CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM
4.4. Các kết quả thực nghiệm
4.4.3. Các kết quả thử nghiệm trên tàu Sao Biển
Thử nghiệm thiết bị hòa trộn liên tục hỗn hợp dầu diesel và dầu cọ nguyên chất đối với hệ thống nhiên liệu động cơ lai chân vịt của tàu thực tập “Sao Biển” thuộc Trường Đại học Hàng hải được thực hiện từ ngày 13/5 đến ngày 20/5/2013.
Mục đích của việc thử nghiệm nhằm kiểm định khả năng làm việc thực sự của thiết bị hòa trộn liên tục khi lắp đặt trên tàu thủy khi con tàu làm việc trong điều kiện khai thác thực tế và môi trường thực tế. Bên cạnh đó, cũng đánh giá khả năng ứng dụng nhiên liệu hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel làm nhiên liệu thay thế trên tàu. Các kết quả nghiên cứu sẽ được đánh giá thông qua đo đạc các thông số kỹ thuật của động cơ:
công suất, vòng quay, suất tiêu hao nhiên liệu, các thông số của quá trình cháy, các thông số về khí xả. Để chuẩn bị cho quá trình thử nghiệm, thiết bị hòa trộn nhiên liệu được đưa xuống tàu Sao Biển và lắp đặt trực tiếp vào hệ thống cấp nhiên liệu của động cơ lai chân vịt. Các thiết bị đo được sử dụng bao gồm: thiết bị đo áp suất cháy lớn nhất của hãng Kistler (Đức), thiết bị đo vòng quay từ xa, thiết bị đo nhiệt độ từ xa, thiết bị đo lượng tiêu hao nhiên liệu, thiết bị đo áp suất cháy cực đại.
Hình 4.11. Hàm lượng các chất độc hại trong khí thải động cơ diesel 6UL32
4.4.3.1. Các thông số cơ bản của tàu Sao Biển và động cơ chính
Tàu Sao Biển là loại tàu được dùng để huấn luyện sinh viên. Tàu được đóng tại Nhật Bản vào năm 1970 phục vụ công tác huấn luyện cùng một lúc 48 sinh viên, đủ điều kiện để chạy trên các tuyến cận hải và được chuyển giao cho Trường Đại học Hàng hải Việt Nam từ năm 1995. Tàu được trang bị một máy chính, hai máy phát điện đều sử dụng dầu diesel. Các thông số cơ bản của tàu và động cơ như trên bảng 4.16.
Bảng 4.16. Các thông số cơ bản của tàu và động cơ chính Các thông số cơ bản của tàu Sao biển và của động cơ chính
Loại tàu Huấn luyện Loại động cơ HANSHIN
6L27BSH
Chiều dài 37 m Số xi lanh 6
Chiều rộng 7,8 m Đường kính xi lanh, [mm] 270
Mớn nước 2,7 m Hành trình piston, [mm] 400
Dung tích 300 GT Công suất định mức, [kW] 515
Công suất động cơ chính
700 ml Vòng quay định mức, [v/ph] 400 Vận tốc tàu 11,8 hl Suất tiêu hao nhiên liệu, [g/ml.h] 163 Năm sản xuất 1969 Áp suất cháy cực đại [kG/cm2] 65
4.4.3.2. Các kết quả thử nghiệm
Trên bảng 4.17 là số liệu đo áp suất, suất tiêu hao nhiên liệu và công suất của động cơ được thực hiện bằng các thiết bị gắn trên động cơ. Quá trình thử nghiệm được tiến hành khi tàu Sao Biển chở 48 sinh viên đi thực tập theo tuyến đường “Hải Phòng- Cát Bà” và ngược lại. Nhiên liệu được sử dụng ở đây là: DO, PO5 và PO10, do yêu cầu của chủ tàu chỉ cho phép thực hiện nhiên liệu với hàm lượng dầu cọ nguyên chất đến 10%. Điều kiện khí tượng: nhiệt độ 27oC; áp suất khí quyển 1,016 bar; gió thổi cấp 4 và sóng cấp 3.
Bảng 4.17. Thông số công tác ghi lại của động cơ 6L27BSH
Thông số
DO PO5 PO10
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
HÀNH TRÌNH HẢI PHÒNG – CÁT BÀ
Pc [bar] 30 33 32 32 32 32 31 30 33 32 32 32 31 33 32 32 32 32 Pz [bar] 41 45 44 40 43 42 40 44 43 40 41 41 40 43 42 40 41 40 Tkx[oC] 315 300 305 305 300 300 317 310 308 310 305 300 320 315 312 315 310 310
Ge[kg/h] 50,1 51,3 51,6
nđc[v/p] 295 290 290
HÀNH TRÌNH CÁT BÀ – HẢI PHÒNG
Pc [bar] 30 33 32 32 32 32 30 33 32 32 32 32 33 32 32 32 32 30 Pz [bar] 41 43 42 40 43 42 40 42 41 40 41 41 40 42 41 40 41 40 Tkx[oC] 315 300 305 305 300 300 320 310 310 305 310 315 325 315 312 306 315 315
Ge[kg/h] 49,9 51,4 51,5
nđc[v/p] 295 295 295
Bên cạnh việc sử dụng thiết bị đo áp suất gắn trên động cơ, thiết bị đo áp suất Pz của hãng Kistler (Đức) cũng được dùng nhằm kiểm chứng lại các kết quả đo. Trên bảng 4.18 là các số liệu đo đạc được theo một số thông số cơ bản.
Bảng 4.18. Tổng hợp các số liệu đo
Loại dầu
Vòng quay [v/ph]
Áp suất Pz [bar]
Công suất [ml]
Lượng tiêu thụ nhiên liệu
[kg/h]
Suất tiêu hao nhiên liệu [g/ml.h]
Dầu DO
Lần 1 296 41,5 294 51,9 176,5
Lần 2 299 41,0 301 52,8 175,4
Lần 3 301 41,2 306 53,2 173,8
Lần 4 300 41,3 304 52,9 174,0
Hỗn hợp dầu diesel – dầu thực vật PO5
Lần 1 293 40,3 283,8 49,9 175,8
Lần 2 290 40,1 275,4 49,7 180,4
Lần 3 289 40,2 272,7 49,5 181,5
Lần 3 291 39,8 275,5 49,6 180,0
Hỗn hợp dầu diesel – dầu thực vật PO10
Lần 1 296 38,6 293 52,1 177,8
Lần 2 295 39,1 289 51,9 179,5
Lần 3 294 39,0 286,6 51,8 180,7
Lần 4 292 38,8 272,3 49,9 183,2
Trên hình 4.12 là các đồ thị quá trình cháy của các loại nhiên liệu trong động cơ chính trên tàu Sao Biển.
4.4.3.3. Nhận xét kết quả thử nghiệm a. Về quá trình cháy
- Áp suất cháy trong các xilanh của động cơ chính khi hành trình trên biển là khá đồng đều nhau. Diễn biến quá trình cháy nhiên liệu trong động cơ đúng theo qui luật thông thường quá trình cháy trong động cơ diesel;
- Áp suất cháy cực đại trong xi lanh đối với mỗi loại nhiên liệu có sự khác nhau.
Khi động cơ làm việc với dầu diesel, áp suất cháy cực đại lớn hơn khoảng từ 2% đến 3% so với khi động cơ làm việc với PO5 và PO10.
b. Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu
- Công suất của động cơ chính lai chân vịt ở điều kiện khai thác hiện tại khoảng 220kW (50% tải), khi cho động cơ làm việc với nhiên liệu DO, PO5 và PO10 động cơ đều tạo ra công suất tương đương nhau;
- Suất tiêu hao nhiên liệu có sự khác nhau khi động cơ làm việc với các loại nhiên liệu khác nhau. Suất tiêu hao nhiên liệu đối với dầu diesel là thấp nhất, còn suất tiêu hao nhiên liệu PO5, PO10 là tương đương nhau.
Hình 4.12. Đồ thị áp suất cháy với các loại nhiên liệu khác nhau
c. Về thiết bị hòa trộn liên tục
- Trong suốt hành trình trên biển, thiết bị hòa trộn liên tục làm việc khá ổn định, kể cả khi có sóng lên đến cấp 5 và tàu bị lắc mạnh;
- Chất lượng nhiên liệu hỗn hợp được thiết bị hòa trộn liên tục tạo ra đảm bảo các chỉ tiêu và được khẳng định thông qua các thông số làm việc của động cơ.