nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ tua bin khí sử dụng trên các tàu thuỷ ở việt nam

Hình 1.5: Sơ đồ dòng khí nén làm mát tua bin hai tầng Hình 1.6: Cong vênh lá ống phun và nứt chân lá quay do trường nhiệt độ không đồng đều Hình 1.7: Đặc tính máy nén dọc trục Hình 2.1:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

LƯU MINH HẢI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU AN TOÀN CỦA ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ SỬ DỤNG TRÊN

CÁC TÀU THUỶ Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Khánh Hoà - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

LƯU MINH HẢI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU AN TOÀN CỦA ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ SỬ DỤNG TRÊN

CÁC TÀU THUỶ Ở VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số: 60 52 01 16

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN TRUNG HẢI

Khánh Hoà - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Lưu Minh Hải, học viên lớp Cao học Kỹ thuật Tàu thuỷ - Trường Đại học Nha Trang, niên khoá 2011 – 2013, xin cam đoan:

Mọi tài liệu, số liệu dùng tính toán, dẫn chứng trong luận văn này là trung thực, chính xác, không vi phạm pháp luật

Đề tài luận văn này do chính tôi trực tiếp thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Trung Hải

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được thực hiện và hoàn thành trong một thời gian dài, với sự giúp

đỡ và hướng dẫn chân tình của TS Nguyễn Trung Hải; sự rèn luyện, trau dồi kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập của các Thầy, Cô trong Khoa Kỹ thuật giao thông; sự quan tâm chăm sóc và tạo mọi điều kiện trong học tập, công tác của lãnh đạo, chỉ huy Khoa Cơ điện - Học viện Hải quân; sự giúp đỡ nhiệt thành của các bạn đồng môn và đặc biệt là sự giúp đỡ hết mình của Lãnh đạo và cán bộ các cơ quan quản lý kỹ thuật Vùng D, E Hải quân, các nhà máy sửa chữa tàu thuỷ X52, Thuyền trưởng, Máy trưởng, nhân viên ngành Cơ điện các tàu…đã cung cấp chính xác và đầy đủ các tài liệu, dữ liệu để tôi thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn quí Thầy, Cô và tất cả mọi người đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn thành luận văn này

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục ký hiệu các chữ viết tắt v

Danh mục bảng biểu vi

Danh mục hình vẽ, đồ thị vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ VÀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái quát về động cơ tua bin khí tàu thuỷ 3

1.1.1 Khái niệm và lịch sử phát triển động cơ tua bin khí 3

1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của TBK tàu thuỷ 5

1.1.3 Đặc điểm các hệ thống phục vụ TBK tàu thuỷ 6

1.1.4 Phạm vi sử dụng TBK tàu thuỷ 12

1.2 Đặc điểm khai thác động cơ TBK tàu thuỷ 12

1.2.1 Điều kiện làm việc của TBK tàu thuỷ 12

1.2.2 Các yêu cầu của TBK tàu thuỷ 18

1.2.3 Đặc điểm khai thác động cơ TBK tàu thuỷ 19

1.3 Thực trạng khai thác TBK tàu thuỷ ở Việt Nam 21

1.3.1 Thực trạng khai thác TBK tàu thuỷ quân sự 21

1.3.2 Tình hình nghiên cứu chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK 32

Chương 2 - CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU AN TOÀN CỦA ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ 34

2.1 Chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thuỷ 34

2.1.1 Ý nghĩa vật lý 34

2.1.2 Các phương pháp đánh giá CTAT của động cơ TBK tàu thuỷ …… 36

2.2 Lựa chọn phương pháp đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK 41

2.2.1 Điều kiện để lựa chọn phương pháp đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK… 41

2.2.2 Phương pháp phân tích cây hư hỏng 42

Chương 3 - ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU AN TOÀN CỦA ĐỘNG CƠ TUA BIN

KHÍ SỬ DỤNG TRÊN CÁC TÀU THUỶ Ở VIỆT NAM 49

3.1 Tình hình sử dụng các động cơ TBK trên các tàu thuỷ ở Việt Nam 49

3.1.1 Đặc điểm chung 49

3.1.2 Các số liệu thực tế quá trình khai thác động cơ TBK giai đoạn

2003 – 2011…… 50

3.2 Mô hình thuật toán đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ TBK tàu thuỷ 53

3.2.1 Mô hình đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thuỷ 53

3.2.2 Thuật toán đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ TBK tàu thuỷ 62

3.3 Chương trình máy tính đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK 67

3.3.1 Chương trình máy tính 67

3.2.2 Kết quả và đề xuất biện pháp nâng cao tính an toàn của động cơ TBK tàu thuỷ… 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Bảng thông số các loại động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ Việt Nam

Bảng 1.2: Bảng thông số các loại động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ Việt Nam

Bảng 2.1: Các ký hiệu cơ bản để thành lập cây hư hỏng

Bảng 3.1: Tổng hợp hư hỏng của các phần tử của động cơ tua bin khí tàu thuỷ Việt Nam giai đoạn từ 2003 – 2011

Bảng 3.2: Các phân hệ của động cơ TBK tàu thuỷ Việt Nam

Bảng 3.3: Các phần tử của phân hệ động cơ

Bảng 3.4: Các phần tử của phân hệ hệ thống phục vụ

Bảng 3.5: Các phần tử của phân hệ hệ thống điều khiển, bảo vệ

Bảng 3.6: Bảng xử lý số liệu xác định hàm mật độ phân phối thực nghiệm

Bảng 3.7: Bảng xử lý số liệu xác định hàm mật độ phân phối lý thuyết

Bảng 3.8: Xác suất hỏng của các phần tử của động cơ TBK

Bảng 3.9: Xác suất an toàn của các phần tử của động cơ TBK

Bảng 3.10: Cường độ hỏng của các phần tử của động cơ TBK

Bảng 3.11: Thời gian làm việc trung bình an toàn của các phần tử của động cơ TBK Bảng 3.12 :Mức độ an toàn của các phần tử trong phân hệ động cơ

Bảng 3.13: Mức độ an toàn của các phần tử trong phân hệ Hệ thống phục vụ

Bảng 3.14: Mức độ an toàn của các phần tử trong phân hệ Hệ thống điều khiển, bảo vệ Bảng 3.15: Xác suất hỏng của các phân hệ của động cơ TBK

Bảng 3.16: Xác suất an toàn của các phân hệ của động cơ TBK

Bảng 3.17: Cường độ hỏng của các phân hệ của động cơ TBK

Bảng 3.18: Thời gian làm việc trung bình an toàn của các phân hệ của động cơ TBK Bảng 3.19: Các thông số của chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thuỷ Việt Nam

Hình 1.5: Sơ đồ dòng khí nén làm mát tua bin hai tầng

Hình 1.6: Cong vênh lá ống phun và nứt chân lá quay do trường nhiệt độ không đồng đều Hình 1.7: Đặc tính máy nén dọc trục

Hình 2.1: Sơ đồ biểu diễn cây hư hỏng

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý động cơ TBK tàu thuỷ Việt Nam

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc theo phân hệ động cơ TBK tàu thuỷ Việt Nam

Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc của phân hệ động cơ

Hình 3.4: Sơ đồ cấu trúc của phân hệ các hệ thống phục vụ

Hình 3.5: Sơ đồ cấu trúc của phân hệ hệ thống điều khiển, bảo vệ

Hình 3.6: Sơ đồ cấu trúc đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thuỷ

Hình 3.7: Mô hình cây hư hỏng của động cơ TBK tàu thuỷ Việt Nam

Hình 3.8: Sơ đồ thuật toán xử lý số liệu thống kê xác định chỉ tiêu an toàn các phần tử của động cơ TBK tàu thuỷ

Hình 3.9: Sơ đồ thuật toán xác định chỉ tiêu an toàn động cơ TBK tàu thuỷ Việt Nam Hình 3.10: Đồ thị xác suất hư hỏng và xác suất làm việc an toàn của phần tử Tua bin Hình 3.11 : Biểu đồ cường độ hư hỏng các phần tử của động cơ TBK

Hình 3.12: Đồ thị thời gian trung bình làm việc an toàn của các phần tử động cơ TBK Hình 3.13: Đồ thị xác suất hư hỏng Q(t) và xác suất an toàn P(t) của các phân hệ của động cơ TBK

Hình 3.14: Biểu đồ cường độ hư hỏng của các phân hệ động cơ TBK

Hình 3.15: Đồ thị thời gian làm việc trung bình an toàn của các phân hệ động cơ TBK Hình 3.16: Đồ thì xác suất hỏng Q(t) và xác suất an toàn P(t) của động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam

Hình 3.17: Biểu đồ cường độ hỏng của động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Động cơ tua bin khí (TBK) với khối lượng và kích thước nhỏ gọn so với các loại động cơ cùng công suất khác, có tính cơ động cao, công suất lớn hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong các trạm phát điện tĩnh tại và trên các phương tiện giao thông vận tải Từ khi xuất hiện cho đến nay, động cơ TBK đã khẳng định được tính ưu việt của mình và là loại động cơ không thể thay thế trong ngành hàng không và trong lĩnh vực tàu quân sự

Ở Việt Nam, đứng sau động cơ Diesel được sử dụng trên tàu thuỷ, động cơ TBK đang ngày càng được sử dụng rộng rãi Hiện có khoảng 40 động cơ TBK đang được sử dụng dưới các tàu của Hải quân Với những ưu điểm của hệ động lực TBK cho phép các tàu thuỷ phát huy được tốc độ cao và các tính năng cần thiết để thực hiện các nhiệm vụ được giao đặc biệt là trong chiến đấu, tuần tra, cứu hộ, cứu nạn, bảo vệ an toàn cho ngư dân khai thác xa bờ, bảo vệ chủ quyền biển đảo, thềm lục địa của Tổ quốc

Tuy nhiên cho đến nay, việc sử dụng và khai thác động cơ TBK vẫn là một vấn

đề mới mẻ ở Việt Nam So với các loại động cơ diesel thuỷ khác, đặc điểm khai thác phức tạp trên tàu thuỷ có ảnh hưởng đặc biệt rõ rệt đối với động cơ TBK Nguyên nhân

là do kết cấu phức tạp, tốc độ vòng quay rất lớn, các chi tiết làm việc chịu ứng suất cao, việc bôi trơn, làm mát cho tuabin khó khăn, lưu lượng không khí lớn, yêu cầu cao về độ sạch đối với nhiên liệu và dầu bôi trơn…Ngoài các yếu tố kể trên, điều kiện khí hậu nước ta và trình độ còn có hạn chế của đội ngũ nhân viên vận hành cũng có những tác động nhất định, ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ TBK

Thực tế khai thác thời gian qua cho thấy xuất hiện rất nhiều các hư hỏng xảy ra cho động cơ TBK, làm ảnh hưởng không nhỏ tới việc đảm bảo độ tin cậy, tính an toàn của hệ động lực tàu Hầu như năm nào cũng xảy ra hư hỏng, nhất là sau những chuyến

đi biển dài ngày, làm nhiệm vụ ở khu vực đảo Trường Sa Việc sửa chữa các thiết bị, hệ thống của động cơ TBK cũng phức tạp và khó khăn nhất là khi đang hoạt động trên biển

Vì thế, việc nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam và có các biện pháp phù hợp nâng cao tính an toàn cho động

cơ TBK là hết sức cần thiết đối với người quản lý và sử dụng tàu

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

Phân tích hư hỏng của động cơ TBK tàu thuỷ trong thời gian từ 2003 – 2011, xây dựng phương pháp xác định và đánh giá chỉ tiêu an toàn (xác suất an toàn, thời gian làm việc trung bình an toàn, cường độ hư hỏng), xây dựng phần mềm máy tính và đề xuất các biện pháp nâng cao tính an toàn cho động cơ TBK tàu thuỷ trong quá trình khai thác

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

a Đối tượng: Động cơ TBK tàu thuỷ

b Phạm vi: Chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam giai đoạn 2003-2011

4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI:

Tên đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn của các động cơ tua bin khí

sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam”

Nội dung của đề tài được trình bày trong 3 chương bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về động cơ TBK tàu thuỷ và đề tài nghiên cứu;

Chương 2: Cơ sở phương pháp đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK

tàu thuỷ;

Chương 3: Đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK sử dụng trên các tàu

thuỷ ở Việt Nam

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU :

- Thống kê hư hỏng trong quá trình khai thác từ 2003 - 2011

- Sử dụng phương pháp logic xác suất kết hợp phân tích cây hư hỏng để đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thuỷ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TUA BIN KHÍ TÀU THUỶ VÀ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát về động cơ tua bin khí tàu thuỷ

1.1.1 Khái niệm và lịch sử phát triển động cơ tua bin khí

1.1.1.1 Khái niệm động cơ tua bin khí

Động cơ TBK là một loại động cơ nhiệt, trong đó nhiệt năng biến thành cơ năng nhờ những bộ phận quay có cánh

Quá trình chuyển đổi năng lượng trong động cơ TBK có thể thực hiện bằng những chu trình khác nhau, trong đó có 2 loại chu trình cơ bản thực sự có ý nghĩa là:

- Chu trình cấp nhiệt đẳng áp (cháy đẳng áp) – chu trình Bragtôn

- Chu trình cấp nhiệt đẳng tích (cháy đẳng tích) – chu trình Hunphrêy

1.1.1.2 Lịch sử phát triển của động cơ TBK

Từ cuối thế kỷ XVIII, hàng loạt các đề án thiết kế về động cơ TBK được ra đời Nhưng do trình độ kỹ thuật lúc này còn thấp, nên các đề án không thực hiện thành công

Vào năm 1872, kỹ sư người Đức tên là Stol đã nhận được bằng phát minh về động cơ tua bin và thiết kế động cơ TBK

Đến đầu thế kỷ sau (1900 – 1904) đồ án của Stol được đưa vào chế tạo và chạy thử động cơ TBK này có đầy đủ tất cả các thành phần cấu tạo của một động cơ TBK hiện đại như ngày nay

Năm 1902 Moss đã chế tạo TBK dùng để quay máy quạt nạp không khí cho động

cơ đốt trong kiểu piston

Năm 1905 Armangen và Laval đã đưa vào vận hành một động cơ TBK có công suất 400kW, có nhiệt độ của khí công tác tại cửa vào của tua bin là 5600C, làm việc theo chu trình đẳng áp

Năm 1909 Holwarth đưa vào vận hành một động cơ TBK có công suất 150kW, làm việc theo chu trình đẳng tích

Năm 1922 Pescara phát minh ra tổ hợp động cơ piston tự do với tua bin làm công suất hữu ích

Năm 1930 nhà phát minh nổi tiếng Whittle đã thiết kế thành công một động cơ TBK dùng cho máy bay Đến năm 1937 thì động cơ TBK lần đầu tiên được lắp đặt và vận hành trên máy bay

Năm 1938 hãng BBC đưa vào vận hành động cơ TBK lai máy phát điện có công suất 4000kW trong nhà máy điện ngầm dự trữ tại Thụy sỹ Năm 1947 thì động cơ TBK được dùng trên tàu thuỷ tại Anh, năm 1953 là Liên xô…

Sau thế chiến thứ 2, động cơ TBK phát triển nhanh và được ứng dụng rộng rãi cho cả máy bay và tàu chiến Ngày nay trên các tàu chiến hiện đại, tốc độ cao thì động

cơ TBK có khả năng đáp ứng rất phù hợp (chiếm khoảng 35%) Ngoài ra trong các lĩnh vực khác cũng được ứng dụng rộng rãi động cơ TBK

Hình 1.1 cho ta thấy tỷ lệ phần trăm các loại hệ động lực tàu chiến của các nước trên thế giới Ta thấy hệ động lực TBK chiếm tỷ lệ lớn nhất và đó cũng là xu thế của hệ động lực trang bị cho các loại tàu hiện đại

Ở Việt Nam, các động cơ TBK được sử dụng ngày càng nhiều trên các tàu thuỷ

Hình 1.1: Tỷ lệ phần trăm các loại hệ động lực tàu chiến của các nước

trên thế giới

của Hải quân, ngoài ra cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác như hàng không, nhiệt điện

1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của TBK tàu thuỷ

1.1.2.1 Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo đơn giản của một động cơ TBK được thể hiện như Hình 1.2

Tại thời điểm khởi động, sau khi nhiên liệu và không khí đã được hoà trộn trong buồng đốt, buji sẽ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp này Sau đó hỗn hợp nhiên liệu và

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý của một động cơ TBK

1- Cửa nạp; 2- Máy nén khí; 3- Buồng đốt; 4- Vòi phun;

5- Tua bin; 6- Cửa thải; 7- Bích nối với động cơ khởi động;

8- Bích nối với máy công tác (chân vịt);

a- Nhiên liệu; b- Không khí; c- Khí thải

không khí tự duy trì sự cháy sau khi buji ngừng đánh lửa Sản phẩm cháy có nhiệt độ phù hợp đi tiếp vào tua bin 5 Trước tiên, khí công tác đi qua thiết bị phun của tua bin (để tăng tốc và thay đổi hướng cho phù hợp với góc đặt cánh công tác) rồi đi vào bánh công tác của tua bin Khi đi qua rãnh cánh công tác của tua bin, động năng của khí công tác biến thành cơ năng để quay bánh công tác sau đó thoát ra ngoài qua cửa 6

Như vậy, khi động cơ làm việc thì hoá năng của nhiên liệu đã biến thành nhiệt năng, nhiệt năng đó biến thành thế năng áp suất, thế năng đó lại biến thành động năng

và cuối cùng động năng biến thành cơ năng để quay bánh công tác và cấp công suất cho các hộ tiêu thụ qua trục của tua bin

1.1.3 Đặc điểm các hệ thống phục vụ TBK tàu thuỷ

1.1.3.1 Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu của động cơ TBK bảo đảm việc chuẩn bị dầu, cung cấp dầu,

và định lượng dầu khi khởi động các động cơ TBK, khi sử dụng máy ở từng chế độ cho trước, khi chuyển từ chế độ này sang chế độ khác

Hệ thống nhiên liệu bao gồm:

Hệ thống bên trong động cơ TBK có bơm cung cấp dầu bổ trợ (chỉ có ở động cơ TBK tăng tốc); bơm điều tốc; bộ tự động phân phối nhiên liệu; bầu lọc; các vòi phun và các thiết bị bổ trợ khác

Hệ thống của tàu có các két dự trữ và két tiêu thụ; bơm chuyển dầu; bộ lọc ly tâm

và bộ phân ly tĩnh; các bơm đẩy; bầu lọc; hệ thống đường ống và các thiết bị bổ trợ khác

Trong động cơ TBK sự cháy nhiên liệu và tạo ra sản phẩm cháy xảy ra trong buồng đốt Do đó, nhiên liệu dùng cho động cơ TBK so với những loại động cơ TBK khác cần có những tính chất, yêu cầu cao hơn Hiệu suất và chất lượng của buồng đốt, vận tốc lan truyền lửa, thời gian cháy của nhiên liệu trong buồng đốt, độ đồng đều của trường nhiệt độ do sản phẩm cháy quyết định

Điều khác biệt của quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ TBK so với các động cơ TBK khác là quá trình cháy diễn ra liên tục Vì vậy, nhiên liệu cần được cấp vào buồng đốt liên tục, dưới dạng lỏng trộn không khí, với vận tốc lớn để bảo đảm đồng thời việc tạo ra và đốt cháy hỗn hợp khí - nhiên liệu

Trong buồng đốt ở tất cả các chế độ cần phải duy trì được tuyến lửa bền vững

Để bảo đảm sự làm việc ổn định bền vững của buồng đốt, chủ yếu phụ thuộc vào độ bay hơi của nhiên liệu và độ hoàn thiện của quá trình hoà trộn hơi nhiên liệu với không khí Ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình trên là tính chất vật lý của nhiên liệu và điều kiện khai thác

Để bảo đảm trực tiếp cho sự cháy, không khí cấp vào buồng đốt chia làm 2 phần Phần thứ nhất để hoà trộn với nhiên liệu và bảo đảm quá trình cháy, phần thứ hai bảo đảm sự đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu

Tại buồng đốt của động cơ TBK, việc mồi lửa cho hỗn hợp nhiên liệu - không khí xảy ra nhờ hiệu ứng luồng ngược của sản phẩm cháy Do đó, quá trình cháy diễn ra

ở nhiệt độ rất cao và với thời gian cháy rất ngắn

Khi thay đổi chế độ làm việc của động cơ TBK, làm thay đổi các thông số của luồng không khí vào buồng đốt và ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cháy nhiên liệu

Nhiệt độ ban đầu của luồng không khí quyết định vận tốc lan truyền lửa trong buồng đốt Khi nhiệt độ tăng vùng cháy ổn định sẽ mở rộng ra Ngược lại, khi nhiệt độ giảm sẽ làm giảm khả năng tạo hỗn hợp cháy và chất lượng làm việc của buồng đốt

Như vậy, nhiên liệu dùng cho động cơ TBK tàu thuỷ cần phải có những tiêu chuẩn sau:

- Nhiên liệu phải có độ phun tơi cao, khả năng bốc hơi tốt trong toàn khoảng nhiệt

độ làm việc của buồng đốt;

- Trong bất kỳ điều kiện nào, nhiên liệu phải bảo đảm cho quá trình khởi động nhanh, tin cậy theo tiêu chuẩn đã đề ra;

- Trong mọi điều kiện làm việc, nhiên liệu phải được cung cấp thường xuyên và liên tục cho buồng đốt;

- Nhiên liệu phải có vùng cháy nhỏ nhất, cháy ổn định và cháy hoàn toàn, không phụ thuộc vào chế độ làm việc và điều kiện hoạt động;

- Độ tạo cốc và muội trên vòi phun, các bộ phận của buồng đốt, các chi tiết khác phải nhỏ nhất;

- Nhiên liệu không gây nhiễm bẩn và ăn mòn phần lưu thông, các chi tiết của máy nén khí và tua bin;

- Nhiên liệu có chất lượng cao, không chứa các tạp chất cơ học, nước và các tạp chất gây ăn mòn kim loại;

- Nhiên liệu là môi chất công tác nên phải bảo đảm sự làm việc tin cậy, ổn định của hệ thống điều khiển và bảo vệ động cơ TBK;

- Nhiên liệu phải bảo đảm chất lượng khi bảo quản dài ngày;

- Nhiên liệu phải phù hợp với các tiêu chuẩn an toàn cháy nổ trên tàu thủy 1.1.3.2 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn động cơ TBK đảm bảo cung cấp dầu bôi trơn cho các ổ đỡ trong tua bin Vì tốc độ làm việc của động cơ TBK rất lớn (lớn hơn rất nhiều so với động

cơ diedel kiểu piston), nên việc bôi trơn càng đặc biệt quan trọng để đảm độ bền, tuổi thọ các chi tiết cần bôi trơn (các ổ trục)

Đặc điểm đặc biệt của dầu bôi trơn động cơ TBK là nó thường xuyên tiếp xúc và pha trộn với không khí, do nguyên nhân dầu bôi trơn được cấp tới các ổ đỡ qua vòi phun dưới tác dụng của áp suất, do đó nó được phun tơi nhỏ và hoà trộn với không khí Bơm hút dầu bôi trơn ra khỏi động cơ TBK có công suất lớn gấp 3 - 5 lần bơm đẩy, nên nó hút cả những bọt khí trong két gom và sự tiếp xúc thường xuyên của dầu bôi trơn với không khí để làm kín và làm mát các chi tiết Vì vậy, khi dầu bôi trơn vào bộ tách ly tâm

nó chứa tới 30 - 60% không khí

Sự lẫn không khí vào dầu bôi trơn ngoài việc bị ô xy hoá, còn làm cho giảm chất lượng trao đổi nhiệt và bôi trơn của dầu bôi trơn , giảm chất lượng làm việc của hệ thống dầu bôi trơn

Hệ thống bôi trơn của động cơ TBK tách riêng với vùng cháy của động cơ TBK, nên tiêu hao do cháy dầu bôi trơn rất nhỏ Tiêu hao dầu bôi trơn thường vào khoảng 1,5

- 5,0 lít/giờ và phụ thuộc vào công suất của động cơ TBK

Do đặc điểm cấu tạo khi thiết kế và điều kiện làm việc của dầu bôi trơn , người

ta thường sử dụng loại dầu bôi trơn có độ nhớt động học thấp (6 - 10 cSt ở 50°C) cho động cơ TBK và cao hơn (10 - 20 cSt ở 100°C) cho hộp giảm tốc Để đơn giản trong

khai thác, cũng có thể sử dụng một loại dầu bôi trơn chung cho cả động cơ TBK và hộp giảm tốc

Dầu bôi trơn có đặc điểm là dễ bị nhiễm nước ngọt và nước biển Nước biển vào dầu bôi trơn qua các đệm kín của sinh hàn nước Còn nước ngọt, có thể tràn vào dầu bôi trơn trong quá trình rửa phẩn lưu thông của động cơ TBK

Do những yêu cầu đặc thù của động cơ TBK và điều kiện ở trên tàu, nên đối với dầu bôi trơn còn có những yêu cầu sau:

- Có khả năng chống ô xy hoá cao ở nhiệt độ từ 150 °C trở lên Tiếp xúc tốt với

bề mặt có chất liệu khác nhau và với không khí;

- Làm việc tin cậy và chất lượng trong tất cả các chi tiết của động cơ TBK, ổ đỡ, các bánh răng, các liên kết với thiết bị treo ở nhiệt độ từ 150 – 180 °C;

- Có tính chống mài mòn và chống xây sát cao

- Có khả năng hoà trộn thấp;

- Có khả năng mang theo các tạp chất, cặn cao;

- Không phá huỷ kim loại, cao su, các đệm kín và các hợp chất khác;

- Có đặc tính nhớt thoải theo biến thiên của nhiệt độ và khả năng di chuyển tốt dưới áp suất ở nhiệt độ thấp;

- Có thành phần đồng nhất và bền vững không bị phân huỷ, khả năng bốc hơi thấp, và giữ độ nhớt trong suốt quá trình làm việc trong tổ hợp;

- Bền vững và có thể rửa sạch bằng các phụ gia hay nước ngọt khi bị nhiễm mặn;

- Tin cậy khi là môi chất của hệ thống điều khiển

1.1.3.3 Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát động cơ TBK bảo đảm việc dẫn thoát nhiệt khỏi các động cơ

và các hộp giảm tốc đang làm việc ở tất cả các chế độ công tác

Làm mát các động cơ bằng khí và dầu bôi trơn tuần hoàn, làm mát hộp giảm tốc bằng dầu bôi trơn tuần hoàn

Hệ thống làm mát gồm:

- Hệ thống của động cơ, bảo đảm cho việc làm mát các chi tiết, các cụm chi tiết bằng không khí được lấy từ máy nén khí và làm mát vỏ ngoài động cơ, do khí hút từ ngoài vào khoang giữa 2 vỏ nhờ hiệu ứng dòng đối lưu khí xả

- Hệ thống của tàu bảo đảm làm mát dầu bôi trơn của các động cơ và các hộp giảm tốc bằng nước biển Hệ thống bao gồm bộ nhận và xả nước, các bầu lọc, bộ làm mát dầu, hệ thống trích nước từ hệ thống cứu hỏa và các thiết bị bổ trợ khác

Cách thức làm mát động cơ TBK cũng khác, thường sử dụng hai phương pháp chính để làm mát tua bin bằng không khí:

 Làm mát đối lưu trong: Là không khí đi vào bên trong các lá, sau đó thoát ra ngoài hòa vào dòng khí cháy

 Làm mát kiểu chặn trước: Là không khí từ trong lá đi qua các khe hở hoặc lỗ nhỏ phun lên bề mặt lá tạo thành lớp màng bảo vệ lá khỏi tiếp xúc trực tiếp với khí cháy

Hình 1.3 giới thiệu các phương pháp làm mát cho các cánh tua bin

Trường hợp 1 là được làm mát từ bên trong dòng khí đi từ đế lá lên rồi thổi ra ngoài, hiệu suất làm mát tốt, dòng khí lưu động dễ

Trường hợp 2 là khí thổi từ đế lá, làm mát cho phía gờ trước rồi chảy bọc phía màng trong lá sau đó thổi ra mép phía sau, phương pháp này làm mát đồng đều hơn so với phương pháp 1

Hình 1.3: Phương pháp làm mát các cánh tua bin Các phương pháp còn lại là làm mát kiểu chặn trước, khí từ bên trong thổi qua lỗ, giống như màng thấm ngăn chặn lá tiếp xúc với dòng khí cháy Phương pháp này hiệu quả nhất nhưng khó chế tạo mà mất nhiều khí làm mát hơn

Hình 1.4 thể hiện các phương pháp làm mát các lá ống phun kiểu đối lưu

Hình 1.4: Phương pháp làm mát các lá ống phun Ngoài ra, các chi tiết như đĩa quay, vỏ ngoài, vỏ trong của tua bin và buồng đốt, các khoang ổ bi cũng được làm mát bằng khí nén theo sơ đồ Hình 1.5

Cần lưu ý rằng: khi làm mát thường được sử dụng là khí nén lấy từ một cấp nào

đó trên máy nén, thường là cấp giữa hoặc cuối, lưu lượng khí làm mát phụ thuộc vào chế độ làm việc của thiết bị, nếu sử dụng thiết bị lâu ở các chế độ có vòng quay thấp, có thể sẽ không đủ khí làm mát, gây cháy hỏng tua bin

Hình 1.5: Sơ đồ dòng khí nén làm mát tua bin hai tầng 1.1.3.4 Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động bảo đảm tăng tốc độ tuabin đến tốc độ tua bin có thể tự làm việc được Hệ thống khởi động TBK cũng được sử dụng khi cần quay lạnh động cơ, hay khi cần tẩy rửa phần lưu thông cho TBK

Động cơ TBK tàu thuỷ thường được khởi động bằng động cơ điện, với công suất khởi động vào khoảng 1% công suất cuả TBK

1.1.3.5 Hệ thống điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ

Các hệ thống điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ cho TBK là một trong những hệ thống rất quan trọng để đảm bảo cho động cơ TBK tàu thuỷ làm việc chính xác và an toàn

1.1.4 Phạm vi sử dụng TBK tàu thuỷ

Động cơ TBK có công suất lớn, tỷ lệ kích thước trọng lượng nhỏ hơn so với động

cơ Diesel nên rất thích hợp trang bị trong hệ thống động lực của các tàu thuỷ đòi hỏi công suất lớn, tốc độ cao Tuy nhiên, do số vòng quay của TBK rất lớn, lớn hơn nhiều

số vòng quay của các động cơ Diesel, trong khi đó số vòng quay hoạt động hiệu quả của chân vịt tàu thuỷ thường thấp hơn rất nhiều nên khi sử dụng động cơ TBK lai chân vịt tàu thuỷ cần có biện pháp khắc phục điều này Đó là sự cần thiết phải có thiết bị giảm vòng quay trước khi đưa ra chân vịt, hay trang bị thêm động cơ Diesel, chân vịt biến bước để tăng tính cơ động và khả năng hoạt động của hệ động lực đặc biệt là ở các chế

độ tốc độ thấp, khi đảo chiều

1.2 Đặc điểm khai thác động cơ TBK tàu thuỷ

1.2.1 Điều kiện làm việc của TBK tàu thuỷ

TBK làm việc trong điều kiện tương đối khắc nghiệt, vận tốc quay lớn, nếu khí cháy sau buồng đốt cấp trực tiếp cho tua bin, thì nhiệt độ dòng khí cháy với tua bin công suất lớn có thể đạt đến giá trị 1000 - 15000K, áp suất lên đến 20kG/cm2

Lực ly tâm khi quay và ứng lực nhiệt có thể làm gãy đứt, làm nứt nẻ cong vênh các lá tua bin và các lá ống phun Khi vận hành, tính ổn định của thiết bị và tua bin trong

sự hoạt động phối hợp ảnh hưởng rất mạnh đến độ bền, đến sự hoạt động bình thường của tua bin, v.v

Ngoài ra, điều kiện môi trường làm việc và quy trình vận hành cũng ảnh hưởng không nhỏ đến tuổi thọ của tua bin Khi nghiên cứu về điều kiện hoạt động của TBK, cần xét một số khía cạnh chính dưới đây

1.2.1.1 Điều kiện cơ nhiệt

Lực ly tâm tác động lên lá quay tua bin khi thiết kế đã được tính toán nhằm đảm bảo đủ độ bền, nhưng tác động của ứng suất nhiệt thì không thể tính hết, vì khi tính toán thường coi trường nhiệt độ trong tua bin là đồng nhất, nhưng thực tế thì không phải vậy

Thứ nhất, khi cháy trong buồng đốt phân bố nhiệt đã không đồng đều, thứ hai ở cửa

ra tại chỗ tiếp xúc các vách ống đốt ở buồng đốt có nhiều ống đốt riêng biệt, thì nhiệt độ tại

đó khác với nhiệt độ trong lõi của luồng khí cháy, nên các lá của ống phun ở những vị trí khác nhau chịu ứng lực nhiệt là khác nhau Các lá tua bin cũng chịu nhiệt tương tự như vậy Điều này dẫn đến sự biến dạng nhiệt khác biệt nhau, các lá ống phun có thể gây chèn ép nhau khi giãn nở, còn các lá quay do biến dạng có lá dài ngắn khác nhau

Hình 1.6: Cong vênh lá ống phun và nứt chân lá quay

do trường nhiệt độ không đồng đều

Trong đó:

a - Gờ trước và sau bị đốt nóng mạnh hơn nên giãn nở nhanh hơn khi tăng tốc động cơ;

b - Khi giảm vòng quay gờ trước và sau nguội nhanh hơn so với phần giữa lá;

c - Gờ trước và sau phát sinh vết nứt do sự giãn nở nhiệt không đều trên bề mặt

lá Đường a: nứt chân đế lá quay

Độ giãn dài quá mức của các lá quay theo hướng bán kính sẽ gây nguy hiểm trực tiếp đến khe hở của các lá tới vỏ Khi khe hở quá nhỏ có thể gây cọ sát giữa đầu lá với

vỏ tua bin, phá hủy kết cấu tua bin

Hậu quả của biến dạng do sự phân bố nhiệt không đều rất nghiêm trọng, một vài dạng hư hỏng lá ống phun, đĩa tua bin do biến dạng nhiệt thể hiện trên Hình 1.6

Ngoài ra, hiện tượng quá nhiệt còn gây cháy xém lá tua bin và lá ống phun Để

khắc phục hiện tượng này, thường sử dụng khí nén làm mát các lá ống phun và các lá

tua bin Với các lá ống phun đối diện với cửa ra ống đốt chịu nhiệt độ cao có thể được

đúc rỗng để làm mát bên trong các lá

Với những thiết bị có công suất lớn, nhiệt độ khí cháy tác động lên tua bin khoảng

từ 1000 – 12000K, thì toàn bộ các lá miệng phun và các lá quay tầng 1 đều đúc rỗng

1.2.1.2 Điều kiện ổn định

Đây là điều kiện rất quan trọng trong quá trình làm việc của tua bin Điều kiện

ổn định không phụ thuộc riêng bản thân tua bin mà liên quan đến nhiều bộ phận khác

trong sự hoạt động phối hợp của toàn bộ thiết bị

Để đảm bảo hoạt động ổn định cần thỏa mãn một số yếu tố dưới đây

 Sự cân bằng lưu lượng

Nếu gọi lượng không khí đi qua cửa vào tua bin trong một giây là G1 (kg/s) và

tại cửa ra là G2 (kg/s), thì phương trình cân bằng lưu lượng (còn gọi là phương trình liên

tục) là:

G1 = G2 = G = const (1.1)

Lưu lượng khí qua bất cứ thiết diện nào của tua bin ở một chế độ làm việc nào

đó đều bằng nhau Nếu viết dưới dạng các thông số nhiệt động, phương trình liên tục có

F 1 , F 2 - diện tích thiết diện trên cửa vào và ra tua bin, m 2

Hoặc viết dưới dạng các thông số quy dẫn như công thức (1.3) [8]:

T , q( ) , 1 q( - lần lượt là áp suất hãm, nhiệt độ hãm, mật độ tương 2)

đối của dòng (chính xác hơn là lưu lượng quy dẫn) tại cửa vào và ra tua bin

Để phương trình (1.3) được thoả mãn, máng chảy tua bin được thiết kế mở rộng dần về phía sau như trên hình 1.5

Khi điều kiện về phương trình liên tục bị vi phạm, sẽ xảy ra hiện tượng gián đoạn dòng chảy trên tua bin, nếu G1 > G2 gây ra hóc khí, còn khi G1 < G2 gây thiếu khí Hai hiện tượng này gây rung động toàn bộ tua bin, nguy hiểm nhất là hóc khí, có thể rung động đến mức làm gãy các lá quay

Hiện tượng hóc khí hiếm khi xảy ra trên tua bin, trừ trường hợp có lắp hệ thống phun bổ sung chất lỏng lên tua bin nhằm tăng vượt công suất mà không có thiết bị điều chỉnh mở rộng cửa thoát sau tua bin

 Độ dữ trữ ổn định

Trong quá trình hoạt động phối hợp với tổng thể thiết bị, nếu thiết bị sử dụng máy nén dọc trục thì khi giảm nhanh chế độ làm việc của thiết bị (giảm nhanh công suất) dễ xảy

ra hóc khí trên máy nén, khi đó máy nén bị rung động mạnh kéo theo rung động tua bin

Độ dự trữ ổn định trong sự làm việc phối hợp liên quan chặt chẽ đến sự hoạt động

ổn định trên máy nén, khi máy nén mất ổn định, nhất là hóc khí ngoài việc phá hỏng

máy nén cũng dẫn đến phá hỏng tua bin

Đồ thị đặc tính máy nén nêu trên Hình 1.7 có ký hiệu đường 1 là đường hóc khí, đường 2 là đường làm việc ổn định của thiết bị ứng với các vòng quay quy dẫn khác nhau thay đổi từ nq d = 60 - 100%, đường nét đứt là giới hạn thiếu khí, các đường thẳng xuất phát từ gốc tọa độ là các giá trị tỷ số nhiệt độ hãm

* 0

*

H

T T

ở cửa vào tua bin *

0

T và

nhiệt độ hãm ở cửa vào máy nén *

H

T Tại vòng quay quy dẫn n q d = 85%, độ dự trữ ổn

định ở vòng quay này của thiết bị là khoảng cách giữa 2 điểm a và b

Hình 1.7: Đặc tính máy nén dọc trục Nhìn trên Hình 1.7 nhận thấy ở những vòng quay thấp chẳng hạn n q d = 70%, độ

*

H

T

T sẽ nằm ở phía bên trái

đường 1, khi đó thiết bị bị hóc khí

Khi giảm tốc độ quá nhanh, mà lưu lượng khí vào thiết bị không giảm kịp theo

vòng quay, chẳng hạn từ n qd = 90% giảm nhanh về 70%, do lưu lượng khí không giảm kịp, điểm làm việc chạy lên trên và rơi vào biên giới hóc khí

Để khắc phục tình trạng này, khi tăng tốc hoặc giảm tốc nhanh các bộ tự động điều chỉnh lượng cung cấp nhiên liệu đều có lắp các bộ tự động giữ độ trễ về mặt thời gian để tránh thiết bị rơi vào mất ổn định, đồng thời trên máy nén có bố trí các van xả khí hoặc bộ tự động xoay các lá chỉnh dòng máy nén để điều chỉnh lượng khí vào

Tuy nhiên, trong quá trình làm việc, các bộ phận này có thể làm việc không chính xác sẽ gây ra mất ổn định cho toàn bộ thiết bị, cho nên trong sử dụng cần kiểm tra và bảo dưỡng kỹ lưỡng các thiết bị

1.2.1.3 Môi trường làm việc

 Ảnh hưởng của ngoại lực

Các động cơ TBK lắp trên tàu thủy chịu tác động của các lực bên ngoài rất lớn,

sự rung lắc do sóng biển, làm xuất hiện các lực quán tính tác động theo mọi phương (lắc ngang, dọc…), đồng thời xuất hiện mô men con quay do hiệu ứng con quay

Việc xuất hiện mô men con quay là do rô to của thiết bị trong khi làm việc, quay với tốc độ lớn xung quanh trục của thiết bị, nên nó giống như một con quay tự do và chịu tác động của hiệu ứng con quay, khi có sự thay đổi hướng của trục rô to thiết bị

Giá trị của mô men con quay được xác định theo công thức (1.4) [8]:

M c.q = J x   Sin (1.4)

Trong đó:

J x - mô men quán tính của rô to thiết bị lấy theo trục quay x;

tức là chọn  = 90 0

Các mô men con quay làm xuất hiện các ngẫu lực tác động lên các gối đỡ, có thể

bẻ, vặn, uốn cong trục quay Các lực này và các lực quán tính phát sinh biến đổi có chu

kỳ hoặc không chu kỳ, tác động lên các ổ đỡ làm mòn vẹt không đều các ổ bi, dẫn đến

rô to tua bin khi quay mất cân bằng, rung lắc lớn, đầu các lá tua bin sẽ bị va chạm lên

vỏ, làm phá hủy kết cấu

Ngoài ra, khi thiết bị làm việc, có rất nhiều hệ thống phục vụ như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, khi tàu rung lắc mạnh, xuất hiện các lực quán tính gây dồn ép

dầu bôi trơn , nhiên liệu về một phía nào đó, dẫn đến hiện tượng nhiên liệu hoặc dầu bôi trơn không chảy được vào hệ thống cung cấp, gây gián đoạn lưu lượng, dẫn đến cháy các ổ bi hoặc tắt máy thiết bị

Nguy hiểm hơn là khí tràn vào các đường ống cung cấp, gây xâm thực khí, làm rung động và vỡ các đường ống dầu Khắc phục các trường hợp này là rất khó khăn, trong vận hành và bảo dưỡng cần hết sức chú ý khi gặp sóng lớn

 Ảnh hưởng độ mặn

Nồng độ muối ngoài việc gây ăn mòn mạnh các chi tiết kim loại còn gây tắc các

lỗ dẫn khí làm mát tua bin vì kích thước các lỗ này rất nhỏ

Hơn nữa, các gỉ sắt sinh ra bám trên bề mặt các lá quay hoặc các chi tiết đứng yên, đến lúc nào đó bị bứt ra sẽ va đập vào các lá quay với động lượng rất lớn, gây sứt

vỡ lá, các mảnh sứt vỡ này lại va đập liên tiếp lên các bộ phận khác, làm phá hủy toàn

bộ kết cấu thiết bị

Ngoài ra, nhiều bộ tự động điều chỉnh thiết bị có dạng kết cấu kiểu hộp màng, lò

xo, van cơ học… trong môi trường có độ mặn cao dễ bị ăn mòn, bị gỉ dẫn đến làm việc không chính xác hoặc gây kẹt cứng, không cảm ứng được hoặc cảm ứng không nhạy gây nên sự nguy hiểm đến tính an toàn, tính ổn định thiết bị trong quá trình vận hành

 Ảnh hưởng nhiệt độ ngoài trời

Nhiệt độ trong buồng máy thường nóng, không đáng ngại, tuy nhiên về mùa đông, nếu phải hoạt động ở những vùng xa (cực bắc hoặc cực nam) nhiệt độ ngoài trời rất lạnh, ảnh hưởng trực tiếp đến mức chịu tải cơ học của thiết bị, rô to sẽ khó quay hơn do lưu lượng khí vào thiết bị ở cùng một chế độ nhiều hơn so với khi trời nóng

Nếu khởi động máy, có thể khởi động không thành công Trong những trường hợp này, cần điều chỉnh lại lượng nhiên liệu khi khởi động bằng cách tăng thêm, đồng thời không nên cho thiết bị chạy ở chế độ công suất lớn quá

1.2.2 Các yêu cầu của TBK tàu thuỷ

1.2.2.1 Yêu cầu về kết cấu:

- Các chi tiết, thiết bị của động cơ TBK tàu thuỷ phải có độ bền, độ tin cậy cao;

- Động cơ TBK yêu cầu độ chính xác trong lắp ráp cao do khe hở giữa các tầng cánh tua bin, máy nén rất nhỏ…

1.2.2.2 Yêu cầu về khai thác:

- Qui trình khai thác vận hành động cơ TBK phức tạp, khắt khe… đòi hỏi người khai thác, sử dụng các động cơ TBK tàu thuỷ phải được đào tạo cơ bản, nắm chắc và tuân thủ đúng các qui tắc khi vận hành động cơ TBK,…

- Vật tư kỹ thuật đảm bảo cho động cơ hoạt động phải được chuẩn bị đầy đủ Nhiên liệu, dầu bôi trơn cho động cơ TBK phải đúng chủng loại, đảm bảo chất lượng, được lọc sạch nước và các tạp chất trước khi sử dụng

1.2.3 Đặc điểm khai thác động cơ TBK tàu thuỷ

1.2.3.1 Những ưu nhược điểm của động cơ TBK

So với động cơ đốt trong kiểu pít tông, động cơ TBK có một số ưu nhược điểm sau đây:

- Động cơ TBK có quá trình sinh công liên tục, là quá trình sinh công có lợi nhất cho các thiết bị nhiệt, nhờ đó mà TBK có thể sử dụng để vận hành các tàu thủy và các bộ phận máy có tốc độ cao, làm tăng công suất, hiệu suất, giảm khối lượng và kích thước Các TBK hiện đại có tốc độ vòng quay từ 3500 ÷ 15000v/ph và cao hơn nữa Cũng do quá trình sinh công liên tục nên tải trọng cơ, nhiệt trong các bộ phận máy được giữ ở chế độ ổn định không thay đổi Nhờ vậy, độ bền các chi tiết máy tăng lên, thiết bị có tuổi thọ cao, việc chế tạo thiết

bị đơn giản, gọn nhẹ

- Động cơ TBK có tính kinh tế cao, chất công tác có khả năng giãn nở lớn Thế năng ban đầu được sử dụng triệt để Các động cơ TBK hiện đại có thể làm việc với áp suất khí trên cửa vào tua bin từ 20 ÷ 100 kG/cm2, nhiệt độ từ 700 ÷ 12000C, có thể giãn nở đến áp suất cửa ra (thải) 0,05 ÷ 0,03kG/cm2

- Tất cả các bộ phận chuyển động của TBK được gắn vào một khối (rôto) và chỉ chuyển động quay theo một chiều cùng một tốc độ Không có chi tiết chuyển động tịnh tiến, chuyển động song phẳng, điều này giảm được nhiều tổn thất cơ giới, loại trừ tác

động gây chấn động máy theo chu kỳ Máy làm việc êm, độ bền cao, hiệu suất cao, kết cấu đơn giản gọn nhẹ sử dụng an toàn và làm việc tin cậy

- Động cơ TBK có khả năng sinh công lớn, phạm vị sử dụng công suất rộng mà các thiết bị khác không có Các TBK tàu thủy có thể làm việc với các công suất từ vài chục đến vài vạn mã lực Công suất càng lớn thì hiệu suất càng cao, suất trọng lượng, suất thể tích nhỏ

- Động cơ TBK có trọng lượng nhẹ, thể tích nhỏ, đặc biệt có lợi đối với tàu cần tốc độ nhanh, thể tích và trọng tải có ích lớn Nếu động cơ TBK có công suất càng lớn thì ưu điểm này càng rõ

- Điều khiển, sử dụng dễ dàng, làm việc tin cậy, độ sẵn sàng cao Chi phí sửa chữa phục vụ ít, điều kiện làm việc nhẹ nhàng

- Có nhiều khả năng để hiện đại hóa, có thể sử dụng nhiều dạng năng lượng kể cả năng lượng nguyên tử Vì vậy, sử dụng động cơ TBK cho tàu thủy sẽ có nhiều triển vọng lớn

- Động cơ TBK chỉ quay một chiều không tự đảo chiều được, vì vậy, phải bố trí riêng một tua bin khác khi tàu chạy lùi, hoặc phải sử dụng hệ thống ly hợp trong các hộp truyền động, việc này làm tăng tổn thất công suất của hệ thống do phải kéo cả những bộ phận làm việc trong hành trình, làm tăng trọng lượng và kích thước máy Trên tàu thủy dùng chân vịt biến bước thì nhược điểm này được khắc phục

- Vòng quay của TBK lớn hơn rất nhiều so với vòng quay thích hợp của chân vịt Công suất TBK càng lớn, mâu thuẫn này càng tăng Vì vậy, trong hệ động lực TBK phải bố trí bộ truyền động giảm tốc Điều đó làm tăng kích thước trọng lượng và giảm hiệu suất của

hệ thống Với các động cơ TBK có công suất nhỏ, việc bố trí bộ truyền động, bộ giảm tốc gây cồng kềnh càng giảm tính ưu việt của TBK Thực tế, trên các tàu nhỏ người ta không bố trí hệ động lực TBK

- Hiệu suất chung của toàn hệ thống còn thấp so với thiết bị Diesel Các thiết bị Diesel hiện đại có hiệu suất từ 36 ÷ 42% Các động cơ TBK tàu thủy mới chỉ có có hiệu suất trong khoảng từ 22 ÷ 28% Nhược điểm này đang được quan tâm hàng đầu trong việc hiện đại hóa động cơ TBK tàu thủy để có thể lắp ráp phổ biến cho các tàu thủy hiện đại

1.2.3.2 Đặc điểm công tác của TBK

Mục đích của TBK là biến năng lượng nhiệt của dòng khí chảy qua tua bin thành

cơ năng để kéo quay các phụ tải Để thực hiện chức năng này, TBK được thiết kế thành hai phần: Phần đứng yên và phần quay

- Phần đứng yên là một dãy các lá cố định có biên dạng thích hợp, khoảng giữa hai lá đứng cạnh nhau tạo ra máng chảy cho dòng khí (ống phun), đóng vai trò chuyển hóa nhiệt hàm của dòng thành động năng và hướng cho dòng khí thổi vào phần quay (bánh quay) dưới một góc thích hợp

- Phần quay cũng gồm một dãy các lá cùng lắp trên một đĩa quay, dùng để biến toàn bộ động năng của dòng sau ống phun thành cơ năng, tác dụng trực tiếp lên các lá quay dưới dạng các lực khí động

Tùy theo kết cấu cụ thể của từng bộ phận mà đặc điểm làm việc của TBK có thể

có những nét khác biệt Trong các động cơ TBK hiện đại, để có giá trị công lớn trên trục của tua bin người ta áp dụng tua bin nhiều cấp

1.3 Thực trạng khai thác TBK tàu thuỷ ở Việt Nam

1.3.1 Thực trạng khai thác TBK tàu thuỷ quân sự

1.3.1.1 Tình hình hoạt động

Từ tháng 10 năm 1994 đến nay, các tàu thuỷ có sử dụng động cơ TBK được đưa vào khai thác ngày càng nhiều ở Việt Nam Theo thống kê (Bảng 1.1), hiện nay ở Việt Nam có khoảng 15 tàu thuỷ trang bị hệ động lực TBK, với các kiểu loại và sự bố trí các động cơ TBK trong hệ động lực khác nhau Dự kiến lực lượng tàu thuỷ sử dụng các động cơ TBK sẽ tiếp tục được tăng nhanh về số lượng Việt Nam đã có kế hoạch đóng mới thêm khoảng 20 tàu thuỷ trang bị động cơ TBK trong các năm tới

Các tàu loại này hoạt động chủ yếu trên vùng biển từ Đà Nẵng, Khánh Hoà, Vũng tàu, các khu vực biển thuộc quần đảo Hoàng Sa, Trường Sa của Việt Nam Đây là vùng biển có điều kiện khí hậu khác so với chế độ thiết kế của động cơ TBK, cũng là một yếu

tố ảnh hưởng lớn đến công suất và các thông số khác của động cơ TBK

Qua khảo sát sau một thời gian khai thác từ 1994 đến nay đối với động cơ TBK trên các tàu thuỷ quân sự ở một số chế độ khai thác nhất định trong điều kiện Việt Nam

so với các thông số làm việc ở chế độ thiết kế ta thấy:

- Các động cơ TBK không phát huy được công suất tối đa;

- Không thể khai thác động cơ TBK ở chế độ toàn bộ theo định mức thời gian thiết kế do các thông số đo vượt quá giá trị cho phép

- Trong quá trình khai thác xuất hiện nhiều hỏng hóc, đặc biệt là ở hệ thống điều khiển, bảo vệ và hệ thống nhiên liệu

Bảng 1.1 thống kê các tàu thuỷ Việt Nam sử dụng động cơ TBK làm động cơ lai chân vịt tàu thuỷ

Bảng 1.1: Thống kê tàu và số lượng động cơ TBK sử dụng trên tàu thuỷ

Việt Nam

Lượng giãn nước (Tấn)

Số động cơ TBK hành trình (Cái)

Số động cơ TBK tăng tốc (Cái)

Các động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam có công suất từ 4000 mã lực tới 20000 mã lực, tuỳ thuộc vào lượng giãn nước của con tàu và để thực hiện các chế độ hành trình khác nhau của con tàu Các động cơ TBK có thể làm việc độc lập hoặc kết hợp với nhau cung cấp nguồn động lực cho việc đẩy tàu chuyển động Chúng được phân ra thành các động cơ TBK hành trình (động cơ hành trình) và các động cơ TBK tăng tốc (động cơ tăng tốc)

Các động cơ hành trình dùng để lai chân chân vịt ở chế độ tàu hành trình với vận tốc vừa và nhỏ Đó cũng là chế độ thường sử dụng trong điều kiện khai thác hàng ngày của tàu thuỷ Các động cơ tăng tốc được sử dụng khi cần phát huy tốc độ cao của con tàu, khi có yêu cầu cần sử dụng động cơ tăng tốc hoặc trường hợp các động cơ hành trình (động cơ Diesel hoặc động cơ TBK hành trình) gặp sự cố Thực tế cho thấy, hư hỏng xảy ra đối với các động cơ TBK sử dụng trên các tàu thuỷ ở Việt Nam chủ yếu là

1.3.1.2 Những hư hỏng thường gặp của động cơ TBK

Các động cơ TBK tàu thuỷ hoạt động tương đối tin cậy Độ tin cậy của động cơ TBK không thua kém bất kỳ loại động cơ nào Tuy nhiên, chúng cũng có những hư hỏng Trong quá trình khai thác sử dụng các động cơ TBK tàu thuỷ ở Việt Nam thường xảy ra các hư hỏng chính đó là:

- Đứt các cánh của máy nén khí và tua bin;

- Xuất hiện các vết nứt ở cánh hướng, cánh công tác tua bin;

- Xuất hiện các vết nứt ở cánh hướng, cánh công tác của máy nén khí;

- Hư hỏng phần lưu thông do các vật rắn trong luồng không khí gây ra;

- Hư hỏng vòi phun khởi động và vòi phun công tác;

- Hư hỏng các bộ phận của hệ thống nhiên liệu;

- Hư hỏng các thiết bị điện

Những nguyên nhân gây ra hư hỏng trong khai thác sử dụng, có thể chia ra làm

3 loại: Thiết kế, công nghệ và khai thác

 Các khuyết tật do thiết kế

Các khuyết tật do thiết kế là sự lựa chọn vật liệu, sơ đồ thiết kế và các sai số vượt quá giới hạn cho phép, trong quá trình thiết kế và chế tạo động cơ TBK hay các bộ phận của chúng Các khuyết tật này là hậu quả của các lỗi do không tính hết các đặc điểm của quá trình khai thác

 Các khuyết tật công nghệ

Các khuyết tật công nghệ là các sai số trong công nghệ chế tạo chi tiết, trong lắp ráp động cơ TBK Nó có thể xảy ra do sự phá vỡ qui trình công nghệ và sự không hoàn thiện của công nghệ

Các khuyết tật công nghệ gồm: Sai lệch kích thước khi chế tạo, không tính trước các vật liệu thay thế, chất lượng gia công bề mặt kém, không tuân thủ qui trình gia nhiệt

và tôi, sai số khi kiểm tra đối trọng rô to, căn chỉnh đồng tâm không chính xác khi lắp ghép

 Các nguyên nhân do khai thác

Các nguyên nhân do khai thác là hậu quả của việc không tuân thủ đúng theo qui trình, qui tắc vận hành như:

- Sử dụng nhiên liệu, dầu bôi trơn không qua lọc;

- Sử dụng động cơ TBK trong khi các đồng hồ đo hư hỏng; các hệ thống bảo vệ không làm việc hoặc làm việc không đúng chức năng; các hiệu chỉnh thiết bị điều khiển không chính xác;

- Làm việc với các thông số của động cơ TBK vượt quá giới hạn cho phép;

- Không tiến hành kịp thời công tác bảo quản, bảo dưỡng; thay thế các bộ phận quá hạn không đúng qui định;

- Khai thác động cơ TBK ngoài thời gian tuổi thọ; không tiến hành rửa, sấy khô phần lưu thông; không tiến hành niêm cất khi động cơ TBK không hoạt động trong thời gian dài

a Hư hỏng của tua bin, máy nén:

Các dạng hư hỏng của tua bin, máy nén:

- Nứt, đứt, gãy các cánh máy nén, tua bin, cánh dẫn hướng;

- Cháy các cánh tua bin;

Trong các chi tiết của động cơ tua bin khí, cánh tua bin làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nhất, đặc biệt là tầng cánh đầu tiên của tua bin Chúng chịu tác động của lực

ly tâm, lực do luồng khí cháy gây ra, bị rung, giật, nhiệt độ cao… Các hư hỏng chính

của cánh tua bin liên quan đến các ứng suất nhiệt, mỏi, ngoài ra còn do các lỗi công nghệ trong quá trình chế tạo, lắp ráp Các hư hỏng thường có dạng vết nứt ở cạnh cánh, lõm, sây sát, cong vênh cánh…Thậm chí, các cánh tua bin có thể bị cháy xém, nóng chảy khi có hiện tượng làm việc không bình thường của buồng đốt là tăng đột ngột nhiệt

độ khí cháy…

b Hư hỏng của buồng đốt:

Các dạng hư hỏng và sự cố của buồng đốt:

- Cong vênh và cháy ống đốt;

Do tác động thường xuyên và liên tục của ứng suất nhiệt thay đổi làm xuất hiện các vết nứt tại các chi tiết của buồng đốt Đặc biệt, các ứng suất nhiệt thay đổi này rất lớn khi sấy nóng, làm nguội, khởi động, dừng máy, thay đổi chế độ công tác của động

cơ TBK và là nguyên nhân gây ra phần lớn các vết nứt Đặc điểm của các vết nứt này là nứt do mỏi vật liệu, xuất hiện chủ yếu tại các điểm có độ tập trung cao các ứng suất - gần các lỗ

Cơ chế sinh ra các vết nứt gần các lỗ dẫn khí này có thể mô tả như sau: Cạnh mép các lỗ có không khí làm mát đi qua thì có nhiệt độ rất thấp so với phần nằm giữa hai lỗ,

vì vậy trên các mép của lỗ xuất hiện lực kéo, do sự giãn nở không tỷ lệ giữa các phân cùa vật liệu gây ra vết nứt Các vết nứt phát triển theo thời gian và dẫn đến vỡ ra một phần ống đốt, mảnh vỡ này rơi vào phần lưu thông của tua bin và làm hư hỏng các cánh Các vết nứt có thể xuất hiện tại các vị trí hàn gá ống đốt với buồng đốt, theo đường hàn

đế các vòi phun, các cột đỡ và các mối hàn khác…

c Hư hỏng ổ đỡ:

Trong khai thác động cơ TBK tàu thủy thường gặp nhiều dạng hư hỏng các ổ đỡ:

- Biến màu vật liệu ổ đỡ;

- Nóng chảy ổ đỡ;

- Xước, mòn, vỡ ổ đỡ…

Trong khai thác thường gặp trường hợp nhiệt độ làm việc các ổ đỡ vượt quá giới hạn Điều này xảy ra khi dừng động cơ TBK mà bỏ qua chế độ làm mát, khi giảm chất lượng bôi trơn của dầu bôi trơn , khi tăng ma sát do chịu các tải cao Khi ổ đỡ làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao hơn giới hạn sẽ xuất hiện biến màu vật liệu do nhiệt Theo quy định, khi đó phải thay mới ổ đỡ Dấu hiệu của sự nung nóng ổ đỡ là việc hình thành các vết trên rãnh trượt của vành ô bi do chuyển động của bi gây ra Các vết này là các vệt màu xanh đen tạo ra do dầu bôi trơn bị cháy khi nhiệt độ tăng cao Hư hỏng này của

ổ đỡ là hư hỏng nặng và không được để xảy ra

Trong trường hợp thiếu dầu bôi trơn, động cơ tua bin khí có thể làm việc bình thường 2 giờ cho đến khi các ổ đỡ bị tan rã Thông thường nguyên nhân gây ra ổ đỡ bị thiếu dầu bôi trơn là do dầu bôi trơn bẩn, chất lượng kém gây tắc các phin lọc trước vòi phun dầu bôi trơn Khi bị thiếu dầu bôi trơn các ổ đỡ bị phá hủy do các viên bi bị nung nóng và do sự triệt tiêu hoàn toàn các khe hờ của chúng với vành ổ đỡ Lúc này hư hỏng các chi tiết có dạng đặc trưng: Các viên bi bị chảy và mài mòn, trên rãnh trượt có lớp kim loại nóng chảy và dấu vết mài mòn sinh ra, các vành cách có vết bị nung nóng và mài mòn hoặc vỡ tung ra từng mảnh khi bị thiếu dầu bôi trơn trong thời gian dài

Trong khi làm việc các phần tử rắn trong dầu bôi trơn có thể rơi vào ổ đỡ, làm xước các rãnh trượt và bi, vết xước có dạng những vạch đồng tâm, làm hỏng các bề mặt làm việc Thỉnh thoảng gặp các vết xước tương đối sâu và trên mép của chúng tạo thành vết kết dính kim loại, đặc biệt là trên các bi đũa (do các phần tử rắn bị kẹt trong các lỗ của vành cách và tác động lên bi trong thời gian rất dài gây ra) Đặc biệt nguy hiểm là các vết xước trên các vì nó làm cho các bi này xoay không đều với chiều đã biến dạng của bi khi quay Trong các ổ bi đũa, các vết xước nằm theo chiều biến dạng của bi đũa

và rãnh trượt

Đặc điểm đặc trưng chỉ có ở loại ổ bi đũa là độ nhạy cảm với dòng điện chạy qua Dòng điện khi chạy qua ổ bi xuyên qua màng dầu bôi trơn ở điểm tiếp xúc của bi Sự phóng điện mạnh và tức thời xảy ra trên bề mặt các viên bi tại điểm trung tâm sẽ tạo ra các lỗ nhỏ, xung quanh các lỗ này những tinh thể kim loại trồi lên và tạo ra các hạt nhỏ bám xung quanh Khi ổ đỡ làm việc các mép của điểm rỗ bị ép phẳng, điểm rỗ trở nên giống như hư hỏng do mỏi mài mòn gây ra Cũng có trường hợp chỗ hư hỏng có dạng điềm và vết có viền mép xung quanh Khi có dòng điện, các ổ bi đũa tự bị hư hỏng do quay trong một từ trường và hư hỏng này rất khó xác định được nguyên nhân

Trong điều kiện của tàu, công tác hàn điện ở gần vị trí lắp đặt động cơ TBK là không tránh khỏi Như trên đã trình bày, việc hàn điện rất nguy hiểm cho các ổ đỡ Vì vậy, khi phải hàn điện, bắt buộc tiến hành tiếp mát tốt chân đế động cơ TBK, hộp giảm tốc với thân vỏ tàu Còn phần roto các máy nén khí và máy tua bin phải được tiếp mát trực tiếp với vỏ động cơ tua bin khí bằng các bu lông chuyên dùng và đặc biệt đầu dây tiếp mát của máy hàn phải được nối gần cạnh vị trí hàn nhất Việc thực hiện tiếp mát là yêu cầu bắt buộc để bảo vệ cho các ổ đỡ của động cơ TBK khi hàn điện

Một điểm đặc biệt nữa của các ổ đỡ lăn là chúng rất nhạy cảm với độ rung của động cơ TBK và của tàu, đặc biệt khi động cơ TBK không làm việc (khi tàu hành trình với một số động cơ TBK làm việc, số còn lại không làm việc) Dưới tác động của lực rung, các vành và bi xuất hiện các vết rỗ và nứt, sau khi có lực rung mạnh (các chấn động) sẽ làm phá hỏng ổ đỡ tức thời Trên tàu để tránh ảnh hưởng của độ rung phải thường xuyên tiến hành định kỳ quay cơ, quay lạnh và khởi động cho động cơ TBK làm việc ở chế độ trống máy (khi vận chuyển động cơ TBK tác động của độ rung cũng tương tự)

Ngoài ra các ổ đỡ của động cơ TBK cũng chịu sự tác động ăn mòn như những bộ phận khác Hư hỏng do ăn mòn rất phổ biến và xuất hiện thành lớp mỏng trên bề mặt cùng với các vết rỗ làm biến dạng bề mặt các ổ đỡ Thực tiễn khai thác cho thấy, hầu hết các ổ đỡ qua kiểm tra khi sửa chữa động cơ TBK đều bị ăn mòn với cường độ khác nhau Hư hỏng do ăn mòn làm giảm độ bền tiếp xúc và làm giảm chất lượng quay của ổ

đỡ

Các hư hỏng của ổ đỡ trong khai thác còn có thể do các nguyên nhân: Khuyết tật kim loại, không tuân thủ quy trình chế tạo và lỗi lắp ghép Các hư hỏng do các nguyên

nhân trên không xuất hiện ngay mà theo thời gian sẽ biểu hiện dần ra bên ngoài Do vậy, nhiều khi rất khó khăn khi xác định nguyên nhân thực của hư hỏng các ổ đỡ là do khai thác hay do lỗi công nghệ

d Hư hỏng của hệ thống nhiên liệu

Hầu hểt những hư hỏng của hệ thống nhiên liệu đều thể hiện trực tiếp và tức thời lên chế độ làm việc của động cơ TBK Cụ thể: Chu trình khởi động diễn ra không bình thường, giảm tốc độ tăng áp suất, giảm công suất, tự động dừng động cơ TBK, chế độ làm việc dao động, không ổn định, vòng quay không ổn định, Trong trường hợp nghiêm trọng có thể gây ra sự cố cho động cơ TBK

Thực tể khai thác cho thấy, phần lớn các khuyết tật, hư hỏng của động cơ TBK đều liên quan đến hiện tượng làm việc không bình thường và hư hỏng của hệ thống nhiên liệu như:

- Tắc phin lọc, bị hẹp các đường dẫn điều khiển của bơm cao áp và vòi phun,

- Tạo cốc tại đầu vòi phun, vòi phun không kín làm tăng lưu lượng, hư hỏng các

chi tiểt của vòi phun,

- Kẹt cơ khí do cặn cơ học trong nhiên liệu, sản phẩm sinh ra do ăn mòn và tạo nhũ tương trong nhiên liệu

- Hư hỏng vật liệu của thành đường ống dẫn, zíclơ, mòn các cạnh của trục điều khiển trong cơ cẩu điều khiển Các nguyên nhân trên xuất hiện do xâm thực, ăn mòn

- Mài mòn quá giới hạn của bộ phận quay trong bơm cao áp do nhiên liệu có tính

ăn mòn cao quá giới hạn quy định và có thành phần cặn nhiều hơn bình thường…

Trong quá trình khai thác, việc tắc bẩn vòi phun và phin lọc xảy ra rất phổ biến Thông thường hay xảy ra trong quá trình khởi động ở áp suất nhiên liệu chế độ trống máy và thể hiện là sự tăng áp suất trước vòi phun (5 ÷10 kG/cm2 ) Để khắc phục hiện tuợng tắc vòi phun phải sử dụng hệ thống hơi để thổi các vòi phun Nếu sau khi thổi bằng hơi mà vòi phun vẫn bị tắc, thì phải thay cả bộ vòi phun mới

Sự tạo muội cũng là nguyên nhân chính gây ra sự phả vỡ quá trình làm việc bình thường của vòi phun Để tránh hiện tượng này, trong thiểt kế đã có hệ thống thổi sạch

muội dầu vòi phun bằng khí nén Trong quá trình khai thác cần thường xuyên theo đỏi

độ sạch và khe hở của đường dẫn khí nén thổi vào vòi phun

Không kín khít vòi phun là một khuyết tật nghiêm trọng Đây là hậu quả của sự cẩu thả trong lắp ráp các chi tiết của vòi phun, hư hỏng các bộ phận trong vòi phun, lỏng các ren nối ghép, sai lệch khe hở lắp ráp khi bị nung nóng trong quá trình làm việc Không kín khít vòi phun làm thay đổi nồng độ và độ đồng nhất hỗn hợp khí - nhiên liệu

và ngọn lửa

Chất lượng làm việc của các vòi phun ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu suất của động cơ TBK, nên trong quá trình khai thác phải thường xuyên kiểm tra chất lượng tình trạng các vòi phun Các vòi phun không đạt tiêu chuẩn phải thay thế lập tức bằng các vòi phun tương ứng

Ăn mòn là yếu tố gây ra hư hỏng thiết bị nhiên liệu nhiều nhất Nó có thể làm

“treo” phần quay của bơm cao áp và gây ra hư hỏng bơm khi bề mặt đĩa nghiêng bị phá hủy Ăn mòn dẫn đến sự tăng mài mòn các bề mặt ma sát của thiết bị nhiên liệu Ví dụ:

ăn mòn bộ piston-longiơ sẽ làm hư hỏng bề mặt làm việc của đĩa nghiêng bơm cao áp Tăng nguy cơ kẹt cứng các chi tiết chuyển động và tăng độ rò rỉ của nhiên liệu

Ăn mòn, xâm thực và tác động mài mòn của nhiên liệu bẩn, ma sát, tất cả đều gây mài mòn và hư hỏng bề mặt các thiết bị nhiên liệu, làm phá vỡ quy trình hoạt động bình thường cùa chúng và tác động trực tiếp lên chất lượng hoạt động của động cơ TBK

Qua nghiên cứu hư hỏng của thiết bị nhiên liệu, cho thấy nguyên nhân chủ yếu

là do nhiên liệu không được lọc sạch hoặc bị lẫn nước Vì vậy, để giữ gìn và duy trì chất lượng của các thiết bị nhiên liệu cần phải thường xuyên kiểm tra chất lượng nhiên liệu dùng cho động cơ TBK và phải liên tục áp dụng các biện pháp để làm sạch nhiên liệu khỏi các cặn bẩn và nước

Trong điều kiện của tàu, nhiên liệu thường xuyên bị nhiễm nước và có tính ăn mòn cao, đặc biệt là trong thời gian động cơ TBK không làm việc, vì vậy phải tiến hành niêm cất thiết bị nhiên liệu khi động cơ TBK không hoạt động trong thời gian dài bằng cách nạp đầy hệ thống bằng nhiên liệu sạch hoặc dầu bôi trơn cho động cơ TBK

e Hư hỏng của hệ thống bôi trơn

Các hư hỏng của hệ thống bôi trơn động cơ TBK chủ yếu liên quan đến các đường ống, các khớp nối khi chúng phải làm việc với dâu bôi trơn có áp lực cao gây nên các hiện tượng như bục các đường ống, bục sinh hàn, rò rỉ ở các khớp nối, các bầu lọc bị tắc nghẽn do làm việc lâu ngày với dầu bôi trơn có chứa tạp chất cơ học Sau đó là các

hư hỏng của các tổ hợp bơm dầu nhờn như: hư hỏng các đệm kín, bạc lót của bơm, sai lệch điều chỉnh của van giảm áp… và các hư hỏng của bộ tách khí và bầu lọc ly tâm của động cơ TBK

Hư hỏng của hệ thống bôi trơn đều làm ảnh hưởng xấu đến quá trình hoạt động bình thường của động cơ TBK và hộp giảm tốc (hộp số) Khi các đường ống bị bục, bị

rò, các phin lọc bị bẩn hay sự làm việc không bình thường của các bơm sẽ không đảm bảo được áp lực dầu bôi trơn cho các vị trí Dầu bôi trơn bị lẫn nước biển do bục sinh hàn dầu nhờn sẽ làm mất đi khả năng bôi trơn của dầu bôi trơn và thay vào đó là các tác hại rất lớn, trong đó có sự ăn mòn bề mặt của chi tiết Do đó, trong quá trình khai thác cần phải được theo dõi cẩn thận, khắc phục kịp thời các sự cố xảy ra

f Hư hỏng của hệ thống điều khiển, bảo vệ

Những hư hỏng của hệ thống điều khiển, bảo vệ động cơ TBK xảy ra cũng khá phổ biển nhưng hiện nay ở dưới tàu vẫn chưa có cán bộ hay nhân viên được đào tạo sâu

về lĩnh vực này Hư hỏng của hệ thống điều khiển tập trung chủ yếu vào: Bộ mạch chuyển khí, khoá chuyển khí, bộ kiểm tra trường nhiệt độ, bộ điều chỉnh nhiệt độ dạng xung và hệ thống cơ cẩu tự động chống vượt tốc, mạch bảo vệ nhiệt độ khí cháy

Các hư hỏng thường gặp của hệ thống điều khiển, bảo vệ là:

- Các van điện từ, các xy lanh của thiết bị điều khiển bị lẫn hơi nước trong hệ thống khí điều khiển

- Bề mặt các xy lanh bị ăn mòn, rỗ , pitston (bằng cao su) nhanh bị lão hoá

- Các lò xo, đệm kín khí rỉ, mục do khí có lẫn nước (hoặc là gỉ van điện từ ), van điện từ, cụm piston xilanh hoạt động kém chất lượng

- Mạch bảo vệ nhiệt độ khí cháy sau tua bin thấp áp làm việc (dẫn tới nổ đầu nến nổ) làm cho động cơ bị dừng máy sự cố