max
+n
min
)]*100%
δ : Hệ số không đồng đều của quá trình điều chỉnh.
n
max
: vòng

quay động cơ ở chế độ làm việc không tải khi đột ngột ngắt hết tải.
n
min
: vòng quay của động cơ khi làm việc toàn tải.
- Hệ số không đồng đều là một trong những thông số quan trọng nhất của bộ điều
chỉnh, nó đặt trưng về khả năng duy trì vòng quay cho trước của bộ điều tốc.
- Đối với động cơ diesel trang bị trên tàu thủy giá trị δ yêu cầu :
+ Động cơ lai máy phát giá trị δ không vượt quá 5% .
+ Động cơ lai chân vịt vào khoảng (0 – 10)%.
Đặt biệt đối với các động cơ điện làm việc song song, nhất thiết không được đặt giá
trị δ = 0 hoặc quá nhỏ vì khi đặt như vậy các động cơ điện không thể làm việc song
song được.
2/ Hệ số vùng không nhậy ε:
- Khi động cơ làm việc ở chế độ cân bằng vòng quay không đổi thì khớp trượt của

bộ điều tốc sẽ ở một vị trí cố định và sự hoạt động của nó được biểu thị bằng
phương trình cân bằng :
F = A*w
2

Trong đó :
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



12

+ F : Lực căng của lò xo qui đổi tác động lên khớp trượt.
+ Aw
2
: Lực ly tâm tĩnh tác động lên hướng trượt có hướng ngược lại với lực F
(Khi không có dao động làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của bộ điều tốc).
- Khi phụ tải thay đổi làm thay đổi vòng quay của động cơ, sẽ phá vỡ trạng thái
cân bằng đó và khớp trượt sẽ dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng ban đầu. Do có ảnh
hưởng của lực ma sát, lực quán tính của các cơ cấu khác nên khớp trượt không dịch
chuyển ngay tức khắc khỏi vị trí ban đầu mà thực tế cho thấy chỉ dịch chuyển khi
vòng quay thay đổi đủ lớn để thắng sức cản vừa nêu trên. Do có hiện tượng trên nên
trong vùng vận tốc góc từ w’ đến w” phần tử cảm ứng của bộ điều tốc không phản
ứng với sự thay đổi vòng quay tác động lên trục. Vùng này được gọi là vùng không
nhạy của bộ điều tốc hay còn được gọi là vùng không cảm.
- Trong quá trình sử dụng bộ điều tốc, vùng không nhạy được đặt trưng bởi hệ số
không nhạy ε. Hệ số không nhạy ε được xác định bằng biên độ dao động tức thời

của vòng quay động cơ có trang bị bộ điều tốc so với vòng quay ở trạng thái ổn định
và được tính bằng phần trăm.
ε = [2(n
2
-n
1
)/(n
2
+n
1
)]*100%
n
1
: vòng quay tức thời của động cơ khi phụ tải tăng.
n
2
: vòng quay tức thời của động cơ khi phụ tải giảm.
- Qua thực tế sử dụng cho thấy hệ số vùng không nhạy ε của bộ điều tốc sẽ thay
đổi theo thời gian sử dụng. Khi tuổi của động cơ diesel, bộ điều tốc càng cao thì hệ
số vùng không nhạy ε càng lớn lên. Ngoài ra quá trình chăm sóc, bảo dưỡng của
người sử dụng cũng ảnh hưởng một cách đáng kể đến vùng không nhạy này. Nếu
thay dầu không theo qui trình, dầu không đúng chủng loại, qui trình bảo dưỡng
không đúng kỹ thuật, người sử dụng không quam tâm một cách đúng mức đến bộ
điều tốc và các thanh nối từ bộ điều tốc đến các bơm cao áp cũng làm cho hệ số
vùng không nhạy ε thay đổi theo chiều hướng giảm dần. Hệ số vùng không nhạy
của các bộ điều tốc không bao giờ giống nhau cả, ngay cả khi bộ điều tốc còn mới,
hoàn toàn giống nhau, động cơ diesel cũng mới. Do vậy khi vận hành các động cơ
làm việc song song (các máy phát, các động cơ cùng lai một chân vịt) người sử
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



13

dụng cần chú ý đến việc hiệu chỉnh bộ điều chỉnh sao cho chúng có các đặc tính
động và tĩnh như nhau để có thể làm việc chung với nhau được.
3/ Độ lệch động : δđ
- Độ lệch động δđ của quá trình điều chỉnh là độ lệch tức thời cực đại của vòng
quay động cơ khi cắt hoàn toàn phụ tải một cách đột ngột và được biểu thị bằng
phần trăm của vòng quay định mức n
đm
.
δđ = (Dn
max
/n
đm
)*100%
4/ Thời gian điều chỉnh :
- Một thông số quan trọng để đánh giá chất lượng làm việc của bộ điều tốc là thời
gian điều chỉnh t
đc
,

thời gian điều chỉnh là thời gian tính bằng giây (s) kể từ thời
điểm đột ngột xuất hiện nhiễu loạn (phụ tải thay đổi) đến thời điểm khi vòng quay
của động cơ được điều chỉnh tới giá trị nằm trong vùng không cảm của bộ điều tốc.
Quá trình này được biểu thị trên hình sau :

Hình 1- 8. Biểu thị thời gian điều chỉnh của bộ điều tốc
- Thực tế thời gian điều chỉnh ở mỗi bộ điều tốc khác nhau, thời gian điều chỉnh
thể hiện một cách rõ nét sự phối hợp hoạt động giữa bộ điều tốc và động cơ. Thời
gian điều chỉnh phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau :
+ Loại bộ điều chỉnh : cơ học, thủy lực, khí nén, điện tử,…
+ Sự thiết kế phù hợp giữa bộ điều tốc và động cơ.
td c
D nmax
no
Vùng không nh?y
t ( s )
n ( v / ph )
A o
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



14

+ Sự hiệu chỉnh bộ điều tốc.
+ Kỹ năng và trách nhiệm của người khai thác.
4/ Độ quá điều chỉnh Ymax :
- Độ quá điều chỉnh là độ lệch cực đại của đại lượng điều chỉnh so với trị số cho
trước ban đầu trong quá trình quá độ.
Y
max
= n

max
– n
o

- Giá trị độ quá điều chỉnh cho phép Y
max
= (20 – 30)%.
1.3.4. Bộ điều tốc WOODWARD UG – 8:
1.3.4.1. Giới thiệu:
- Bộ điều tốc WOODWARD UG – 8 được sản xuất bởi công ty WOODWARD
của Mỹ. Nó thuộc họ điều tốc UG, gồm các loại cơ bản sau : UG – 5.7, UG – 8, UG
– 10, UG – 40. Đây là bộ điều tốc cơ thủy lực kiểu liên hệ ngược tổng hợp dùng
cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel hoặc tuabin khí. Bộ điều tốc UG – 8 có hai
loại là : UG – 8 D và UG – 8 L. UG – 8D thường dùng cho máy phát điện, UG – 8L
thường dùng cho máy chính.









PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG

15


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



16

1.3.4.2. Nguyên lý hoạt động:
Hình 1- 9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc Woodward UG – 8
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



17

1. Môtơ đặt tốc độ, 2. Khớp nối ma sát, 3. Thanh liên hệ ngược cứng, 4. Bảng số chỉ
tốc độ, 5. Núm đặt tốc độ, 6. Đầu ra, 7. Bảng số chỉ mức độ tải, 8. Thanh răng giới
hạn tải, 9. Piston lực, 10. Van một chiều mở, 11. Bình tích áp năng, 12. Van an
toàn, 13. Van một chiều mở, 14. Bơm dầu, 15. Thùng chứa, 16. Cam giới hạn tải,
17. Bản tắt điều tốc khẩn, 18. Chốt quay, 19. Kim bù, 20. Thanh tắt điều tốc khẩn,
21. Thanh tốc độ, 22. Thanh điều chỉnh bù, 23. Bánh răng đầu bi, 24. Quả văng, 25.

Lò xo tốc độ, 26. Khớp trượt, 27. Núm điều chỉnh sai số tĩnh, 28. Vít điều chỉnh lò
xo tốc độ, 29. Bánh răng đặt tốc độ, 30. Bạc đỡ, 31. Thanh ngang, 32. Trục dẫn
phụ, 33. Van kim bù, 34. Piston chủ động của liên hệ ngược, 35. Piston bị động của
liên hệ ngược, 36. Trục dẫn, 37. Cửa điều khiển, 38. Ống lót quay, 39. Piston van
trượt điều khiển.
- Giả sử động cơ đang chạy ở tốc độ định trước, hai quả văng ở vị trí thẳng đứng
để đạt được trạng thái hoạt động bình thường, piston van trượt điều khiển ở vị trí
trung tâm đóng cửa điều khiển trên ống lót quay. Lực ly tâm của hai quả văng cân
bằng với lực lò xo tốc độ. Piston lực và đầu ra của bộ điều tốc đứng yên.
a/ Khi giảm tải :
- Khi tải động cơ bị giảm đột ngột do tàu xuôi nước hoặc chân vịt tàu nhô khỏi
mặt nước,… làm cho số vòng quay của động cơ tăng lên. Số vòng quay tăng lên làm
cho lực ly tâm của hai quả văng tăng lên thắng lực căng lò xo tốc độ. Đỉnh của hai
của văng có xu hướng văng ra ngoài, nâng thanh tốc độ và bên tay phải của thanh
nối lên. Piston van trượt điều khiển (39) được nâng lên mở cửa điều khiển trên ống
lót quay, thông ngăn dưới của piston lực (9) với thùng chứa. Áp suất dầu cao áp trên
đỉnh của piston lực (9) sẽ đẩy piston đi xuống và làm xoay đầu ra bộ điều tốc giảm
lượng nhiên liệu cung cấp trực tiếp vào động cơ. Đây được gọi là giai đoạn điều
chỉnh lượng phun chính. Khớp nối giữa đầu ra bộ điều tốc với thanh điều chỉnh bù
(22) hạ xuống, qua chốt xoay (18) sẽ nâng piston chủ động của liên hệ ngược mềm
(34) lên. Piston chủ động đi lên sẽ tạo chân không trong khoang chứa hút piston
nhận của liên hệ ngược mềm (35) đi xuống, kéo đầu bên trái của thanh nối và piston
van trượt điều khiển đi xuống đóng cửa điều khiển trên ống lót quay lại. Van kim bù
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG

18

sẽ điều tiết lượng dầu từ thùng chứa bù vào giữa hai piston (34), (35). Lò xo bù sẽ
đẩy piston nhận của liên hệ ngược mềm về vị trí cũ, nâng piston van trượt điều
khiển đi lên mở cửa điều khiển thông dầu bên dưới của piston lực với thùng chứa,
làm cho piston lực chuyển động xuống xoay đầu ra của bộ điều tốc tiếp tục giảm
lượng nhiên liệu phun vào động cơ. Đây là quá trình phun điều chỉnh hiệu chỉnh
lượng nhiên liệu phun vào động cơ. Quá trình điều chỉnh kết thúc khi piston bị động
của liên hệ ngược mềm ở vị trí cân bằng và piston van trượt điều khiển ở vị trí trung
tâm đóng cửa điều khiển trên ống lót quay. Đây là vị trí mới mà động cơ tạo được
sự cân bằng giữa tốc độ cài đặt ban đầu với tải mới. Khi đó piston lực và trục ra sẽ
đứng yên.
b/ Khi tăng tải :
- Khi tải động cơ tăng đột ngột do tàu gặp dòng nước ngược, chân vịt bị mắc
cạn,… làm cho số vòng quay của động cơ giảm xuống. Số vòng quay giảm làm cho
lực ly tâm của hai quả văng (24) giảm xuống, đỉnh của hai quả văng có xu hướng
văng vào trong. Lực lò xo tốc độ lớn hơn lực ly tâm của hai quả văng đẩy thanh tốc
độ (21) và bên tay phải của thanh nối (31) xuống làm cho piston van trượt điều
khiển (39) được đẩy xuống mở cửa điều khiển trên ống lót quay thông khoang trên
và khoang dưới của piston lực với nhau. Dầu áp suất cao từ đỉnh của piston lực sẽ
chảy xuống bên dưới của piston lực đẩy nó đi lên và làm xoay trục ra tăng lượng
nhiên liệu phun trực tiếp vào động cơ. Đây là quá trình phun điều chỉnh lượng phun
chính vào động cơ. Khớp nối giữa đầu ra của bộ điều tốc với thanh điều chỉnh bù
(22) hạ xuống, qua chốt xoay (18) làm cho piston chủ động của liên hệ ngược mềm
(34) đi xuống. Piston nhận của liên hệ ngược mềm (35) được đẩy lên do áp lực dầu
dưới đáy của piston nhận bị nén bởi piston chủ động, đẩy đầu bên trái của thanh nối
và piston van trượt điều khiển đi lên đóng cửa điều khiển (37) trên ống lót quay.
Khi áp suất dầu giữa piston chủ động và piston bị động được cân bằng với bên
ngoài nhờ một lượng dầu chảy qua van kim bù (33). Piston nhận của liên hệ ngược
mềm sẽ trở về vị trí cũ nhờ lò xo bù, đẩy đầu bên phải của thanh nối và piston van

trượt điều khiển xuống mở cửa điều khiển trên ống lót quay, làm cho Piston lực lại
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



19

đi lên xoay trục ra của bộ điều tốc tăng lượng nhiên liệu phun vào động cơ. Đây là
quá trình phun điều chỉnh hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun vào động cơ. Quá trình
điều chỉnh chỉ dừng lại khi piston nhận của liên hệ ngược mềm ở vị trí cân bằng,
piston van trượt điều khiển ở vị trí trung tâm đóng cửa điều khiển trên ống lót quay.
Đây là vị trí làm việc mới của bộ điều tốc.
- Trong cả hai trường hợp khi tăng hoặc giảm tải, nếu ta điều chỉnh núm điều
chỉnh speed droop ở vị trí 0, thì liên hệ ngược cứng sẽ không tác động, và khi ta
điều chỉnh nó ≠ 0 thì liên hệ ngược cứng sẽ tác động lên lò xo tốc độ làm tăng giảm
sức căng của lò xo tốc độ. Do đó khi ta tăng hoặc giảm tải thì tốc độ của động cơ sẽ
không trở về vị trí ban đầu. Vấn đề này được sử dụng khi hòa đồng bộ giữa các máy
phát hoạt động song song, hoặc giữa các động cơ có cùng một trục ra.
- Trong quá trình làm việc, để đảm bảo bộ điều tốc hoạt động ổn định ta cần phải
điều chỉnh van kim bù (33), và kim bù ở vị trí tối ưu. Điều này sẽ được trình bày cụ
thể ở chương 2.
1.3.4.3. Các thông số kỹ thuật của bộ điều tố :
- Bộ điều tốc Woodward UG – 8 được sản xuất bởi cồng ty Woodward - USA.
- Đây là bộ điều tốc thủy lực, kiểu liên hệ ngược tổng hợp.
- Phạm vi tốc độ cho phép của bộ điều tốc là: 375 – 1500 v/ph.
- Góc nghiêng chung của trục ra: 48
0

.
- Công suất làm việc: 1/3 BHP.
- Môment cần thiết Max để quay trục tạo ra vòng quay: 8 pound.inches.
- Độ lệch lớn nhất của đường đặc tính tĩnh mà có thể đặt lại trong thời gian sử
dụng: 0 – 5%.
- Áp suất dầu làm việc của bộ điều tốc 120 psi.
- Lượng dầu trong bộ điều tốc: 1,5 quart.
- Nhiệt độ làm việc của bộ điều tốc: -40
0
F đến 240
0
F.
- Độ nhớt dầu từ mác SAE 10 – 50 tuỳ thuộc vào vùng nhiệt độ hoạt động của bộ
điều tốc (Có bảng hướng dẫn sử dụng độ nhớt dầu bộ điều tốc theo vùng nhiệt độ
làm việc cho ở phần sau).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



20

- Các kích thước cơ bản của bộ điều tốc được trình bày ở hình 1-10.

Hình 1- 10. Các kích thước cơ bản của bộ điều tốc
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



21

1.3.4.4. Cấu tạo và chức năng của các bộ phận cơ bản:
a/ Bơm dầu (oil pump):
- Nhiệm vụ :
Bơm dầu (14) có nhiệm vụ là cung cấp dầu có áp suất cao cho bộ điều tốc.
- Cấu tạo :
Bơm dầu được đặt ở vị trí đáy của bộ điều tốc. Hệ thống bơm dầu gồm hai bánh
răng và bốn van một chiều (13). Trong đó có một bánh răng được làm liền với ống
lót quay. Bánh răng còn lại được gắn vào trục phụ (36) dẫn động cho bộ cảm biến.
Ống lót quay được dẩn động bởi trục dẫn của bộ điều tốc. Khi bơm hoạt động dầu
sẽ được dẫn trực tiếp qua hệ thống van vào bình tích năng (11).
B/ Bình tích áp năng (Accumulator) :
- Nhiệm vụ :
Nhiệm vụ của bình tìch năng (11) là dùng để duy trì áp lực dầu ổn định cho hoạt
động của bộ điều tốc.
- Cấu tạo : Bình tích năng gồm 2 piston lò xo lực và 2 xylanh được đúc liền trong
thân của bộ điều tốc. Dầu được bơm vào trong xylanh và áp suất tăng dần nến lò xo
bình tích năng lại. Khi áp suất dầu quá 120 psi, thì dầu sẽ mở van an toàn trở lại
bình chứa. Dầu sau khi nén có áp suất cao sẽ được chứa ở đỉnh của piston lực và
van trượt điều khiển.
c/ Piston lực (Power piston):
- Nhiệm vụ: nhiệm vụ của piston trợ động (9) là làm quay trục ra của bộ điều tốc
để tăng giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ.
- Cấu tạo: Piston trợ động là một bộ phận quan trọng của bộ điều tốc. Nó có cấu
tạo dạng hình trụ đặc, trên thân có các rãnh nhỏ dùng để chứa dầu bôi trơn và giảm

áp. Trên cùng đầu ra của piston trợ động được nối với trục ra của bộ điều tốc.
Piston trợ động hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất nhiên liệu ở đỉnh và đáy
của piston. Piston được duy trì trạng thái đứng yên khi áp suất dầu bên trên lớn hơn
áp suất dầu bên dưới và piston van trượt điều khiển đóng các cửa điều khiển. Nếu
piston van trượt điều khiển đi xuống mở cửa điều khiển làm cho áp suất dầu bên
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



22

trên và bên dưới bằng nhau thì piston sẽ được đẩy lên trên làm xoay đầu ra, cung
cấp thêm nhiên liệu trực tiếp vào động cơ. Nguyên nhân là do diện tích bề mặt tiếp
xúc với dầu ở đáy piston trợ động lớn hơn ở đỉnh piston. Theo nguyên lý lực tác
dụng lên chất lỏng thì :
F = p.S
Với : - p : là áp suất dầu. (Kg/cm
2
)
- S : là diện tích bề mặt tiếp xúc. (cm
3
)
- F : là lực tác dụng.( Kg.cm )
Khi piston van trượt điều khiển đi lên sẽ làm thông dầu ở đáy piston lực với bình
chứa. Áp suất dầu trên đỉnh piston trợ động lớn hơn sẽ đẩy piston đi xuống làm
xoay đầu ra của bộ điều tốc giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ.
- Dầu đến và đi từ đáy piston lực được điều khiển bởi hệ thống van trượt điều

khiển.
d/ Hệ thống van trượt điều khiển (pilot valve system) :
- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống van trượt điều khiển là điều chỉnh lượng dầu
đến và đi khỏi đáy của piston lực.
- Cấu tạo : Hệ thống van trượt điều khiển bao gồm 2 bộ phận cơ bản là : ống lót
quay, và piston van trượt điều khiển. Piston van trượt điều khiển có chuyển động
tịnh tiến đóng mở các cửa điều khiển. Ống lót quay có chuyển động tròn được dẫn
động bởi trục dẫn. Sự quay này làm giảm ma sát giữa piston và ống lót quay.
Ống lót quay có dạng hình trụ rỗng, một đầu được gắn bánh răng của bơm dầu, và
trên thân có khoan các đường dầu. Mặt trong và mặt ngoài được mài nhẵn để giảm
ma sát khi chuyển động. Piston van trượt điều khiển có dạng hình trụ đặc, một đầu
có chốt để gắn vào thanh ngang, trên thân được mài nhẵn bóng.
Khi piston van trượt điều khiển đi xuống, áp suất dầu cao áp sẽ chảy bên dưới
piston trợ động đẩy nó đi lên, và ngược lại khi piston van trượt điều khiển đi lên nó
sẽ làm thông dầu bên dưới của piston trợ động với bình chứa, áp suất dầu cao áp
bên trên sẽ đẩy piston trợ động đi xuống. Khi piston van trượt điều khiển ở vị trí
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



23

đóng các cửa điều khiển piston trợ động sẽ đứng yên. Sự chuyển động của piston
van trượt điều khiển được điều khiển bởi hệ thống đầu bi (23) và các piston của liên
hệ ngược mềm (34), (35).
E/ Hệ thống đầu bi hay hệ thống cảm biến tốc độ ( ball head system ):
- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống đầu bi là cảm biến sự thay đổi tốc độ của

trục dẫn bằng cách so sánh tốc độ được cài đặt thông qua lò xo tốc độ với lực ly
tâm của hai quả văng. Qua đó làm thay đổi vị trí của piston van trượt điều khiển.
- Cấu tạo : Hệ thống đầu bi bao gồm : đầu bi (23), quả văng (24), lò xo tốc độ
( 25), nút điều khiển tốc độ (29), bạc đỡ lò xo (30), và thanh tốc độ (21).
- Đầu bi là một bánh răng được dẫn động nhờ bánh răng lắp ở trục trung gian. Quả
văng được gắn vào đầu bi nhờ 2 chốt. Bạc đỡ được gắn trên chân hai quả văng. Lò
xo tốc độ được giữ trên bạc đỡ và nút điều khiển tốc độ. Khi đầu bi quay thì lực ly
tâm làm cho hai quả văng có xu hướng văng ra phía ngoài, đồng thời lực lò xo ép
lên bạc đỡ đẩy nó đi xuống tác dụng lên chân hai quả văng. Đây là hai lực trực đối
nhau. Khi số vòng quay của động cơ tăng lên thì cũng làm tăng lực ly tâm, khi đó
để tạo sự cân bằng trong hệ thống thì ta phải tăng lực ép của lò xo thông qua núm
điều khiển tốc độ Synchronizer. Để thay đổi lực ép lò xo tạo ra các chế độ làm việc
khác nhau cho động cơ ta có thể điều khiển một cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông
qua núm điều khiển tốc độ Synchronizer.
F/ Hệ thống bù (Compensation system) :
- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống bù là làm cho bộ điều tốc hoạt động ổn định
và đạt được trạng thái tốc độ cần điều khiển ổn định.
- Cấu tạo : Hệ thống bù gồm : một piston chủ động (34), một piston bị động của
liên hệ ngược mềm (35), một thanh điều khiển bù (22), một thanh ngang (31) ,chốt
quay điều khiển (18) v à van kim bù (33).
- Piston chủ động của liên hệ ngược mềm được nối với đầu ra của bộ điều tốc
thông qua thanh điều chỉnh bù (22). Trên thanh điều chỉnh có gắn một chốt quay.
Khi thay đổi vi trí của chốt quay cho phép thanh điều chỉnh bù điều khiển lượng
hành trình có ích của piston chủ động của liên hệ ngược mềm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG

24

- Piston bị động được nối với piston van trượt điều khiển và thanh tốc độ qua
thanh ngang.
- Khi piston chủ động của liên hệ ngược mềm đi xuống sẽ đẩy dầu vào bên dưới
piston bị động, piston bi động sẽ bị đẩy lên và nó sẽ nâng piston van trượt điều
khiển lên đóng các cửa điều khiển ngưng quá trình chảy dầu vào bên dưới của
piston trợ động, và ngược lại khi piston chủ động của liên hệ ngược mềm đi lên nó
sẽ hút piston bị động đi xuống, làm cho van trượt điều khiển đi xuống đóng cửa
điều khiển thông bên dưới của piston trợ động với bình chứa.
- Van kim bù có tác dụng điều khiển lượng dầu chảy giữa thùng chứa, piston chủ
động và piston bị động của liên hệ ngược mềm. Điều chỉnh lớn, nhỏ van kim bù ảnh
hưởng đến thời gian điều chỉnh và sự làm việc ổn định của bộ điều tốc.
- Khi được điều chỉnh chính xác, hệ thống bù sẽ có tác dụng xử lý trước lượng
nhiên liệu cần cung cấp cho động cơ theo yêu cầu của tải để tăng hoặc giảm tải.
G/ Cơ cấu giới hạn tải :
- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hạn định tải là giảm hành trình của đầu ra bộ điều tốc,
ngưng quá trình tăng lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ và đồng thời định
lượng nhiên liệu cần cung cấp vào động cơ. Hạn định tải có thể dùng để tắt động cơ
khi xoay núm điều khiển về 0.
- Cấu tạo : Hạn định tải bao gồm : Một đĩa số (7), 1 thanh răng giới hạn tải (8), 1
núm điều khiển nối với cam giới hạn tải (16). Tải được giới hạn bởi vị trí của cam
giới hạn tải (16). Vị trí của cam giới hạn tải được điều khiển bằng núm điều khiển
và giá trị được chỉ rõ trên mặt đĩa số (7). Khi ta cài đặt giá trị tải cần giới hạn thì
khi piston trợ động chuyển động đến vị trí đó sẽ ngưng lại, ngừng quá trình cung
cấp nhiên liệu vào động cơ. Việc xoay núm điều khiển về 0 để tắt máy là nhờ xoay
cam giới hạn tải (16) đẩy thanh tắt máy (20) xuống. Khi thanh tắt máy (20) bị đẩy
xuống thông qua chốt quay nó sẽ nâng piston van trượt điều khiển (39) đi lên mở
cửa điều khiển giải phóng dầu bên dưới của piston trợ động với bình chứa. Áp suất

dầu cao áp trên đỉnh của piston trợ động sẽ đẩy piston trợ động đi xuống xoay đầu
ra của bộ điều tốc về mức nhiên liệu 0, ngừng quá trình hoạt động của động cơ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


SVTH: Traàn Coâng Baèng Lôùp: 43DLTT-SG



25

G/ Cơ cấu Synchronizer :
- Nhiệm vụ :
Nhiệm vụ của cơ cấu hòa đồng bộ Synchronizer là để điều khiển quá trình điều
chỉnh tốc độ động cơ. Đối với động cơ làm việc độc lập thì nó dùng để thay đổi tốc
độ bằng cách xoay núm điều khiển ép lò xo tốc độ. Còn đối với các động cơ làm
việc song song thì nó dùng để thay đổi tải.
- Cấu tạo :
Cơ cấu Synchronizer bao gồm : núm điều khiển hòa đồng bộ Synchronizer (4),
đĩa số và bộ nhông chuyền. Khi ta xoay núm điều khiển Synchronizer thông qua bộ
nhông chuyền ép lò xo tốc độ làm thay đổi sự cân bằng giữa lực ly tâm của quả
văng và sức căng của lò xo. Mặt đĩa số Synchronizer.Indicator dùng để chỉ số vòng
của núm điều khiển.
H/ Cơ cấu speed droop :
- Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của cơ cấu speed droop là thay đổi hệ số δ để chia tải và
cân bằng tải giữa các động cơ làm việc song song với nhau hoặc các động cơ có
chung một trục ra.
- Cấu tạo : Cơ cấu speep droop gồm : Núm điều khiển speep droop, cam, chốt
quay thanh nối speep droop. Khi ta điều khiển núm speed droop về 0 (C = 0 ),lúc
này liên hệ ngược cứng sẽ không tác dụng, khi ta thay đổi tải thì điều tốc sẽ tác

động làm cho số vòng quay của động cơ không thay đổi.Vị trí này thường dùng cho
máy chính hoạt động độc lập. Ngược lại với những động cơ điện hoạt động song
song với nhau hoặc những máy có chung một trục ra thì cần phải có thao tác hòa
đồng bộ để tránh hiện tượng cướp tải của nhau. Khi đó ta phải điều chỉnh núm
speed droop khác 0 (δ ≠ 0 ), để hòa đồng bộ dễ dàng. Việc điều chỉnh δ được mô
tả cụ thể ở chương 2.
I/ Đế của bộ điều tốc :
- Nhiệm vụ : Là nơi chứa bơm dầu, van kim bù, van kiểm tra và các đường dầu.
- Cấu tạo : Đế có cấu tạo dạng hình hộp, trên có khoan các đường dầu để dẫn vào
bơm dầu, điều chỉnh van tiết lưu, để xả dầu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com