Các nguyên lý điều tốc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (366.95 KB, 14 trang )
CÁC NGUYÊN LÝ ĐIỀU TỐC
1.Bộ điều tốc ly tâm:
Một ứng dụng kinh điển của lực ty tâm trong cơ khí là bộ điều tốc ly tâm.
Khi tốc độ quay của
động cơ tăng, các quả nặng (miêu tả trong hình vẽ) chịu
lực ly tâm lớn hơn, văng xa ra hơn và khép lại đường ống
nhiên liệu của
động cơ (hoặc, một cách tổng quát, giảm nguồn
năng lượng cho động cơ);
điều này dẫn đến tốc độ động cơ giảm lại. Khi tốc độ động cơ xuống thấp,
lực ly tâm lên các quả nặng giảm, các quả nặng bị
trọng lực kéo xuống và
mở rộng đường ống nhiên liệu; điều này làm tốc độ động cơ tăng trở lại. Đây
là một ví dụ của
hoàn ngược âm, giúp điều tiết và giữ tốc độ quay của động
cơ ổn định. Lực ly tâm cũng được dùng trong
bộ ly hợp tự động của một số
xe máy hay ô tô. Khi tốc độ quay của động cơ đạt đến ngưỡng thích hợp, lực
ly tâm lên các quả nặng trong bộ ly hợp sẽ đủ lớn đến khép chặt các tiếp xúc
và chuyển bộ ly hợp sang trạng thái truyền lực khiến xe chuyển bánh. Khi
tốc độ động cơ dưới ngưỡng, lực ly tâm không đủ lớn và bộ ly hợp ngắt lực
truyền, giúp xe đứng tại chỗ nhưng động cơ vẫn nổ máy.
Page 1 of 14
2.Sơ đồ khối và chức năng các bộ phận của bộ điều tốc cơ khí hoạt động
theo nguyên tắc độ lệch (hữu sai và vô sai)
- sơ đồ nguyên lý.
- nguyên tắc tự động ổn định.
- các điều chỉnh để đảm bảo chất lượng.
Bộ điều tốc cơ khí thường là bộ điều tốc con quay ly tâm có đặc tính n =
f(M
c
) hữu sai khi các tổ máy phát hoạt động song song và bộ điều tốc con
quay ly tâm có đặc tính vô sai khi tổ máy phát chỉ hoạt động độc lập, không
hoạt động song song.
a)Bộ điều tốc ly tâm có đặc tính hữu sai:
Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc ly tâm có đặc tính hữu sai.
Để đo tốc độ của động cơ diezel người ta dùng con quay ly tâm với quả văng
A. Tốc độ quay càng lớn quả văng càng văng xa. Để tạo tốc độ quay cho
trước n
0
, đặt 1 lò xo tì lên con chạy 1 và tạo 1 lực E cân bằng với lực A
r
của
con chạy do lực ly tâm quả văng tạo nên. Để điều chỉnh lực nén ban đầu của
lò xo E ta điều chỉnh bằng lực từ ngoài tỳ lên lò xo (bằng cơ, bằng lực khí,
thủy lực …). Khi điều chỉnh như vậy ta điều chỉnh giá trị tốc độ cho trước
n
0
. Khi tốc độ quay của động cơ càng lớn lực A
r
> E, con chạy 1 dịch
chuyển 1 đoạn z cho đến lúc nào A
r
= E. Đồng thời van trược 3 của khuyếch
đại thủy lực chuyển dịch lên phía trên 1 khoảng l, thông dầu có áp lực lớn tỳ
lên piston của động cơ trợ động và dịch chuyển 1 khoảng L để giảm nhiên
liệu làm giảm tốc độ. Nhờ cánh tay đòn BC nối với piston của động cơ trợ
động (làm nhiệm vụ phản hồi cứng âm) van trượt của khuyếch đại thủy lực
lại chuyển dịch xuống phía dưới đóng cửa van không cho dầu có áp lực cao
vào động cơ trợ động thêm, piston của động cơ trợ động dừng lại.
Page 2 of 14
Trường hợp tốc độ động cơ giảm hiện tượng xảy ra ngược lại.
Đặc tính n = f(M
c
) được biểu diễn như sau:
Đường 1 tương ứng khi động cơ hoạt động không có bộ điều tốc, đường 2
tương ứng khi động cơ hoạt động có bộ điều tốc hữu sai. Sai số càng lớn khi
tải càng lớn. Có thể thay đổi độ dốc bằng cách thay đổi tỷ số cánh tay đòn
a/b (thay đổi hệ số phản hồi cứng âm).
b)Bộ điều tốc ly tâm có đặc tính vô sai:
Cấu tạo của bộ điều tốc ly tâm có đặc tính vô sai được mô tả như hình sau:
Ở bộ điều tốc này piston của động cơ trợ động được nối với piston của bộ
giảm chấn. Bộ giảm chấn là phản hồi âm mềm, chỉ hoạt động ở chế độ động,
không hoạt động ở chế độ tĩnh. Giả sử tốc độ động cơ tăng con chạy dưới tác
dụng của lực ly tâm của quả văng dịch chuyển lên một khoảng z, kéo theo
dịch chuyển van trượt khuyếch đại thủy lực một khoảng l để thông dầu có áp
lực cao tác động lên piston của động cơ trơ động đẩy lùi xuống dưới để giảm
nhiên liệu, giảm tốc độ.
Nhờ piston của động cơ trợ động được nối với piston của bộ giảm chấn nên
lúc ban đầu khi piston của động cơ trợ động chuyển động xuống phía dưới
Page 3 of 14
kéo theo toàn bộ giảm chấn cùng chuyển động xuống, hệ thống van trượt
cũng chuyển dịch xuống. Nhưng tác dụng của lực căng lò xo 3 dầu được
thoát qua van kim 5, vỏ của bộ giảm chấn chuyển dịch trở về trạng thái ban
đầu và khi tốc độ của động cơ trở về giá trị cũ cánh tay đòn ACB trở về
trạng thái ban đầu cửa van khuyếch đại thủy lực đóng, piston động cơ trợ
động dừng. Qua phân tích trên ta thấy bộ điều tốc ly tâm có bộ giảm chấn
vừa có tính chất vô sai vừa có tinh chất hữu sai. Do đó ở chế độ tĩnh hệ
thống không có sai số, ở chế độ động hệ thống rất ổn định. Đặc tính n =
f(M
c
) được mô tả như sau:
Page 4 of 14
3.Bộ điều tốc Turbin thuỷ lực
Trong tự nhiên có nhiều nguồn năng lượng phục vụ cho sản xuất và sinh
hoạt, chiếm tỷ trọng lớn nhất trong các nguồn năng lượng đó phải kể đến
thuỷ điện. Điều khiển nhà máy thuỷ điện nhằm đạt được công suất tối ưu là
vấn đề hết sức quan trọng.
Hệ thống Tuabin thuỷ lực:
Nước từ hồ chứa thượng lưu được dẫn vào hệ thống đường ống áp lực và
buồng xoắn, tại đây nước được gia tốc tới vận tốc rất lớn. Qua hệ thống cánh
hướng, nước được dẫn vào tuabin thuỷ lực làm quay tuabin đồng thời làm
quay máy phát điện (thông thường trục của tuabin được nối thẳng với trục
máy phát). Từ đầu cực máy phát, dòng điện được tăng áp qua máy biến áp
lực và dẫn lên trạm phân phối hoà vào lưới điện quốc gia.
Tuabin thuỷ lực là một bộ phận quan trọng nhất trong nhà máy thuỷ điện,
bằng sự thay đổi tốc độ nó quyết định công suất phát của tổ máy. Là một
thiết bị có cơ cấu phức tạp, trọng lượng và kích cỡ lớn, tuabin đòi hỏi phải
có độ bền cao, vận hành ổn định trong thời gian dài (tuổi thọ vận hành 40
năm, thời gian đại tu 6 năm, trung bình vận hành 3000 giờ/năm ).
Tuabin thuỷ lực phổ biến ( loại Kaplan trục đứng như: Hoà Bình, Trị An,
Yaly, Thác Bà . . . ) bao gồm 2 phần chính : Roto tuabin (gồm bánh xe công
Page 5 of 14
