Đề cương ôn tập khai thác hệ đông lực có đáp án

ω: tốc độ góc của hệ trụcv: tốc độ tàu m: khối lượng tàu và lượng nước chuyển động theo tàuT: lực đẩy tàu R: Lực cảnQua phương trình ta thấy, muốn thay đổi tốc độ tàu ta phải thay đổi lự

) ( ) , (

) , ( ) , ( dt

v R V T dt

dv m

v M h

M d

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

theo thân tàu

M(ω, hG): Mômen quay động cơ ω

M(ω, v): Mômen cản trên đế chân vịt

ω: tốc độ góc của hệ trụcv: tốc độ tàu

m: khối lượng tàu và lượng nước chuyển động theo tàuT: lực đẩy tàu

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

Xét động cơ không trang bị BĐT:

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

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

M(C 0 , ω): đặc tính chân vịt ở điều kiện khai thác C 0

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

GĐ1: Tốc độ tàu chưa thay đổi đỏng kể.

-Tăng tốc độ quay của động cơ, chõn vịt và cỏc chi tiết chuyển động liờn quan từ tốc

độ gúc ω1-> ω b=0.95(ωc- ω1)

-Mụmen chõn vịt thay đổi theo đường cong 1-d

-Mụmen động cơ thay đổi theo đường cong 1-a-b

GĐ2: Vận tốc tàu tăng dần từ V1->V2.

Mụmen động cơ: b->c->2

Mụmen chõn vịt:d->c->2

Từ điểm c, Mụmen động cơ và Mụmen chõn vịt bằng nhau

Điểm 2 là điểm cụng tỏc ổn định của HĐL, trong đú:

- Mụmen sinh ra của động cơ cõn bằng với Mụmen cản trờn đế chõn vịt

- Lực đẩy tàu cõn bằng với lực cản tàu

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

Với loại động cơ khụng trang bị bđt như thế này thỡ việc thay đổi tay ga từ từ hay đột biến nhay bậc ảnh hưởng lớn tới tỡnh trạng khai thỏc động cơ tốt/xấu, vỡ nú dẫn đến

sự thay đổi lớn & nhanh hay nhỏ & từ từ của ứng suất cơ và ứng suất nhiệt

Theo kinh nghiệm khai thỏc thỡ khi thay đổi tay ga động cơ trong khoảng lớn thỡ động

cơ sẽ cú giai đoạn làm việc trong trạng thỏi nặng nề, cỏc thụng số thay đổi nhiều Do

đú trong quỏ trỡnh tăng tốc độ tàu ta cú thể tăng tay ga theo kiểu nhảy bậc với hệ số nhảy bậc là k=2,3

Xột động cơ khụng trang bị BĐT:

Đặt giả thiết: kộo tay ga nhanh chúng từ ha1->ha2

3 giai đoạn:

GĐ1: vận tốc tàu thay đổi khụng đỏng kể.

Dưới tỏc dụng điều chỉnh của bđt, lượng nhiờn liệu tăng nhanh, đưa động cơ làm việc

ở đặc tớnh ngoài max (1-a)

Mụmen động cơ tăng từ 1-a-b Mụmen chõn vịt tăng 1-b’

GĐ2:

- 16 -

Ur

1 : Đặc tính điều chỉnh ở tốc độ V

1 Ur

2 : Đặc tính điều chỉnh ở tốc độ V

2 h

max : Đặc tính giới hạn.

M(C0,

) b’

M(v2,

)

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

Mụmen động cơ tăng chậm b-c và Mụmen chõn vịt tiếp tục tăng b’-c Từ điểm c, Mụmen động cơ và Mụmen chõn vịt cõn bằng và động cơ làm việc trờn đặc tớnh ngoài max

GĐ3:

Tại d: bđt giảm lượng nhiờn liệu từ hmax tới ha2 theo đặc tớnh điều chỉnh của bđt, Mụmen động cơ và Mụmen chõn vịt bằng nhau và cựng giảm dần Tàu đạt vận tốc V2

Nhận xột: Tăng tay ga đột ngột và trong khoảng lớn -> cú khoảng thời gian động cơ

làm việc ở đặc tớnh hmax -> nặng nề

Nếu tăng tay ga từ từ liờn tục trong 1 khoảng lớn thỡ Mụmen của động cơ và chõn vịt khụng kịp bằng nhau, động cơ sinh thừa cụng suất so với cụng suất cần tiờu thụ.-> tăng tay ga từ từ, từng bậc nhỏ -> Mụmen động cơ và Mụmen chõn vịt nhanh chúng cõn bằng nhau -> động cơ làm việc an toàn, tin cậy, kinh tế hơn (k làm việc trờn hmax)

Cõu 12: Trỡnh bày diễn biến quỏ trỡnh cụng tỏc của hệ động lực khi giảm tốc độ tàu.

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

Với động cơ khụng cú bđt.

GĐ1: tốc độ tàu hầu như khụng đổi Mụmen động cơ giảm MA ->a->b Mụmen chõn vịt giảm MA->b’(do lực cản)

GĐ2: tốc độ tàu giảm dần Mụmen chõn vịt và Mụmen động cơ giảm dần

và bằng nhau thạu c, sau đú tiếp tục cựng giảm tới B Tại B tàu chạy ở V2 tưng ứng với tay ga ở ha2 ở cựng điều kiện khai thỏc C0

Nhận xột: Ưs cơ, nhiệt giảm đột ngột

-> động cơ bị “gỡ”, nhiệt độ BĐ giảm đột ngột->dễ chết mỏy

- 17 - Xem hình trong giáo trình

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

Với động cơ cú bđt.

Giảm tay ga nhanh từ ha1->ha2 (khoảng rộng), do tỏc động của bđt, động cơ bị cắt nhiờn liệu vận tốc gúc trờn trục động cơ giảm từ ωa-> ωb nhưng vận tốc tàu hầu như khụng đổi Mụmen chõn vịt giảm 1->b’, Mụmen động cơ giảm ->0

Do Mụmen cản trờn đế chõn vịt làm vận tốc gúc trục động cơ giảm xuống, tới ωd, gặpđường đặc tớnh điều chỉnh của bđt, bđt đưa động cơ làm việc trở lại với nhiờn liệu.Nhận xột: giảm tay ga đột ngột -> cú 1 giai đoạn động cơ bị cắt nhiờn liệu, sau đú mới khởi động lại -> khụng tin cậy, bị ứng suất nhiệt, cơ Giảm tay ga theo từng bậc nhỏ

Cõu 13 Trỡnh bày phương phỏp hóm động cơ Diesel lai chõn vịt bằng giú nộn

 Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến cụng hóm:

-Hóm HĐL = giú nộn thường được sử dụng trong quỏ trỡnh manơ, mục đớch là rỳt ngắn thời gian đảo chiều quay của động cơ -> đảm bảo động cơ hoạt động theo chiều quay mới nhanh nhất và an toàn nhất

* Sau khi ngừng cấp nhiờn liệu vào động cơ và thay đổi cam phõn phối khớ và camnhiờn liệu -> bắt đầu quỏ trỡnh hóm

Van giú khởi động: 1: bắt đầu mở; 2: kết thỳc

- Ở những động cơ Diesel lai chõn vịt trực tiếp, việc hóm được thực hiện = cấp giú nộn qua xupỏp khởi động

- Để việc điều động tàu nhanh chúng và kinh tế -> việc hóm cần thực hiện ngay sau khi giỏ trị của Mụmen quay trờn chõn vịt = Mụmen cản – Mụmen quỏn tớnh

dt

d I M

M s  c  Tức là khoảng 3->7s sau khi ngừng cấp nhiờn liệu vào động cơ và số vũng quay động cơ đó giảm xuống khoảng 0.5->0.7 nn

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

- để thực hiện hóm:

- giú nộn từ đĩa chia giú điều khiển, vào trong khoang điều khiển của xupap khởiđộng ở Kè NẫN với giỏ trị gúc cấp khớ khỏc nhau phụ thuộc đặc điểm kết cấu của từng động cơ, khoảng 65-1000 gúc quay trục khuỷu so với ĐCT

- Tớnh chịu nộn của khụng khớ trong xylanh ở kỡ nộn cú tỏc dụng hóm động cơ khi piston đi lờn gần ĐCT Nếu do sự tăng ỏp trong xylanh khi piston lờn gần ĐCT làm xupap khởi động bị đúng lại và khi piston qua ĐCT thỡ khụng khớ ở

kỡ gión nở sẽ làm tăng sự quay của động cơ -> việc hóm động cơ đạt hiệu quả kộm (thực chất việc gión nở này tương đương việc nộn cú ớch ở kỡ nộn) Sau khi hóm, động cơ sẽ dừng hằn và chiều quay đó chuyển sang chiều mới

- Việc hóm động cơ phụ thuộc và cỏc yếu tố:

+ Áp suất khụng khớ nộn đưa và động cơ

+ Giỏ trị của vũng quay động cơ khi hóm

(+kết cấu của van giú khởi động)

- Cỏc quỏ trỡnh diễn ra khi hóm:

A: piston đi lờn đúng cửa xả, kết thỳc quỏ trỡnh quột, bắt đầu nộn

B: giú khởi động (hóm) được cấp

C: xupap khởi động đúng

D: nhảy van an toàn, xả bớt 1 lượng khớ nộn ra ngoài

E: gión nở khớ trong xylanh

D E

P

F

2

J

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

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

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

Quỏ trỡnh điều động tàu là quỏ trỡnh HĐL cụng tỏc trong trạng thỏi khụng ổn định,

đặc trưng bằng sự khụng cõn bằng giữa năng lượng nhập và năng lượng thoỏt:

Sự khụng cõn bằng giữa:

- Mụmen động cơ sinh ra do lực khớ chỏy với Mụmen cần thiết trờn đế chõn vịt

- Lực đẩy chõn vịt và lực cản với vỏ tàu

- Mụmen quay của turbine và Mụmen quay của mỏy nộn

- Lực tỏc dụng lờn phần tử cảm ứng và cỏc phần tử trong HT điều chỉnh

- Năng lượng cấp ở phớa trong thành vỏch xylanh và năng lượng do nước làm mỏt mang ra

Chế độ điều động tàu là chế độ mà động cơ phải thay đổi số vũng quay liờn tục, thạm chớ thay đổi cả chiều quay với đụng cơ lai chõn vịt định bước trực tiếp Quỏ trỡnh thayđổi chiều quay là quỏ trỡnh phức tạp gồm: dừng, đảo chiều, khởi động động cơ theo chiều quay mới

Quỏ trỡnh đảo chiều quay động cơ bắt đầu từ việc dừng cấp nhiờn liệu vào động cơ, tàu vẫn chuyển động trờn hành trỡnh của mỡnh (tiến), khi đú chõn vịt quay tự do và sau 1 thời gian ngắn, nú làm việc như turbine và lai ngược lại động cơ -> động cơ vẫnquay theo chiều bắt đầu (tiến) chõn vịt và hệ trục tiếp tục quay theo chiều bắt đầu cho tới khi cú tỏc động của Mụmen hóm lờn động cơ và hệ trục (độ lớn của Mụmen hóm phụ thuộc và tốc độ của tàu)

Khi tỏc dụng hóm đó cú hiệu quả -> chõn vịt bắt đầu quay theo chiều ngược lại trong khi tàu vẫn cũn tiến theo quỏn tớnh Do chõn vịt quay theo chiều ngược lại -> tàu được hóm Tới khi tàu dừng lại, tại thời điểm tàu dừng, tải trọng của hệ động lực tương ứng với đặc tớnh buộc tàu (v=0) Sau đú tàu bắt đầu tăng tốc độ theo chiều ngược lại cho tới khi xỏc lập chế độ cụng tỏc mới cho chuyển chuyển động lựi (khi

Vlựi= const)

Quỏ trỡnh điều động tàu chia thành 4 giai đoạn (động cơ lai trực tiếp chõn vịt định bước)

GĐ1: sau khi cắt nhiờn liệu (a-ωb).

- Mụmen quay của động cơ giảm -> Mụmen õm và giỏ trị bằng tổn thất cơ giới

Ma’

- Vận tốc tàu thay đổi khụng đỏng kể, chõn vịt vẫn quay theo chiều tiến ->

Mụmen quay của chõn vịt giảm theo đường cong a-b, trong đú đoạn a-b’

Mụmen cú giỏ trị (+), đoạn b’-b cú giỏ trị (-), lỳc đú chõn vịt làm việc như turbine

- Trong giai đoạn này cụng hóm động cơ chủ yếu do tổn thất cơ giới (ma sỏt, tổnthất ở cỏc đường trục)

- Do sự giảm vũng quay của chõn vịt mà sự chờnh lệch Mụmen chõn vịt (a-b’-b)

và Mụmen quay của động cơ (a’-b) sẽ giảm dần và tại b thỡ Mụmen chõn vịt = Mụmen quay động cơ, tức là = Mụmen lực ms nhưng ngược chiều

- Trong giai đoạn này lực đẩy tàu của chõn vịt < lực cản -> tỏc dụng giảm vận tốc tàu

GĐ2: hóm tự do (do lực cản trờn vỏ tàu)

- Mụmen chõn vịt giảm theo đường cong Mụmen ma sỏt của động cơ và hệ trục

- 20 -

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

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

- Để việc hãm có hiệu quả -> gió hãm phải tạo được Mômen quay trên trục động

cơ có giá trị > Mômen chân vịt max

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

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

GĐ4: đảo chiều chân vịt + cấp nhiên liệu và động cơ tăng vòng quay -ω> tàu dừng

và chuyển sang hướng ngược lại cho -ω> đạt trạng hoạt động ổn định ở dk công tác mới (chạy lùi)

TH1: động cơ có bđt.

- Mômen chân vịt: e-q-f-g-a’’

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

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

- e’’-f: sự thay đổi Mômen động cơ

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

Nhận xét: với động cơ trang bị bđt:

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

ưs cơ cục bộ>

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

d e

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

Cõu 15 Nờu định nghĩa và phương phỏp xõy dựng đặc tớnh ngoài của động cơ Diesel tàu thủy (đặc tớnh cụng suất khi lượng nhiờn liệu cung cấp cho 1 chu trỡnh

khụng đổi)

Đặc tính ngoài

- Đờng đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa các chỉ tiêu, thông số công tác của

động cơ với số vòng quay của nó khi lợng cung cấp nhiên liệu cho mỗi chu trình là không thay đổi (dw = const) gọi là đặc tính ngoài

- Hàm biểu diễn: Ne = f(n)

Me = f(n), với dw = const

Xây dựng đặc tính ngoài.

Giả định: Lợng nhiên liệu cấp vào động cơ trong mỗi chu trình là không đổi

(dw=const) và hiệu suất chung của động cơ không đổi trong phạm vi toàn bộ chế độ tốc độ quay ho=const, ta có: Ne = C1.n.dw (*)

Trong thực tế, vì hiệu suất động cơ giảm dần theo chiều tăng tốc độ quay nên đờng

đặc tính ngoài là đờng cong

và trong khai thác chúng đợc chia thành các đờng cơ bản sau:

Ne (ml)

0 nmin nn nmax n (v/ph)

Đườngưlíưthuyết

Đườngưthựcưtế

4: Đặc tính khai thác- là đặc tính công suất đợc sử dụng rộng rãi nhất trong quá trình khai thác động cơ (NKT) Thông thờng: NKT =(0,85 ~ 0,95) Nn

5: Đặc tính phụ tải (bộ phận) (Nbf) : là đặc tính công suất khi động cơ phát ra công suất nhỏ hơn công suất khai thác, thờng sử dụng trong điều kiện manơ

Cõu 16 Nờu định nghĩa và trỡnh bày phương phỏp xõy dựng đặc tớnh chõn vịt (đặc tớnh cụng suất khi lượng nhiờn liệu cung cấp cho một chu trỡnh thay đổi nhưng toàn bộ cụng suất do động cơ sinh ra được truyền hết cho chõn vịt).

Đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số công tác của động cơ lai chân vịt với tốc độ quay hoặc tốc độ tàu khi lợng nhiên liệu cung cấp cho chu trình là thay đổi gọi là đặc tính chân vịt

Trong đó:

x: là số mũ phụ thuộc vào kết cấu vỏ tàu và trang trí hệ động lực

Với một con tàu cụ thể x = const x=2,5 ~3,2 (x = 2,5 với tàu cao tốc nh tàu

l-ớt, tàu khách, x = 3,2 đối tàu hàng)

C: là hằng số phụ thuộc tuyến hình vỏ tàu, chân vịt cũng nh tình trạng của chúng

và điều kiện khai thác

Để xây dựng đợc đặc tính chân vịt ta phải giả định rằng lợng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình là thay đổi và toàn bộ công suất động cơ phát ra đợc truyền hết cho chân vịt

Lấy logarit cơ số 10 hai vế phơng trình trên:

N

C

2

2 1



Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

Mặt khác hệ số C với một con tàu cụ thể phụ thuộc vào điều kiện khai thác, còn với 1 chân vịt cụ thể thì C phụ thuộc vào tốc độ quay n và vận tốc tàu V qua biểu thức:

C = CU – a.V (*)

Trong đó CU: hệ số thử tàu tại bến

a: hệ số góc phụ thuộc vào số vòng quay của chân vịt ( a=f(n))Thực tế thí nghiệm trên các tàu, mối quan hệ giữa hệ số a và số vòng quay là đờng thẳng trong hệ tọa độ logarit

Phơng trình biểu diễn mối quan hệ giữa a và n:

2 Tính hệ số C trong các điều kiện khác nhau:

Tàu chở đầy hàng trong điều kiện:

- yên sóng gió

- buộc tàu tại bến

- chạy xuôi gió

- 25 -

2 1 1 2

lg

lg

n n a

a

z 

2

1 1

2

2

2 1 1

lg lg

;

V

V a

a

V

C C a V

C C

lg

lg

n n V

V

z 

x z x U U

x z U

n V n

b n

N N

n V n

b C N

.

.

n b

N N

.

2 1 2 1

lg

lg

n n N

N C

2

2 1

1

x U

U U

n

N

C 

x x

x x

n

N

C 

x ng

ng ng

7 Xây dựng đồ thị đặc tính chân vịt (theo số liệu ở bảng)

Theo Ne-n và Ne-V:

- 26 -

1 1

V

C C

a u 



2 1 2 1

lg

lg

n n V V

z 

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

Đồ thị đặc tính chân vịt và đồ thị đặc tính ngoài trên hệ tọa độ ghép Ne-n-V

Câu 17 Dựa vào những thông số nào trên đồ thị khai

triển để đánh giá đợc tình trạng công tác của một

xylanh trong động cơ Phân tích tình trạng kĩ thuật của xylanh tơng ứng với các đồ thị công khai triển sau:

Phân tích trên đồ thị công chỉ thị

Với động cơ diesel tàu thủy trung và chậm tốc cho phép ngời khai thác vẽ đợc đồ thị công chỉ thị của từng xy lanh bằng thiết bị chuyên dụng Indicator thông qua các biệt xả thông với buồng đốt

MOP= const

M OP = const

i

Đề cơng ôn tập Khai Thác hệ đông lực Lớp MKT43ĐH1

Ta có thể tính áp suất chỉ thị bình quân Pi:

(KG/cm2) (43)Trong đó:

- Fg (cm2): Diện tích bao bởi đờng cong áp suất tức thời vẽ đợc Đo bằng thiết bị đo diện tích (Planimetor)

- CS (mm/at): Tỷ lệ xích lò xo

Hoặc ta có thể chia đều nhỏ đồ thị để tính trung bình:

(KG/cm2) Khi đó công suất chỉ thị của động cơ đợc tính:

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

Độ chênh áp suất tơng đối của toàn động cơ:

Dựa vào các thông số xác định đợc và kinh nghiệm khai thác cho thấy:

- Khi DPi Ê 5% thì phụ tải phân bố trên các xy lanh đợc xem là đều, động cơ hoạt

động tốt

- Khi DPi > 5% Ngời khai thác cần điều chỉnh lại phụ tải cho các xy lanh

- Pi max đo đợc phải nhỏ hơn giá trị áp suất chỉ thị bình quân định mức (Pi n)

Đồ thị công khai triển cũng đợc vẽ bằng thiết bị Indicator

Qua đồ thị công khai triển ta có thể đánh giá đợc chất lợng công tác của từng xy lanh

g i

C L

F P

.

10



S i i i

C

y P

10

10 1

i

P

P P

P max  min

 D