Khai thác

link dowload

http://www.mediafire.com/?zf8wvif2ycaynq1

Câu 11: Trình bày diễn biến quá trình công tác của hệ động lực khi tăng tốc độ tàu, thể hiện trên đồ thị đặc tính M-ω.

 

Để tăng vận tốc tàu, động cơ phải sinh ra thêm một lượng công suất thông qua việc tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Khi đó, lực đẩy phụ sinh ra sẽ thắng sức cản ban đầu và tạo cho tàu tốc độ mới lớn hơn. Các lực tác dụng lên con tàu, động cơ trong quá trình này phải thỏa mãn phương trình chuyển động của tàu:

Trong đó:         I: Mômen quán tính của khối lượng thân tàu và lượng nước chuyển động theo thân tàu.

M(ω, hG): Mômen quay động cơ ω.

M(ω, v): Mômen cản trên đế chân vịt.

ω: tốc độ góc của hệ trục

v: tốc độ tàu

m: khối lượng tàu và lượng nước chuyển động theo tàu

T: lực đẩy tàu

R: Lực cản

Qua phương trình ta thấy, muốn thay đổi tốc độ tàu ta phải thay đổi lực đẩy T, thay đổi Mômen sinh ra của động cơ M(ω,h) thông qua việc thay đổi lượng cấp nhiên liệu vào động cơ hay thay đổi tay ga hG.

Xét động cơ không trang bị BĐT:

Giả sử cần tăng tốc độ tàu từ V1->V2, hay nói cách khác là thay đổi điểm phối hợp công tác giữa động cơ và  chân vịt từ điểm 1->điểm 2.

Quá trình tăng vận tốc tàu có thể chia thành 2 giai đoạn sau:

GĐ1:  Tốc độ tàu chưa thay đổi đáng kể.

-Tăng tốc độ quay của động cơ, chân vịt và các chi tiết chuyển động liên quan từ tốc độ góc ω1-> ω b=0.95(ωc– ω1).

-Mômen chân vịt thay đổi theo đường cong 1-d.

-Mômen động cơ thay đổi theo đường cong 1-a-b.

GĐ2: Vận tốc tàu tăng dần từ V1->V2.

Mômen động cơ: b->c->2

Mômen chân vịt:d->c->2

Từ điểm c, Mômen động cơ và Mômen chân vịt bằng nhau

Điểm 2 là điểm công tác ổn định của HĐL, trong đó:

–          Mômen sinh ra của động cơ cân bằng với Mômen cản trên đế chân vịt.

–          Lực đẩy tàu cân bằng với lực cản tàu

–          Tàu chạy với vận tốc V2 ứng với tay ga ha2

Với loại động cơ không trang bị bđt như thế này thì việc thay đổi tay ga từ từ hay đột biến nhay bậc ảnh hưởng lớn tới tình trạng khai thác động cơ tốt/xấu, vì nó dẫn đến sự thay đổi lớn & nhanh hay nhỏ & từ từ của ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.

Theo kinh nghiệm khai thác thì khi thay đổi tay ga động cơ trong khoảng lớn thì động cơ sẽ có giai đoạn làm việc trong trạng thái nặng nề, các thông số thay đổi nhiều. Do đó trong quá trình tăng tốc độ tàu ta có thể tăng tay ga theo kiểu nhảy bậc với hệ số nhảy bậc là k=2,3..

Xét động cơ không trang bị BĐT:

Đặt giả thiết: kéo tay ga nhanh chóng từ ha1->ha2.

3 giai đoạn:

GĐ1: vận tốc tàu thay đổi không đáng kể.

Dưới tác dụng điều chỉnh của bđt, lượng nhiên liệu tăng nhanh, đưa động cơ làm việc ở đặc tính ngoài max (1-a).

Mômen động cơ tăng từ 1-a-b. Mômen chân vịt tăng 1-b’.

GĐ2:

Mômen động cơ tăng chậm b-c và Mômen chân vịt tiếp tục tăng b’-c. Từ điểm c, Mômen động cơ và Mômen chân vịt cân bằng và động cơ làm việc trên đặc tính ngoài max.

GĐ3:

Tại d: bđt giảm lượng nhiên liệu từ hmax tới ha2 theo đặc tính điều chỉnh của bđt, Mômen động cơ và Mômen chân vịt bằng nhau và cùng giảm dần. Tàu đạt vận tốc V2.

Nhận xét:  Tăng tay ga đột ngột và trong khoảng lớn -> có khoảng thời gian động cơ làm việc ở đặc tính hmax -> nặng nề.

Nếu tăng tay ga từ từ liên tục trong 1 khoảng lớn thì Mômen của động cơ và chân vịt không kịp bằng nhau, động cơ sinh thừa công suất so với công suất cần tiêu thụ.

-> tăng tay ga từ từ, từng bậc nhỏ -> Mômen động cơ và Mômen chân vịt nhanh chóng cân bằng nhau -> động cơ làm việc an toàn, tin cậy, kinh tế hơn (k làm việc trên hmax).

 

Câu 12: Trình bày diễn biến quá trình công tác của hệ động lực khi giảm tốc độ tàu.

Khi giảm tay ga nhiên liệu vào động cơ, lực đẩy tàu T giảm, tàu giảm dần tốc độ do lực cản.

Với động cơ không có bđt.

GĐ1: tốc độ tàu hầu như không đổi. Mômen động cơ giảm MA ->a->b. Mômen chân vịt giảm MA->b’(do lực cản).

GĐ2: tốc độ tàu giảm dần. Mômen chân vịt và Mômen động cơ giảm dần và bằng nhau thạu c, sau đó tiếp tục cùng giảm tới B. Tại B tàu chạy ở V2 tưng ứng với tay ga ở ha2 ở cùng điều kiện khai thác C0.

Nhận xét: Ưs cơ, nhiệt giảm đột ngột -> động cơ bị “gì”, nhiệt độ BĐ giảm đột ngột->dễ chết máy.


Với động cơ có bđt.

Giảm tay ga nhanh từ ha1->ha2 (khoảng rộng), do tác động của bđt, động cơ bị cắt nhiên liệu. vận tốc góc trên trục động cơ giảm từ ωa-> ωb nhưng vận tốc tàu hầu như không đổi. Mômen chân vịt giảm 1->b’, Mômen động cơ giảm ->0.

Do Mômen cản trên đế chân vịt làm vận tốc góc trục động cơ giảm xuống, tới ωd, gặp đường đặc tính điều chỉnh của bđt, bđt đưa động cơ làm việc trở lại với nhiên liệu.

Nhận xét: giảm tay ga đột ngột -> có 1 giai đoạn động cơ bị cắt nhiên liệu, sau đó mới khởi động lại -> không tin cậy, bị ứng suất nhiệt, cơ. Giảm tay ga theo từng bậc nhỏ.

Câu 13. Trình bày phương pháp hãm động cơ Diesel lai chân vịt bằng gió nén.

  • Các yếu tố ảnh hưởng đến công hãm:

-Hãm HĐL = gió nén thường được sử dụng trong quá trình manơ, mục đích là rút ngắn thời gian đảo chiều quay của động cơ -> đảm bảo động cơ hoạt động theo chiều quay mới nhanh nhất và an toàn nhất.

* Sau khi ngừng cấp nhiên liệu vào động cơ và thay đổi cam phân phối khí và cam nhiên liệu -> bắt đầu quá trình hãm.

Van gió khởi động: 1: bắt đầu mở; 2: kết thúc.

–          Ở những động cơ Diesel lai chân vịt trực tiếp, việc hãm được thực hiện = cấp gió nén qua xupáp khởi động.

–          Để việc điều động tàu nhanh chóng và kinh tế -> việc hãm cần thực hiện ngay sau khi giá trị của Mômen quay trên chân vịt = Mômen cản – Mômen quán tính

Tức là khoảng 3->7s sau khi ngừng cấp nhiên liệu vào động cơ và số vòng quay động cơ đã giảm xuống khoảng 0.5->0.7 nn.

–          để thực hiện hãm:

–          gió nén từ đĩa chia gió điều khiển, vào trong khoang điều khiển của xupap khởi động ở KÌ NÉN với giá trị góc cấp khí khác nhau phụ thuộc đặc điểm kết cấu của từng động cơ, khoảng 65-1000 góc quay trục khuỷu so với ĐCT

–          Tính chịu nén của không khí trong xylanh ở kì nén có tác dụng hãm động cơ khi piston đi lên gần ĐCT. Nếu do sự tăng áp trong xylanh khi piston lên gần ĐCT làm xupap khởi động bị đóng lại và khi piston qua ĐCT thì không khí ở kì giãn nở sẽ làm tăng sự quay của động cơ -> việc hãm động cơ đạt hiệu quả kém (thực chất việc giãn nở này tương đương việc nén có ích ở kì nén). Sau khi hãm, động cơ sẽ dừng hằn và chiều quay đã chuyển sang chiều mới.

–          Việc hãm động cơ phụ thuộc và các yếu tố:

+ Áp suất không khí nén đưa và động cơ.

+ Giá trị của vòng quay động cơ khi hãm

(+kết cấu của van gió khởi động)

–          Các quá trình diễn ra khi hãm:

A: piston đi lên đóng cửa xả, kết thúc quá trình quét, bắt đầu nén

B: gió khởi động (hãm) được cấp

C: xupap khởi động đóng

D: nhảy van an toàn, xả bớt 1 lượng khí nén ra ngoài.

E: giãn nở khí trong xylanh

A’: cửa xả mở

Công hãm: Lh= F1– F2 có thể <0, =0, >0.

Câu 14. Diễn biến quá trình thay đổi chiều chuyển động của tàu trên đồ thị đặc tính.

<Thay đổi chiều chuyển động ở đây là: điều động tàu:

Dừng -> thay đổi chiều chuyển động của động cơ -> khởi động theo chiều mới.

Tàu thay đổi chiều chuyển động và tốc độ chuyển động>

Quá trình điều động tàu là quá trình HĐL công tác trong trạng thái không ổn định, đặc trưng bằng sự không cân bằng giữa năng lượng nhập và năng lượng thoát:

Sự không cân bằng giữa:

–          Mômen động cơ sinh ra do lực khí cháy với Mômen cần thiết trên đế chân vịt.

–          Lực đẩy chân vịt và lực cản với vỏ tàu

–          Mômen quay của turbine và Mômen quay của máy nén

–          Lực tác dụng lên phần tử cảm ứng và các phần tử trong HT điều chỉnh

–          Năng lượng cấp ở phía trong thành vách xylanh và năng lượng do nước làm mát mang ra.

Chế độ điều động tàu là chế độ mà động cơ phải thay đổi số vòng quay liên tục, thạm chí thay đổi cả chiều quay với đông cơ lai chân vịt định bước trực tiếp. Quá trình thay đổi chiều quay là quá trình phức tạp gồm: dừng, đảo chiều, khởi động động cơ theo chiều quay mới.

Quá trình đảo chiều quay động cơ bắt đầu từ việc dừng cấp nhiên liệu vào động cơ, tàu vẫn chuyển động trên hành trình của mình (tiến), khi đó chân vịt quay tự do và sau 1 thời gian ngắn, nó làm việc như turbine và lai ngược lại động cơ -> động cơ vẫn quay theo chiều bắt đầu (tiến). chân vịt và hệ trục tiếp tục quay theo chiều bắt đầu cho tới khi có tác động của Mômen hãm lên động cơ và hệ trục (độ lớn của Mômen hãm phụ thuộc và tốc độ của tàu).

Khi tác dụng hãm đã có hiệu quả -> chân vịt bắt đầu quay theo chiều ngược lại trong khi tàu vẫn còn tiến theo quán tính. Do chân vịt quay theo chiều ngược lại -> tàu được hãm. Tới khi tàu dừng lại, tại thời điểm tàu dừng, tải trọng của hệ động lực tương ứng với đặc tính buộc tàu (v=0) Sau đó tàu bắt đầu tăng tốc độ theo chiều ngược lại cho tới khi xác lập chế độ công tác mới cho chuyển chuyển động lùi (khi Vlùi= const).

Quá trình điều động tàu chia thành 4 giai đoạn (động cơ lai trực tiếp chân vịt định bước)

GĐ1: sau khi cắt nhiên liệu (a-b).

–          Mômen quay của động cơ giảm -> Mômen âm và giá trị bằng tổn thất cơ giới Ma’.

–          Vận tốc tàu thay đổi không đáng kể, chân vịt vẫn quay theo chiều tiến -> Mômen quay của chân vịt giảm theo đường cong a-b, trong đó đoạn a-b’ Mômen có giá trị (+), đoạn b’-b có giá trị (-), lúc đó chân vịt làm việc như turbine.

–          Trong giai đoạn này công hãm động cơ chủ yếu do tổn thất cơ giới (ma sát, tổn thất ở các đường trục)

–          Do sự giảm vòng quay của chân vịt mà sự chênh lệch Mômen chân vịt (a-b’-b) và Mômen quay của động cơ (a’-b) sẽ giảm dần và tại b thì Mômen chân vịt = Mômen quay động cơ, tức là = Mômen lực ms nhưng ngược chiều.

–          Trong giai đoạn này lực đẩy tàu của chân vịt < lực cản -> tác dụng giảm vận tốc tàu.

GĐ2: hãm tự do (do lực cản trên vỏ tàu)

–          Mômen chân vịt giảm theo đường cong Mômen ma sát của động cơ và hệ trục

–          Nếu không có gió hãm -> tàu chuyển động theo quán tính và dừng hẳn lại (do lực cản vỏ tàu) (Mômen chân vịt và Mômen động cơ giảm theo b-c-0 -> lâu)

–          Để giảm nhanh tốc độ tàu, tại c: tạo lực đẩy “âm” lớn, thông qua việc đưa khí hãm vào xylanh

GĐ3: hãm bằng gió nén (bắt đầu từ điểm c tới khi vận tốc tàu =0)

–          Trong giai đoạn này Mômen chân vịt theo đường cong c-d-e. giá trị lớn nhất của Mômen chân vịt trong giai đoạn này là tại d.

–          Để việc hãm có hiệu quả -> gió hãm phải tạo được Mômen quay trên trục động cơ có giá trị > Mômen chân vịt max.

–          Đường cong thể hiện Mômen quay của động cơ c-c’-e’ phải nằm dưới đường cong c-d-e.

–          Ngoài việc sử dụng gió hãm có thể dùng: phanh cơ khí trên hệ trục chân vịt.

GĐ4: đảo chiều chân vịt + cấp nhiên liệu và động cơ tăng vòng quay -> tàu dừng và chuyển sang hướng ngược lại cho -> đạt trạng hoạt động ổn định ở dk công tác mới (chạy lùi)

TH1: động cơ có bđt.

–          Mômen chân vịt: e-q-f-g-a’’

–          Mômen động cơ: e’-e’’-f’’-f’-f-g-a’’

–          Đoạn f’-f-g: đặc tính ngoài của động cơ

–          e’’-f: sự thay đổi Mômen động cơ.

–          o-a’’: biểu thị đặc tính chân vịt khi điều kiện công tác ổn định theo chiều quay lùi

Nhận xét: với động cơ trang bị bđt:

+tại vòng quay nhỏ: động cơ đã làm việc tại đặc tính cực đại -> ứng suất nhiệt và ưs cơ cục bộ>

KP: giảm lượng nhiên liệu khi động cơ tăng tốc theo chiều quay mới nhưng có thể dẫn tới khó nổ khi khởi động. Do đó có thể dùng thiết bị định lượng nhiên liệu khởi động.

TH2: không có bđt.

Điều khiển động cơ trực tiếp bằng tay: sau khi khởi động, Mômen động cơ sẽ thay đổi theo đặc tính bộ phận f’’-q-a’’, khi đó dk công tác của động cơ sẽ nhẹ nhàng hơn so với trường hợp có bđt.



Câu 15. Nêu định nghĩa và phương pháp xây dựng đặc tính ngoài của động cơ Diesel tàu thủy (đặc tính công suất khi lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình không đổi)

§Æc tÝnh ngoµi

–           §­êng ®Æc tÝnh biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a c¸c chØ tiªu, th«ng sè c«ng t¸c cña ®éng c¬ víi sè vßng quay cña nã khi l­îng cung cÊp nhiªn liÖu cho mçi chu tr×nh lµ kh«ng thay ®æi (dw = const) gäi lµ ®Æc tÝnh ngoµi.

–           Hµm biÓu diÔn:           Ne = f(n)

                                                Me = f(n), víi dw = const

X©y dùng ®Æc tÝnh ngoµi.

Gi¶ ®Þnh: L­îng nhiªn liÖu cÊp vµo ®éng c¬ trong mçi chu tr×nh lµ kh«ng ®æi (dw=const) vµ hiÖu suÊt chung cña ®éng c¬ kh«ng ®æi trong ph¹m vi toµn bé chÕ ®é tèc ®é quay ho=const, ta cã: Ne = C1.n.dw  (*)

(C1=(60.z.QH. ho)/632,3) (Ne=(G.QH. ho)/632.3=(60.n.z.dw.Qh)/632,3)

Tõ (*) ta thÊy: Khi duy tr× l­­îng cung cÊp nhiªn liÖu cho  mçi chu tr×nh kh«ng thay ®æi (dw = const) th× c«ng suÊt ph¸t ra cña ®éng c¬ tû lÖ bËc nhÊt víi tèc ®é quay cña nã.

Do ®ã ®å thÞ ®Æc tÝnh ngoµi sÏ cã d¹ng bËc nhÊt cã h×nh lµ ®­êng th¼ng. øng víi mçi dw sÏ lµ 1 ®­êng ®Æc tÝnh ngoµi Ne-n.

Ta thÊy r»ng khi dw kh«ng thay ®æi th× M«men quay cã Ých (Me) vµ ¸p suÊt cã Ých b×nh qu©n (Pe) còng kh«ng ®æi (kh«ng phô thuéc n).

ThËt vËy:

Ne=Me.n/716,2 -> Me=Ne.716,2/n=716,2.C1.dw=C2.dw

Ne=Pe.S.F.n.i.z/4500 -> Pe=C3.dw

Do ®ã øng víi mçi gi¸ trÞ dw, ®å thÞ Me, Pe lµ mét ®­êng th¼ng song song víi trôc hoµnh (0 n)

Trong thùc tÕ, v× hiÖu suÊt ®éng c¬ gi¶m dÇn theo chiÒu t¨ng tèc ®é quay nªn ®­êng ®Æc tÝnh ngoµi lµ ®­êng cong

vµ trong khai th¸c chóng ®­îc chia thµnh c¸c ®­êng c¬ b¶n sau:

1:         §Æc tÝnh giíi h¹n- lµ ®Æc tÝnh c«ng suÊt giíi h¹n ®é bÒn cña ®éng c¬ (Ngh)

2:         §Æc tÝnh lín nhÊt- lµ ®Æc tÝnh thÓ hiÖn kh¶ n¨ng ph¸t ra  c«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬ (Nmax) ë vßng quay lín nhÊt.

3:         §Æc tÝnh ngoµi (®Æc tÝnh ®Þnh møc)- lµ ®Æc tÝnh thÓ hiÖn kh¶ n¨ng ph¸t ra  c«ng suÊt lín nhÊt æn ®Þnh, kinh tÕ nhÊt cña ®éng c¬ (Nn) ë vßng quay ®Þnh møc.

4:         §Æc tÝnh khai th¸c- lµ ®Æc tÝnh c«ng suÊt ®­îc sö dông réng r·i nhÊt trong qu¸ tr×nh khai th¸c ®éng c¬ (NKT). Th«ng th­êng: NKT =(0,85 ~ 0,95) Nn

5:         §Æc tÝnh phô t¶i (bé phËn) (Nbf) : lµ ®Æc tÝnh c«ng suÊt khi ®éng c¬ ph¸t ra c«ng suÊt nhá h¬n c«ng suÊt khai th¸c, th­êng sö dông trong ®iÒu kiÖn man¬…

Câu 16. Nêu định nghĩa và trình bày phương pháp xây dựng đặc tính chân vịt (đặc tính công suất khi lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình thay đổi nhưng toàn bộ công suất do động cơ sinh ra được truyền hết cho chân vịt).

 

§Æc tÝnh biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè c«ng t¸c cña ®éng c¬ lai ch©n vÞt víi tèc ®é quay hoÆc tèc ®é tµu khi l­îng nhiªn liÖu cung cÊp cho chu tr×nh lµ thay ®æi gäi lµ ®Æc tÝnh ch©n vÞt.

Hµm biÓu diÔn:            Ne = C.nx

Trong ®ã:

x:         lµ sè mò phô thuéc vµo kÕt cÊu vá tµu vµ trang trÝ hÖ ®éng lùc.

Víi mét con tµu cô thÓ x = const. x=2,5 ~3,2 (x = 2,5 víi tµu cao tèc  nh­ tµu l­ít, tµu kh¸ch, … x = 3,2 ®èi tµu hµng).

C:         lµ h»ng sè phô thuéc tuyÕn h×nh vá tµu, ch©n vÞt còng nh­ t×nh tr¹ng cña chóng vµ ®iÒu kiÖn khai th¸c.

§Ó x©y dùng ®­­îc ®Æc tÝnh ch©n vÞt ta ph¶i gi¶ ®Þnh r»ng l­îng nhiªn liÖu cung cÊp cho mçi chu tr×nh lµ thay ®æi vµ toµn bé c«ng suÊt ®éng c¬ ph¸t ra ®­îc truyÒn hÕt cho ch©n vÞt.

LÊy logarit c¬ sè 10 hai vÕ ph­¬ng tr×nh trªn:

lg Ne = x.lg n +lg C

§Ó x¸c ®Þnh ®­îc c¸c hÖ sè x vµ C víi mét con tµu nhÊt ®Þnh, trong mét ®iÒu kiÖn khai th¸c cô thÓ lÊy ®­îc 2 cÆp th«ng sè sau: (N1, n1, V1), (N2,n2,V2)

Thay c¸c gi¸ trÞ trªn ->

lg N1 = x.lg n1 +lg C

lg N2 = x.lg n2 +lg C

MÆt kh¸c hÖ sè C víi mét con tµu cô thÓ phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn khai th¸c, cßn víi 1 ch©n vÞt cô thÓ th× C phô thuéc vµo tèc ®é quay n vµ vËn tèc tµu V qua biÓu thøc:

C = CU – a.V (*)

Trong ®ã          CU: hÖ sè thö tµu t¹i bÕn

a: hÖ sè gãc phô thuéc vµo sè vßng quay cña ch©n vÞt ( a=f(n))

Thùc tÕ thÝ nghiÖm trªn c¸c tµu, mèi quan hÖ gi÷a hÖ sè a vµ sè vßng quay lµ ®­êng th¼ng trong hÖ täa ®é logarit.

Ph­¬ng tr×nh biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a a vµ n:

lg a = -z.lg n + b

-> a = b/ nz

Trong ®ã:         b: hÖ sè ®Æc tr­ng cho mçi tµu

z: hÖ sè mò

a1, a2 lµ c¸c hÖ sè gãc t­ng øng víi c¸c gi¸ trÞ vßng quay n1, n2.

(*) -> a = (Cu – C) : V

->

Do ®ã:

Thay gi¸ trÞ z, a1, a2 -> b=a1.n1z=a2.n2z.

->

VËn tèc tµu :

Víi n= nU

C¸c b­íc tiÕn hµnh x©y dùng ®å thÞ ®Æc tÝnh c«ng suÊt

1. TÝnh sè mò x

2. TÝnh hÖ sè C trong c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c nhau:

Tµu chë ®Çy hµng trong ®iÒu kiÖn:

– yªn sãng giã

N

– buéc tµu t¹i bÕn

CE

– ch¹y xu«i giã

– ch¹y ng­îc giã

3. TÝnh hÖ sè a:

4. TÝnh sè mò z:

5. TÝnh hÖ sè b:            b = a1.n1z

6. lËp b¶ng kÕt qu¶:…

7. X©y dùng ®å thÞ ®Æc tÝnh ch©n vÞt (theo sè liÖu ë b¶ng)

Theo Ne-n vµ Ne-V:

§å thÞ ®Æc tÝnh ch©n vÞt vµ ®å thÞ ®Æc tÝnh ngoµi trªn hÖ täa ®é ghÐp Ne-n-V

 

C©u 17. Dùa vµo nh÷ng th«ng sè nµo trªn ®å thÞ khai triÓn ®Ó ®¸nh gi¸ ®­îc t×nh tr¹ng c«ng t¸c cña mét xylanh trong ®éng c¬. Ph©n tÝch t×nh tr¹ng kÜ thuËt cña xylanh t­¬ng øng víi c¸c ®å thÞ c«ng khai triÓn sau:

 

Ph©n tÝch trªn ®å thÞ c«ng chØ thÞ.

Víi ®éng c¬ diesel tµu thñy trung vµ chËm tèc cho phÐp ng­êi khai th¸c vÏ  ®­îc ®å thÞ c«ng chØ thÞ cña tõng xy lanh b»ng thiÕt bÞ chuyªn dông Indicator th«ng qua c¸c biÖt x¶ th«ng víi buång ®èt.

Víi ®éng c¬ 2 k× ®å thÞ vÏ ®­­îc cã d¹ng sau:

 

Ta cã thÓ tÝnh ¸p suÊt chØ thÞ b×nh qu©n Pi:

(KG/cm2)  (43)

Trong ®ã:

– Fg (cm2): DiÖn tÝch bao bëi ®­êng cong ¸p suÊt tøc thêi vÏ ®­îc. §o b»ng thiÕt bÞ ®o diÖn tÝch (Planimetor).

– CS (mm/at): Tû lÖ xÝch lß xo.

HoÆc ta cã thÓ chia ®Òu nhá ®å thÞ ®Ó tÝnh trung b×nh:

(KG/cm2)

Khi ®ã c«ng suÊt chØ thÞ cña ®éng c¬ ®­îc tÝnh:

                       Ni = 13,1.Pi .D2.S.z.i.n

§é chªnh ¸p suÊt t­¬ng ®èi cña toµn ®éng c¬:

Dùa vµo c¸c th«ng sè x¸c ®Þnh ®­îc vµ kinh nghiÖm khai th¸c cho thÊy:

– Khi DPi £ 5% th× phô t¶i ph©n bè trªn c¸c xy lanh ®­îc xem lµ ®Òu, ®éng c¬ ho¹t ®éng tèt.

– Khi DPi > 5% Ng­êi khai th¸c cÇn ®iÒu chØnh l¹i phô t¶i cho c¸c xy lanh.

– Pi max   ®o ®­îc ph¶i nhá h¬n gi¸ trÞ ¸p suÊt chØ thÞ b×nh qu©n ®Þnh møc (Pi n).

§å thÞ c«ng khai triÓn còng ®­îc vÏ b»ng thiÕt bÞ Indicator.

Qua ®å thÞ c«ng khai triÓn ta cã thÓ ®¸nh gi¸ ®­îc chÊt l­îng c«ng t¸c cña tõng xy lanh vµ c¶ ®éng c¬ qua c¸c th«ng sè:

– ¸p suÊt ch¸y cùc ®¹i Pmax

– ¸p suÊt nÐn PC.

– Thêi ®iÓm b¾t ®Çu ch¸y cña nhiªn liÖu.

Ta ®em so s¸nh c¸c gi¸ trÞ x¸c ®Þnh ®­îc víi ®å thÞ chuÈn khi xuÊt x­ëng trong lÝ lÞch, vµ so s¸nh víi nhau ®Ó rót ra kÕt luËn vÒ t×nh tr¹ng c«ng t¸c cña ®éng c¬.

1

2

3

4

5

H×nh 1: §å thÞ c«ng khai triÓn tiªu chuÈn

H×nh 2: Pc ®¶m b¶o, Pz cao: nhiªn liÖu phun vµo qu¸ sím

H×nh 3: Pc ®¶m b¶o, Pz thÊp: Do nhiªn liÖu phun vµo qu¸ muén/ vßi phun háng

H×nh 4: Pc thÊp, Pz thÊp: ¸p suÊt khi t¨ng ¸p thÊp (khÝ quÐt); Rß lät khi ch¸y do sÐc m¨ng hoÆc van x¶ kÐm chÊt l­îng/háng; ®Ønh piston bÞ ch¸y

H×nh 5: Pc thÊp, Pz cao:

C©u 18. C¸c yÕu tè ®Æc tr­ng cho vïng khÝ hËu. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é m«i tr­êng ®Õn c¸c th«ng sè c«ng t¸c cña ®éng c¬.

 

C¸c YẾU TỐ KHÝ HẬU:

Ph©n vïng khÝ hËu:

KhÝ hËu lµ mét yÕu tè quan träng ¶nh h­ëng trùc tiÕp tíi ®êi sèng con ng­êi, sinh vËt thiÕt bÞ kü thuËt … §Ó nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng cña khÝ hËu tíi c¸c m¸y mãc, trang thiÕt bÞ kü thuËt ng­êi ta chia ®Þa cÇu theo c¸c vïng khÝ hËu c¬ b¶n víi 5 c¸ch sau:

a) C¨n cø vµo nhiÖt ®é (ph­¬ng ph¸p ®¬n gi¶n): Cã thÓ chia thµnh 3 vïng: Vïng nãng, vïng «n ®íi vµ vïng l¹nh. Ph­¬ng ph¸p nµy ch­a ®Ò cËp ®Çy ®ñ c¸c yÕu tè khÝ hËu nªn Ýt dïng trong kÜ thuËt.

b) C¨n cø vµo l­îng m­a vµ l­îng bèc h¬i (ph­¬ng ph¸p cña Pensk): §­îc chia thµnh 3 vïng sau: Vïng Èm ­ít (l­îng m­a lín h¬n l­îng bèc h¬i), vïng kh« (l­îng m­a Ýt h¬n l­îng bèc h¬i), vµ vïng cã tuyÕt (m­a d¹ng tuyÕt nhiÒu h¬n l­îng bèc h¬i)

c) C¨n cø vµo nguyªn nh©n h×nh thµnh khÝ hËu (ph­¬ng ph¸p Alissov):

d) C¨n cø vµo nhiÖt ®é vµ l­îng m­a (ph­¬ng ph¸p Coppen):

e) Ph­¬ng ph¸p ph©n vïng khÝ hËu cña c¸c n­íc XHCN ch©u ¢Au:

Ra ®êi n¨m 1959 t¹i héi nghÞ “N©ng cao chÊt l­îng s¶n phÈm c«ng nghiÖp ®iÖn dïng cho vïng nhiÖt ®íi”. KhÝ hËu ThÕ giíi ®­îc chia thµnh 5 vïng dùa theo l­îng m­a, nhiÖt ®é, ®é Èm, ®é mï, vµ chiÒu cao so víi mÆt biÓn.

– Vïng hµn ®íi: Vïng nµy thuéc trªn, d­íi 60o vÜ tuyÕn. NhiÖt ®é trung b×nh th¸ng l¹nh nhÊt < -10oC. NhiÖt ®é trung b×nh th¸ng nãng nhÊt < -10oC, cã lóc nhiÖt ®é d­íi -30o. §é Èm trung b×nh hµng th¸ng tõ 3 -> 10 g/ m3.

– Vïng «n ®íi: Bao gåm ch©u ¢u, B¾c Mü, phÇn nhá Nam Mü, phÇn lín Trung ¸, vµ phÝa Nam ch©u óc.

NhiÖt ®é trung b×nh hµng th¸ng mïa ®«ng: – 5 -> 50C.

NhiÖt ®é trung b×nh hµng th¸ng mïa hÌ: 15 -> 200C

§é Èm trung b×nh hµng th¸ng: 3 -> 12 g/ m3 kh«ng v­ît qu¸ 16 g/ m3.

– Vïng nhiÖt ®íi kh«: Bao gåm phÝa b¾c vµ trung ch©u Phi, ®«ng nam vµ ®«ng b¾c ch©u Mü, mét phÇn ch©u óc.

NhiÖt ®é cùc ®¹i trong bãng d©m tíi 550C

NhiÖt ®é cùc tiÓu vÒ ban ®ªm xuèng tíi -330C

§é Èm trung b×nh hµng th¸ng tõ 4 -> 18 g/ m3. §é Èm t­¬ng ®èi th¸ng kh« nhÊt kho¶ng 30%, l­îng m­a hµng n¨m Ýt h¬n 200mm, kh«ng khÝ nhiÒu c¸t bôi.

– Vïng nhiÖt ®íi Èm: Bao gåm vïng rõng rËm ch©u Phi, phÝa b¾c Nam Mü vµ §«ng Nam ¸.

NhiÖt ®é trung b×nh hµng n¨m lín h¬n 180C.

NhiÖt ®é cùc ®¹i kh«ng lín h¬n 400C

NhiÖt ®é cùc tiÓu kh«ng nhá h¬n 00C

§é Èm cao.

– Vïng khÝ hËu cao nguyªn: vïng cã ®é cao so víi mÆt biÓn lín h¬n 2500mm. Biªn ®é dao ®éng nhiÖt ®é ®¹t 400C, th­¬ng cã giã m¹nh, nhiÒu gi«ng

N­íc ta thuéc vïng khÝ hËu nhiÖt ®íi Èm.

– NhiÖt ®é cao vµ kÐo dµi th­êng xuyªn 25 -> 300C (chiÕm 50% sè ngµy trong n¨m)

– §é Èm cao vµ kÐo dµi j = (80 -> 90%) (chiÕm 50% sè ngµy trong n¨m)

– Mét n¨m cã 199 ngµy nhiÖt ®íi (ngµy cã 12 giê nhiÖt ®é kh«ng khÝ cao h¬n 200C vµ ®é Èm cao h¬n 80%).

NhiÖt ®é m«i tr­êng:

Khi nhiÖt ®é m«i tr­êng thay ®æi mËt ®é kh«ng khÝ sÏ thay ®æi lµm cho l­îng kh«ng khÝ n¹p vµo xy lanh Gb thay ®æi, hay hÖ sè n¹p hH = var kÕt qu¶ lµ thay ®æi hÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ a còng nh­ hiÖu suÊt hi  (v× hi / a = a -b. a)

H×nh 1.3. Sù thay ®æi c¸c th«ng sè ®éng c¬ khi nhiÖt ®é m«i tr­êng thay ®æi.

ge: SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu cã Ých.

Ni: C«ng suÊt chØ thÞ.

Ne: C«ng suÊt cã Ých.

hi: HiÖu suÊt chØ thÞ.

a: HÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ.

gb: Träng l­îng riªng cña kh«ng khÝ.

DP: §é gi·n ¸p suÊt.

Víi ®éng c¬ t¨ng ¸p b»ng tuabin khÝ x¶ ta xÐt 2 tr­êng hîp:

*) Cã lµm m¸t khÝ t¨ng ¸p: Th× ta cã thÓ ®iÒu chØnh l­u l­îng n­íc lµm m¸t ®Ó duy tr× nhiÖt ®é kh«ng khÝ n¹p kh«ng thay ®æi, do ®ã sù ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é m«i tr­êng lµ kh«ng ®¸ng kÓ.

*) Kh«ng lµm m¸t khÝ t¨ng ¸p: Khi ®ã nhiÖt ®é khÝ n¹p sau m¸y nÐn ®­îc tÝnh:

Trong ®ã: T0, T1 lµ nhiÖt ®é m«i tr­êng ë ®iÒu kiÖn chuÈn vµ ®iÒu kiÖn thay ®æi.

Tk, Tk1 lµ nhiÖt ®é t¨ng ¸p ë ®iÒu kiÖn chuÈn vµ ®iÒu kiÖn thay ®æi.

Pk, Pk1 lµ ¸p suÊt t¨ng ¸p ë ®iÒu kiÖn chuÈn vµ ®iÒu kiÖn thay ®æi.

m lµ hÖ sè thùc nghiÖm.

Khi ®ã nhiÖt ®é kh«ng khÝ tr­íc tuabin t¨ng ¸p ®­îc x¸c ®Þnh:

                                    t1KX  = x.t0KX + y.(tk1 + tk)

Trong ®ã: t0KX, t1KX lµ nhiÖt ®é khÝ x¶ tr­íc TB ë ®iÒu kiÖn chuÈn & thay ®æi.

tk, tk1 lµ nhiÖt ®é khÝ t¨ng ¸p ë ®iÒu kiÖn chuÈn vµ thay ®æi.

x, y th«ng sè thùc nghiÖm

VÝ dô: XÐt sù thay ®æi c¸c th«ng sè ®éng c¬ khi nhiÖt ®é m«i tr­êng thay ®æi ë ®éng c¬ 12ÕH 20,7/ 2.25,4 cã c«ng suÊt ®Þnh møc 3000 ml. KÕt qu¶ ®­îc ghi l¹i trªn b¶ng 4.

Qua thùc nghiÖm cho thÊy khi nhiÖt ®é m«i tr­êng t¨ng lªn 10oC th×:

– C«ng suÊt cã Ých gi¶m 1%

– Träng l­îng kh«ng khÝ n¹p gi¶m 3%

– HÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ gi¶m 2,5%

– HiÖu suÊt chØ thÞ gi¶m 1%

– C«ng suÊt tua bin khÝ x¶ gi¶m 5%

– SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu t¨ng 0,72%

– NhiÖt ®é khÝ x¶ t¨ng 3,5%

§Ó ®¶m b¶o cho chÕ ®é øng suÊt nhiÖt cña ®éng c¬ cÇn gi¶m l­îng cung cÊp nhiªn liÖu 1,75%.

C©u 19. C¸c yÕu tè ®Æc tr­ng cho vïng khÝ hËu. ¶nh h­ëng cña ®é Èm m«i tr­êng ®Õn c¸c th«ng sè c«ng t¸c cña ®éng c¬.

(nh­ c©u 18)

§é Èm m«i tr­êng:

Ta biÕt r»ngc«ng thøc x¸c ®Þnh ®é Èm t­¬ng ®èi nh­ sau j (%):

§é Èm t­¬ng ®èi lµ tû sè gi÷a ®é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ trªn ®é Èm cùc ®¹i kh«ng khÝ cã thÓ chøa ë nhiÖt ®é ®ã. ViÖc j thay ®æi sÏ lµm cho l­îng « xy cã trong kh«ng khÝ thay ®æi lµm ¶nh h­ëng qu¸ tr×nh ch¸y cña ®éng c¬.

 

– j thay ®æi 10% th× c«ng suÊt ®éng c¬ thay ®æi 1% vµ gi, ge thay ®æi 1%.

C©u 20. ViÕt ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt trong ®éng c¬ Diesel tµu thñy vµ gi¶i thÝch c¸c thµnh phÇn trong ph­¬ng tr×nh.

 

C©n b»ng nhiÖt trong diesel tµu thñy.

NÕu nhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu lµ QH, khi ch¸y sinh ra nhiÖt l­îng lµ Qt, th× nã ®­îc ph©n chia theo c«ng thøc sau:

Qt = Qe + Qkx + Qlm + Qcg + Qcl

ë ®©y:  Qe :lµ nhiÖt l­îng biÕn thµnh c«ng cã Ých.

Qkx: lµ nhiÖt l­îng do khÝ x¶ mang ra

Qlm:lµ nhiÖt l­îng mÊt m¸t cho m«i tr­êng lµm m¸t

Qcg:lµ nhiÖt l­îng do dÇu nhên mang ra

Qcl:lµ phÇn nhiÖt l­îng kh«ng tÝnh ®­îc (do bøc x¹, ch¸y kh«ng hoµn toµn,…)

Sau ®©y ta x¸c ®Þnh tõng thµnh phÇn trong ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt võa nªu trªn.

1) NhiÖt l­îng t­¬ng øng sinh c«ng cã Ých:         Qe = ηe.QH

2) NhiÖt l­îng mÊt m¸t do khÝ x¶ mang ®i:       Qkx = Gkx.Cpkx.Tkx Gkk.Cpkk.Tkk

– Gkx, Gkk: khèi l­îng khÝ x¶, kh«ng khÝ cung cÊp cho ch¸y 1kg nhiªn liÖu

Gkk = a.φ. Lo

Gkx = a.φ.Lo + 1

–        Lo : l­îng kh«ng khÝ lý thuyÕt cÇn ®èt ch¸y 1 kg nhiªn liÖu.

hoÆc

Trong ®ã:

C, H, S, O : lµ thµnh phÇn c¸cbon, hydro, l­u huúnh, oxy cã trong nhiªn liÖu.

ϕ1 : ®é Èm m«i tr­êng.

PH, Po : ¸p suÊt riªng phÇn h¬i n­íc vµ khÝ quyÓn.

φ : hÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ quÐt phô thuéc kÕt cÊu ®éng c¬.

§èi víi ®éng c¬ 4 kú kh«ng t¨ng ¸p : φ = 1,03 – 1,05.

§èi víi ®éng c¬ 4 kú cã t¨ng ¸p :      φ = 1,1 – 1,2.

§èi víi ®éng c¬ 2 kú quÐt th¼ng :                   φ = 1,3 – 1,5.

§èi víi ®éng c¬ 2 kú quÐt vßng :                    φ = 1,5 – 1,8.

a : hÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ.

a1 = φ.a : lµ hÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ tæng hîp.

Cpkk, Cpkx : tØ nhiÖt ®¼ng ¸p cña kh«ng khÝ vµ khÝ x¶ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

Cpkk = 0,9852 + 0,000934.tkk

Cpkx = 1,03 + 0,000126.tkx

tkx, tkk, Tkx, Tkk : nhiÖt ®é khÝ x¶, kh«ng khÝ tÝnh theo oC vµ oK

Cuèi cïng ta cã thÓ viÕt :         Qkx = (a1.Lo + 1).Cpkx.Tkx – a1.Lo.Cpkk.Tkk

Tæn thÊt nhiÖt cho khÝ x¶ kh«ng b»ng tæn thÊt n¨ng l­îng cïng tªn víi nã v× tæn thÊt n¨ng l­îng cßn tÝnh ®Õn quy tr×nh ch¸y rít trªn ®­êng d·n në do ®ã dÉn ®Õn mÊt m¸t trªn ®­êng d·n në.

3) NhiÖt l­îng do n­íc lµm m¸t mang ®i:

Trong ®ã: Gn : khèi l­îng n­íc tuÇn hoµn lµm m¸t (Kg/h)

Cn : tØ nhiÖt cña n­íc

tnv, tnr : nhiÖt ®é n­íc vµo vµ ra khái ®éng c¬.

Tæn thÊt nµy phô thuéc vµo kiÓu lo¹i ®éng c¬, c¸ch thøc lµm m¸t còng nh­ c«ng chÊt lµm m¸t cho c¸c chi tiÕt kh¸c nhau cña ®éng c¬. §èi víi ®éng c¬ cì lín cã c¸c nh¸nh lµm m¸t kh¸c nhau cã thÓ chia ra:

Qlm = Qlmxl + Qlmpis + Qlmcl

Qlmxl, Qlmpis, Qlmcl: nhiÖt l­îng n­íc (dÇu) lµm m¸t xi lanh, piston, vµ ë nh÷ng chç cßn l¹i bao quanh khu buång ®èt mang ®i. Ngoµi ra con cã ®éng c¬ lµm m¸t vßi phun, kh«ng khÝ t¨ng ¸p…

4) NhiÖt l­îng do dÇu nhên mang ®i:

Trong ®ã: Gdn : khèi l­îng dÇu nhên tuÇn hoµn (Kg/h)

tdnv, tdnr : nhiÖt ®é dÇu nhên vµo vµ ra khái ®éng c¬

Gnl : l­îng nhiªn liÖu chi phÝ cho 1 giê (Kg/h)

Cã thÓ chia nhá tæn thÊt c¬ giíi ra nh­ ë æ ®ì, nhãm piston – xilanh.

Tæn thÊt cho m«i tr­êng lµm m¸t (n­íc hay dÇu) ph©n tÝch trªn ph­¬ng diÖn c©n b»ng nhiÖt kh«ng b»ng tæn thÊt thùc sù mµ ph¶i tÝnh phÇn nhiÖt do khÝ x¶ truyÒn cho m«i tr­êng lµm m¸t.

Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cßn cã thÓ viÕt nh­ sau:

                        1 = ql + qkx + qlm + qcg + qcl

hoÆc:                Qt = Ql + Qkx + Qlmxl + Qlmpis + Qcg + Qcl

1 = ql + qkx + qlmxl + qlmpis + qcg + qcl

C¸c gi¸ trÞ q tÝnh b»ng %.

ViÖc chia nhá c¸c thµnh phÇn ra sÏ dÔ tÝnh vµ ph©n tÝch. Tuy nhiªn thùc tÕ cho r»ng viÖc tÝnh chÝnh x¸c rÊt khã kh¨n v× ë phÇn nµy sÏ chuyÓn qua cho phÇn kh¸c.

B»ng c¸c c«ng tr×nh thùc nghiÖm c¸c b¶ng 9, 10, 11 cho ta thÊy c¸c sè liÖu vÒ c¸c thµnh phÇn trong ph­¬ng tr×nh c©n b»ng kh¸c nhau tïy thuéc kiÓu lo¹i ®éng c¬, kÕt cÊu c¸c h·ng vµ c¸ch thøc sö dông c«ng chÊt lµm m¸t…

This entry was posted in HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY. Bookmark the permalink.

Gửi phản hồi

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s