Chươngư7.ưtAngưápưchoư độngưcơưdiesel 7.1 Các phơng pháp tang công suất động diesel 7.2 Các phơng pháp tang áp 7.3 Sử dụng nang lợng khí xả cho tang áp diesel tàu thuỷ 7.4 Kết cấu tổ hợp tua bin khí máy nén tang áp diesel tàu thuỷ 7.5 Tang áp động diesel bốn kỳ 7.6 Tang áp động diesel hai kỳ 7.7 Sơ đồ hệ thống tang áp động diesel hai kỳ 7.8 Làm mát không khí tang áp 7.9 Khai thác tổ hợp tua bin khí máy nén tang áp 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuong 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel Cơ sở lý luận để tang công suất động diesel tàu thuỷ công thức tính công suất có ích động Ne [ml-mã lực]: 0.785 p e D Sni Ne = Z 0.45 Phân tích công thức thấy việc tang công suất cho động bao gồm biện pháp sau: 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel 0.785 p e D Sni Ne = Z 0.45 Tang số xi lanh i tang đợc công suất cho động Hiện động hàng có tới 12 xylanh, động chu V có tới 16 xylanh, động hinh có tới 32ữ56 xylanh Nếu tang số lợng xylanh nhiều nua làm tang số l ợng chi tiết động cơ, giảm độ cứng vung trục khuỷu, giảm độ an toàn, tin cậy động cơ, mặt khác việc bảo dEditor: ỡng Nguyen sử Trung dụngCuo thêm phức tạp 05/14/16 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel 0.785 p e D Sni Ne = Z 0.45 Tng đờng kính xi lanh D hành trinh piston S Trong động thấp tốc D đạt tới 740 ữ1100mm, S tới 1500ữ2200mm Kích thớc xylanh lớn thi kích thớc bên động lớn Chiều cao động tới 11ữ12mét, chiều dài tới 12ữ22 mét Nếu tiếp tục tng D, S gây nhiều khó khan mặt công nghệ lẫn vật liệu chế tạo 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel 0.785 p e D Sni Ne = Z 0.45 Tng vòng quay n (v/p), công suất động tang, việc tang tốc độ quay động bị hạn chế phạm vi nhỏ Nếu tang tốc độ quay động qúa cao làm tang độ mài mòn, tang phụ tải nhiệt, phụ tải động lực học chi tiết, rút ngắn tuổi thọ chúng 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel 0.785 p e D Sni Ne = Z 0.45 Dùng động hai kỳ thay cho động bốn kỳ (Z tang hai lần) lý thuyết tang gấp đôi công suất động Chính vi hầu hết động lớn dùng động hai kỳ 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel 0.785 p e D Sni Ne = Z 0.45 Tang áp suất có ích trung binh pe cách tang khối l ợng riêng không khí nạp kk, đồng thời tang lợng nhiên liệu cấp cho chu trinh đốt cháy hoàn toàn lợng nhiên liệu tang đợc pe Công suất động đợc tang lên cách tang đồng thời không khí nhiên liệu, sở giu nguyên kích thớc gọi tang áp 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.1ưCácưphươngưphápưtangưcôngưưưưưưưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưsuấtưđộngưcơưdiesel Mức độ tang công suất động nhờ tang áp so với động điều kiện cha tang áp đợc đánh giá hệ số ta gọi mức độ tang áp N eta p eta ta = = Ne pe Trong đó, Ne Neta công suất có ích, pe peta áp suất có ích trung binh động cha tang áp động tang áp; Dối với động chế tạo trớc nhung nam 1980, hệ số ta có giá trị phổ biến từ 1.5 đến 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.2ưCácưphươngưphápưtAngưáp Trong động tang áp, ngời ta sử dụng máy nén thể tích cánh dẫn để nén không khí nạp Máy nén thể tích máy nén piston, máy nén trục vít, máy nén dùng hốc dới piston động Các máy nén đợc truyền động trực tiếp từ động cơ, đợc dẫn động động điện, tua bin khí xả Tuỳ theo việc dẫn động máy nén, ngời ta phân biệt hinh thức tang áp giới, tang áp tua bin khí xả tang áp hỗn hợp 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 7.2ưCácưphươngưphápưtAngưáp 05/14/16 Tang áp Editor: Nguyen TrungTang Cuo áp tua bin khí 10 giới xả 7.4ưưKếtưcấuưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyư nénưtAngưápưdieselưtàuưthuỷ d Bạc đỡ, vòng bi giảm chấn Bạc đỡ: bao gồm hai loại bạc đỡ bạc chặn Vòng bi: bao gồm hai loại bạc đỡ bạc chặn Bộ giảm chấn: thép mỏng có thấm dầu đặt bao quanh vòng bi ổ đỡ Bộ giảm chấn cho phép giảm chấn động, bảo vệ vòng bi khỏi h hỏng rung động gây lên 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 48 7.4ưưKếtưcấuưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyư nénưtAngưápưdieselưtàuưthuỷ e Dầu bôi trơn Tổ hợp tua bin khí máy nén tang áp áp dụng hinh thức bôi trơn cho vòng bi (hoặc bạc), bao gồm: Hệ thống độc lập với bơm độc lập; Dùng khoang dầu với bơm dầu rô to tua bin lai Dùng chung với hệ thống bôi trơn động Hệ thống dầu bôi trơn độc lập bao gồm két, bơm dầu độc lập, van đờng ống Dùng khoang dầu độc lập, bố trí bơm dầu đầu trục rô to lai 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 49 7.4ưưKếtưcấuưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyư nénưtAngưápưdieselưtàuưthuỷ f Hệ thống vệ sinh tua bin khí máy nén Hệ thống vệ sinh tua bin khí máy nén đợc thiết kế cho phép vệ sinh cánh tua bin máy nén tổ hợp công tác 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 50 7.5ưTAngưápưđộngưcơưdieselưbốnưkỳ Tang áp cho động lần đợc áp dụng cho diesel bốn kỳ Ngoài việc lắp đặt thiết bị: Tổ hợp tua bin khí máy nén Làm mát không khí nạp, Dộng có tang áp phải có số thay đổi nh sau: Thay đổi thiết bị cung cấp nhiên liệu (bơm cao áp, vòi phun) để tang lợng nhiên liệu phun cho chu trinh 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 51 7.5ưTAngưápưđộngưcơưdieselưbốnưkỳ Thay đổi góc pha phối khí tang kích thớc cấu phân phối khí (xu pap hút xả) để đảm bảo lu lợng khí lớn qua động Dộng có tang áp phải thiết kế lại để đảm bảo độ bền nhiệt, phù hợp với điều kiện làm việc nặng nề Do có hành trinh bơm riêng biệt, động bốn kỳ làm việc không hoàn toàn phụ thuộc vào trinh quét khí xi lanh nhờ chênh lệch áp suất không khí nạp khí xả 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 52 7.6ưTAngưápưđộngưcơưdieselưhaiưkỳ.ư Tang áp cho động hai kỳ phức tạp nhiều so với động bốn kỳ đặc điểm sau đây: Phải đảm bảo độ chênh áp suất p = ps px > tất chế độ khai thác Trong trờng hợp ngợc lại, động dừng hoạt động khả nang quét nạp không khí Hệ số d lợng không khí quét động hai kỳ đòi hỏi lớn động bốn kỳ (đ/c hai kỳ: a = 1.45 ữ1.65; đ/c bốn kỳ: a = 1.07 ữ1.35) động hai kỳ đòi hỏi lu lợng không khí máy nén cung cấp lớn Vi vậy, công suất tiêu thụ máy nén (do tua bin cung cấp) cao 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 53 7.6ưTAngưápưđộngưcơưdieselưhaiưkỳ Khi áp suất thị binh quân nhau, nhiệt độ khí xả động hai kỳ thờng thấp động bốn kỳ (đ/c hai kỳ: tkx = 3500 ữ 4000 C ; đ/c bốn kỳ: tkx = 4000 ữ 4500 C) Dây khó khan gặp phải khí tang công suất tua bin Khi tang áp, ứng suất nhiệt ứng suất động hai kỳ thờng cao so với động bốn kỳ Chính vi vậy, hệ thống tang áp động hai kỳ thờng phức tạp nhiều so với động bốn kỳ Sự khác thiết kế, trang bị phụ thờng gặp động hai kỳ bao gồm: 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 54 7.6ưTAngưápưđộngưcơưdieselưhaiưkỳ Các thiết kế đợc tính toán, thử nghiệm chặt chẽ nhằm đảm bảo hiệu suất cao tua bin máy nén Các động hai kỳ thấp tốc, công suất lớn thờng trang bị tổ hợp tua bin khí máy nén tang áp đẳng áp Các thiết bị giảm mát không khí nạp (đặc biệt pha tổn thất nạp) nh van xoay, van chiều Quạt gió phụ để bổ xung không khí nạp chế độ phụ tải nhỏ 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 55 7.7ưSơưđồưhệưthốngưtAngưápưđộngư cơưdieselưhaiưkỳ Các sơ đồ tang áp cho động diesel hai kỳ phong phú Dộng quét thẳng, tang áp xung Dộng quét thẳng, tang áp đẳng áp có quạt gió phụ Dộng quét vòng, tang áp đẳng áp, dùng hốc dới piston nén khí cấp 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 56 7.8ưưLàmưmatưgióưtangưáp Tang áp suất gió tang áp, nhiêt độ tang Làm mát không khí tang áp tang lợng không khí nạp cho động Bên cạnh đó, làm mát không khí tang áp làm giảm ứng suất nhiệt động 05/14/16 pe 1.5 2.0 2.5 pk/p0 Quan hệ áp suất tang áp áp suất có ích binh quân (1, làm mát đến 250C; 2, làm mát đến 500C; 3, không làm mát) Editor: Nguyen Trung Cuo 57 7.8ưưLàmưmatưgióưtangưáp Tuỳ thuộc vào mức độ tang áp, nhiệt độ làm mát thờng đ ợc quy định cao nhiệt độ ngng tụ nớc không khí Khi khai thác thiết bị làm mát không khí tang áp, định kỳ phải xả nớc ngng tụ 05/14/16 pe 1.5 2.0 2.5 pk/p0 Quan hệ áp suất tang áp áp suất có ích binh quân (1, làm mát đến 250C; 2, làm mát đến 500C; 3, không làm mát) Editor: Nguyen Trung Cuo 58 7.8ưưLàmưmatưgióưtangưáp Hinh bên cho ta mối quan hệ pe hiệu giua áp suất có ích binh quân pe áp suất tang áp có làm mát, làm mát không làm mát 1.5 2.0 2.5 pk/p0 Quan hệ áp suất tang áp áp suất có ích binh quân (1, làm mát đến 250C; 2, làm mát đến 500C; 3, không làm mát) 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 59 ư7.9ưưKhaiưthácưtổưhợpưtuaưbinưkhíư máyưnénưTAngưáp 7.9.1 Do sức cản thuỷ lực: Thiết bị ống chu U đo độ chênh cột áp lối vào lối phin lọc không khí vào máy nén Thiết bị ống chu U đo độ chênh cột áp lối vào lối bầu làm mát không khí tang áp 7.9.2 Do vòng quay: Thiết bi đo vòng quay rô to tua bin 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 60 ư7.9ưưKhaiưthácưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyưnénư TAngưáp 7.9.2 Các thiết bị đo báo a Nhiệt kế: Các nhiệt kế đo nhiệt độ khí xả vào tua bin Các nhiệt kế đo nhiệt độ không khí sau máy nén, vào sinh hàn không khí tang áp Các nhiệt kế đo nhiệt độ nớc làm mát vào sinh hàn không khí tang áp 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 61 ư7.9ưưKhaiưthácưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyưnénư TAngưáp 7.9.2 Các thiết bị đo báo b Dồng hồ áp suất: Các áp kế đo áp suất không khí tang áp Các áp kế đo áp suất dầu bôi trơn Các áp kế đo áp suất nớc làm mát 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 62 [...]... 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ Ưu nhợc điểm của tang áp xung và tang áp đẳng áp Tang áp đẳng áp Ưu điểm: Hiệu quả sử dụng nang lợng của tua bin rất cao Tng áp đẳng áp không đòi hỏi tng góc mở sớm do đó tng đợc công suất chỉ thị động cơ Tng áp đẳng áp đảm bảo tính kinh tế rất cao của động cơ, đặc biệt là các động cơ có mức độ t ng áp lớn khi hoạt động ở chế độ toàn tải 7.3 4...7.2ưCácưphươngưphápưtAng áp 7.2.1 Tang áp truyền động cơ giới: Máy nén khí thờng dùng có thể là: Máy nén thể tích Máy nén cánh dẫn Chúng đợc truyền động trực tiếp từ động cơ 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 11 7.2ưCácưphươngưphápưtAng áp ưu điểm: Dảm bảo đợc lợng không khí cung cấp cho động cơ khi khai thác động cơ ở chế độ phụ tải nhỏ Nhợc điểm: Phải chi phí công để dẫn động máy nén, do đó hiệu suất cơ giới... 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ 7.3.4 Ưu nhợc điểm của tang áp xung và tang áp đẳng áp a Tang áp xung Ưu điểm: 1 Việc sử dụng trực tiếp xung nang lợng khí xả, đó chính là động nang rất lớn của khí xả trong giai đoạn xả tự do 2 Chính vi thế, tốc độ của tua bin tang rất nhanh và có khả nang cung cấp đủ khí nạp cho diesel ngay cả khi động cơ hoạt động ở chế độ nhỏ tải 3 Tính tang tốc của động cơ sử... Editor: Nguyen Trung Cuo 32 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ 7.3.4 Ưu nhợc điểm của tng áp xung và tng áp đẳng áp b Tng áp đẳng áp Nhợc điểm: 1 Tính tng tốc của động cơ rất kém 2 ối với động cơ hai kỳ khi hoạt động ở chế độ phụ tải nhỏ thi không có khả nng quét khí cho xi lanh 3 Trong trờng hợp này, hệ thống tng áp thờng phải trang bị thêm quạt gió phụ 05/14/16 Editor: Nguyen... tang áp xung rất tốt 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 30 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ 7.3.4 Ưu nhợc điểm của tang áp xung và tang áp đẳng áp a Tang áp xung Nhợc điểm: 1 Hiệu suất công tác của tua bin rất kém 2 Do cần tạo xung, góc mở sớm xupáp xả tang, nên ảnh hởng đến công suất chỉ thị của động cơ 3 Tính hiệu quả của tang áp xung càng giảm khi áp suất tang áp càng... 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ.ư 7.3.3 Tang áp đẳng áp Hinh bên biểu diễn sơ đồ tang áp cấp khí kiểu đẳng áp Toàn bộ khí xả ra khỏi động cơ đợc đa đến bầu góp chung có thể tích tơng đối lớn Từ bầu góp chung này, khí xả đợc cấp đến tua bin tang áp 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo Turbin Comp Air cooler Air Receiver 27 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ.ư 7.3.3 Tang áp. .. pháp dùng tua bin sử dụng nang lợng khí xả lai máy nén gió kiểu ly tâm đợc gắn đồng trục với ro to tua bin Tang áp bằng tua bin khí máy nén cho phép Tang công suất động cơ diesel từ 50 đến 70%, Tang hiệu suất động cơ từ 4 đến 6% Bằng một số biện pháp cải tiến, tang áp tua bin khí máy nén có thể tang công suât động cơ từ 2 đến 3 lần 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 13 7.2ưCácưphươngưphápưtAng áp. .. xung Các động cơ diesel hai kỳ thấp tốc có thể tận dụng từ 35% đến 45% nang lợng xung E1 Các động cơ diesel bốn kỳ đặt nhiều tua bin có thể tận dụng khoảng từ 20% đến 30% nang lợng E1 05/14/16 Turbin Turbin Comp Comp Air cooler Thứ tự nổ: 1-5-3-6-2-4 Editor: Nguyen Trung Cuo 24 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxả cho tAng áp diesel tàuưthuỷ 7.3.3 Tang áp đẳng áp Trong hệ thống tang áp đẳng áp, toàn... 7.4ưưKếtưcấuưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyư nénưtAng áp diesel tàuưthuỷ 7.4.1 Nguyên lý làm việc Tổ hợp tua bin khí máy nén tng áp đợc chế tạo nhằm mục đích sử động nng của khí xả để lai máy nén cung cấp không khí nạp với áp suất cao cho động cơ 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 34 7.4ưưKếtưcấuưtổưhợpưtuaưbinưkhíưmáyư nénưtAng áp diesel tàuưthuỷ 7.4.1 Nguyên lý làm việc Khí xả từ động cơ diesel đợc cấp vào tua bin theo... hai diễn ra dới p tác động của piston hoặc khí quét, với tốc độ lu động nhỏ p hơn b b V c pT p0T E1 E2 e f p q v 05/14/16 Editor: Nguyen Trung Cuo 16 7.3ưưưưSửưdụngưnAngưlượngưkhíưxảư cho tAng áp diesel tàuưthuỷ 7.3.1 Phân bố nang lợng khí xả động cơ diesel Nang lợng toàn bộ trong khí p xả của động cơ E có thể chia làm hai phần: p Nang lợng do dãn nở khí xả từ áp suất pb đến áp suất trong ống góp