BÀI GIẢNG CHẾ độ làm VIỆC của DIEDEN tàu THỦY (GS iu ia PHOMIN – GS TRẦN hữu NGHỊ)

CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA DIESEL TÀU THỦY LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng đòi hỏi trình độ chuyên môn ngày càng tăng trong lĩnh vực khai thác hệ thống động lực tổ hợp thiết bị đẩy tàu( động cơ vỏ tàu – chân vịt), yêu cầu bức thiết đối với từng sĩ quan trưởng ca buồng máy là phải nắm chắc những kiến thức cơ bản về các chế độ làm việc của Diesel tàu thủy Nếu thiếu những kiến thức ấy khó có thể tổ chức khai thác hệ thống động lực hoạt động an toàn, tin cậy và mang lại hiệu quả kinh tế cao Thực vậy, ở mỗi chế độ k. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. V.X. Gavorinlov, V.X. Camkin Kỹ thuật khai thác hệ thống động lực dieden tàu thủy 2. L.P. Burưskin Kỹ thuật khai thác dieden tàu thủy 3. M.A. Bruk Các chế độ làm việc của dieden tàu thủy 4. B.B. Mavaxov Khai thác dieden hang Burmeister and Wain (B W) 5. Iu.Ia. Phômin Đặc tính khai thác dieden thấp tốc tàu thủy 6. Iu.Ia. Phômin Đặc tính khai thác dieden trung tốc tàu thủy 7. Iu.Ia. Phômin Thiết kế cung cấp tàu thủy 8. A.A. Pêtroski Dieden trong tổ hợp thiết bị đẩy 9. A.A. Pêtroski Các chế độ làm việc của dieden tàu thủy 10. V.P. Smelev Nghiên cứu chế độ số vòng quay tối thiểu ổn định của các dieden tàu thủy 11. A.A.Miriusenko Chế độ sấy nóng động cơ cỡ lớn sau khi khởi động 12. Trần Hữu Nghị Nghiên cứu sự ảnh hưởng của phương pháp điều chỉnh bơm cao áp đến quá trình làm việc của động cơ ở chế độ khởi động và chế độ nhỏ tải MỤC LỤC Trang Lời Nhà sản xuất Lời nói đầu Chương 1: CÁC CHẾ ĐỘ KHAI THÁC ỔN ĐỊNH CỦA ĐỘNG CƠ CHÍNH TÀU THỦY 1.1. Chế độ hành trình toàn tải, công suất khai thác và công suất định mức. 7 1.2. Chế độ hành trình bé, số vòng quay tối thiểu ổn định của động cơ. 15 1.3. Chế độ chạy rà động cơ. 19 1.4. Các chế độ khi hư hỏng tuabin máy nén 24 1.5. Những điểm đặc biệt khi động cơ làm việc với chân vịt qua khớp li hợp điện từ 30 1.6. Chế độ làm việc của động cơ khi hỏng một xilanh 37 1.7. Động cơ làm việc với chế độ buộc tàu 51 1.8. Động cơ làm việc ở chế độ lai kéo và chế độ chạy hành trình với nước dằn. 55 Chương 2 : CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH CỦA ĐỘNG CƠ CHÍNH TÀU THỦY 2.1. Chế độ khởi động của động cơ. 60 2.2. Chế độ làm việc của động cơ trong điều kiện sóng gió. 72 2.3. Chế độ sấy nóng và ngừng hoạt động của động cơ. 76 Chương 3 : TỐI ƯU HÓA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA DIEDEN LAI CHÂN VỊT BIẾN BƯỚC 3.1. Tự động hóa quá trình điều khiển dieden chính lai chân vịt biến bước. 79 3.2. Đảm bảo cân bằng tải giữa các động cơ chính. 102 3.3. Lựa chọn chế độ làm việc tối ưu của dieden chính và chân vịt biến bước (CVBB) khi tốc độ tàu cho trước. 104 3.4. Khởi động và chế độ đưa dieden đến công suất toàn phần. 116 3.5. Ảnh hưởng của các yếu tố khai thác đến sự làm việc của dieden và CVBB. 120

CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA DIESEL TÀU THỦY

LỜI NÓI ĐẦU

Để đáp ứng đòi hỏi trình độ chuyên môn ngày càng tăng trong lĩnh vực khaithác hệ thống động lực- tổ hợp thiết bị đẩy tàu( động cơ- vỏ tàu – chân vịt), yêucầu bức thiết đối với từng sĩ quan trưởng ca buồng máy là phải nắm chắc nhữngkiến thức cơ bản về các chế độ làm việc của Diesel tàu thủy Nếu thiếu những kiếnthức ấy khó có thể tổ chức khai thác hệ thống động lực hoạt động an toàn, tin cậy

và mang lại hiệu quả kinh tế cao

Thực vậy, ở mỗi chế độ khai thác khác nhau đòi hỏi sự theo dõi, chăm sóc vàquan tâm đến những thông số khác nhau Giới hạn cho phép sai lệch của các thông

số ‘động’ giữa các xilanh cũng khác nhau Thông qua những thông số ấy, ngườikhai thác phân tích, chuẩn đoán phát hiện trước mắt những hỏng hóc động cơ đểkịp thời khắc phục trong quá trình khai thác

Việc sử dụng chân vịt biến bước trong đội tàu thế giới ngày càng nhiều,trong đó có đội tàu Việt Nam Một số tàu vận tải, tàu công trình, tàu đánh cá củaViệt Nam được trang bị chân vịt biến bước như tàu ‘Hậu Giang’, tàu Long Châu,tàu cá ‘ Việt – Xô’, tàu ‘ Sài Gòn TS1’ Vì vậy cần phải hiểu biết về nguyên lýhoạt động, cấu tạo, cách sử dụng cũng như bắt chân vịt làm việc với chế độ phùhợp nhất để mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn là những điều hết sức bức thiết hiệnnay đối với đội ngũ sĩ quan khai thác máy tàu và các máy trưởng

Cuốn ‘ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA DIESEL TÀU THỦY’ nhằm cung cấpnhững kiến thức cơ bản của những vấn đề được nêu trên

Nội dung sách chủ yếu nêu lên các chế độ khai thác ổn định của động cơmáy chính tàu thủy ( chế độ, hành trình toàn tải, nhỏ tải,chế độ chạy và chế độ làmviệc khi hỏng một số xilanh ); các chế độ làm việc không ổn đinh như chế độkhởi động, chế độ làm việc khi sóng to gió lớn.v.v

Cuối cùng, sách đề cập đến vấn đề tối ưu hóa chế độ làm việc của diesel laichân vịt biến bước

Cuốn sách được chia làm 3 chương, hai chương đầu do Giáo sư Trần HữuNghị biên soạn, chương ba do giáo sư Iu.Ia.Phômin biên soạn.

Sách nhằm phục vụ cho các sỹ quan máy tàu, máy trưởng các loại tàu khácnhau Ngoài ra, sách còn có thể làm tài liệu tham khảo cho các kĩ sư, cán bộ kĩthuật cũng như các hoc sinh đang theo học nghành máy tàu ở các trường trungcấp, cao đẳng, đại học Hàng hải, Thủy sản và Hải Quân

Chúng tôi cin cảm ơn kĩ sư máy trưởng Bùi Hồng Dương đã tham gia dịchthuật và đóng góp nhiều ý kiến bổ ích

Chúng tôi xin chân thành hoan nghênh và cảm ơn sự đóng góp ý kiến củađộc giả

Về nguyên tắc, số vòng quay ở chế độ hành trình toàn tải được lựa chọn theođiều kiện đảm bảo tốc độ hành trình toàn bộ cho trước Tuy nhiên, do ảnh hưởngcủa các yếu tố khác( sóng gió, thay đổi chiều chìm của tàu, trạng thái vỏ tàu, trạngthái kĩ thuật của động cơ, ) mà tốc độ hành trình toàn bộ cũng bị thay đổi theothời gian (thậm chí trong một chuyến đi) Trong trường hợp này, số vòng quay vàphụ tải của động cơ cũng bị thay đổi Giá trị của số vòng quay và phụ tải có thểdao động rất lớn ở những chuyến đi khác nhau Như vậy rõ ràng rằng không phảilúc nào chế độ hành trình toàn tải cũng sử dụng công suất của động cơ giống nhau.Tùy thuộc vào điều kiện khai thác, vào sự dao động giá trị áp suất có ích bìnhquân pe và số vòng quay mà chọn công suất sử dụng cho phù hợp.

Giá trị công suất đảm bảo giữ được tốc độ hành trình cho trước gọi là côngsuất khai thác Nekt của hành trình toàn tải (công suất khai thác kỹ thuật)

Để đảm bảo được tốc độ hành trình toàn tải cho trước công suất khai tháctrung bình của động cơ thường thấp hơn công suất định mức khoảng 10-15% donhững nguyên nhân sau đây:

Trước hết, công suất định mức của động cơ được xác định trên bệ thử củanhà máy chế tạo trong điều kiện áp suất, nhiệt độ, độ ẩm của môi trường tiêuchuẩn sức cản trên đường nạp và xả, áp suất và nhiệt độ của hệ thống bôi trơncũng như trạng thái kĩ thuật của động cơ hoàn toàn tốt

Trong thực tế khai thác diesel tàu thủy, không có khả năng đáp ứng đượcnhững yêu cầu trên, cho nên công suất khai thác kỹ thuật không thể lấy bằng công

suất định mức Mặt khác, để đảm bảo tốc độ cho trước trong thời gian dài thì cầnphải có lượng dự trữ công suất chi phí cho sức cản của tàu ngày càng tăng do hàbám vào vỏ tàu trong thời gian khai thác; chi phí cho điều kiện khắc nghiệt củahàng hải (sóng to gió lớn, nước ngược ) cũng như khi động cơ không thể phát racông suất đạt đến giá trị công suất định mức do trạng thái kỹ thuật của động cơkém, điều kiện khí hậu của môi trường khắc nghiệt.

Ngoài những nguyên nhân nêu trên, giá trị của công suất khai thác kỹ thuậtchỉ lấy bằng 85-90% công suất định mức NeH vì tương ứng với công suất ấy, giá trịcủa suất tiêu hao nhiên liệu ge gần với giá trị bé nhất gemin khi động cơ làm việctheo đường đặc tính chân vịt

(hình 1.1 và hình 1.2)

Hình 1.1 : Xác định các chế độ của hành trình theo áp suất có ích bình quân Pe

0-1 : chế độ phụ tải ; 0-2 Đặc tính chân vịt ; 0-3 Đặc tính ngoài ; 0-4 Đặc tính giớihạn

Hình 1.2 : Xác đinh chế độ của hành trình theo công suất có ích Ne- f(n)

Nếu trong trương hợp ấy , các điều kiện để thu được công suất định mức Ne h

được đáp ứng đầy đủ thì chế độ khai thác ở điểm O sẽ là chế độ duy nhất khai thác

lầu dài của hành trình toàn tải , khi ấy công suất sẽ đạt được giá trị lớn nhất Từđây sẽ có khái niệm đồng nhất giữa công suất định mức và công suất khai thác lâudài lớn nhất

Trong thực tế khai thác diesel tàu thủy không thể đảm bảo đầy đủ tất cảnhững điều kiện để có công được công suất định mức Cho nên khi đông cơ làmviệc ở điểm O thường có ứng suất nhiệt cao hơn so với các chế độ khác

Công suất định mức có thể sử dụng ở xứ lạnh và được dùng để đảm bảo biều

đồ chạy tàu đã vạch trước , Trong những điều kiện khắc nhiệt của hàng hải chophép sử dụng công suất quá tải 10% nhiều nhất trong vòng một giờ ( điểm 5 hình1.1 )

Do động cơ diesel tàu thủy làm việc ở điều kiện khó khăn và phức tạp , chonên ngoài việc xác định công suất định mức của động cơ , các nhà máy chế tạodiesel còn có những chỉ dẫn tỉ mỉ về việc lựa chọn công suất thích hợp của động

cơ khi đặt trên con tàu cụ thể Khi lựa chọn công suất thích hợp đối với từng contàu cụ thể , nhà chế tạo có chú ý đến các yếu tố khai thác như hà , gỉ vỏ tàu vàchân vịt , sự thay đổi thông số của môi trường bên ngoài ( áp suất , nhiệt độ , độ

ẩm của không khí ) và trạng thái kĩ thuật của động

Ví dụ đối với hãng Sulzer RD và RND , người ta tính cho tàu mới , vỏ sạch

ở trạng thái đầu hàng ,công suất khai thác khoảng (0.85 - 0.9) NeH ứng với sốvòng quay định mức nH (xem hình 1.3) nếu như thử đực tính chân vịt trên đườngdài đòi hỏi phải đạt được công suất định mức của động cơ diessel thì phải nâng sốvòng quay đến nkt =1.08nH(vùng C)

(hình 1.3)

A – vùng khai thác lâu dài

B – vùng giới hạn thời gian của những chế độ khác

C – vùng của những chế độ thử hành trình

1 Đặc tính chân vịt lý thuyết trên bệ thử;

2 Đặc tính chân vịt ở chế độ toàn tải và vỏ tàu sạch

Chế độ khai thác lâu dài (vùng A) được giới hạn bởi đường đặc tính chân vịt

lý thuyết (đường 1) và đoạn thẳng nằm ngang của công suất không đổi Ne=NeH ởvùng số vòng quay n=(1.0 – 1.03)nH

Nếu thời gian đầu khai thác động cơ với công suất định mức và vòng quaynhư ở trên chế độ hành trình toàn tải thì khi có hà bám vào vỏ tàu và chân vịt, khithời gian giữa hai lần lên đà từ một đến một năm rưỡi, động cơ sẽ chuyển sanglàm việc ở vùng ‘B’ (trong những điều kiện chân vịt “nặng” tải) trong thời giankhông quá 2 đến 3 tháng Ngoài ra để đảm bảo thời kì khai thác chủ yếu của contàu, chế độ hành trình toàn tải được xác lập trên cơ sở đơn giản là lựa chon sốvòng quay

Để ngăn không cho động cơ làm việc lâu theo đặc tính giới hạn phu tải, chophép đông cơ làm việc theo đường gãy khúc của đặc tính pe =f(n) (xem hình 1.3)

Ở vùng số vòng quay n=(0.9 – 1.0)nH cho phép dùng peH= const, mặc dùkhi n<nH có khả năng xảy ra hiện tượng áp suất cháy pz và nhiệt độ của pistontăng lên so với giá trị của chúng tại điểm “O” việc giảm lượng nhiên liệu cungcấp cho chu trình và giảm pe chỉ được xem xét khi n<nH (0.9)

Hình 1.4 cho thấy vùng các chế độ toàn tải đối với những động cơBurmeister and wain loại VTBF, KEF, KGE, đặc trưng của chúng là thực hiện bamức độ phụ tải I,II,III

Burmeister and Wain loại VTBF, KEF

I – phụ tải khai thác lâu dài (pe=100%)

khai thác là 100% Các loại động cơ trên không bị giới hạn về thời gian khi làmviệc ở vùng phụ tải I mức độ phụ tải lớn nhất có thể được sử dụng trong thời gianngắn được xác định bởi giá trị pe=106.5% (II); còn ranh giới các chế độ của đặctính giới hạn lớn nhất được sử dụng theo đường gãy khúc 1 – 2 – 3 Giá trị

pe=106.5% chỉ được đảm bảo khi n= 107 – 100%, sau đó lượng nhiên liệu cungcápa co chu trình được giảm xuống với một mức độ nào đó giống như động cơddiessel RD của hãng Sulzer

Những chế độ phụ tải lớn nhất được sử dụng trong vòng một vài ngày đêm

để đảm bảo biểu đồ chạy tàu Công suất khai thác của động cơ ở những chế độ ấy cóthể thay đổi từ 107 – 114%NeH

Cuối cùng trong những điều khiển hằng hải khẩn cấp có thể sử dụng vùng III

từ 1 – 2 giờ, khi pe=113.5%, công suất tai điểm O”: Ne=122%NeH Vùng củanhững chế độ quá tải được biểu hiện băng những nét rời trên hình 1.4 lượng nhiênliệu cung cấp cho chu trình giảm đột ngột khi n<100%

Những chế độ của động cơ hãng Sulzer được phân ranh băng hai đườngmảnh Qua so sánh cho thấy các chế độ lâu dài ở vùng số vòng quay khai thác củahành trình toàn tải của đông cơ ở trên thực tế đều trùng nhau Các hãng chế tạo cácloại động cơ này đều khuyên không nên sử dụng quá giới hạn phụ tải khai thác lâudài ở chế độ hành trình toàn tải nếu điều kiện khai thác giống điều kiện hằng hảibình thường

Kiểm tra việc lực chọn hành trình toàn tải tương ứng công suất khai thác vàcông suất định mức theo số vòng quay, theo vị trí tay ga nhiên liệu, theo áp suấtchỉ thị bình quân hoặc theo các chỉ số của thiết bị đo công suất Trong trường hợpnày, nhiệt độ, áp suất các thiết bị phục vụ máy chính cần tương ứng với những giátrị khai thác bình thường

Đối với những động cơ không có những thiết bị dẫn động, đồ thị công chỉthị, phụ tải được đánh giá theo áp suất bình quân thời gian pt và áp suất cháy pz,

theo lượng chi phí nhiên liệu, theo nhiệt độ khí xả ở trước tuabin hoặc bầu góp khí

xả, theo nhiệt độ của nước và dầu bôi trơn

Khi động cơ làm việc cần quan tâm đặc biêt đến sự phân bố đồng đều phụ tảitrên các xilanh, cho phép các thông số của quá trình công tác sai lệch so với cácgiá trị trung bình ở các xilanh nằm trong những giới hạn cho trong những tài liệuhướng dẫn của nhà máy chế tạo và theo << quy tắc khai thác kĩ thuật diesel tàuthủy>> ( theo pi=±2.5%, pz=±5%; theo pc=±3%, theo pt=±3.5% và theo Tkx=±6%)

Sự phân bố không đồng đều phụ tải trog các xilanh là một yếu tố làm côngsuất khai thác giảm so với công suất định mức Ở chế độ hành trình toàn tải, động

cơ chịu ứng suất nhiệt cũng như ứng suất cơ lớn

Chính vì vậy đòi hỏi phải tăng cường kiểm tra từng cụm xilanh công tác,kiểm tra hệ thống và kiểm tra toàn bộ động cơ

1.2 Chế do hành trình bé số vòng quay tối thiểu ổn định của động cơ

Chế độ hành trình bé khác biệt với chế độ hành trình toàn tải ở chỗ động cơlàm việc với số vòng bé nhằm đảm bảo tính cơ động cho con tàu khi vào luồnglạch,khi ra vào cảng,khi vào những đoạn sông phức tạp ,khi vào các kênhđào Khi tàu hoạt động trong những điều kiện này sự an toàn của nó phụ thuộcvào số vòng quay tối thiểu nmin Ở số vòng quay đó động cơ làm việc ổn định trênđặc tính chân vịt khi tay ga nhiên liệu ở vị trí cố định(TGmin=const)

Như vậy số vòng quay nhỏ nhấtnmin được xác định bởi giới hạn dưới của cácchế độ khai thác theo đường đặc tính chân vịt (hình 1.1,1.2 a ,b) nmin là thông số

cơ bản của chế độ hành trình bé nhất giá trị nmin đã được Đăng kiểm quy định Đốivới động cơ đieden chính tàu thủy nối trực tiếp ra chân vịt n không vượt quá 30%

Sự làm việc ổn định của động cơ ở số vòng quay nmin phụ thuộc vào các yếu

tố kết cấu và yếu tố khai thác Khi động cơ làm việc với số vòng quay bé và phụtải nhỏ cũng như động cơ làm việc với hành trình không tải ,việc giảm giá trị nmin

khó thực hiện Thưc vậy,khi nmin=0.3n h áp suất có ích bình quân p e=9%p e H ,còncông suất giảm xuống đến giá trị nmin=2.7% n h

Khi cung cấp nhiên liệu ở số vòng quay thấp hơn giá trị nmin , quá trình phunnhiên liệu, quá trình trộn lẫn nhiên liệu với không khí và sự cháy nhiên liệu bị pháhoại, nên nhiên liệu không tự bốc cháy , một số xy lanh không làm việc, sự khôngđồng đều của vòng quay trục khuỷu tăng và cuối cùng dẫn đến động cơ ngừng làmviệc

Thiết bị nhiên liệu là yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến giá trị nmin Khi cung cấpmột lượng nhiên liệu bé ở số vòng quay nhỏ, thiết bị nhiên liệu không có khả năngđiều chỉnh việc cấp nhiên liệu cho chu trình, làm giảm áp suất phun , dẫn đến khóhòa trộn hỗn hợp

Như trên đã đề cập đến việc thay đổi sự phân bố không đồng đều của nhiênliệu và của áp suất phun, phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu của thiết bị nhiên liệu.Khi dùng hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp (hệ thống tích tụ) động cơ làm việc ởchế độ hành trình nhỏ tốt hơn nhờ sự thay đổi lượng nhiên liệu và chất lượng phun

ít hơn , do đó giá trị nmin thấp hơn so với hệ thống phun trực tiếp

Chất lượng phun nhiên liệu và sự trộn lẫn hỗn hợp ở chế độ nhỏ tải trong các

hệ thống phun gián tiếp chỉ đạt được khi <<chia- tách>> sự làm việc của thiết bịphun Kim phun nâng lên nhiều lần trong 1 lần phun làm cho vòi phun làm việckhông ổn định ở số vòng quay bé, điều đó dẫn đến quá trình cháy trong xy lanhcông tác diễn ra không bình thường

Máy đo hiện sóng (ôxilôgraf)ghi được quá trình công tác của động cơ dieden hãng Sulzer 6RD76 ở số vòng quay n=48vg/ph (n h

=115vg/ph)và được phóng đại như hình 1.5.

Hình 1.5 : Biểu đồ triển khai quá trình công tác của động cơ diedel 6RD76 ở chế độ tải n = 48 vg/ph.

Phân tích quá trình công tác ghi được cho thấy, áp suất cuối quá trình nén tạiđiểm chết trênp c=25KG/cm2 lớn hơn áp suất cháy cực đại p z=20KG/cm2.Rõ ràng

là công chi phí cho quá trình nén lớn hơn công thu được trong quá trình giãn nở Điều ấy dẫn đến động cơ không có khả năng làm việc tiếp tục Mặt khác điểm bắtđầu dịch chuyển sang bên đường giãn nở, tức là cháy sau diểm chết trên chấtlượng phun nhiên liệu rất kém vì kim phun không được nâng lên hoàn toàn (khôngnhấc lên đến nấc trên cùng) Thực vậy , độ nâng kim phun h=1,1mm nhưng ở sốvòng quay 48vg/ph độ nâng kim phun chỉ đạt đến h=0,5mm hơn nữa kim phunnhảy lên nhảy xuống nhiều lần

Để đánh giá , giá trị ảnh hưởng của thiết bị nhiên liệu đến sự ảnh hưởng củachế độ hành trình nhỏ tải cần chú ý đến đường đặc tính nhiên liệu c=f(n) theocông thức:p e= K p.h a.c.m.i thì dạng cong sẽ phụ thuộc sự thay đổi của các hệ số

c

 ,m,i khi động cơ làm việc theo đặc tính bộ phận ( )h a min=const

Khi giảm số vòng quay (đường a trên hình 1.6) áp suất có ích bình quân petăng , góc giữa đường cong p e=f(n) và đặc tính chân vịt được tăng lên số vòngquay tự cân bằng tốt hơn , p e giảm đường cong b trên hình 1.6 việc tự cân bằng bịxấu đi và để đảm bảo số vòng quay ổn định tối thiểu của hành trình cần.Thiết bịphun trực tiếp có tác dụng làm giảm giá trị của hệ số nạp cvà áp suất có ích bìnhquân p e cũng như làm giảm tính ổn định của động cơ khi làm việc ở chế độ nhỏtải Thiết bị phun nhiên liệu gián tiếp làm tăng những giá trị kể trên và làm tăngtính ổn định ở động cơ ở chế độ nhỏ tải

Hình 1.6: Sự phối hợp giữa áp suất có ích bình quân của động cơ với đặctính chân vịt ở chế độ hành trình nhỏ tải

Ở những chế độ hành trình nhỏ tải, nhiên liệu khó tự bốc cháy còn donguyên nhân nhiệt độ vách buồng cháy giảm, chính vì vậy, để đảm bảo giá trị nmin

cần phải giữ được trạng thái nhiệt của động cơ bằng cách ngắt thiết bị làm mátkhông khí Nếu động cơ làm việc lâu dài ở chế độ nhỏ tải , hành trình bé, nên giảmlưu lượng cung cấp dầu nhờn cho xy lanh

Đối với động cơ hai kì có tăng áp bằng tuabin khí xả, số vòng quay ở chế độnhỏ tải ở hành trình bé phụ thuộc vào khả năng của hệ thống tăng áp giữ áp suấttăng áp trước những cửa quét bảo đảm đủ để tiến hành quá trình trao đổi khí.Trong những động cơ với hệ thống quét vòng, để làm tốt hơn tính năng khởi động

và chất lượng khởi động của động cơ cần phải sử dụng những hốc dưới củapittông và đôi khi dùng đến thiết bị nạp không khí truyền động bằng điện (như loạiđộng cơ MAN K9Z70/120C)

Đối với hệ thống quét thẳng, áp suất không khí cần thiết ở chế độ nhỏ tảiđược đảm bảo khi chỉ dùng “hoàn toàn” tăng áp bằng tuabin nhờ mở sớm cơ cấu

xả Tuy vậy, đối với những sơ đồ quét thẳng đôi khi phải tăng quá trình xả sớm khigiảm số vòng quay, ví dụ như động cơ hang Sulzer không có bàn trượt ZV30/38

và Z40/48 được trang bị quét thẳng bằng xupap và tăng áp suất tuabin xung lượng,khi số vòng quay bé hơn 40 % so với nH, góc xả sớm được tăng lên và năng lượngchất khí đưa vào tuabin máy nén cũng được tăng lên

Trong các hệ thống tăng áp bằng tuabin khí xả trực tiếp, động cơ làm việc ởcác chế độ nhỏ tải với số vòng quay tối thiểu nmin có nhiều khó khan, chủ yếu domột số rôto của máy nén nào đó tự ngừng làm việc làm cho ma sát ở các ổ đỡ tănglên, làm cháy sém các cánh dẫn hướng và các cánh công tác của tuabin

Để cho rôto hoạt động bình thường, cần phải tăng phụ tải và số vòng quay

trong giai đoạn chạy thử ở bệ thử của nhà máy chế tạo không ít hơn 12 giờ, tronggiai đoạn thử hành trình 24 giờ và thử buộc tàu 7 giờ.

Theo quy định nhận và bàn giao cũng như theo sự hướng dẫn thử mẫu củacông nghiệp của động cơ, cho động cơ nhận tải trên bệ thử từ 10 đến 12 giờ, sau

đó có thể cho nhận toàn tải Nhưng điều ấy không có nghĩa là đã hoàn thành chế

độ chạy rà Sau đó tiếp tục cho chạy rà trên thử nghiệm hành trình vẫn chưa đủ đốivới các vòng găng Chính vì vậy, năm đầu tiên khai thác động cơ trên tàu mới thực

sự là thời gian chạy rà

Khi thiết lập thời gian và phụ tải của chế độ chạy rà nên tính đến kích thướccủa xilanh công tác, mức đọ cường tải, đặc điểm kết cấu của các chi tiết nhómpittông xilanh, chất lượng vật liệu, độ bóng và phương pháp gia công các bề mặtcông tác hoặc nhiên liệu và dầu nhờn

Những diesel thấp tốc có tăng áp bằng tuabin khí xả và các xilanh có kíchthước lớn có độ nhạy cảm nhất đối với chế độ chạy rà

Nếu vi phạm chế độ chạy rà sẽ dẫn đến những khó khan rất lớn ở những giaiđoạn khai thác tiếp theo

Ở thời kì đầu tiên, thời gian chế độ chạy rà được xác định bằng thời gianchạy rà của cá vòng găng với mặt gương xilanh Các vòng găng dưới tác dụng củanhiệt độ và áp suất chất khí sẽ bị biến dạng, độ kín khít của chúng đối với mặtgương xilanh hoàn toàn không giống nhau và tạo nên sự phân bố áp suất khôngđồng đều trên vách tường theo chu vi của vòng găng Sự rò lọt khí càng nhiều dẫnđến sự phá hủy màng dầu bôi trơn và điều kiện bôi trơn, làm cháy cục bộ vònggăng và sơmi xilanh Điều đó ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của động

cơ, đặc biệt khi tăng phụ tải của động cơ Chính vì vậy, để tránh tình trạng màimòn nhanh các vòng găng trong giai đoạn chạy rà, phụ tải động cơ không vượtquá (0,6÷0,7)pe.

Phụ tải động cơ nên tăng từ từ theo mức độ chạy rà đặc biệt khi thay đổihành trình Để giảm thời gian chạy rà của vòng găng sau 100 giờ dùng dầu khoángvật không có chất phụ gia để bôi trơn.

Lượng dầu nhờn đưa vào bôi trơn xilanh nhờ bộ cấp dầu pahir nhiều hơn 1,5lần so với chế độ định mức để làm sạch những sản vật mài mòn và bảo vệ chovòng găng khỏi bị xước

Sử dụng dầu khoáng khi chạy rà đặc biệt có lợi khi động cơ làm việc vớinhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh bé Không nên sử dụng dầu đặc biệt bôi trơnxilanh với chất phụ gia kiềm trong khi chạy rà vì chúng sẽ gây ra sự mài mòn lớn

do tác dụng ăn mòn của chất phụ gia, tạo thành muội, ngăn màng dầu bôi trơn dẫnđến ma sát khô

Theo nhiều tài liệu cho biết, sự phá hoại chế độ chạy rà của vòng găng có thểnhận biết theo các dấu hiệu sau đây: Khi chế độ chạy rà bình thường thấy mép trêncủa vòng găng bị mài mòn, mức đọ mài mòn không vượt quá 0,1÷0,2mm sau

1000 giờ làm việc của động cơ Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh rằngtrong giai đoạn chạy rà nếu mài mòn của vòng găng tăng cao thì sau đó nó khôngngừng lại và sự chạy rà không có khả năng thiết lập trở lại bình thường

Điều ấy có thể giải thích bởi sự thay đổi các bề mặt làm việc của vònggăng,ảnh hưởng đến điều kiện bôi trơn

Khi mài mòn bình thường thì chế độ vênh của các vòng găng ở các rãnh gần

ở điểm chết trên tạo nên khả năng tẩy gỡ và bề mặt làm việc của vòng găng trởnên lồi, độ lồi lên ở giữa khoảng 5 micrôn Chính điều đó tạo điều kiện hình thành

“nêm” dầu và làm quá trình bôi trơn tốt hơn.Khi độ mài mòn tăng, các sản phẩmmài mòn, bào mòn các vòng găng bề mặt công tác của các vòng găng có hình dạngphẳng Những gờ nhọn khí hình thành “nêm” dầu, điều kiện bôi trơn xấu hẳn đi và

độ mài mòn có khả năng tăng lên 10 lần hoặc lớn hơn

Những mát sắt di chuyển xuống phía dưới tạo cho độ mài mòn tăng lên ở cácvòng găng pittông phía dưới

Những động cơ quét vòng (như động cơ của hang MAN và Suzer loại RD)hoàn toàn không có những điều kiện thuận lợi vì sự biến dạng của sơmi xilanh ởtrạng thái làm việc và giai đoạn chạy rà của những động cơ ấy phải kéo dài Sựcong vênh mặt gương xilanh do chênh lệch quá lớn nhiệt độ ở các vùng cửa xả vàcửa quét làm tăng sự biến dạng của vòng găng và tạo nên sự mài mòn lớn củavòng găng và sơmi.

Sự mài mòn tăng lên thường xuất hiện ở các tấm nối của các cửa xả và cửaquét, được xảy ra ở các gờ và được phân bố theo toàn bộ bề mặt của sơ mi Trongnhững trường hợp như vậy, không có khả năng chạy rà cặp vòng găng-sơmi Đểthiết lập được chế độ chạy rà bình thường đòi hỏi phải thay vòng găng, tẩy gờ vàgiảm phụ tải cho động cơ

Để có được điều kiện chạy rà tốt, khi bề mặt của sơmi gồ ghề, người ta tạo ranhững rãnh dao (bước từ 2÷5mm; độ sâu 0,02÷0,05mm) để có khả năng giữ dầubôi trơn, tạo ma sát ướt

Trong các động cơ điêden tàu thủy cỡ lớn, việc chạy rà vòng găng là bắtbuộc, ngay cả cho trường hợp chỉ mở ra lắp vòng găng cũ vào Sở dĩ phải làm nhưvậy vì khi tháo ra và lắp vào hình dạng của vòng găng thường bị thay đổi

Hãng Sulzer khuyên nên chạy rà đối với vòng găng cũ, loại động cơ RD vớithời gian 1 giờ ở số vòng quay ( 0,6-0,8) nH ; 2 giờ ở số vòng quay (0,85-0,9) nH

và 4 giờ ở số vòng quay 0,95 nH Xilanh cần nhận được nhiều dầu bôi trơn trongvòng 48 giờ

Để tránh chạy rà vòng găng cá biệt, các xilanh của động cơ ở trạng thái bìnhthường không nên tháo ra và kiểm tra làm sạch dưới 4000-6000 giờ làm việc củađộng cơ

Các sơ mi được phép chạy rà với thời gian dài hơn vòng găng (7000 giờ).Mức độ chạy rà được đặc trưng bằng sự giảm độ mài mòn Chạy rà sơ mi được thểhiện không cần giảm phụ tải của động cơ, nếu như sử dụng dầu bôi trơn xilanh đặcbiệt

Mức độ mài mòn của sơ mi từ 0,2-0,3 mm khi động cơ làm việc 1000 giờ cóthể xem như giai đoạn chạy rà bình thường Nếu độ mài mòn lớn hơn 0,3 mm cầnphải tìm ra nguyên nhân để khắc phục.

1.4 Các chế độ khi hư hỏng tuabin máy nén

Dieden tàu thủy hiện đại thường được trang bị tuabin tăng áp Để nâng cao

độ tin cậy, cần phải đảm bảo khả năng làm việc của động cơ khi một hoặc một vàituabin, thậm chí có khi hư hỏng cả tuabin máy nén Vì vậy các hệ thống tăng ápđược bổ sung thêm thiết bị hãm roto của tuabin máy nén, đậy đường ống củatuabin và máy nén, thay đổi điều kiện hút của bơm quét, cũng như được bổ sungthêm thiết bị quét sự cố được dẫn bằng động cơ điện

Khi tuabin máy nén bị hư hỏng thường xuất hiện tiếng ồn kèm rung độngmạnh Để tránh tình trạng hư hỏng tiếp theo, cần giảm số vòng quay và ngừngtoàn bộ động cơ theo “quy tắc khai thác kỹ thuật” của động cơ và hoạt động đượcxác định bởi quá trình khai thác

Tùy theo tình trạng sóng gió của biển cả, thời gian dừng động cơ, công suấtcần sử dụng cũng như sự kéo dài thời gian phải chuyền chế độ làm việc khi tuabinmáy nén hư hỏng mà có những biện pháp để đảm bảo cho động cơ làm việc cũngnhư công suất của động cơ có thể khác nhau

Có thể lấy ví dụ như hệ thống tăng áp của động cơ B&W loại VT2BF có dựkiến đến khả năng làm việc trong thời gian ngắn và lâu dài của hệ thống khi hưhỏng tuabin máy nén bằng cách cho thiết bị quét không khí móc song song dẫnđộng vào thiết bị hoạt động Đối với thời gian làm việc ngắn, khi cần khởi độngnhanh động cơ và cho tàu hoạt động ngay thì roto của tuabin máy nén được hãmbởi mặt bích và đường ống đẩy được đóng lại Động cơ làm việc không ngắt cácxilanh không khí được đảm bảo bởi các tuabin máy nén còn lại và thiết bị quétkhông khí dự phòng Số vòng quay và công suất giảm tương ứng và nằm trongkhoảng:

- Đối với động cơ có 6 xilanh với hai tuabin máy nén: n=(0,6-0,7) nH; Ne=(0,2-0,35) NeH

- Đối với động cơ có 9 xilanh với 3 tuabin máy nén: n=(0,7-0,8) nH; 0,7) NeH

Ne=(0,5 Đối với động cơ 12 xilanh có 4 tuabin máy nén: n=(0,8Ne=(0,5 0,9) nH; Ne= 0,7) NeH

(0,5-Khi tàu chạy lâu dài, để tránh sự phá hủy đệm kín, tránh ăn mòn cánh côngtác của máy nén do hậu quả của việc ngưng tụ độ ẩm từ khí xả và tạo thành axitnên ngắt hoàn toàn tuabin máy nén bị hư hỏng khỏi đường xả quét Để làm đượcđiều đó, đường ống xả của tuabin được đậy bằng nắp và được ngắt khỏi ba xilanhquan hệ mật thiết với tuabin máy nén hỏng Ở những xilanh này, con đội của bơmcao áp được treo lên, những con đội và con lăn của các xupap xả được nới lỏng.Động cơ có 6 xilanh khi làm việc trên 3 xilanh, lượng cung cấp không khí do mộtmáy nén và thiết bị quét dự phòng đảm nhận

Công suất chỉ thị của động cơ trong trường hợp này vào khoảng 0,3 NiH khin= 0,68 nH và áp suất khí quét bằng 1,1 kG/cm2

Để thiết bị quét dự phòng vào làm việc song song mà không phá hoại sự làmviệc ổn định của tuabin máy nén, cần mở từ từ bướm chắn trên đường ống vào

Khi cả hai taubin máy nén hư hỏng động cơ 6 xilanh có thể tiếp tục làm việctrên 3 xilanh đằng lái, lượng không khí nạp đảm bảo nhờ thiết bị quét dự phòng.Các khí xả của 3 xilanh đó được hướng vào đường ống hàn Để giải quyết việcnày cần tháo hẳn các mặt bích và thay vào vị trí đó tấm lưới bảo vệ trước tuabin,người ta nút và dùng nắp đậy đóng đường ống xả

Với thiết bị quét dự phòng, động cơ 6 xi lanh chỉ làm việc ở 3 xi lanh phíađằng lái, có khả năng sản ra công suất khoảng 0.2 Njh khi n=0.5nH

Đối với những động cơ hãng Sulzer loại RD ở đây đã sử dụng tang áp haicấp bằng những hốc ở dưới đỉnh của piston và tuabin máy nén

Chúng ta xem xét hai trường hợp khi hư hỏng tuabin máy nén

Trường hợp thứ nhất khi cần thiết cho tàu hoạt động trong thời gian rất ngắn

và trường hợp thứ hai khi cần phải bảo đảm cho công suất động cơ có khả năngsản ra lớn nhất để đảm bảo tốc độ cho con tàu

Khối lượng công việc và thời gian chuẩn bị cho động cơ hoạt động trở lại( khởi động) khi tuabin máy nén hư hỏng của hai trường hợp sẽ khác nhau

Trong cả hai trường hợp, điều trước tiên là phải hãm rotor của tuabin máynén hư hỏng bằng thiết bị đặc biệt Bởi vì khí xả sẽ đi qua tua bin thì việc làm mát

vỏ của nó phải được giữ nguyên, nhưng phải ngắt mạch bôi trơn ổ đỡ Sở dĩ làmnhư vậy nhằm giữ cho dầu bôi trơn tuần hoàn khỏi bị bẩn do khí xả khi máy nénkhông có áp suất Đường ống đẩy của máy nén được đậy bằng cam tiết lưu vớiđường kính lỗ 25-30 mm Điều ấy đảm bảo một lượng không khí đi qua máy nén

và làm mát các bộ phận của nó Khi khi số lượng máy nén hư hỏng lớn hơn 1 thìlượng không khí của tua bin máy nén còn lại đang làm việc không đủ cung cấp đểcho các hốc dưới đỉnh piston đưa vào xi lanh, cho nên trong bầu góp không khísạch tạo ra khoảng chân không Để đảm bảo điều kiện nạp không khí bình thườngbởi các hốc dưới đỉnh của piston, bầu góp khí sạch cần làm thông với môi trườngbên ngoài bằng cách tháo nắp đặc biệt gần tuabin máy nén bị hư hỏng Những lỗhút tạo thành tạo thành được đóng lại nhờ những tấm lưới sắt bảo vệ an toàn

Tùy thuộc vào số tuabin máy nén bị hư hỏng mà quyết định sử dung côngsuất có ích, áp suất có ích bình quân cũng như số vòng quay của động cơ Ví dụđối với loại động cơ RD76 với sự làm mát piston bang nước, loại động cơ RD76với sự làm mát piston bằng nước, có giá trị đặc trưng được nêu trong bảng 1.1(trang 29)

Như chúng ta đêu biết, đối với trường hợp I khi hỏng hóc một tuabin máynén động cơ được đảm bảo không khí chỉ bằng các hốc dưới đỉnh piston, nói mộtcách khác là làm việc không có lượng không khí dư Điều đó dẫn đến làm xấu quátrình làm sạch xilanh, nạp vào xilanh cũng như việc tổ chức cấp nhiên liệu Tất

nhiên, khi lượng không khí cấp đầy đủ thì sự cháy của nhiên liệu diễn ra không tốt

và lúc ấy pe đạt vào khoảng 30-40% peh

Nếu tiếp tục cung cấp thêm nhiên liệu sẽ gây ra sự cháy không hoàn toàn vàthực tế điều ấy không có lợi

Sự cháy không hết, không hoàn toàn nên nhiệt độ khí xả tang lên đột ngột vàmàu khói đen

Để tăng công suất và tốc độ của hành trình, trong trường hợp II được đưavào những biện pháp bổ sung Phần bầu góp thuộc tuabin máy nén hư hỏng đượctách ra nhờ các bức chắn ngang Khi đó các xi lanh của máy nén không hỏng hóc

có thể làm việc với áp suất quét lớn Ps, còn phụ tải của chúng có thể đạt đến giá trị

và tang cường chăm sóc sự làm việc của động cơ

1.5 Những điểm đặc biệt khi động cơ làm việc với chân vịt qua khớp li hợp điện từ.

Trong chế độ bình thường của hành trình phụ tải, động cơ truyền công suất

ra chân vịt thông qua bộ li hợp và hộp giảm tốc như hệ thống động lực có truyềnđộng trực tiếp Những tổn thất bổ sung trong bộ li hợp, trong bộ giảm tốc đượcphản ánh qua hiệu suất của hệ thống Loại và đặc tính của bộ li hợp có ảnh hưởng

đến sự làm việc của động cơ tương đương như ảnh hưởng của tính chất kéo của tổhợp, tính quay trở, tính cơ động của tàu khi khởi động, khi thay đổi hành trình, khihãm chân vịt và ảnh hưởng ở mức độ nhỏ hơn như thay đổi điều kiện chạy tàu,thay đổi sức cản chuyển động của tàu.

Trong các hệ thống động lực diesel, các bộ li hợp thủy động lực thường đượcdùng nhiều, còn bộ li hợp điện động thì ít gặp Cả hai bộ li hợp này được sử dụngnhư bộ li hợp vào ra khớp nối

Bộ li hợp làm việc không làm thay đổi mô men truyền và số vòng quay chỉthay đổi rất nhỏ, nói một cách khác, các mô men vào và ra khỏi trục của bộ li hợpđều bằng nhau, còn sự khác nhau của số vòng quay vào và ra là do tổn thất trongchính bộ li hợp

Bộ li hợp thủy lực bao gồm rotor của bơm và rotor của tuabin thủy lực Mômen của bơm Mb, mô men của tuabin phát ra Mt và momen xoắn có ích của động

cơ Me đều bằng nhau Mb = Mt =Me Công suất trên trục bơm và trục tuabin khácnhau và được xác định bởi công thức sau :

Công suất của bơm: [kW]

Q – sản lượng của bơm [m3/s];

 - tỷ trọng của chất lỏng (thường dùng dầu) [kg/m3];

nb= n – số vòng quay của rotor bơm (động cơ) [v/ph]

nT = nb.ip [v/ph] – số vòng quay của rotor tua bin với tỉ số truyền ip

Từ đây hiệu suất chung của bộ li hợp thủy lực được xác định bởi tích số củahiệu suất tua bin n T và hiệu suất của bơm b hoặc bằng tỉ số giữa vòng quay củatuabin và vòng quay của bơm Nói một cách khác, hiệu suất chung của bộ li hợp là

tỉ số giữa số vòng quay ra khỏi trục tuabin và số vòng quay vào bơm:

n n S

Ví dụ khi chân vịt bị kẹt nT = 0; S=1 và th =0, nhưng số vòng quay của bơm

nb#0 và tất cả những công suất đưa vào được tiêu thụ bởi sức cản bên trong của bộ

Tuy vậy, phương pháp thay đổi số vòng quay chân vịt như trên có tính kinh

tế rất thấp (th =0 khi chế độ không tải) và không được sử dụng rộng rãi trong

những hệ thống động lực diesel thấp tốc của các tàu vận tải

Sự điều chỉnh số vòng quay chân vịt và tốc đọ hành trình được thực hiện trựctiếp bằng động cơ làm việc theo đường đặc tính chân vịt khi không thay đổi độđiền đầy toàn bộ của bộ li hợp Vì vậy chỉ thiết kế bộ li hợp cho 2 vị trí đóng và

mở Ở vị trí làm việc của bộ li hợp, con trượt mở hoàn toàn để dầu đi qua Dầu từkét chứa đặt trên cao theo lỗ khoan chính giữa trục đi đến đầu hút của bơm cấp

cho bộ li hợp Năng lượng chuyển động của dầu tuần hoàn theo vòng tròn được sửdụng trong tuabin, còn phần dầu nữa qua các khe hở vào các lỗ dầu hồi ở vỏ ngoàicủa bộ li hợp chạy về két chứa Từ đây dầu được bơm đưa qua các bầu lọc, bầulàm mát dầu và sau đó chuyển về két chứa Sự rỗng dầu trong bộ li hợp chỉ có thểxảy ra khi mở đồng thời các lỗ xả dầu vào bằng con trượt.

Tính chất của bộ li hợp được xác định bởi đặc tính của nó Đặc tính của bộ lihợp là sự phụ thuộc của momen, công suất và hiệu suất của bộ li hợp vào số vongquay của trục ra Đặc tính của bộ li hợp thủy lực khi điền đầy toàn bộ được thểhiện trên hình 1.9

Hình 1.9 Đặc tính của khớp nối li hợp

đổi khác nhau của động cơ n=const

4,5,6 Đặc tính chân vịt và những đường cong của hiệu suất li hợp tương ứng

balat p > p H .

7 Giới hạn của áp suất có ích bình quân cho phép p’e.

Từ hình 1.9 thấy khi số vòng quay của động cơ không đổi, momen li hợptăng lên trong tất cả các vùng số vòng quay của chân vịt cho đến khi chân vịtngừng hoàn toàn (ở các điểm trên tung độ, ở đó số vòng quay của chân vịt ns = 0;

độ trượt S=1 và hiệu suất chung của bộ li hợp lh = 0).

Nếu như động cơ có thể phát ra số vòng quay định mức trong tất cả các điềukiện thì bộ li hợp có thể truyền momen lớn nhất = 8 lần momen định mức củađộng cơ

Bộ li hợp thủy lực là thiết bị rất tin cậy dễ dàng đưa vào khớp của động cơ

và chân vịt Ở bất kì bước trượt nào cần sử dụng, khi nối động cơ đang hoạt độngvào bộ li hợp đều có khả năng truyền toàn bộ momen sản ra cho chân vịt mà chấtlượng quay trở, chất lượng kéo của hệ thống rất tốt Các đường cong M=f(ns)cũng đồng thời đặc trưng cho sự thay đổi công suất ở đầu trục vào khi số vòngquay không đổi với độ trượt khác nhau

Sự thay đổi công suất NT của tuabin truyền cho chân vịt được thực hiện cóphần khác đi

Độ trượt tăng, NT bắt đầu tăng dần rồi sau đó giảm xuống Công suất cực đại

NT = 4 lần công suất định mức của động cơ khi vòng quay của chân vịt đạt đến ns

= 66%

Với sự giảm số vòng quay của động cơ, giá trị cực đại của công suất tuabin

NT được giảm xuống và dịch chuyển về điểm khởi đầu của hệ tọa độ

Hiệu suất của bộ li hợp đối với bất kì điểm nào của đặc tính chân vịt đượcxác định bằng tỉ số ns/n và được biểu hiện bằng các đường 4,5,6 trên hình 1.9.Đường cong lh=const đi qua điểm A tương ứng với chế độ toàn tải khi n= 100%

và lh 0,97 Khi điều kiện chạy tàu không đổi (p =const), giá trị của hiệu suất

này sẽ được giữ nguyên trên toàn bộ hành trinh của tàu và đường cong ηtl =0.97trùng với đường đặc tinh chân vịt Do vậy có thể kết luận rằng điều kiện hàng hải

có ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ li hợp

Nếu chuyển sang đường đặc tính chân vịt làm việc “nặng” tải, ví dụ như tàuđầy hàng và vỏ tàu bị hà bám nhiều, độ trượt S của bộ ly hợp tăng lên, đường conghiệu suất không đổi được phân bố phía trên đường định mức và giá trị bị giảmxuống Ngược lại khi hành trình không tải, sự chênh lệnh của các số vòng quaygiữa trục vào và trục ra của bộ ly hợp giảm xuống, giá trị của ηtl tăng lên, đườngcong ηtl =const nằm dưới đường cong định mức

Các chế độ làm việc của động cơ với chân vịt được xác định bằng các điểmcắt nhau giữa đường cong Mlt với đặc tinh chân vịt 4,5 và 6.

Phụ tải cho phép khi giảm số vòng quay do hậu quả chân vịt làm việc nặng

nề hoặc bị hãm cũng như trong các hệ thống truyền động trực tiếp được xác địnhbởi đường cong giới hạn p’e (đường 7)

Nếu động cơ được trang bị bộ điều tốc mọi chế độ với số hạn chế phụ tảitheo số vòng quay, trong trường hợp chân vịt bị kẹt, sự giảm số vòng quay củađộng cơ và giá trị áp suất có ích bình quân pe sẽ xẩy ra tương ứng với đường cong

áp suất có ích cho phép p’e Khi vòng quay của chân vịt, số vòng quay của động

cơ sẽ giảm xuống dưới số vòng quay ổn định tối thiểu, điều đó đưa đến động cơ sẽdừng hoạt động

Trong trường hợp không có thiết bị hạn chế phụ tải tự động, số vòng quaycủa động cơ sẽ giảm xuống đến 40% khi sô vòng quay chân vịt ns=0 và áp suất cóich pe=100%

Trường hợp này không được sử dụng vì khớp ly hợp sẽ dễ bị cháy và cònquá tải về cơ và nhiệt Chính vì vậy trong trường hợp không có thiết bị hạn chếphụ tải tự động, nếu chuyển sang chế độ chân vịt làm việc nặng tải, cần phải giảmlượng cấp nhiên liệu, còn trường hợp bị kẹt thì phải dừng động cơ

Sự làm việc của động cơ với bộ li hợp bằng điện khác nhau về nguyên tắc sovới sự làm việc của động cơ với bộ ly hợp thủy lực (khi độ trượt lớn trong điềukiện khởi động động cơ, khi đưa bộ ly hợp vào làm việc hoặc hãm chân vịt) Đặctính của bộ ly hợp truyền động bằng điện được mô ta như hình 1.10

Hình 1.10

Khi giảm số vòng quay chân vịt ns và khi số vòng quay của động cơ khôngđổi, momen của bộ ly hợp tăng lên đến giá trị tối đa Mmax= 2, khi ấy độ trượtkhoảng 10%

Khi độ trượt lớn moomen của ly hợp bắt đầu giảm xuống và khi S=50%với

số vòng quay của động cơ n=100%, Ms không vượt quá 20% MeH của động cơ

Chính vì vậy khi khởi động động cơ cùng với các bộ ly hợp, khi đưa bộ lyhợp vào động cơ đang làm việc hoặc khi hãm chân vịt, sự vào khớp của các trụcthường không tốt, không êm và động cơ nhả tải từng phần khỏi chân vịt

Để đảm bảo tốt tính chất kéo khi động cơ trượt tăng, cần phải giảm số vòngquay của động cơ Như đã thấy rõ trên đồ thị, ví dụ khi n=50% và S=100%, Mlt=35÷40% và khoảng 2 đến 2.5 lần vượt quá moomen của bộ ly hợp khi n=100% vàS=100% Đó là nhược điểm cơ bản của bộ ly hợp bằng điện và chinh vì vậy, nókhông được sử dụng rộng rãi trong hệ thống động lực diesel tàu thủy, mặc dù hiệusuất của nó tương đối cao ηtl=(0.98÷0.99), có khả năng hoạt động nhanh và điềukhiển từ xa

Những động cơ làm việc với chân vịt qua bộ ly hợp (không phụ thuộc vào lyhợp và có bộ điều tốc mọi chế độ) theo quy định của đăng kiểm cần phải có bộđiều tốc giới hạn số vòng quay Bộ điều tốc này sẽ bải vệ cho bộ điều tốc mọi chế

độ và ngăn ngừa động cơ khỏi “siêu tốc” khi tách khỏi bộ ly hợp

Bộ điều tốc mọi chế độ cần phải được bổ sung thiết bị để hạn chế phụ tải,bảo vệ động cơ tranh khỏi khả năng quá tải khi tách khỏi ly hợp và khi động cơlàm việc ở chế độ tốc độ giảm xuống

1.6 Chế độ lamg việc của động cơ khi hỏng một số xilanh

Trong thực tế khi khai thác bắt buộc phải ngắt một hoặc một số xilanh màđộng cơ vẫn phải tiếp tục hoạt động Có rất nhiều nguyên nhân khiến cho phảidừng một hoặc nhiều xilanh làm việc như kẹt cặp piston bơm cao áp, kẹt cácsupap của bơm cao áp, kẹt vòi phun do một số tạp chất rơi vào nhiên liệu, do hậuquả của việc ăn mòn cặp bộ đôi bơm cao áp Ngoài ra do trục trặc hư hỏng củamột số chi tiết của chi tiết nhôm pittong xilanh và các cơ cấu của bộ truyền độngnhư xuất hiện vết nứt, pittong bị bó, bị gãy xéc măng , các bệ và ổ đỡ bị nóngv.v…

Tùy theo tính chất hư hỏng mà việc ngắt các xy lanh có thể xảy ra với việcthao dỡ toàn bộ các chi tiết của cơ cấu chuyển động Sự làm việc của động cơ khingắt một hoặc một số xi lanh phải được tiến hành đung với hướng dẫn khai thác

và phù hợp với qui tắc vận hành của động cwo diesel tàu thủy

Ngắt bất kỳ xilanh nào cũng dẫn đến số vòng quay giảm và giảm nhiệt độkhí xả của xilan này

Hình 1.11: xác định chế độ làm việc của động cơ khi ngắt một số xilanh

1 Chế độ toàn tải với tất cả xilanh;

3 Chế độ khai thác của động cơ khi ngắt xilanh lúc hakt<haH;

Chế độ làm việc của động cơ được xác lập tại điểm 2(hình 1.11) ở hành trinh

có ích của bơm cao áp hs hoặc thậm chí hành trinh có ích của bơm cao áp có khảnăng đạt đến giới hạn của nấc hạn chế nhiên liệu cấp cho chu trình nhờ bộ điều tốc

Chính vì vậy, sụ làm việc của động cơ ở chế độ tương ứng với điểm 2 chỉđược dùng trong thời gian ngắn.

Để động cơ làm việc lâu dài khi ngắt một hoặc một số xilanh , lượng nhiênliệu cấp cho một chu trình cần phải giảm xuống và chế độ được thiết lập ở số vòngquay bé tương ứng với điểm 3

Việc sử dụng chế độ tại điểm 3 phụ thuộc vào tỉ số các xilanh đang làm việcvới toàn bộ số xilanh của động cơ, phụ thuộc vào sự thay đổi hiệu suất cơ giới vàphụ thuộc vào sự xuất hiện hiện tượng rung động có thể xảy ra của vỏ tàu cũngnhư của động cơ Trong trường hợp này không nên đặt vị trí tay ga nhiên liệu theođặc tính giới hạn phụ tải với áp suất bình quân cho phép p'e ở số vòng quay nhỏ

Ngắt mội số xilanh làm cho hiệu suất cơ giới của động cơ giảm đi đáng kể

do tổn thất cơ giới tăng tương đối Đặt vị trí tay ga nhiên liệu theo áp suất có íchbình quân cho phép p'e , khi hiệu suất cơ giới giảm xuống sẽ làm cho các xilanhđang làm việc bị quá tải (vì p'e =p'i η m, ở đây p'i - áp suất chỉ thị bình quân chophép)

Ảnh hưởng của việc ngắt các xilanh đến giá trị η m sẽ giảm đi chút ít, nếutháo các chi tiết chuyển động Tuy vậy trong trường hợp đó sự cân bằng của động

cơ sẽ bị phá hủy và sự rung động sẽ xuất hiện

Ở những động cơ có tua bin tăng áp bằng xung lượng lại có những khó khăn

bổ sung trong quá trình sử dụng chế dộ khai thác Ngắt xilanh trên những động cơloại này, không chỉ làm giảm số vòng quay mà còn có tiếng ồn rất lớn ở phía hútcủa tuabin - máy nén bị ngắt một xilanh công tác Việc xuất hiện tiếng ồn và sốvòng quay của máy nén bị dao động làm cho sự hoạt động của nó mất ổn định Sựmất ổn định đó chỉ có thể khắc phục được bằng cách tiếp tục giảm số vòng quaycủa động cơ , giảm áp suất của không khí trong bầu quét nhờ xả một lượng khôngkhí vào buồng máy qua những van đặc biệt hoặc thêm một xilanh đang làm việctrong nhóm xilanh của tua bin máy nén khác

Như vậy, đối với những động cơ chính làm việc ở chế độ ngắt một xilanh,lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình được giảm xuống so với chế độ toàn tải ,còn số vòng quay được sử dụng sao cho động cơ và vỏ tàu rung động nhỏ nhấtcũng như khắc phục hoàn toàn hoặc giảm bớt sự không ổn định của tuabin máynén.

Đối với động cơ phụ và động cơ chính làm việc theo đường đặc tính bộ điềutốc khi ngắt một xilanh sẽ xảy ra sự tự động tăng lượng nhiên liệu cung cấp chochu trình ở những xilanh đang làm việc, điều đó sẽ đưa đến sự quá tải về áp suấtchỉ thị bình quân pi , áp suất cháy cực đại pz và nhiệt độ các tường vách xilanhcũng tăng lên Mặt khác khi tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình (vị trícủa chỉ số phụ tải) làm tăng nhiệt độ khí xả, làm cho độ đồng đều của các vòngquay bị kém đi Khi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình đạt đến giới hạn khống chế

hmax , số vòng quay của đông cơ bị giảm xuống, động cơ chuyển sang làm việctheo đường đặc tính ngoài Trong khai thác không cho phép sử dụng chế độ này

Để tránh hiện tượng quá tải cho các xilanh cần phải giảm phụ tải bên ngoài,chuyển sang chế độ không tải hoặc tắt động cơ hoàn toàn đẻ khắc phục nguyênnhân gây ra ngắt các xilanh

Khi ngắt một xilanh của động cơ, công suất chỉ thị Ni và công suất có íchcủa động cơ bị giảm đi, các đường đặc tính ngoài chỉ thị và có ích của động cơcũng thay đổi Cho nên trong khai thác cần xác định các điều kiện mới xuất hiện

để tìm cách khai thác động cơ cho phù hợp và tránh hiện tượng quá tải của cácxilanh đang làm việc Trong thực tế khai thác động cơ diezel tàu thủy khi ngắtxilanh có thể xảy ra những trường hợp sau:

-Ngắt lượng nhiên liệu cấp vào xilanh( treo bơm cao áp)

-Ngắt lượng nhiên liệu cung cấp vào xilanh và tháo các chi tiết chuyểnđộng

Trường hợp thứ nhất, ngắt bơm cao áp Giả định rằng, đặc tính ngoài củađộng cơ được thể hiện bằng đường cong 1 (hình 1.12) Theo số liệu kinh nghiệm

chọn được hiệu suất cơ giới ở vòng quay định mức nH Công suất cơ giới Nm thuđược ở vòng quay định mức được xác định theo đẳng thức:

Nếu xác định Nm theo công thức (1.1) thì ở số vòng quay định mức, trênhình 1.12 với giá trị vừa tính được, sẽ tìm thấy dễ dàng điểm cắt a Nối thẳng điểm

a vào gốc tọa độ (đường 2') thu được Nm =f(n)

Đối với các động cơ cao tốc đường cong công suất cơ giới Nm tính theocông thức (1.2)

Ở đây điều cơ bản là xác định hằng số A:

A=

( - công suất cơ giới ở chế độ định mức )

Sau đó, cộng tung độ của các đường cong Nm = f(n) và Ne =f(n) để xác địnhcông suất chỉ thị của động cơ Ni = Ne + Nm đối với từng số vòng quay Nối cácđiểm thu được bằng đường cong và tìm được đặc tính ngoài của công suất Ni =f(n) khi các xilanh làm việc bình thường (đường cong 3 hình 1.12)

Dùng đường cong thu được Ni = f(n)xây dựng đặc tính ngoài của động cơ khimột xilanh bị ngắt Để làm được điều đó giả thiết công suất chỉ thị chung của động

cơ phân bố đồng đều trên toàn bộ xilanh và mỗi xilanh sản ra một công suất chỉthị

Sau khi tìm được giá trịn của N’

I đối với những vòng quay của động cơ khácnhau, bắt đầu xây dựng đặc tính ngoài của chỉ thị mới của động cơ N’

I = f(n) khiđộng cơ làm việc với (i-1) xi lanh (đường 4 hình 1.12 )

Khi ngắt bơm cao áp công ma sát của động cơ hầu như không thay đổi, cóthể nói rằng khi động cơ làm việc với 1 xi lanh bị ngắt, quan hệ Nm =f(n) được giữnguyên Chính vì vậy, lấy tung độ của đường cong N’

I = f(n) trừ đi tung độ của Nm

=f(n) sẽ tìm được đương cong đặc tính ngoài của động cơ N’

e =f(n) khi có (i-1) xilanh làm việc (hình 1.12 –đường cong 5)

Nếu động cơ làm việc theo đường đặc tính ngoài mới xây dựng thì các xilanh làm việc giống nhau như trường hợp không bị ngắt xi lanh, phụ tải giống nhưkhi động cơ làm việc với đặc tính ngoài với đầy đủ số xi lanh công tác của độngcơ

Trường hợp thứ hai, khi ngắt bơm cao áp với sự tháo các chi tiết chuyểnđộng Trong trường hợp này , đường cong công suất ccow giới Nm =f(n) được xácđịnh giống như trường hợp thứ nhất Khi tháo pittong và thanh truyền , công suất

cơ giới của động cơ giảm xuống ; đường cong công suất N’

m =f(n) khi ngắt mợt xilanh sẽ có đặc tính khác hơn công suất cơ giới Nm =f(n) khi làm việc toàn bộ các

Trên cơ sở đẳng thức ấy ,xây dựng được đường cong N’

Để xác định số vòng quay cho phép khi động cơ làm viêc với sự ngắt xi lanhcần phải xây dựng đường đặc tính chân vịt (hình 1.14) Sau đó vẽ đường đặc tínhgiới hạn theo bơm cao áp của động cơ N’

e = f(n) khi ngắt xi lanh

Hình 1.14 Sự phối hợp giữa đặc tính giới hạn theo bơm cao áp và đặc tínhchân vịt của động cơ

Tìm điểm cắt nhau giữa các đường đặc tính ấy, điểm đó chính là điểm tươngứng với số vòng quay cho phép khi động cơ làm việc nx.

Nếu trong thực tế không có đặc tính chân vịt thì có thể lấy đường đạc tínhchân vịt trên bệ thử Ne = Cn3

Động cơ sau khi ngắt một hoặc một vài xi lanh ,xây dựng được các đườngđặc tính mới và thiết lập được chế độ khai thác động cơ phù hợp với công suất sản

ra và số vòng quay khai thác tương ứng nx Nếu khi thác động cơ ở số vòng quay

nx thì sẽ tránh được sự quá tải của các xi lanh khi làm việc, tuy vậy để lựa chọn sốvòng quay khai thác cuối cùng lớn nhất khi ngắt các xi lanh cần phải tiếp tục xemxét ảnh gưởng của việc ngắt một số xi lanh đến động lực học của động cơ.Vấn đề

ở đây cần xem xét là mức độ không đồng đều của vòng quay trục khuỷu, dao độngxoắn của động cơ và cuối cùng là sự rung động của máy và vỏ tàu

Mức độ không đồng đều của động cơ được xem xét ở hai trường hợp:

- Trường hợp thứ nhất ngắt bơm cao áp (ngắt xilanh của động cơ) việc bảođảm n= const = nH sẽ gây nên sự thay đổi đồ thị công chỉ thị của xi lanh bị ngắt,làm thay đổi momen xoắn chung của động cơ Mômen xoắn chung của động cơ.Mômen xoắn do lực quán tính của các khối chung của động cơ Mômen xoắn docác lực quán tính của các khối lượng chuyển động Mj vẫn bằng Mj khi động cơlàm việc với toàn bộ số xi lanh Như vậy, khi số vòng quay khai thác nkt = nH dothay đổi mômen Mz (tạo nên bởi pz) sẽ kéo theo sự thay đổi momen xoắn chungcủa động cơ

Kết quả đó dẫn đến làm thay đổi đại lượng A và tốc độ góc trung bình kéotheo sự thay đổi giá trị của hệ số đồng đều

- Tốc độ góc trung bình của trục khuỷu với số vòng quay

max, min, tb - tốc độ góc max, min và trung bình của trục khuỷu động cơ

Có thể minh họa cho nhận xét trên bằng ví dụ: Động cơ 6Ч30/38 làm việckhi ngắt một xi lanh, lúc này hệ số động cơ đồng đều

1 20.8

ấy cũng sẽ bằng không(Pj = 0)

Như vậy, động cơ làm việc với sự ngắt xi lanh khi N i xl 0, Pj = 0 sẽ dẫn đếnhiện tượng nkt < nH và khi đó lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnhtiến của các xi lanh sẽ thay đổi do số vòng quay giảm từ nH đến nkt

Rõ ràng rằng, trong trường hợp thứ hai momen xoắn của động cơ và hệ sốkhông đồng đều của trục khuỷu cũng sẽ thay đổi.

Sự rung bệ máy khi động cơ làm việc với sự ngắt xi lanh:

Nguyên nhân chủ yếu gây ra sự rung bệ máy khi ngắt xi lanh của động cơbao gồm:

- Mô men lật của động cơ không cân bằng;

- Các lực quán tính của những khối lượng chuyển động tịnh tiến và khốilượng quay không cân bằng

- Các mômen của lực quán tính không cân bằng

Mô men lật ngửa của động cơ bằng momen xoắn của động cơ Do khi ngắtxilanh đặc tính đồ thị tổng của momen xoắn(lực tiếp tuyến) sẽ thay đổi khác vớiđặc tính ban đầu Giá trị lớn nhất và bé nhất của mỗi chu trình tăng lên, đồng thời

hệ số không đồng đều của vòng quay trục khuỷu sẽ tăng Tăng mức độ khôngđồng đều của mô men xoắn thì tất nhiên sẽ dẫn đến làm tăng mức độ không đồngđều của momen lật tạo nên sự rung động mạnh hơn

Mặt khác biên độ và tần số dao động xoắn của chân vịt cũng bị thay đổi kéotheo sự thay đổi tần số xung động của lực đẩy chân vịt (lực này được tạo nên bởidòng chảy theo của nước lọt qua các cánh chân vịt) Xung động của lực đẩy chânvịt có thể gây nên rung động vỏ tàu

Khi ngắt bơm cao áp của động cơ, sự cân bằng của lực quán tính và nhữngmomen của các lực ấy không bị phá hoại

Tháo nhóm piston, thanh truyền sẽ tạo nên sự không cân bằng của những lựcquán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến Pj và momen của những lựcquán tính Mj.

Vì vậy trong trường hợp này sẽ xuất hiện rung động bệ máy của động cơ dolực Pj và momen quán tính Mj không cân bằng

Ngoài ra, momen lật không cân bằng tăng lên cũng có thể gây nên sự rungđộng của động cơ

Mặt khác nếu vòng quay khai thác của động cơ thấp hơn (có ngắt xilanh) cóthể dẫn đến rung động của vỏ tàu Để tránh và giảm nhẹ độ rung này không được

để n > nkt Bởi vì nếu n > nkt có khả năng đưa động cơ đến quá tải ở các xilanh,trong trường hợp này không nên tăng mà cần giảm số vòng quay đến giá trị bé hơn

nkt

Lượng tiêu hao nhiên liệu khi động cơ làm việc với sự ngắt xi lanh:

Khi động cơ làm việc với nkt < nH trong điều kiện ngắt một số xilanh động cơ

sẽ có hệ số ηH tăng lên do số vòng quay giảm xuống Trong khi đó lượng nhiênliệu cung cấp cho chu trình ở mỗi xilanh sẽ không đều (qct = const và ηc = const)cho nên khi chuyển động động cơ làm việc theo đặc tính chân vịt từ số vòng quayđịnh mức nH xuống số vòng quay khai thác nkt giá trị α sẽ tăng lên:

L

v q

 hầu như không thay đổi

Lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ thì động cơ bị làm việc ngắt mộthoặc vài xi lanh có thể xác định theo công thức sau:

B’ =gi.Ni’

ở đây, Ni’ = (i-1).Nixl = Ni

Giá trị tiêu hao lượng nhiên liệu có thể tính theo công thức :

B’ = nl.fb.hb.ὴc (i-1).60

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích khi ngắt xi lanh

Ge’ = = từ đó =

ở đây B và B’ – Lượng tiêu hao nhiên liêu trong một giờ điều kiện khôngngắt xi lanh(bình thường) và có ngắt số xi lanh công tác

Khi Ne=c.n3 lúc đó suất tiêu hao nhiên liệu khi có ngắt xi lanh công tác đượctính theo công thức sau:

Ge’= Ge.()3

1.7 Động cơ làm việc ở chế độ buộc tàu

Các điều kiện làm việc của động cơ ở chế độ buộc tàu , chế độ lai kéo’ chế

độ hành trình và chế độ kéo tàu với nước dằn có thể phân biệt với nhau theo phụtải, số vòng quay n, mức độ ứng suất cơ và ứng suất nhiệt

Đứng trên đánh giá thủy động học của chân vịt đến sự làm việc của động cơthì động cơ làm việc nặng nhất ở chế độ buộc tàu khi tiến trifng tương đối b = 0 và

độ trượt S=100 Đặc tính chân vịt, trong trường hợp này , có đường cong tươngđối dốc và đường cong ấy chiếm vị trí ngoài cùng phía bên trái (hình 1.15 và hình1.16)

a chế độ thử buộc tàu; b Chế độ lai kéo

c Chế độ đầy hàng d Chế độ chạy không tải

Ở chế độ toàn tải khi pe=100 giá trị số vòng quay chỉ đạt đến n=( 0.60.7) nH

(tương ứng với điểm 1 trên hình vẽ 1.15 và 1.16), tuy vậy đại bộ phận động cơ

Hình 1.16: Xác định chế độ làm việc của động cơ theo Ne

a, Chế độ buộc tàu b, Chế độ lai kéo

c Chế độ đầy hàng d, Chế độ chạy không tải

không có khả năng sử dụng tại điểm một vì ứng suất cơ và ứng suất nhiệt vượt quágiới hạn cho phép ( vì diểm 1 nằm phía trên đường ứng với áp suất có ích trungbình pe’).

Các chế độ buộc tàu được dùng để thử tàu và cũng có khi được sử dụngtrong khai thác lúc gặp sóng to, gió lớn , bão tố, chạy vào bão cạn , chạy trongvùng có băng giá Tùy theo tình hình và điều kiện hàng hải, điều kiệ hàng hải màphụ tải lớn nhất sẽ khác nhau

Khi buộc tàu đề thử, nếu động cơ không được trang bị cơ cấu đặc biệt đểhạn chế động cơ làm việc với áp suất có ích trung bình pe’ khi n=nH thì chế độ hụtải lớn nhất cho phép làm viêc ở chế độ điểm 3 Điểm 3 nằm phía dưới đườngcong áp suất có ích bình quân ở chế độ định mức PeH. Những thông số cơ bản đặctrưng cho chế độ ấy nằm trong khoảng :

n =(0.50.6).nH ; pe=(0.50.6)pEh

pi=(0.55).pIh ; Ne =(0.25eH

Động cơ làm việc ở các thông số trên ở chế độ buộc tàu thử là phù hợp vìmục đích của việc thử buôc tàu ở chế độ nhỏ tải nhằm kiểm tra sự lắp ráp củađộng cơ , kiểm tra hoat động của các hệ thống kiểm tra đường trục trước khi rabiểu đồ thử đường dài

Đối với động cơ của hãng Sulzer theo số liêu thử buộc tàu có n= 65v/p(n=0.55nH); pe=4.1kG/cm2 ; (pe=0.51peH); pi=5.15 kG/cm2 (pi=0.56piH)

Trong điều kiện khai thác gần với thử buộc tàu phụ tải trên động cơ có thểtăng lên, nếu như không sử dụng những biện pháp hạn chế việc cung cấp nhiênliệu.

Để giữ được độ tin cậy của động cơ, áp suất có ích trung bình quân khôngvượt quá cho phép pe’=f(n) , điều đó còn phụ thuộc vào loại động cơ khi làm việc

ở chế độ buộc tàu, số vòng quay của dộng cơ đạt đến n= (0.6).nH Có thể khẳngđịnh rằng, ở chế độ buộc thử tàu, khi tăng số vòng quay của động cơ không nhữngcác thông số cơ bản của động cơ đều tăng lên mà tất cả chỉ số động của chu trìnhcông tác như pz, λ và Δp/Δφ cũng như nhiệt độ của nhóm pittông xi lanh cũng tănglên

1.8 Động cơ làm việc ở chế độ lai kéo và chế độ chạy hành trình với nước dằn

Đối với các loại động cơ chính tàu thủy làm việc với đặc tính chân vịt thì chế

độ lai kéo là chế độ hoàn toàn không thuận lợi Nó là một trong những chế độkhắc nghiệt do sức cản chuyển động của con tàu tăng buộc động cơ phải sản racông suất lớn nhất, mặt khác động cơ phải đảm bảo cho được độ tin cậy và an toànkhi khai thác

Yếu tố tin cậy và an toàn trong chế độ lai kéo là hết sức quan trọng và khitàu đã lai kéo sà lan thì tính cơ động, chất lượng hang hải của toàn bộ đoàn tàu –

sà lan sẽ giảm đi một cách rõ rệt Yếu tố tin cậy và an toàn trong chế độ lai kéophụ thuộc vào số sà lan kéo theo, vào điều kiện sóng gió và chiều của dòng nước

Đặc tính chân vịt khi động cơ làm việc ở chế độ lai kéo bao giờ cũng nặngtải hơn trong trường hợp không lai dắt Đường đặc tính ấy thường nằm bên phảicủa đường đặc tính buộc tàu ( xem hình 1.15; 1.16)

Phụ tải cho phép khi lai dắt được xác định bởi điểm cắt giữa đường áp suất

có ích bình quân cho phép p’e với đường đặc tính chân vịt (điểm 4) Đường congp’e càng cao thì động cơ càng có khả năng đảm bảo chế độ lai dắt, tốc độ hànhtrình có thể thực hiện được với số vòng quay lớn

Đối với động cơ 2 kì có tang áp bằng tua bin khí xả nhưng tính chất nêu trêntương đối kém áp suất có ích bình quân cho phép p’e khi số vòng quay n<nH có giátrị tương đối bé Khi phụ tải lớn hơn p’e không cho phép động cơ làm việc lâu dài

do ứng suất cơ và ứng suất nhiệt tăng

Muốn động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ lai dắt lâu dài với công suấttăng lên mà không bị quá tải thì cần giảm góc phun sớm nhiên liệu để giảm giá trịcủa áp suất cháy cực đại pz

Việc năng cao các chỉ tiêu khai thác khi động cơ làm việc với chế độ lai dắtđược đảm bảo với tải hợp lí của tàu cũng như thời gian lên đà cạo hà sơn lườnđúng quy định

Sự lựa chọn để cho động cơ của các tàu kéo tàu lai làm việc với đặc tínhchân vịt “nhẹ tải” ở chế độ chạy tự do có một ý nghĩa quan trọng vì điều đó sẽmang lại hiệu quả kinh tế cao

Khi khai thác các tàu ở chế độ lai kéo, nhiệt độ của sơmi xilanh và vònggang thường tăng lên Thời gian làm việc của động cơ ở chế độ lai kéo càng dài thìkhả năng gây ra hư hỏng các vòng găng, vòng đệm kín càng lớn, thậm chí sau khihoàn thành chuyến đi phải thay thế chúng

Khi chuyển từ chế độ chạy tự do sang chế độ kéo thì ứng suất nhiệt, ứng suất

cơ cũng như các thông số kinh tế-kĩ thuật của động cơ sẽ thay đổi tương ứng vớiquy luật của đường đặc tính giới hạn của phụ tải

Khi động cơ làm việc ở chế độ chạy hành trình với nước dằn tàu (chế độkhông tải), sức cản chuyển động của tàu được giảm đi, tiến trình tương đối củachân vịt λp tăng lên và độ trượt S giảm xuống Đặc tính chân vịt trong trường hợpnày tương đối thoai thoải và nằm phía dưới đường đặc tính định mức (hình 1.15 và1.16), áp suất có ích và công suất có ích không sử dụng hoàn toàn do giới hạn bởi

số vòng quay

Sự thay đổi các thông số kinh tế-kĩ thuật khi hành trình có tải và không có tảicủa tàu “Bêlarut” được đánh giá theo các đường cong diễn tả trên hình 1.17 và1.18.

Hình 1.17: Sự thay đổi tốc độ của tàu Bêlarut khi chiều chìm của tàu khácnhau

cơ được giảm xuống khoảng 9 – 10%

Động cơ có khả năng làm việc ở chế độ chạy hành trình với nước dằn vớicác điểm 5,6 và 7 được xác định trên hình 1.15 và 1.16

kW có chở đầy hàng ( đường nét đậm) và chạy với nước dằn tàu

Đối với hành trình toàn bộ chạy tàu không tải, động cơ nên làm việc ở sốvòng quay định mức, phụ tải của động cơ trong trường hợp gần bằng phụ tải khiđộng cơ làm việc ở chế độ khai thác có hang Tuy nhiên mặc dù động cơ còn “nontải” chế độ làm việc khi không tải thường được thiết lập ở điểm 5 với số vòngquay giảm Sở dĩ dùng số vòng quay bé hơn số vòng quay nH vì xác suất quá đàcủa vòng quay tương đối lớn vì chân vịt nổi một phần lên mặt nước, thậm chí khisong gió bé Hậu quả ấy dẫn đến làm rung động phần đuôi tàu và làm thay đổi sốvòng quay của động cơ Để giảm sự rung động, số vòng quay củađộng cơ được giảm xuống bằng cách dung bộ điều tốc có nhiều

chế độ với lượng cung cấp nhiên liệu bé và giảm giới hạn tự hoạtđộng của bộ điều tốc Ngay cả khi trời yên biển lặng không lêncho động cơ làm việc với n=nH vì rung động của vỏ tàu hoặcrung động của các bộ phận, chi tiết riệng biệt của con tàu Khắcphục bằng cách chuyển sang chế độ tốc độ mới Nói cách khác là

sử dụng động cơ ở chế độ không tải không phải căn cứ vào chỉtiêu phụ tải, úng suất cơ và ứng suất nhiệt mà yếu tố cơ bản làđảm bảo cho tổ hợp thiết bị đẩy động cơ – vỏ tàu-chân vịt hoạtđộng bình thường không có hiện tượng rung động mạnh

Trong điều kiện chạy tàu thuận lợi và không bị rung động, cókhả năng tang số vòng quay sử dụng lên đến n= 102-103%( điểm

7 hình 1.15 và 1.16) Sự tang số vòng quay khai thác lớn hơn sốvòng quay định mức dẫn đến việc sử dụng công suất của động cơhiệu quả hơn

Theo mối quan hệ của những giá trị cho trước tại điểm 6, giátrị Pe và Ne tang lên tỷ lệ bậc 2 và bậc 3 với số vòng quay, còntốc độ tàu tỷ lệ thuận với số vòng quay

Về phụ tải của động cơ, chế độ thiết lập ở điểm 7 tiến dầnđến chế độ hành trình toàn bộ đầy tải ở công suất định mức,(điểm 0) và có thể sử dụng trong khai thác khi điều kiện môitrường bên ngoài gần với điều kiện tiêu chuẩn; chân vịt và vỏ tàukhông bị hà bám Điều kiện không thể chấp nhận được là vị tríthanh răng nhiên liệu hoặc chỉ số phụ tải ( khi làm việc với bộđiều tốc mọi chế độ) vượt quá giá trị tương ứng với hành trìnhtoàn bộ đầy tải khi n=

CHƯƠNG 2