Admin Admin
Tổng số bài gửi : 37 Points : 124 Reputation : 1 Join date : 24/10/2009 Age : 34 Đến từ : Nam Định
| Tiêu đề: khai thác hệ động lực diesel Tue Dec 21, 2010 6:00 pm | |
| CHÖÔNG 1
ÑAËC TÍNH COÂNG TAÙC CUÛA DIESEL TAØU THUÛY SÖÏ PHOÁI HÔÏP COÂNG TAÙC VÔÙI CHAÂN VÒT TAØU THUÛY
1.1 ÑAËC TÍNH VAØ CAÙC CHÆ TIEÂU COÂNG TAÙC CUÛA DIESEL TAØU THUÛY.
1.1.1 Khaùi quaùt chung Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy ñöôïc tieán haønh trong caùc ñieàu kieän khaùc nhau raát ña daïng ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc yeáu toá khai thaùc do ñoù maø keøm theo söï thay ñoåi cuûa caùc thoâng soá coâng taùc cuûa ñoäng cô cuõng nhö cuûa heä ñoäng löïc taøu thuûy. Ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng laøm vieäc cuûa ñoäng cô ôû caùc cheá ñoä khaùc nhau ,ngöôøi khai thaùc thöôøng so saùnh caùc thoâng soá thu ñöôïc trong caùc cheá ñoä khai thaùc cuï theå vôùi caùc thoâng soá ñònh möùc cuûa ñoäng cô. Caùc thoâng soá laøm vieäc cuûa ñoäng cô trong khai thaùc ñöôïc xaùc ñònh baèng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau tuøy thuoäc vaøo ñoäng cô chính vaø heä ñoäng löïc cuûa con taøu ñaëc bieät ñoái vôùi caùc theá heä taøu ñoùng trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vieäc xaùc ñònh caùc thoâng soá coâng taùc töông ñoái deã daøng vaø thuaät lôïi. Ñaëc tính ñoäng cô laø haøm soá bieåu thò söï thay ñoåi moät trong caùc thoâng soá coâng taùc chuû yeáu cuûa ñoäng cô so vôùi caùc chæ tieâu coâng taùc khaùc. Ñaëc tính cuûa ñoäng cô duøng ñeå ñaùnh giaù tính kinh teá, kyõ thuaät , an toaøn tin caäy trong quùa trình coâng taùc cuûa ñoäng cô. Ñaëc tính cuûa Diesel taøu thuûy thöôøng ñöôïc chia thaønh caùc loaïi sau: Ñaëc tính toác ñoä ; ñaëc tính phuï taûi ; ñaëc tính toång hôïp Trong ñoù ñaëc tính toác ñoä bao goâm caùc loaïi ñaëc tính nhö sau: ñaëc tính ngoaøi, ñaëc tính chaân vòt , ñaëc tính giôùi haïn …
1.1.2 Ñaëc tính toác ñoä Ñaëc tính bieåu thò söï thay ñoåi caùc thoâng soá coâng taùc cuûa ñoäng cô theo haøm toác ñoä quay hoaëc toác ñoä taøu goïi laø ñaëc tính toác ñoä. Ne = f (n) Ne = f(v) Ñaëc tính toác ñoä bao goàm caùc daïng sau : ñaëc tính ngoaøi , ñaëc tính chaân vòt vaø ñaëc tính giôùi haïn Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
1.1.2.1Ñaëc tính ngoaøi (dw = const) Ñaëc tính ngoaøi laø ñaëc tính bieåu thò moái quan heä giöõa caùc chæ tieâu coâng taùc cuûa ñoäng cô vôùi soá voøng quay cuûa noù khi löôïng nhieân lieäu cung caáp cho moãi chu tr ình khoâng thay ñoåi Ne =f(n) M = f(n) khi dw=const ta coù Ne = C1.n.dw
C1 =
60zQHo 632,3
z : heä soá kyø , QH: nhieät trò thaáp cuûa nhieân lieäu
Nhö vaäy, khi duy trì löôïng caáp Nhieân lieäu trong moät chu trình khoâng thay ñoåi, ñaëc tính ngoøai ñoäng cô laø ñöôøng baäc nhaát ñöôïc bieåu dieãn nhö hình veõ.
Ne
dw1 = const
dw2 = const dw1 = const dw = dwn
dw2 = const
nmin
nmax
n
nmin
nmax
n
Hình 1.1. Ñaëc tính ngoaøi cuûa ñoäng cô
Ñaëc tính ngoaøi cuûa ñoäng cô thöôøng coù moät soá daïng cô baûn nhö sau :
Nmax N - Ñaëc tính ngoaøi giôùi haïn (1) : bieåu dieãn caùc cheá ñoä khai thaùc giôùi haïn cuûa ñoäng cô, bieåu thi khaû naêng phaùt ra coâng suaát cuûa ñoäng cô khi tay ga bôm cao aùp ôû vò trí caáp nhieân lieäu cöïc ñaïi.
Nñm Nkt
nmin
1 4
2
3
5
nkt nñm nmax n Hình 1.2. Caùc ñöôøng Ñaëc tính ngoaøi
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 3
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG -Ñaëc tính ngoaøi khai thaùc lôùn nhaát (2): goïi laø ñaëc tính haïn cheá theo bôm cao aùp, löôïng caáp nhieân lieäu ñöôïc haïn cheá bôûi thieát bò (choát tyø)ø treân cô caáu ñieàu khieån caáp nhieân lieäu. Cho pheùp ñoäng cô laøm vieäc treân ñaëc tính naøy trong thôøi gian ngaén (khoaûng 1-2 giôø) - Ñaëc tính ngoaøi ñònh möùc (3) : caùc thoâng soá khai thaùc ñoäng cô theo ñaëc tính naøy ñöôïc nhaø cheá taïo ñaûm baûo khoâng haïn cheá thôøi gian . - Ñaëc tính ngoaøi khai thaùc (4) : ñöôïc söû duïng roäng raõi trong quaù trình khai thaùc ñoäng cô, ñi qua ñieåm Nkt = Nñm , nkt = nñm - Ñaëc tính boä phaän (5): löôïng caáp nhieân lieäu cho chu trình nhoû hôn, söû duïng trong caùc tröôøng hôïp taøu ñi trong caùc luoàng laïch, manô ñieàu ñoäng …
1.1.2.2 Ñaëc tính chaân vòt Ñaëc chaân vòt laø ñaëc tính bieåu thò moái quan heä giöõa caùc chæ tieâu coâng taùc cuûa ñoäng cô vôùi soá voøng quay cuûa noù khi ñoäng cô laøm vieäc vôùi chaân vòt ( löôïng nhieân lieäu cung caáp cho moãi chu trình thay ñoåi) Giaû thieát coâng suaát ñoäng cô phaùt ra truyeàn heát cho chaân vòt moái quan heä giöõa moâ men hay coâng suaát vôùi soá voøng quay coù quan heä nhö sau: Me = c’ nx-1 Ne = c nx x = 2,5 3,2 heä soá muõ phuï N C2 ñoäng löïc c’ , c : heä soá phuï thuoäc vaøo chaân vòt voû taøu vaø ñieàu kieän khai thaùc Muoán coù moái quan heä treân, khi toác ñoä quay thay ñoåi caàn phaûi thay ñoåi löôïng nhieân lieäu
n cung caáp cho chu trình.
Hình 1.3. Ñaëc tính chaân vòt
Khi ñieàu kieän khai thaùc thay ñoåi heä soá (c) thay ñoåi töông öùng seõ cho hoï caùc ñöôøng ñaëc tính chaân vòt. Ñoàng thôøi ñaëc tính chaân vòt phuï thuoäc vaøo thoâng soá hình hoïc vaø thuûy ñoäng hoïc cuûa chaân vòt.
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 4
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
1.1.2.3Ñaëc tính giôùi haïn C
LEÂ VAÊN VANG
100% 3 4 1 d c
a b 5 n m in n ñm n m ax
n
Hình 1.4. Ñaëc tính giôùi haïn
Trong ñaëc tính ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc thoâng soá coâng taùc cho pheùp ñoäng cô laøm vieäc ôû cheá ñoä laâu daøi maø khoâng vöôït quaù giaù trò ñònh möùc öùng vôùi caùc cheá ñoä baát kyø ñöôc goïi laø ñaëc tính giôùi haïn. Ñaëc tính giôùi haïn ñaët ra giôùi haïn cho pheùp caùc cheá ñoä khai thaùc ñaûm baûo söï laøm vieäc tin caäy, khoâng quaù taûi ñoäng cô. Ñaëc tính giôùi haïn do nhaø maùy cheá taïo quy ñònh, duøng ñeå kieåm tra caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô. Caùc ñöôøng ñaëc tính giôùi haïn thöôøng gaëp trong khai thaùc (hình 1.4) : - Ñaëc tính giôùi haïn theo Pi acd (ñöôøng 1) - Ñaëc tính giôùi haïn theo Nemax , Pemax (ñöôøng 4) - Ñaëc tính giôùi haïn theo Nmin, nñm (ñöôøng 5, ñöôøng 6) - Ñaëc tính giôùi haïn theo - Ñaëc tính giôùi haïn theo Tkx vaø Pz
Hình 1.5 Caùc ñöôøng ñaëc tính giôùi haïn ñoäng cô lai chaân vòt ( taøi lieäu haõng MAN BW) ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
6
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
1.1.3 Ñaëc tính phuï taûi: Söï phuï thuoäc cuûa caùc chæ tieâu cô baûn cuûa ñoäng cô vaøo phuï taûi (Ne, Me hoaëc Pe) khi soá voøng quay khoâng ñoåi (n=const) goïi laø ñaëc tính phuï taûi. Thöôøng söû duïng cho caùc ñoäng cô Diesel lai maùy phaùt, maùy bôm, maùy neùn... truyeàn ñoäng ñieän lai chaân vòt... Trong thöïc teá khai thaùc, khi ñoäng cô laøm vieäc theo ñaëc tính phuï taûi voøng quay söû duïng laø voøng quay ñònh möùc nkt = nñm Nghieân cöùu quy luaät thay ñoåi cuûa ñaëc tính phuï taûi cho pheùp ñaùnh giaù tính kinh teá ñaëc ñieåm laøm vieäc cuûa ñoäng cô, söï thay ñoåi cuûa caùc thoâng soá coâng taùc töø cheá ñoä laøm vieäc khoâng taûi ( Pe =0) ñeán cheá ñoä ñònh möùc (Pe = Peñm) Caùc cheá ñoä ñaëc tröng bao goàm caùc cheá ñoä sau :cheá ñoä khoâng taûi; cheá ñoä 100% taûi vaø cheá ñoä kinh teá
Ni , Ne (%)
100 gi , ge ,, (%)
i
100
m
gi ge
100 Pe %
nPn )
100 Pe %
Hình 1.6. Ñaëc tính phuï taûi
1.1.4 Ñaëc tình toång hôïp Ñaëc tính naøy coøn goïi laø ñaëc tính nhieàu thoâng soá hoaëc ñöôøng ñaëc tính lieân hôïp. Bieåu thò söï taäp hôïp caùc ñaëc tính vaø cheá ñoä coâng taùc (cheá ñoä toác ñoä vaø phuï taûi) vôùi soá voøng quay. Thoâng thöôøng ñaëc tính toång hôïp ñöôïc xaây döïng trong phoøng thí nghieäm Diesel vaø treân beä thöû khi taøu xuaát xöôûng.
Hình 1.7 Ñaëc tính ñoäng cô MAN BW 6L60MC
1.1.5 Caùc chæ tieâu ñaùnh giaù cheá ñoä laøm vieäc Ñaùnh giaù cheá ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô thoâng qua caùc chæ tieâu cô baûn sau ñaây: 1.1.5.2 Chæ tieâu kinh teá naêng löôïng Nhoùm chæ tieâu naøy bao goàm caùc thoâng soá veà moâ men, voøng quay , aùp suaát trung bình, coâng suaát , hieäu suaát, suaát tieâu hao nhieân lieäu… Chæ tieâu kinh teá naêng löôïng bao goàm nhoùm thoâng soá chæ thò vaø nhoùm thoâng soá coù ích. ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 8
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG Hình1.8 Xaùc ñònh caùc thoâng soá laøm vieäc cho ñoäng cô haõng MAN BW 1. Aùp suaát chaùy lôùn nhaát; aùp suaát chæ thò bình quaân ; aùp suaát coù ích bình quaân 2. Chæ soá thanh raêng bôm cao aùp; chæ soá ñieàu chænh aùp suaát chaùy lôùn nhaát 3. Nhieät ñoä khí xaû ra khoûi xi lanh 4. Nhieät ñoä khí xaû vaøo vaø ra tua bin taêng aùp 5. Ñoái aùp sau tua bin 6. Aùp suaát khí xaû ôû baàu goùp 7. Nhieät ñoäkhoâng khí tröôùc phin loïc 8. Ñoä giaûm aùp suaát khoâng khí sau phin loïc 9. Ñoä giaûm aùp suaát khoâng khí taêng aùp sau sinh haøn khí taêng aùp 10. Nhieät ñoä nöôùc laøm maùt vaøo vaø ra sinh haøn khí tăng áp 11. Aùp suaát khí taêng aùp 12. Nhieät ñoä khí taêng aùp taïi baàu goùp khí queùt. 13. Nhieät ñoä khí taêng aùp tröôùc sinh haøn 14. Nhieät ñoä khí taêng aùp sau sinh haøn 15. Nhieät ñoä nöôùc ngoït laøm maùt ra khoûi xi lanh
1.1.5.2 Chæ tieâu öùng suaát cô. ÖÙng suaát cô cuûa ñoäng cô laø moät khaùi nieäm chung veà öùng suaát , co giaõn , aùp suaát rieâng sinh ra ôû caùc chi tieát beä maùy, caùc chi tieát chuyeån ñoäng vaø caùc chi tieát khaùc döôùi taùc duïng cuûa phuï taûi cô.
Trong khai thaùc ñeå ño tröïc tieáp öùng suaát cô raát khoù khaên. Vì vaäy, ñeå phaân tích ñaùnh giaù caùc chæ tieâu suaát cô thöôøng thöïc hieän giaùn tieáp thoâng qua aùp suaát khí chaùy, löïc quaùn tính cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng. Nhöõng thoâng soá ñaïc tröng tính ñoäng löïc hoïc cuûa chu trình. Aùp suaát chaùy lôùn nhaát PZ Toác ñoä taêng aùp suaát theo goùc quay truïc khuyûu.ϖ
P ϕ Coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng P= PZ - PC ϕ=ϕZ -ϕC
Tæ soá taêng aùp suaát
P Z PC Ñaùnh giaù ñoä khoâng ñoàng ñeàu veà phuï taûi cô giöõa caùc xylanh
PZ Max
TB Z
≤⎡⎣ PZ⎤⎦
(5%) 1.1.5.3 Chæ tieâu öùng suaát nhieät. Nhoùm chi tieát Pison-xilanh tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi khí chaùy chòu phuï taûi nhieät lôùn nhaát. Ôû nhöõng chi tieát ñoù sinh ra öùng suaát nhieät rieâng.
Thöôøng döïa vaøo caùc thoâng soá sau ñeå ñaùnh giaù:
Nhieät ñoä khí xaû, nhieät ñoä nöôùc laøm maùt, nhieät ñoä daàu nhôøn, aùp suaát chæ thò, vò trí thanh raêng nhieân lieäu.
Ñoä khoâng ñoàng ñeàu phuï taûi nhieät giöõa caùc xilanh
TKX
Max
TKXTB
(6%)
Löu yù: khi ñieàu chænh ñoä khoâng ñoàng ñeàu phuï taûi nhieät vaø cô giöõa caùc xy lanh phaûi chænh ôû cheá ñoä laøm vieäc oån ñònh laâu daøi. ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
10
Hình 1.9 Nhieät ñoä caùc chi tieát trong buoàng ñoát cuûa ñoäng cô Sulzer- RTA84T
1.2 SÖÏ PHOÁI HÔÏP COÂNG TAÙC GIÖÕA ÑOÄNG CÔ VAØ CHAÂN VÒT.
1.2.1. Ñieàu kieän phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt Phöông thöùc truyeàn ñoäng töø ñoäng cô tôùi chaân vòt taøu thuûy ñöôïc thöïc hieän theo hai phöông phaùp : truyeàn ñoäng tröïc tieáp vaø truyeàn ñoäng giaùn tieáp. Truyeàn ñoäng tröïc tieáp Ms = Me .tñ .P Ns = Ne .tñ .P n = ns Truyeàn ñoäng giaùn tieáp ns = n /i i: tæ soá truyeàn cuûa boä giaûm toác Ns = Ne .tñ .P .th .gt Ms = i. Me .tñ .P . 1.2.2 Söï phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt ñònh böôùc. Coù theå coi Ne = Ns n = ns Trong quaù trình khai thaùc, ñieàu kieän coâng taùc cuûa taøu thay ñoåi laøm cho caùc thoâng soá coâng taùc cuûa ñoäng cô cuõng thay ñoåi . do vaäy ngöôøi khai thaùc phaûi xaùc ñònh thoâng soá hôïp lyù cuûa heä ñoäng löïc ñaûm baûo an toaøn, tin caäy cho heä ñoäng löïc cuõng nhö con taøu 1.2.2.1 Khi ñieàu kieän khai thaùc khoâng thay ñoåi ( hình 1.9) Taøu ñang coâng taùc trong ñieàu kieän oån ñònh: soùng gioù, doøng nöôùc, höôùng doøng chaûy oån ñònh ñaëc tính chaân vòt laø Co Ñoäng cô laøm vieäc vôùi ñaëc tính ngoaøi (Mñm = const) Ñieåm phoái hôïp coâng taùc ôû cheá ñoä ñònh möùc D ( Nñm ,nñm ) Trong thöïc teá khai thaùc thöôøng khai thaùc ôû ñieåm K [ NK = (0,850,95)Nñm, nK ] Trong tröôøng hôïp ñieàu kieän khai thaùc khoâng thay ñoåi, muoán thay ñoåi ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt phaûi thay ñoåi löôïng nhieân lieäu cung caáp cho chu trình ( thay ñoåi tay ga nhieân lieäu) 1.2.2.2 Khi ñieàu kieän khai thaùc thay ñoåi ( hình1.10) Khi ñieàu kieän khai thaùc thay ñoåi, öùng vôùi moãi ñieàu kieän khai thaùc cuï theå cho moät ñaëc tính chaân vòt , nhö vaäy töông öùng seõ coù haøng loaït ñaëc tính chaân vòt C1, Co, C2,... Ñoái vôùi ñoäng cô khoâng coù boä ñieàu toác, neáu giöõ nguyeân tay ga nhieân lieäu (Mkñ=const) ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt laø N, 1;2;3,4...
100
N (% )
A N = C .nx D
C
Hình 1.10
100
n (% )
Nhö vaäy, khi ñieàu kieän khai thaùc thay ñoåi ñieåm phoái hôïp khai thaùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt seõ thay ñoåi neân trong quaù trình khai thaùc chuù yù quaù taûi cho ñoäng cô. N
Cu C1 C2 C3 C4
4
2 3
N 1
n
Hình 1.11
1.2.2.3 Söï phoái hôïp coâng taùc khi ñoäng cô chính trang bò boä ñieàu toác nhieàu cheá ñoä Ngaøy nay haàu heát caùc ñoäng cô chính treân caùc taøu thuyû ñeàu ñöôïc trang bò boä ñieàu toác nhieàu cheá ñoä.
Ñoái vôùi nhöõng loaïi heä ñoäng löïc naøy, vieäc ñieàu khieån löôïng nhieân lieäu cung caáp cho ñoäng cô thöïc hieän giaùn tieáp thoâng qua boä ñieàu toác. Khi ñieàu kieän khai thaùc thay ñoåi , maëc duø ngöôøi söû duïng ñaët tay ñieàu khieån ôû moät vò trí nhaát ñònh nhöng do phuï taûi beân ngoaøi thay ñoåi ( söùc caûn taøu thay ñoåi) laøm cho ñaëc tính chaân vòt thay ñoåi, khi ñoù ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt thay ñoåi. Trong tröôøng hôïp naøy boä ñieàu toác coù nhöõng taùc ñoäng laøm taêng hoaëc giaûm löôïng nhieân lieäu cung caáp cho chu trình ñeå duy trì söï caân baèng giöõa ñoäng cô vaø phuï taûi ngoaøi (theo ñöôøng ñaëc tính ñieàu chænh). Khi ñieàu kieän khai thaùc khoù khaên hôn : ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt thay ñoåi töø (0) ñeán (1) Khi ñieàu kieän khai thaùc thuaän lôïi hôn : ñoù ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt thay ñoåi töø (0) ñeán (2)
N C 1 C 0
C 2
h 1 1
2
h 0 h 2 U r
n Hình 1.12
1.2.3 Söï phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt bieán böôùc. Chaân vòt bieán böôùc ngaøy caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi treân caùc ñoäi taøu bieån do tính öu vieät cuûa noù so vôùi chaân vòt ñònh böôùc. Caùnh chaân vòt bieán böôùc coù theå xoay ñöôïc , do ñoù coù theå thay ñoåi tæ soá böôùc H/D . Thay ñoåi ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt trong cuøng moät ñieàu kieän khai thaùc baèng hai caùch (neáu duy trì toác ñoä taøu khoâng ñoåi v=const) -Thay ñoåi voûng quay cuûa chaân vòt : n -Thay ñoåi tæ soá böôùc chaân vòt : H/D ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 14
Ñoàng thôøi coù theå thay ñoåi haønh trình cuûa taøu töø tieán sang luøi maø khoâng caàn thay ñoåi chieàu quay cuûa chaân vòt. Haønh trình vôùi toác ñoä nhoû hoaëc döøng nhöng ñoäng cô vaãn laøm vieäc ôû voøng quay oån ñònh ( laøm vieäc vôùi H/D nhoû ).Thôøi gian laøm vieäc ôû cheá ñoä ñònh möùc lôùn (2 laàn so chaân vòt ñònh böôùc) . Chaát löôïng manô cao hôn (thôøi gian haõm taøu, thao taùc khi manô). Hieäu suaát cuûa chaân vòt bieán böôùc thaáp hôn hieäu suaát cuûa chaân vòt ñònh böôùc khoaûng 3-4% .
Hình 1.13 Ñaëc tính coâng taùc ñoäng cô lai chaân vòt bieán böôùc.
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 15
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG 1.3 KHAÛ NAÊNG MÔÛ ROÄNG PHAÏM VI COÂNG TAÙC CUÛA ÑOÄNG CÔ DIESEL TAØU THUÛY 1.3.1 Phaïm vi coâng taùc cuûa Diesel taøu thuûy Phaïm vi coâng taùc cuûa Diesel taøu thuûy laø vuøng coâng taùc maø ôû ñoù ñoäng cô chính vaø chaân vòt phoái hôïp laøm vieäc. Bieåu dieãn phaïm vi coâng taùc treân ñoà thò thöïc chaát laø vuøng ñöôïc giôùi haïn bôûi caùc ñöông ñaëc tính chaân vòt , ñaëc tính ngoaøi , caùc ñöôøng ñaëc tính giôùi haïn nhö sau: - - - - - Ñaëc tính chaân vòt khi thöû taøu taïi beán : Cu Ñaëc tính ngoaøi khai thaùc lôùn nhaát : hmax Ñaëc tính ngoaøi cöïc tieåu : hmin Giôùi haïn voøng quay nhoû nhaát : nmin Giôùi haïn voøng quay lôùn nhaát nhaát : nmax
N C u
2
1
3
h max h ñm
h kt
n min
h min
n ñm n max
n
Hình 1.14 Phaïm vi coâng taùc cuûa Diesel lai chaân vòt taøu thuûy
Phaïm vi coâng taùc giôùi haïn bôûi caùc ñöôøng ñaëc tính : Cu, hmax, hñm, hkt, hm, nmin, nmax Söï phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô Diesel vaø chaân vòt coù theå chia thaønh ba vuøng cô baûn sau ñaây: Vuøng : ñoäng cô hoaït ñoäng ôû caùc cheá ñoä nhoû taûi nhö khôûi ñoäng, manô, khi d0oäng cô quaù cuõ... Vuøng : ñaây laø vuøng theå hieän khaû naêng phaùt ra coâng suaát toái öu cuûa ñoäng cô , ñaây laø vuøng khai thaùc kinh teá cuûa ñoäng cô. Vuøng : theå hieän khaû naêng phaùt ra coâng suaát lôùn nhaát cuûa ñoäng cô , chæ söû duïng khi thöû taøu, traùnh baõo, giaõy caïn...
Hình 1.15 Vuøng coâng taùc ñoäng cô lai chaân vòt ñoäng cô haõng MAN BW
1.3.2 Khaû naêng môû roäng phaïm vi coâng taùc. 1.3.2.1 Nhieàu ñoäng cô lai 1 chaân vòt Vieäc söû duïng coâng suaát treân moät soá taøu coù yeâu caàu veà toác ñoä hoaëc tính cô ñoäng cao gaëp nhieàu khoù khaên khi ñieàu kieän khai thaùc hoaëc phuï taûi thay ñoåi .
Ñeå naâng cao khaû naêng söû duïng coâng suaát cuûa ñoäng cô , nguôøi ta thieát keá nhieàu ñoäng cô lai 1 chaân vòt.
100 N (% )
N = C .nx D
C
B
100
n (% )
Hình 1.16 Phaïm vi coâng taùc cuûa nhieàu Diesel lai 1 chaân vòt taøu thuûy
1 : ñaëc tính ngoaøi khi 1 maùy lai chaân vòt. 2 : ñaëc tính ngoaøi khi 2 maùy lai chaân vòt 3 : ñaëc tính ngoaøi khi 3 maùy lai chaân vòt 4 : ñaëc tính ngoaøi khi 4 maùy lai chaân vòt Tröôøng hôïp naøy ñoäng cô luoân coâng taùc gaàn vôùi ñaëc tính ngoaøi ñònh möùc, do ñoù naâng cao tính an toaøn, kinh teá ; tính cô ñoäng cao, coù theå baûo döôõng söûa chöõa ñöôïc 1 maùy… 1.3.2.2 Ñoäng cô lai chaân vòt qua hoäp giaûm toác: Khi söû duïng hoäp giaûm toác moâmen sinh ra cuûa ñoäng cô coù theå thay ñoåi khi truyeàn cho chaân vòt , do vaäy phuø hôïp vôùi ñieàu kieän khai thaùc. Trang bò taøu haøng nhoû, taøu soâng, ñaùnh caù .Thoâng thöôøng boá trí 2 caáp tieán ( söû duïng cho ñieàu kieän khai thaùc bình thöôøng vaø khoù khaên ) vaø 1 caáp luøi MS1 = i1.Mñm MS2 = i2.Mñm
N C N B N A N
A
C 1 C
Hình 1.17 Phaïm vi coâng taùc cuûa Diesel lai chaân vòt taøu thuûy söû duïng hoäp soá 2 caáp
1.3.2.3 Truyeàn ñoäng ñieän lai chaân vòt Ñoäng cô Diesel lai maùy phaùt ñieän , do ñoù Diesel luoân laøm vieäc vôùi voøng quay ñònh möùc ( nkt = n ñm ) Ñoäng cô ñieän lai chaân vòt vieäc thay ñoåi voøng quay chaân vòt (ns ) nhôø ñoäng cô ñieän Vuøng coâng taùc ñöôïc môû roäng môû roäng (gaïch cheùo) Öu ñieåm : Moâmen ñoäng cô truyeàn cho chaân vòt ñeàu ( khoâng nhaûy baäc) , söû duïng heát coâng suaát cuûa ñoäng cô. Ñoäng cô diesel quay 1 chieàu keát caáu ñoäng cô ñôn giaûn Nhöôïc ñieåm: Khaû naêng quaù taûi cuûa ñoäng cô ñieän keùm, ñoä tin caäy heä ñoäng löïc khoâng cao chæ aùp duïng cho taøu nhoû, taøu coâng trình ,giaù thaønh cao.
n
Hình 1.18 Phaïm vi coâng taùc cuûa Diesel lai chaân vòt taøu thuûy söû duïng truyeàn ñoäng ñieän
1.3.2.4 Chaân vòt bieán böôùc Khi thay ñoåi tæ soá böôùc H/D laøm thay ñoåi ñieåm phoái hôïp coâng taùc giöõa ñoäng cô vaø chaân vòt. Cho pheùp söû duïng toái öu coâng suaát phaùt ra cuûa ñoäng cô trong caùc ñieàu kieän khai thaùc khaùc nhau. Luoân coù khaû naêng thay ñoåi böôùc chaân vòt vaø ñaëc tính chaân vòt cho töông öùng vôùi ñaëc tính ñoäng cô ( ñieåm phoái hôïp coâng taùc) do ñoù, khi ñieàu kieän khai thaùc thay ñoåi coù theå ñöa veà cheá ñoä laøm vieäc ban ñaàu vaø söû duïng heát coâng suaát cuûa ñoäng cô maø ñoäng cô khoâng bò baát cöù hình thöùc quaù taûi naøo. Moät soá vaán ñeà löu yù sau ñaây ñoái vôùi heä ñoäng löïc lai chaân vòt bieán böôùc. Coâng suaát ñònh möùc chæ ñaït ñöôïc khi H/D = (H/D )ñm vaø n = nñm Khi tæ soá böôùc quay H/D giaûm laøm giaûm hieäu suaát ñaïp nöôùc cuûa chaân vòt.
Coù moät daûi toác ñoä taøu öùng vôùi tæ soá böôùc quay H/D seõ gaây hieän töôïng xaâm thöïc maõnh lieät cho chaân vòt.
1.4 PHÖÔNG PHAÙP XAÂY DÖÏNG ÑAËC TÍNH COÂNG TAÙC CUÛA DIESEL TAØU THUYÛ 1.4.1 Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính cuûa ñoäng cô diesel lai chaân vòt ñònh böôùc 1.4.1.1 Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính coâng suaát: Theo thöïc nghieäm, moâ hình treân nhieàu taøu ta coù
Ne = C.nx
(1) C: heä soá coâng suaát phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän khai thaùc x: heä soá phuï thuoäc vaøo con taøu vaø heä ñoäng löïc x=2,7 3,2 Laáy logarit 2 veá coâng thöùc (1) ta coù: lgNe = lgC + x.lgn Trong cuøng moät ñieàu kieän khai thaùc ta phaûi xaùc ñònh ñöôïc:(N1, n1, v1) vaø (N2, n2 ,, v2)
lgN C
C u
n 1 n 2
lgn
n 4 n 3
v
Hình 1.20
Do ñoù: lgN1 = xlgn1 + lgC (2) lgN2 = xlgn2 + lgC (3) Töø (2) vaø (3) ta xaùc ñònh ñöôïc :
x lg
lg N 1 N 2 n 1 n 2
C
x
n 1 n x 2 Quan heä toác ñoä taøu: C = Cu – a.v Cu: heä soá khi thöû taøu taïi beán (buoäc taøu) ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 21
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
a: heä soá goùc phuï thuoäc vaøo soá voøng quay chaân vòt
Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta chöùng minh ñöôïc raèng:
LEÂ VAÊN VANG
Heä soá a b n Z
b: heä soá ñaëc tröng cho moãi con taøu nhaát ñònh z: heä soá muõ Töông töï ta coù: lga = lgb - zlgn
lg z lg n 2
Vaäy -3⇒ z a1 v2
Vôùi
v 1 lg v 2 n 1 lg n 2
a
a
1
2
C
C
u
u
− C v 1 − C v 2 b a1 .n1z a 2 .n 2 ⇒ N (Cu− b z
.v).nx
⇒ø
N (
nu n
x− z
.v).nx Toùm laïi : phöông phaùp xaây döïng ñoà thò ñaëc tính Thoâng soá thí nghieämcaàn thieát Ñieàu kieän khai thaùc bình thöôøng: (N1, n1, v1) vaø (N’1, n’1 ,, v’1) Ñieàu kieän khai thaùc khoù khaên: N2, n2 v2 Ñieàu kieän khai thaùc thuaän lôïi: N3, n3 v3 Cheá ñoä thöû buoäc taøu taïi beán : Nu, nu Thoâng soá ñònh möùc cuûa ñoäng co chính. Caùc böôùc tieán haønh xaây döïng ñoà thò ñaëc tính 1. 2. 3. 4. 5. 6.
7. Tính heä soá x Tính heä soá C (ôû caùc ñieàu kieän khaùc nhau vaø khi thöû taøu taïi beán) Tính heä soá a Tính heä soá z Tính heä soá b Tính caùc giaù trò coâng suaát N vaø toác ñoä taøu theo töøng giaù trò voøng quay (nmin nñm) vaø MKT = (0,85 0,95)Mñm Laäp baûng tính toaùn caùc thoâng soá
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
22
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
8.Veõ ñoà thò ñaëc tính chaân vòt, ñaëc tính ngoaøi ñoäng cô treân truïc N-n
N A N B
N
C 1 C 2
A B
C 3 M ñm M kt v v B v A
Hình 1.21
8. Xaây döïng ñoà thò ñaët tính chaân vòt treân N-v
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 23
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
N
C 1
C 2 C 3
N A
C u
A
v v A
Hình 1.22
10. Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính chaân vòt vaø ñaëc tính ngoaøi ñoäng cô treân heä truïc toaï ñoä gheùp N-n, N-v (Baèng phöông phaùp chuyeån dôøi ñieåm)
C1 Cu
B A D
C n A'
N1
N Cu
C'
C1
D' B'
Mn
Mkt
n2
n n1 Mkt n1
vB'
v
Hình 1.23 Ñaëc tính coâng suaát cuûa Diesel lai chaân vòt ñònh böôùc.
Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính suaát tieâu hao nhieân lieäu: Ñeå xaây döïng ñoà thò ñaëc tính suaát tieâu hao nhieân lieäu caàn phaûi coù ñoà thò ñaëc tính coâng suaát nhö ñaõ xaây döïng ôû treân. Treân truïc tung bieåu dieãn löôïng tieâu hao nhieân lieäu trong moät giôø. ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 24
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
G = Ne . ge (kg/h) G n N n .g n ge : suaát tieâu hao nhieân lieäu coù ích g en : suaát tieâu hao nhieân lieäu coù ích ñònh möùc Treân truïc hoaønh bieåu dieãn voøng quay cuûa ñoäng cô (voøng/phuùt)vaø toác ñoä cuûa taøu (haûi lyù/giôø). Döïa vaøo coâng suaát ôû baûng treân ta tính caùc giaù trò tieâu hao nhieân lieäu theo voøng quay vaø toác ñoä taøu. Laäp baûng giaù trò bieåu dieãn keát quaû tính ñöôïc. Veõ ñoà thò ñaëc tính tieâu hao nhieân lieäu treân heä truïc toaï ñoä gheùp G/Gn.100%- n vaø G/Gn.100%- v. Phöông phaùp gioáng vôùi phöông phaùp xaây döïng ñoà thò ñaëc tính coâng suaát.
C2 C1
B A D
C
Cu
Mn G1 Mkt G C1 n3 =const
A'
C' D'
n1
C2 Mn B'
n2 =const
n
n1
vB'
v
Hình 1.24 Ñaëc tính tieâu hao nhieân lieäu cuûa Diesel lai chaân vòt ñònh böôùc.
Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính toång hôïp: Muïc ñích: Duøng ñeå tra cöùu caùc soá lieäu trong quaù trình khai thaùc heä ñoäng löïc vaø ñaùnh giaù caùc thoâng soá coâng taùc cuûa ñoäng cô moät caùch deã daøng vaø thuaän tieän.thöïc chaát cuûa ñoà thò ñaëc tính toång hôïp laø ta xaây döïng caùc ñoà thò ñaëc tính nhö coâng suaát, suaát tieâu hao nhieân lieäu laàn löôït theo n vaø v treân 4 goùc phaàn tö cuûa ñoà thò. ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 25
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
II
C1
B
D
Cu
A
C
Mn
Hình 1.25 Ñaëc tính toång hôïp cuûa Diesel lai chaân vòt ñònh böôùc.
1.4.2 Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính cuûa ñoäng cô diesel lai chaân vòt bieán böôùc 1.4.2.1 Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính coâng suaát: Theo thöïc nghieäm, moâ hình treân nhieàu taøu ta coù Ne = C.nx (1) C: heä soá coâng suaát phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän khai thaùc vaø tæ soá H/D x: heä soá phuï thuoäc vaøo con taøu vaø heä ñoäng löïc x=2,7 3,2 Neáu choïn C1 laø heä soá ñaëc tröng cho tæ soá (H/D)1 thì (1) trôû thaønh
C C1 Cuøng ñieàu kieän khai thaùc: (N1, n1, v1) vaø (N2, n2, v2)
N 1 lg N 2 x n1 lg n 2
C 1 x n1 n x 2
N e (H P)
(H /D )m ax
(H /D ) m in
n (v/p) Theo thöïc nghieäm C/C1 coù moái quan heä vôùi H/D baèng phöông trình trình sau: Hình 1.26
lg C H C1 D
C /C 1 m, k: laø caùc heä soá tính toaùn ñaëc tröng cho loaïi chaân vòt
1 Khi (H/D)=(H/D)1 thì C = C1 C H lg C1 D H )1 Khi thí nghieäm ôû tæ soá böôùc (H/D) = (H/D)2 thì C = C2 Hình 1.27
1
H /D
lg C2 C1
D⎣ D⎦ H⎡ H⎤
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
27
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
lg ⇒ m D D Moái quan heä giöõa toác ñoä taøu vôùi voøng quay cuûa chaân vòt theo phöông trình sau: V = a + b.n a: heä soá ñaëc tröng cho ñieàu kieän khai thaùc cuûa taøu. a = 0 khi ñieàu kieän khai thaùc bình thöôøng (yeân soùng gioù). a < 0 khi ñieàu kieän khai thaùc khoù khaên (ngöôïc soùng gioù). a > 0 khi ñieàu kieän khai thaùc thuaän lôïi (xuoâi soùng gioù). b: heä soá goùc phuï thuoäc vaøo tæ soá böôùc quay (H/D) Khi (H/D) = (H/D)1, a = const khi ñoù b = b1 b b1 v 1 a b 1 n 1 v 2 a b 1 n 2
b/b1
⇒ b1 v1− v 2 n1− n 2
Thöïc nghieäm cho thaáy: b H z b1 D
Trong ñoù: d, z caùc heä soá tính toaùn
Hình 1.28 H/D
lg
Khi H/D =(H/D)1
b H b1 D thì b = b1 d .( H z D d
Khi H/D = (H/D)2 1 ( H / D)1z thì b = b2
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
28
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
b 2 b1
H z D
H D H z ( ) 1 b⎡ H H⎤ b1⎣ D D⎦
⇒ z b lg 2 b1 H H lg ( ) 2 1 sau khi xaùc ñònh ñöôïc z ta tính ñöôïc d Caùc thoâng soá thí nghieäm caàn thieát 1.Thoâng soá ñònh möùc cuûa ñoäng cô chính 2.Thoâng soá thí nghieäm: - (H/D)=(H/D)1 : (N1, n1, v1) vaø (N’1, n’1 ,, v’1) - (H/D)=(H/D)2 : N2, n2, v2 Caùc thoâng soá treân laáy ôû cuøng moät ñieàu kieän khai thaùc. Caùc böôùc xaây döïng ñoà thò ñaëc tính 1. Tính heä soá x 2. Tính heä soá C: C1, C2 3. Tính heä soá m Ne(HP) (H/D)2 (H/D)1
(H/D)3 4. Tính heä soá k 5. Tính heä soá b1 6. Tính heä soá a 7. Tính heä soá b2 8. Tính heä soá z 9. Tính heä soá d
M=Mn
v1 v5 v4 v3 v2 10. Tính C/C1, b/b1 theo caùc giaù trò H/D 11. Laäp baûng soá lieäu . 12. Veõ ñoà thò ñaëc tính N-n
Hình 1.29
n(v/p)
1.4.2.2
Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính tieâu hao nhieân lieäu
Phöông phaùp xaây döïng hoaøn toaøn gioáng vôùi phöông phaùp xaây döïng suaát tieâu hao nhieân lieäu cuûa ñoäng cô lai chaân vòt ñònh böôùc.
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
29
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
G/Gn(%)
M=Mn
(H/D)2 (H/D)1
(H/D)3
v5 v4 v3 v2 v1 cv n(v/p)
Hình 1.30
1.4.2.3 Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính toång hôïp Thoâng soá thí nghieäm: H/D = (H/D)1 : N1 , n1 , v1
ÔÛ cuøng 1 ñieàu kieän khai thaùc ' '
H/D = (H/D)2: N2 , n2 , v2 Ñoäng cô chính coù Nn, nn, gen Caùc böôùc xaây döïng nhö sau: 1) Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính coâng suaát öùng vôùi H/D = const (gioáng phöông phaùp xaây döïng ñoà thò ñaëc tính coâng suaát chaân vòt ñònh böôùc). Goùc phaàn tö thöù nhaát 2) Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính coâng suaát khi H/D thay ñoåi (goùc phaàn tö thöù 2 ) N C1 C x C C1 C1 .N1 f (N1) 3)Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính toác ñoä khi H/D thay ñoåi (goùc phaàn tö thöù 3) V = a+ b.n V = a + b1(b/b1).n Thay b1 = (V1 – a)/n vaøo bieåu thöùc treân ta coù
v a (v1− a)
b b1
Hay
v = f(v1)
4)Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính ngoaøi cuûa ñoäng cô (goùc phaàn tö 4) Hình 1.31 Ñaëc tính toång hôïp heä ñoäng löïc lai chaân vòt bieán böôùc.
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006 31
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
1.4. 3 Xaây döïng ñoà thò ñaëc tính tieâu hao nhieân lieäu baèng thieát bò thí nghieäm ñôn giaûn Khi tieán haønh thí nghieäm caàn chuù yù sau: Ñoái vôùi heä ñoäng löïc: ñieàu chænh caùc thoâng soá coâng taùc cuûa ñoäng cô ôû cheá ñoä ñònh möùc theo caùc giôùi haïn trong lyù lòch ñoäng cô. Trong quaù trình thí nghieäm khoâng ñeå cho ñoäng cô bò quaù taûi, khoâng thay ñoåi thieát bò truyeàn ñoäng hoaëc tæ soá böôùc H/D ñoái vôùi chaân vòt bieán böôùc. Ñieàu kieän khai thaùc caàn chuù yù : Löôïng chieám nöôùc D Chieàu chìm cuûa taøu T Ñieàu kieän khí haäu moâi tröôøngP, t,ϕ Tình traïng maët bieán : soùng , gioù…
Phöông phaùp thí nghieäm vaø xaây döïng ñoà thò:
3
Chuù thích: 1. Ñoäng cô 2. Keát daàu tröïc nhaät 3. Bình daàu thí nghieäm 4. Bôm 5, 5' Phin loïc 6. Bômcao aùp
Hình 1.32 Sô ñoà thí nghieäm xaùc ñònh tieâu hao nhieân lieäu.
G v. .3600 t
(Kg/h) V: dung tích löôïng nhieân lieäu tieâu thuï trong bình daàu thí nghieäm (dm3) : Tyû troïng cuûa nhieân lieäu (kg/dm3) t: thôøi gian thí nghieäm (s)
ÑH GTVT TP. Hồ Chí Minh -2006
32
Khai thaùc heä ñoäng löïc taøu thuûy
LEÂ VAÊN VANG
Ñeå ñaûm baûo ñoä chính xaùc, yeâu caàu bình daàu phaûi ñuû nhieân lieäu cho ñoäng cô hoaït ñoäng ít nhaát laø 3 ñeán 5 phuùt. Neáu heä ñoäng löïc coù trang bò löu löôïng keá thì khoâng caàn bình daàu thí nghieäm 3. Chuù yù chænh nhieät ñoä nhieân lieäu vì coù theå aûnh höôûng ñeán troïng löôïng rieâng ( ) Moãi voøng quay tieán haønh ño 3 laàn vaø ghi vaøo baûng Veõ ñoà thò G-n, vaø G-v.
Cx
Cy
Cn
G
Cn n3 =const
Cy
Cx
n2 =const
G1 n1=const
n
n1
Hình 1.33 Ñaëc tính tieâu hao nhieân lieäu heä ñoäng löïc
v
| |
|