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

- 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

- 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
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



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

), 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,

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

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


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


15PDF 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.

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

.
- 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
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

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
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