Tiêu chuẩn TCVN 8273-7:2009 Hệ thống điều chỉnh động cơ đốt trong kiểu pittong

3.1.1

Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ (bộ điều tốc)

Cơ cấu so sánh tốc độ thực tế của động cơ với tốc độ chỉnh đặt và làm thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho động cơ để điều chỉnh tốc độ thực tế của động cơ theo tốc độ chỉnh đặt.

3.1.2

Thiết bị chỉnh đặt tốc độ

Thiết bị cho phép điều chỉnh giá trị chỉnh đặt của bộ điều tốc tùy thuộc vào ứng dụng và cách thức điều chỉnh yêu cầu.

CHÚ THÍCH: Việc điều chỉnh giá trị chỉnh đặt có thể được thực hiện:

a) Bằng tay;

b) Tự động theo một hệ thống điều chỉnh được quy định trong đó sự thay đổi được thực hiện:

- liên tục, hoặc

- theo một hoặc nhiều bước.

Giá trị chỉnh đặt của một bộ điều tốc có thể được thay đổi qua thiết bị chỉnh đặt tốc độ giữa các giới hạn điều chỉnh:

a) Bằng tay (thí dụ, một tay gạt điều chỉnh của bộ điều chỉnh, một bàn đạp);

b) Bằng khí nén;

c) Bằng thủy lực;

d) Bằng điện (thí dụ một cơ cấu điện từ, một mô tơ điện).

3.2.1

Tín hiệu vào của bộ điều tốc

X_R

Tín hiệu vào bộ điều tốc là một giá trị đo tốc độ tức thời của động cơ.

1 Tín hiệu vào của bộ điều tốc, X_R

2 Tín hiệu tốc độ chỉnh đặt, W

3. Bộ điều tốc

4 Tín hiệu ra của bộ điều tốc, Y_R

3.2.2

Tín hiệu ra của bộ điều tốc

Y_R

Tín hiệu do bộ điều tốc phát ra, được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu cấp.

-

3.2.3

Tín hiệu tốc độ chỉnh đặt

W

Tín hiệu được cung cấp cho bộ điều tốc, là giá trị của tốc độ chỉnh đặt.

-

3.2.4

Giá trị sai lệch của tốc độ

-

Giá trị đo chênh lệch tức thời giữa tín hiệu vào của bộ điều tốc X_R và tín hiệu tốc độ chỉnh đặt hiện thời W.

-

3.2.5

Tốc độ chỉnh đặt

-

1) Tốc độ ở trạng thái ổn định trên đường đặc tính tốc độ/công suất được xác định bởi thiết bị chỉnh đặt tốc độ theo công suất yêu cầu.

CHÚ THÍCH: Nếu bộ điều tốc không được lắp trực tiếp với bơm phun nhiên liệu thì quan hệ giữa tín hiệu ra của bộ điều tốc và sự di chuyển của thanh răng điều khiển nhiên liệu phải là quan hệ tuyến tính.

2) Tốc độ lý thuyết trên đường đặc tính của bộ điều tốc, tại đó lượng nhiên liệu cấp bằng không.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

3.3.1.1

Bộ điều tốc cơ khí

Bộ điều tốc trong đó tác động ly tâm của quả văng được dùng để thu nhận tốc độ thực của động cơ (tín hiệu vào, X_R) và cung cấp một tín hiệu ra, Y_R, mà không có bất kỳ sự khuyếch đại năng lượng nào.

3.3.1.2

Quả văng

Vật nặng tạo ra lực ly tâm cần thiết để điều chỉnh cùng với bộ điều tốc cơ khí.

-

3.3.1.3

Bộ điều tốc quán tính

Bộ điều tốc dùng sự thay đổi của lực quán tính biến đổi do thay đổi tốc độ.

-

3.3.1.4

Bộ điều tốc cơ khí - thủy lực

Bộ điều tốc cơ khí có khuyếch đại tín hiệu ra, Y_R bằng thủy lực.

3.3.1.5

Bộ điều tốc cơ khí - khí nén

Bộ điều tốc cơ khí có khuyếch đại tín hiệu ra, Y_R bằng khí nén.

-

3.3.1.6

Bộ điều tốc khí nén

Bộ điều tốc ở đó tín hiệu tốc độ đầu vào hoặc giá trị sai lệch tốc độ được xác định bởi sự thay đổi áp suất đường ống nạp X_R, và tín hiệu ra Y_R có thể hoặc có thể không được khuyếch đại bằng khí nén.

3.3.1.7

Bộ điều tốc thủy lực

Bộ điều tốc ở đó tín hiệu tốc độ đầu vào hoặc giá trị sai lệch tốc độ được xác định bởi sự thay đổi áp suất thủy lực X_R, và tín hiệu ra Y_R có thể hoặc có thể không được khuyếch đại bằng thủy lực.

-

3.3.1.8

Bộ điều tốc kiểu điện/điện tử

Bộ điều tốc ở đó tín hiệu tốc độ đầu vào X_R được xác định bởi một cảm biến tín hiệu vào dạng điện/điện tử (thí dụ bởi một cảm biến điện tử) và tín hiệu ra dạng điện tử Y_R có thể có hoặc không được khuyếch đại bằng điện/điện tử.

1 Bộ điều tốc dạng điện tử

3.3.1.9

Bộ điều tốc điện tử - thủy lực

Một bộ điều tốc điện/điện tử với sự khuyếch đại thêm bằng thủy lực của tín hiệu ra.

1 Bộ điều tốc dạng điện tử

3.3.1.10

Bộ điều tốc điện tử - khí nén

Một bộ điều tốc điện/điện tử có sự khuyếch đại thêm bằng khí nén của tín hiệu ra.

-

3.3.2.1

Bộ điều tốc tỷ lệ

Bộ điều tốc P^{a b}

Bộ điều tốc trong đó tín hiệu ra Y_R tỷ lệ với giá trị sai lệch tốc độ.

CHÚ THÍCH: Một sự thay đổi về tải sẽ gây ra một sự thay đổi tốc độ ở trạng thái ổn định.

3.3.2.2

Bộ điều tốc tích phân tỷ lệ

Bộ điều tốc PI ^{a b c}

Bộ điều tốc trong đó tín hiệu ra bao gồm một tín hiệu tỷ lệ với giá trị sai lệch tốc độ mà giá trị này được thay đổi bởi một tín hiệu tỷ lệ với tích phân theo thời gian của giá trị sai lệch tốc độ đó.

3.3.2.3

Bộ điều tốc vi phân tích phân tỷ lệ ^{a b c}

Bộ điều tốc PID

Bộ điều tốc tích phân tỷ lệ hiệu chỉnh bổ sung tín hiệu ra một cách tỷ lệ với tốc độ thay đổi tốc độ động cơ.

^a Đối với bộ điều tốc này, độ không đồng đều tốc độ có thể hoặc không thể điều chỉnh được.

^b Hàm truyền của một bộ điều tốc lý tưởng phụ thuộc vào sự điều chỉnh nhỏ tín hiệu của bộ điều tốc. Thời gian tác động tích phân t₂ (thời gian đặt lại) là thời gian có thể được giảm do sự tăng tỷ lệ chỉ so với chế độ tích phân.

^c Đối với bộ điều tốc này, độ không đồng đều tốc độ thường là 0 %. Để đạt được các giá trị khác của độ không đồng đều, sự thay đổi được thực hiện cho đặc tính động lực học. Để các động cơ đốt trong kiểu pít tông có thể vận hành song song, ít nhất một bộ điều tốc phải hoạt động như là một bộ điều tốc loại P ngoại trừ có bộ kiểm soát bổ sung về phân tải.

3.3.3.1

Bộ điều tốc một chế độ

Bộ điều tốc điều chỉnh tại một chế độ tốc độ quy định của động cơ.

CHÚ THÍCH 1: Trong các trường hợp tại đó tốc độ quy định là tốc độ làm việc cực đại cho phép thì bộ điều tốc này có thể được gọi là bộ điều tốc cực đại.

CHÚ THÍCH 2: Một ứng dụng điển hình của loại bộ điều tốc này là đặt trên tổ máy phát điện.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

3.3.3.2

Bộ điều tốc có tốc độ biến đổi

Bộ điều tốc điều chỉnh tại bất kỳ các chế độ tốc độ chỉnh đặt trước của động cơ giữa hai giới hạn định trước.

CHÚ THÍCH: Một ứng dụng điển hình của loại bộ điều tốc này là trên tàu thủy hoặc trên các máy kéo nông nghiệp.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

3.3.3.3

Bộ điều tốc nhiều chế độ

Bộ điều tốc điều chỉnh tại bất kỳ tốc độ nào trong các tốc độ định trước của động cơ.

CHÚ THÍCH: Một ứng dụng điển hình của loại bộ điều tốc này là trên đầu máy xe lửa.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

3.3.3.4

Bộ điều tốc chạy không tải và giới hạn (bộ điều tốc hai chế độ)

Bộ điều tốc điều chỉnh tại tốc độ chạy không tải và tốc độ giới hạn của động cơ, các chế độ tốc độ trung gian được xác định bởi vị trí tay điều khiển và công suất động cơ.

CHÚ THÍCH 1: Các thuật ngữ khác thường được sử dụng là “Bộ điều tốc hai chế độ” và “Bộ điều tốc cực tiểu - cực đại”. (Các thuật ngữ này sẽ không được sử dụng trong tương lai).

CHÚ THÍCH 2: Tốc độ giới hạn là tốc độ cực đại chỉnh đặt trước của động cơ (xem TCVN 7144-4 cho tốc độ công bố).

CHÚ THÍCH 3: Một ứng dụng điển hình của loại bộ điều tốc này là trên các phương tiện cơ giới đường bộ.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

1 Tốc độ chạy không tải

2 Tốc độ giới hạn

3.3.3.5

Bộ điều tốc kết hợp

Bộ điều tốc có đặc điểm tương tự bộ điều tốc chạy không tải và giới hạn tốc độ, nhưng với một phạm vi tốc độ điều chỉnh thấp hơn và/hoặc cao hơn được mở rộng.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

3.4.1

Lực cực đại

-

Giá trị lực lớn nhất tại khớp trượt (đầu ra) của bộ điều tốc tại bất kỳ vị trí dịch chuyển xác định nào của khớp trượt.

-

3.4.2

Mô men cực đại

-

Giá trị mô men lớn nhất tại khớp trượt của bộ điều tốc tại bất kỳ vị trí xác định nào của khớp trượt.

-

3.4.3

Tỷ số điều tốc đạt được

-

Tỷ số giữa tín hiệu ra của bộ điều tốc và giá trị sai lệch tốc độ.

CHÚ THÍCH: Tỷ số truyền có thể không đổi hoặc biến thiên trên toàn bộ phạm vi tín hiệu ra của bộ điều tốc. Đối với bộ điều tốc cơ khí, tỷ số truyền là tỷ số giữa khoảng dịch chuyển của thanh điều khiển nhiên liệu của bơm cao áp và khoảng dịch chuyển dọc của quả văng. Điều này tương đương với trạng thái ổn định của hệ thống.

-

3.4.4

Mô men dẫn động bộ điều tốc

-

Mô men cần để dẫn động các chi tiết cảm biến tốc độ và bộ phận quay khác của bộ điều tốc.

-

3.4.5

Công suất yêu cầu của bộ điều tốc

-

Công suất yêu cầu của bộ điều tốc phụ thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ.

-

3.4.6

Đường đặc tính của bộ điều tốc

-

Đường biểu diễn mối quan hệ giữa tín hiệu ra của bộ điều tốc và tốc độ ổn định (của bơm nhiên liệu hoặc của động cơ) đối với điều kiện làm việc đã cho khác nhau.

-

3.4.7

Các đường đặc tính lực bộ điều tốc

-

Đường biểu diễn mối quan hệ giữa lực của bộ điều tốc và tốc độ (của bơm nhiên liệu hoặc của động cơ) đối với các vị trí khác nhau của quả văng bộ điều tốc.

-

3.4.8

Độ không đồng đều về tốc độ

dn_st

Sự chênh lệch tốc độ giữa tốc độ không tải và tốc độ tại công suất đã cho ở một tốc độ chỉnh đặt cố định và được tính bằng phần trăm của tốc độ công bố.

CHÚ THÍCH: “sụt”, “vượt” và “sự không đều” là các thuật ngữ được dùng trước đây.

X Tốc độ động cơ, n

Y Công suất động cơ, P

3.4.9

Độ không đồng đều về tốc độ công bố

dn_str

Sự chênh lệch tốc độ giữa tốc độ không tải công bố và tốc độ khai báo tại công suất công bố ở một tốc độ chỉnh đặt cố định và được tính bằng phần trăm của tốc độ công bố.

-

3.4.10

Điều tốc đẳng thời

-

Hệ thống điều tốc, ở đó đối với một tốc độ chỉnh đặt xác định, bộ điều tốc duy trì một tốc độ ổn định trên toàn bộ phạm vi công suất, tức là độ không đồng đều bằng 0 %.

-

3.4.11

Điều tốc không đồng đều về tốc độ

-

Hệ thống điều tốc, ở đó đối với một tốc độ chỉnh đặt xác định, độ không đồng đều về tốc độ lớn hơn 0 %.

-

3.4.12

Độ nhạy tối thiểu (độ không nhạy)

-

Sự thay đổi nhỏ nhất của giá trị sai lệch tốc độ mà không làm thay đổi tín hiệu ra.

-

3.5.1

Thiết bị chống chết máy

-

Thiết bị để ngăn ngừa sự giảm tốc độ quá mức của động cơ khi giảm tốc.

3.5.2

Thiết bị hạn chế vượt tốc

-

Thiết bị kiểm soát sự cung cấp nhiên liệu và / hoặc các thông số khác khi tốc độ động cơ vượt quá tốc độ quy định để bảo vệ động cơ và máy công tác khỏi bị hư hỏng (xem 4.1 của TCVN 7144-6 : 2002).

3.5.3

Kiểm soát mô men

-

Thay đổi đường cong cung cấp nhiên liệu cực đại tự nhiên của hệ thống phun nhiên liệu tại tốc độ thấp hơn tốc độ công bố.

CHÚ THÍCH: Việc kiểm soát mômen có thể được thực hiện bởi một thiết bị bổ sung riêng biệt hoặc bởi bộ phận hoặc chi tiết nào đó bên trong của bộ điều tốc.

3.5.4

Kiểm soát giảm mô men

-

Việc kiểm soát mô men làm giảm lượng nhiên liệu cấp cùng với giảm tốc độ động cơ.

3.5.5

Kiểm soát tăng mô men

-

Việc kiểm soát mô men làm tăng lượng nhiên liệu cấp cùng với việc giảm tốc độ động cơ.

3.5.6

Phạm vi kiểm soát mô men

-

Sự thay đổi lớn nhất của vị trí thanh răng điều khiển nhiên liệu do hoạt động của thiết bị kiểm soát mô men trên toàn bộ dải tốc độ của nó.

3.5.7

Thiết bị hạn chế công suất bổ sung

-

Thiết bị để hạn chế công suất của động cơ tùy thuộc vào ứng dụng và các thông số làm việc (ví dụ, áp suất cụm ống nạp, áp suất khí nạp, áp suất và nhiệt độ dầu bôi trơn, v.v...).

3.5.8

Đo tải trọng

-

Đo trực tiếp hoặc đo cảm biến mô men hoặc công suất động cơ.

3.5.9

Thiết bị phân chia tải

-

Trong trường hợp các động cơ hoạt động song song được nối với nhau hoặc bằng điện hoặc trên một trục thì có thể sử dụng một thiết bị phân chia tải tự động để điều chỉnh việc phân chia công suất tổng do từng động cơ cung cấp.

3.5.10

Phân chia tải trong hoạt động song song

ΔP

Chênh lệch giữa phần công suất cung cấp bởi một động cơ riêng lẻ và phần công suất chỉ báo tổng cộng do tất cả các động cơ cung cấp và được tính theo phần trăm.

3.6.1.1

Tốc độ động cơ

n

Số vòng quay của trục khuỷu trong một khoảng thời gian đã cho.

3.6.1.2

Tốc độ công bố của động cơ

n_r

Tốc độ động cơ ứng với công suất công bố như được quy định trong TCVN 7861-1.

3.6.1.3

Tốc độ tại công suất bộ phận

n_p

Tốc độ ở trạng thái ổn định của động cơ giữa tốc độ công bố và tốc độ thấp nhất có thể điều chỉnh được.

3.6.1.4

Tốc độ thấp nhất có thể điều chỉnh được

n_pmin

Tốc độ thấp nhất ở trạng thái ổn định của động cơ mà có thể được chọn bởi thiết bị chỉnh đặt tốc độ với động cơ hoạt động trên một đường đặc tính tốc độ/công suất được quy định.

3.6.1.5

Tốc độ cao nhất có thể điều chỉnh được

n_pmax

Tốc độ cao nhất ở trạng thái ổn định của động cơ mà có thể được chọn bởi thiết bị chỉnh đặt tốc độ với động cơ hoạt động trên một đường đặc tính tốc độ/ công suất được quy định.

3.6.1.6

Tốc độ không tải

n_i

Tốc độ ổn định của động cơ khi không có tải.

3.6.1.7

Tốc độ không tải công bố

Tốc độ không tải cao

n_ir

Tốc độ ổn định của động cơ khi không có tải ở cùng sự chỉnh đặt tốc độ như đối với tốc độ công bố.

3.6.1.8

Tốc độ không tải thấp nhất có thể điều chỉnh được

n_irmin

Tốc độ thấp nhất ở trạng thái ổn định của động cơ khi không có tải ở cùng sự chỉnh đặt tốc độ như đối với tốc độ thấp nhất có thể điều chỉnh được.

CHÚ THÍCH: Đối với tổ hợp máy phát điện, tốc độ này có thể được chọn bằng thiết bị chỉnh đặt tốc độ của bộ điều tốc (xem ISO 8528-5).

3.6.1.9

Tốc độ không tải cao nhất có thể điều chỉnh được

n_irmax

Tốc độ cao nhất ở trạng thái ổn định của động cơ khi không có tải ở cùng sự chỉnh đặt tốc độ như đối với tốc độ cao nhất có thể điều chỉnh được.

CHÚ THÍCH: Đối với tổ hợp máy phát điện, tốc độ này có thể được chọn bằng thiết bị chỉnh đặt tốc độ của bộ điều tốc (xem ISO 8528-5).

3.6.1.10

Phạm vi chỉnh đặt tốc độ

Δn_s

Hiệu số giữa tốc độ không tải thấp nhất có thể điều chỉnh được và tốc độ không tải cao nhất có thể điều chỉnh được được xác định bởi thiết bị chỉnh đặt tốc độ.

3.6.1.11

Phạm vi dưới

Δn_min

Hiệu số giữa tốc độ không tải ứng với tốc độ chỉnh đặt và tốc độ không tải thấp nhất có thể điều chỉnh được, được tính theo phần trăm của tốc độ công bố.

3.6.1.12

Phạm vi trên

Δn_max

Hiệu số giữa tốc độ không tải cao nhất có thể điều chỉnh được và tốc độ không tải ứng với tốc độ chỉnh đặt, được tính theo phần trăm của tốc độ công bố.

3.6.1.13

Tốc độ không tải nhanh

n_if

Tốc độ không tải thấp nhất có thể điều chỉnh được tăng lên.

CHÚ THÍCH: Tốc độ này thường được sử dụng cho việc khởi động lạnh động cơ và trong thời gian làm nóng máy. Có thể điều chỉnh bằng tay hoặc tự động để đạt được tốc độ này.

3.6.1.14

Mức độ thay đổi sự chỉnh đặt tốc độ

V_n

Mức độ thay đổi của sự chỉnh đặt tốc độ trong phạm vi chỉnh đặt tốc độ được biểu thị bằng phần trăm của sự chỉnh đặt tốc độ công bố trên giây.

3.6.1.15

Sự thay đổi tốc độ vĩnh viễn

d_s

Sự chênh lệch tốc độ ở trạng thái ổn định trước và sau khi thay đổi tải d_n được tính theo phần trăm của tốc độ công bố.

3.6.1.16

Dải tốc độ ổn định

b_n

Chiều rộng của hình bao của sự dao động Dn của tốc độ xung quanh một giá trị trung bình ở công suất không đổi được tính theo phần trăm của tốc độ công bố.

3.6.1.17

Độ không đồng đều về tốc độ

dn_st

Xem định nghĩa 3.4.8.

3.6.1.18

Độ không đồng đều về tốc độ công bố

dn_str

Xem định nghĩa 3.4.9.

3.6.2.1

Tốc độ sụt quá

n_dmin

Tốc độ chuyển tiếp nhỏ nhất xảy ra khi thay đổi từ công suất thấp hơn đến công suất cao hơn hoặc khi thay đổi từ tốc độ cao hơn đến tốc độ thấp hơn.

3.6.2.2

Tốc độ vượt quá

n_dmax

Tốc độ chuyển tiếp lớn nhất xảy ra khi thay đổi từ công suất cao hơn đến công suất thấp hơn hoặc khi thay đổi từ tốc độ thấp hơn đến tốc độ cao hơn.

3.6.2.3

Chênh lệch tốc độ chuyển tiếp (từ tốc độ ban đầu)

dn_dyn

Chênh lệch tốc độ tạm thời giữa tốc độ sụt quá (hoặc vượt quá) và tốc độ ban đầu n_p trong quá trình điều chỉnh tốc độ theo sự thay đổi tải, được tính theo phần trăm của tốc độ ban đầu.

3.6.2.4

Chênh lệch tốc độ chuyển tiếp (khi tăng tải)

dn_dyn^-

3.6.2.5

Chênh lệch tốc độ chuyển tiếp (khi giảm tải)

dn_dyn⁺