CHƯƠNG TĂNG ÁP DIESEL TÀU THUỶ 6.1 Mục đích tăng áp cho động diesel tàu thuỷ: 6.1.1 Các phương pháp tăng công suất động diesel tàu thuỷ Cơ sở lý luận tăng công suất động diesel tàu thuỷ cơng thức tính tốn q trình cơng tác động cơ, sau: - Lượng khơng khí nạp vào xy lanh động Gkk [kg(kk)/công tác]; Gkk = i.Vs ηn ρkk (6-1) đó: Vs: thể tích cơng tác xy lanh ηn: hệ số nạp γkk: khối lượng riêng khơng khí nạp vào động i: số xy lanh - Lượng nhiên liệu phun vào xy lanh chu trình Gnl kg(nl)/ ct cơng tác] Gnl = i.qct (6-2) Trong đó: i:số xy lanh qct: lượng nhiên liệu cung cấp theo chu trình - Hệ số dư lượng khơng khí α tính cho chu trình: L α = ct (6-3) qct Lo - Cơng suất có ích động Ne [ ml – mã lực]: pe D S n.i Ne = k (6-4) m Trong đó: k: số pe: áp suất có ích bình qn D: đườmh kính xy lanh S: hành trình piston n:vịng quay i: số xy lanh m: hệ số kỳ, với động hai kỳ, với động bốn kỳ Các phương án thơng thường tăng cơng suất động bao gồm: - Tăng số xy lanh i kích thước bản, bao gồm đường kính xy lanh D hành trình piston S Khi đó, thể tích công tác xy lanh Vs = K.785D2.S tăng lên - Tăng số vịng quay n (v/p), cơng suất động cũng tăng lên Khi tăng vịng quay, vấn đề khó khăn tính tốn cân động đảm bảo bôi trơn Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 86 - Dùng động lai hai kỳ (m = 1), tăng gấp đơi cơng suất động bốn kỳ (m = 2) Trên thực tế, động hai kỳ có cơng suất lớn từ 1,6 ÷ 1,8 cơng suất động bốn kỳ có kích thước Tất phương án nêu trên, việc tăng công suất cho động kèm theo việc tăng kích thước động đồng thời với việc tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ cho động Phương án tăng công suất dựa công thức (6.4) đề cập sau phương pháp tăng nhiên liệu tiêu thụ Gm cho động giữ nguyên kích thước động cơ, gọi tăng áp động Thuật ngữ “tăng áp” muốn nói đến vấn đề tăng áp suất khơng khí nạp, chất vấn đề tăng công suất trường hợp phải tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ cho động Trên sở công thức (6.4), việc tăng pe làm tăng cơng suất có ích động Ne Hiệu suất thị ηi phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện đảm bảo trình cháy nhiên liệu, yếu tố quan trọng tỷ lệ lượng nhiên liệu khơng khí cấp vào xy lanh động Chính vậy, để tăng lượng nhiên liệu cấp vào xy lanh, người ta phài đồng thời tăng lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy Khối lượng riêng khơng khí nạp tính theo cơng thức: p γ kk = s (6-5) R.Ts Theo công thức (6.5), để tăng lượng không khí nạp, phải tăng áp suất khơng khí nạp ps, giảm nhiệt độ Ts Tăng công suất động diesel cách tăng áp suất khơng khí nạp để đảm bảo hiệu suất cháy toàn lượng nhiên liệu lớn sở kích thước động gọi cách đơn giản tăng áp Trong động tăng áp, người tăng áp thường sử dụng máy nén để tăng áp suất sinh hàn để giảm nhiệt độ khơng khí nạp cho động Mức độ tăng công suất động nhờ tăng áp so với động điều kiện chưa tăng áp đánh giá hệ số λta gọi mức độ tăng áp ta N eta pe = λta = (6-6) Ne pe Ttrong đó: Ne Neta cơng suất có ích Pe peta áp suất có ích bình qn động chưa tăng áp động tăng áp Đối với động chế tạo trước năm 1980, hệ số λta có giá trị phổ biến từ 1.5 ÷ Theo trị số áp suất có ích bình qn cac động tăng áp phụ thuộc vào mức độ tăng áp chúng sau: Mức độ tăng áp Thấp Trị số pe (kG/cm2) Động bốn kỳ Động hai kỳ ÷ 12 6÷8 Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 87 Vừa Cao 13 ÷ 20 21 ÷ 30 ÷ 12 14 ÷ 26 6.1.2 Các phương pháp tăng áp: Trong động tăng áp, người ta sử dụng máy nén thể tích cánh dẫn để nén khơng khí nạp Máy nén thể tích máy nén piston, máy nén trục vít, máy nén dùng hốc piston động … Các máy nén truyền động trực tiếp từ động cơ, dùng động điện dùng tua bin khí xả Tuỳ theo việc dẫn động máy nén, người ta phân biệt hình thức tăng áp giới, tăng áp tua bin khí máy nén tăng áp hỗn hợp a Tăng áp truyền động giới Hình 6.1 Động diesel tăng áp giới Máy nén khí thường máy nén thể tích máy nén cánh dẫn truyền động trực tiếp từ động Sơ đồ khối kết cấu động tăng áp truyền động giới hình 6.1, bao gồm: động diesel, cấu truyền động, máy nén khí, sinh hàn gió tăng áp bầu chứa khí nạp Tăng áp giới có ưu điểm đảm bảo khơng khí cung cấp cho động thay đổi chế độ khai thác động Nhược điểm phương pháp phí công để dẫn động máy nén, công dẫn động máy nén vượt q 10% cơng suất thị hiệu tăng áp không cao suất tiêu hao nhiên liệu tăng ge > 180g/(mlci.h) Tính đến tiêu kinh tế kỹ thuật, người ta áp dụng tăng áp giới cho cac động có áp suất tăng áp pk < 1.5 ÷ 1.6 kG/cm2 b Tăng áp tua bin khí xả lai máy nén: Tăng áp tua bin khí xả lai máy nén phương pháp dùng tua bin sử dụng lượng khí xả lai máy nén gió kiểu ly tâm gắn đồng trục với roto tua bin Trên hình 7.2 thể sơ đồ khối động diesel tăng áp tua bin khí máy nén Khí xả sau khỏi động qua biến đổi sơ cấp vào tua bin Công suất động tua bin trực tiếp sử dụng để dẫn động máy nén gió tăng áp Khơng khí nén trước cấp vào động làm mát thiết bị sinh hàn Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 88 Hình 6.2 Động diesel tăng áp tua bin khí máy nén Tăng áp tua bin khí máy nén đơn cho phép tăng công suất động diesel từ 50 ÷ 70%, tăng hiệu suất động từ ÷ 6%, suất tiêu hao nhiên liệu có ích giảm từ – 13%, nhiệt độ khí xả giảm 50oC Bằng số biện pháp cải tiến, tăng áp tua bin khí máy nén tăng cơng su ấ động từ đến lần Để chủ động định lượng mức độ tăng áp, người tăng áp trích phần lượng khí cháy xy lanh động dành cho tua bin cách tăng góc mở sớm cấu xả Trong trường hợp này, tua bin khí máy nén thiết bị tận dụng lượng khí xả Mặc dù tăng áp tua bin khí máy nén cải thiện tiêu kinh tế kỹ thuật động khả gia tải động Trên thực tế, động diesel thường trang bị tổ hợp tua bin khí máy nén với nhiều thiết bị phụ trợ, nhiều phương án cải tiến Các phương án kể như: biến đổi xung khí xả, ống phun ống khuyếch tán điều chỉnh được, phối hợp tăng áp giới tua bin khí máy nén, sử dụng máy nén hốc piston; sử dụng quạt gió phụ máy nén phụ vào mục đích giảm tải cho tổ hợp tua bin khí máy nén … 6.2 Sử dụng lượng khí xả cho tăng áp diesel tàu thuỷ: 6.2.1 Phân bố lượng khí xả động diesel Q trình xả động diesel bắt đầu thời điểm mở cấu xả (điểm b, hình 6.3) Có hai giai đoạn trình xả Giai đoạn thứ xả tự diễn với tốc độ lớn độ chênh lệch áp suất xy lanh ống góp khí xả Giai đoạn thứ hai diễn tác động piston khí quét, với tốc độ lưu động nhỏ Năng lượng toàn khí xả động E chia làm hai phần: - Năng lượng giãn nở khí xả từ áp suất pb đến áp suất ống góp trước tua bin phụ tải, thành phần ký hiệu E1, tương đương với phần diện tích S (becb) Đây thành phần lượng mang tính chất xung Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 89 - Năng lượng giãn nở khí xả tua bin khí máy nén từ áp suất phụ tải đến áp suất pOT (sau tua bin) Thành phần ký hiệu E2 tương đương với phần diện tích S(efqpe) Thành phần lượng mang tính chất ổn định P Pb b PT POT c p ΔV e m n q f V Hình 6.3 Phân bố lượng khí xả Tua bin khí xả sử dụng hai thành phần lượng nhiên mức độ sử dụng thành phần xung E1 phụ thuộc vào phương pháp tổ chức cấp khí xả đến tua bin Tuỳ thuộc vào cách tổ chức cấp khí xả đến tua bin, tua bin khí máy nén tăng áp có hai loại: - Tăng áp xung, khí áp suất khí xả trước tua bin thay đổi - Tăng áp đẳng áp, khí áp suất khí xả trước tua bin ổn định 6.2.2 Tăng áp xung Hình 6.4 Sơ đồ bố trí hệ thống tăng áp xung Đây hình thức tăng áp mà tua bin khí xả sử dụng nhiều thành phần lượng xung E1 Sử dụng lượng xung sử dụng trực tiếp động Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 90 cho việc sinh công tua bin Để thực mục đích đó, số biệm pháp sau thực hiện: - Tránh giãn nở khí xả sau khỏi tua bin cách dùng ống xả có kích thước nhỏ, tính tốn trước, tua bin đặt gần xy lanh - Tăng góc mở sớm xupáp xả tạo xung khí xả lớn - Tránh trùng hợp gây ảnh hưởng lẫn xung xy lanh khác nhau, ống xả xy lanh thường chế tạo riêng biệt; nối chung đường ống xả với khơng q ba xy lanh có thứ tự nổ cách xa Trên hình 6.4 sơ đồ tăng áp sử dụng tua bin khí xả lai máy nén kiểu xung Khí xả cấp đến tua bin theo hai nhóm xy lanh (số 1, 2, 4, 5, 6) qua hai đường ống xả có kích thước nhỏ Các động diesel hai kỳ thấp tốc tận dụng từ 35 ÷ 45% lượng xung E1 Các động diesel bốn kỳ đặt nhiều tua bin tận dụng từ 20 ÷ 30% lượng E1 6.2.3 Tăng áp đẳng áp: Trong hệ thống tăng áp đẳng áp, tồn khí xả từ động khỏi xy lanh đưa đến bình chứa tích lớn Tại đây, khí xả thực giãn nở nhỏ tăng thể tích ΔV (xem hình 6.5), động khí xả chuyển hoá thành nhiệt với nhiệt độ cao, áp suất bình ổn trước cấp đến tua bin Trên hình 6.5 biểu diễn sơ đồ tăng áp cấp khí kiểu đẳng áp Tồn khí xả khỏi động đưa đến bầu góp chung tích tương đối lớn Từ bầu góp chung này, khí xả cấp đến tua bin tăng áp Năng lượng khí xả phân bố trước tua bin E2 + ΔE2, ΔE2 phần lượng tương đương với diện tích S(emnfe) Mặc dù khơng trực tiếp sử dụng xung khí xả, tăng áp đẳng áp lại có cấp khí ổn định cho tua bin Đây điều kiện đảm bảo hiệu suất công tác tua bin cao Hình 6.5 Sơ đồ bố trí hệ thống tăng áp đẳng áp Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 91 6.2.4 Ưu nhược điểm tăng áp xung tăng áp đẳng áp Ưu điểm lớn tăng áp xung việc sử dụng trực tiếp xung lượng khí xả, động lớn khí xả giai đoạn xả tự Chính thế, tốc độ tua bin tăng nhanh có khả cung cấp đủ khí cho diesel động hoạt động chế độ nhỏ tải Tính tăng tốc động sử dụng tăng áp đẳng áp tốt Tuy nhiên, nhược điểm tăng áp xung hiệu suất công tác tua bin Do cần tạo xung, góc mở sớm xupáp xả tăng lên ảnh hưởng đến công suất thị động Tính hiệu tăng áp xung giảm áp suất tăng áp lớn Ngoài ra, kết cấu hệ thống phức tạp Ngược lại với tăng áp xung, tăng áp đẳng áp có hiệu sử dụng lượng tua bin cao Tăng áp đẳng áp khơng địi hỏi tăng góc mở sớm tăng cơng suất thị động Tăng áp đẳng áp đảm bảo tính kinh tế cao động cơ, đặc biệt động có mức độ tăng áp lớn hoạt động chế độ toàn tải Nhược điểm lớn tính tăng tốc động Đối với động hai kỳ hoạt động chế độ phụ tải khơng có khả quét khí cho xy lanh Trong trường hợp này, hệ thống tăng áp thường phải trang bị thêm quạt gió phụ 6.3 Sự thay đổi tiêu kinh tế kỹ thuật động tăng áp 6.3.1 Sự thay đổi hiệu suất giới động tăng áp So với động không tăng áp, động tăng áp có thơng số thị ηi gi thay đổi nhiều thơng số có ích ηe ge lại thay đổi nhiều Tính chất thay đổi thơng số có ích ηe ge thay đổi hiệu suất giới gây Tính chất thay đổi hiệu suất giới phụ thuộc vào hệ thống tăng áp, đó, cơng tổn hao cho ma sát hàm phụ thuộc vào vòng quay động Giả sử động trước sau tăng áp có số vịng quay khai thác nhau, đó, hiệu suất giới động tăng áp tính sau: η mTA = N eTA N eTA = N iTA N eTA + N m + N MN + NTB (6-7) đó: NMN: cơng suất chi phí cho lai máy nén NTB : công suất tua bin Gọi mức độ tăng áp động diesel là: λTA = máy nén: δ MN = N eTA ; công suất tương đối Ne N MN N tua bin: δ TB = TB so với công suất thị Ni Ni chưa tăng áp Biến đổi công thức (6.7) coi công suất tua bin truyền hết cho máy nén: N MN = NTB , ta có: λTA η m η mTA = (6-8) η m (λTA − 1) + Ví dụ: Khi λTA = 1,5 ; η m = 0,8 η mTA = 0,858 tức ηmTA tăng lên 0,058 (tức 5.8%) Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 92 Với động tăng áp giới, đó: δ TB = η mTA = λTA η m NTB = , trường hợp này: Ni η m (λTA − 1) + + δ MN (6-9) Khi đó, hiệu suất giới sau tăng áp phụ thuộc vào thay đổi λTA δ MN Ví dụ : λTA = 1,5;ηm = 0,8;δ MN = 0,1 tức ηmTA không thay đổi Nhưng tăng tiếp tục λTA làm cho δ TA tăng lên ηmTA giảm xuống 6.3.2 Sự thay đổi tỷ số tăng áp suất λ tăng áp Khi tăng áp, vấn đề cần quan tâm ứng suất động cơ, đó, tỷ số λ= pz thơng số đánh giá mức độ làm việc nhẹ nhàng, tin cậy với ứng suất pC thấp Từ cơng thức tính nhiệt lượng cháy đẳng tích: QZ = G.C1.(TZ − TC ) (6.10) đó: G: lượng khơng khí (nạp) xy lanh (kg) Cv: nhiệt dung riêng đẳng tích Trong q trình cháy đẳng tích CZ1 tăng áp có: pZ pZ TZ = = =λ pC pC TC (6-11) Kết hợp (6.10) (6.11), rút ra: λ= TZ QZ = +1 TC G.C1.TC (6-12) Từ (6.12), tăng lượng khơng khí nạp G, tỷ số tăng áp suất λ = pZ pC giảm xuống Ngoài ra, động tăng áp, việc tăng áp suất khơng khí nạp pa làm giảm thời gian chuẩn bị cháy, làm giảm tỷ số tăng áp suất λ 6.4 Tăng áp động diesel bốn kỳ Việc chuyển động sang tăng áp lần áp dụng cho diesel bốn kỳ Ngoài việc lắp đặt tổ hợp tua bin khí máy nén làm mát khơng khí nạp, động có tăng áp phải có số thay đổi sau: - Thay đổi thiết bị cung cấp nhiên liệu (bơm cao áp, vòi phun) để tăng lượng phun nhiên liệu cho chu trình - Thay đổi góc độ pha phối khí tăng kích thước cấu phân phối khí (xu páp hút xả) để đảm bảo lưu lượng khơng khí lớn qua động - Động có tăng áp phải thiết kế lại để đảm bảo độ bền nhiệt phù hợp với điều kiện làm việc nặng nề Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 93 - Do có hành trình bơm riêng biệt, động bốn kỳ làm việc khơng hồn tồn phụ thuộc vào q trình qt khí, nhờ chênh lệch áp suất khơng khí nạp khí xả Trên hình 6.6, phụ tải động khoảng 30%, áp suất tăng áp lớn áp suất khí xả: ps > px Khi động làm việc chế độ nhỏ tải 30%, áp suất khí xả nhỏ áp suất khơng khí tăng áp chế độ quét khí xy lanh động giai đoạn xupáp mở trùng pha khơng có Tuy nhiên, nhờ hành trình bơm mà động nạp khơng khí đủ cho q trình cháy chất lượng cháy Hình 6.6 Sự thay đổi thơng số hệ thống tăng áp động bốn kỳ theo phụ tải 6.5 Tăng áp động diesel hai kỳ Tăng áp cho động hai kỳ phức tạp nhiều so với động bốn kỳ đặc điểm sau đây: - Phải bảo đảm độ chênh áp suất Δp = ps – px > tất chế độ khai thác Trong trường hợp ngược lại, động dừng hoạt động khả qt nạp khơng khí chấm dứt - Hệ số dư lượng khơng khí qt động hai kỳ đòi hỏi lớn động bốn kỳ (đ/c hai kỳ ϕ a = 1,45 ÷ 1,65 ; đ/c bốn kỳ ϕ a = 1,07 ÷ 1,35 ) động hai kỳ địi hỏi lưu lượng khơng khí máy nén cung cấp lớn Vì vậy, công suất tiêu thụ máy nén cao - Khi áp suất thị bình quân nhau, nhiệt độ khí xả động hai kỳ thường thấp động bốn kỳ (đ/c hai kỳ: t kx = 3500 ÷ 4500 C; đ/c bốn kỳ: t kx = 4500 ÷ 5000 C) Đây khó khăn gặp phải khí tăng cơng suất tua bin - Khi tăng áp, ứng suất nhiệt ứng suất động hai kỳ thường cao so với động bốn kỳ Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 94 Chính vậy, hệ thống tăng áp động hai kỳ thường phức tạp nhiều so với động bốn kỳ Sự khác thiết kế, trang bị phụ thường gặp động hai kỳ bao gồm: - Các thiết kế tính tốn, thử nghiệm chặt chẽ nhằm đảm bảo hiệu suất cao tua bin máy nén Các động hai kỳ thấp tốc, công suất lớn thường trang bị tổ hợp tua bin khí xả tăng áp đẳng áp - Trang bị thiết bị phụ, tự động điều chỉnh (các ống phun ống khuyếch tán xoay được…) nhằm phục vụ động làm việc chế độ phụ tải nhỏ - Các thiết bị giảm mát khơng khí nạp (đặc biệt khí pha tổn thất khí nạp) van bướm gió, van chiều… - Quạt gió phụ để bổ sung khơng khí nạp giảm tải máy nén 6.6 Làm mát không khí tăng áp Cùng với việc tăng áp suất, vấn đề làm mát khơng khí tăng áp định lớn đến việc tăng lượng khơng khí nạp đó, đến cơng suất động Pe Pk/Po 1.5 2.0 2.5 Hình 6.7 Quan hệ áp suất tăng áp áp suất có ích bình qn làm mát đến 250 C; làm mát đến 300 C; khơng làm mát Hình 6.7 cho ta mối quan hệ áp suất có ích bình qn pe mức độ tăng áp có làm mát, làm mát khơng làm mát Bên cạnh đó, làm mát khơng khí tăng áp cịn làm giảm ứng suất nhiệt động Tuỳ thuộc vào mức độ tăng áp, nhiệt độ làm mát thường quy định cao nhiệt độ ngưng tụ nước khơng khí Khi khai thác thiết bị làm mát khơng khí tăng áp, định kỳ phải xả nước ngưng tụ Các thiết bị làm mát khơng khí tăng áp thường dùng cho tàu thuỷ thiết bị trao đổi nhiệt kiểu thu hồi nhiệt, kiểu bay kiểu giãn nở tua bin Thiết bị dụng cụ đo, báo thường dùng nhiệt kế đo nhiệt độ vào khơng khí nước Thiết bị đo sức cản độ chênh lệch cột áp lối vào Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 95 lối bầu làm mát Độ chênh quy định bầu làm mát không khí tăng áp thường khoảng 20 ÷ 25 cm cột nước 6.7 Kết cấu tổ hợp tuabin khí máy nén tăng áp diesel tàu thuỷ 6.7.1 Nguyên lý hoạt động Tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp chế tạo nhằm mục đích sử dụng lượng khí xả để lai máy nén cung cấp khơng khí nạp với áp suất cao cho động Trên hình (6.8) mơ tả ngun lý hoạt động tổ hợp tua bin khí máy nén Khí xả động disel cấp vào tua bin theo đường khí xả vào (exhaust gas in), sau qua cụm ống phun biến đổi lượng thành động năng, thổi vào cánh tua bin để quay rotor tua bin (turbine rotor) ngồi qua đường dẫn khí (exhaust gas out) Cánh máy nén gắn đồng trục với rotor tua bin, quay hút khơng khí qua phin lọc đường vào (air in), qua cánh máy nén (compressor), khơng khí đẩy vào buồng nén kiểu ống xoắn tăng áp (compressed air out) Đường khí xả thoát khỏi tổ hợp tua bin máy nén nối với đường ống xả ngồi, đường khơng khí nén nối với ống nạp động diesel Rotor tua bin quay hai ổ đỡ kiểu vịng bi bạc Hình 6.8 Ngun lý hoạt động tổ hợp tua bin khí máy nén 6.7.2 Kết cấu tua bin khí máy nén Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 96 Kết cấu tổ hợp tua bin khí máy nén dùng cho tăng áp động diesel tàu thuỷ (hình 6.9) chia thành phần: thân tua bin (bao gồm thân phía tua bin, thân phía máy nén thân giữa), roto có gắn cánh tua bin cánh máy nén, thiết bị tăng hiệu suất công tác (phía khí xả: biến đổi xung, ống phun; phía máy nén: cánh hướng khơng khí vào, ống khuyếch tán, khoang khuyếch tán), bạc đỡ vòng bi, thiết bị làm kín, thiết bị giảm chấn, thiết bị bơi trơn, … Trong số tua bin khí máy nén, thiết bị bị tăng hiệu suất cơng tác cịn tự động điều chỉnh Thân tua bin Thân tua bin có phần: Thân tua bin bao gồm: đường nhận khí xả, đưa khí xả đến cụm ống phun để biến đổi lượng thành động cụm ống phun trước vào bánh cánh công tác gắn trục roto tua bin Thân tua bin chứa cụm ổ đỡ kiểu vòng bi (hoặc bạc) đầu trục rotor phía tua bin Khoang cụm ổ đỡ nơi chứa ( góp) dầu bơi trơn - Thân phía máy nén bao gồm đường vào khơng khí nén cụm cánh khuyếch tán biến đổi động thành áp trước đưa vào ống xoắn tăng áp Thân máy nén có khoang chứa cụm ổ đỡ kiểu vòng bi (hoặc bạc) đầu trục rotor phía máy nén nơi chứa gom dầu bơi trơn - Thân giữa, đường khí xả, cịn chân bệ thân trung gian liên kết phần tua bin thân máy nén thành khối Thân nơi đặt vách ngăn trung gian nhằm phân biệt cách nhiệt khơng khí khí xả Các phần thân thân tua bin chịu nhiệt độ cao khí xả đó, thường có khoang làm mát với cơng chất nước làm mát động Hình 6.9 Kết cấu tua bin khí máy nén Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 97 Rotor Rotor tua bin phần quay, có gắn bánh cánh tua bin cánh máy nén Trên hai đầu rotor bánh cánh máy nén có gắn vành thép mỏng để tạo làm kín kiểu khuất khúc, thiết bị : - Bộ làm kín tua bin có mục đích làm kín khoang dầu bơi trơn với khí xả - Bộ làm kín phía máy nén có mục đích làm kín khoang dầu bơi trơn với khu vực khơng khí nén - Trên cánh máy nén (phía tua bin) tạo với vách ngăn trung gian làm kín, nhằm mục đích tăng cường làm kín, đặt thân tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp Thiết bị tăng hiệu suất công tác Các thiết bị làm tăng hiệu suất q trình cơng tác tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp, bao gồm : - Thiết bị tăng hiệu suất công tác phía khí xả, bao gồm : biến đổi xung ống phun (hình 6.9) Bộ biến đổi xung bố trí hệ thống ống góp khí xả sau động diesel Tuỳ thuộc vào đặc điểm hệ thống tăng áp, biến đổi xung tạo xung động (tăng áp xung) tích trữ (tăng áp đẳng áp) Cụm ống phun đặt sau hệ thống ống góp khí xả, trước cánh công tác rotor tua bin, nhằm mục đích biến đổi nhiệt khí xả thành động thổi vào cánh công tác tua bin - Thiết bị tăng hiệu suất cơng tác phía khơng khí, bao gồm: cánh hướng dịng khơng khí vào, ống khuyếch tán (hình 6.9) Cánh hướng dịng khơng khí vào cánh máy nén, nhằm mục đích ổn định dịng chảy khơng khí vào cánh máy nén Cụm ống khuyếch tán đặt thân máy nén, với ống xoắn tăng áp, biến đổi động dòng khơng khí khỏi cánh máy nén thành áp Bạc đỡ, vòng bi giảm chấn Thiết bị làm giảm ma sát khí rotor quay, chống dịch chuyển dọc trục, giảm rung động, bao gồm vòng bi (hoặc bạc) giảm chấn - Bạc đỡ : bao gồm hai loại bạc đỡ bạc chặn (hình 6.9) - Vịng bi : bao gồm hai loại bạc đỡ bạc chặn (hình 6.9) - 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 hư hỏng rung động gây nên Dầu bơi trơn Tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp áp dụng hình thức bơi trơn cho vịng bi (hoặc bạc), bao gồm: hệ thống độc lập với bơm độc lập, dùng khoang dầu với bơm dầu rotor tua bin lai - Hệ thống dầu bôi trơn độc lập bao gồm két, bơm dầu độc lập, van đường ống … Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 98 - Dùng khoang dầu độc lập hình 6.9, bố trí bơm dầu đầu trục rotor lai - Một số loại tua bin tăng áp cỡ nhỏ dùng chung dầu với hệ thống bôi trơn động 6.8 Khai thác tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp 6.8.1 Các thiết bị đo báo a Nhiệt kế - Nhiệt kế đo nhiệt độ khí xả vào tua bin - Nhiệt kế đo nhiệt độ khơng khí sau máy nén, vào sinh hàn khí tăng áp - Nhiệt kế đo nhiệt độ nước làm mát vào sinh hàn khơng khí tăng áp b Đồng hồ áp suất - Các áp kế đo áp suất khơng khí tăng áp - Các áp kế đo áp suất dầu bôi trơn - Các áp kế đo áp suất nước làm mát c Đo sức cản thuỷ lực - Thiết bị ống chữ U độ chênh cột áp lối vào phin lọc khơng khí vào máy nén - Thiết bị ống chữ U độ chênh cột áp lối vào lối bầu làm mát khơng khí tăng áp d Đo vòng quay - Thiết bị đo vòng quay rotor tua bin 6.8.2 Vận hành, khai thác tổ hợp diesel tua bin khí máy nén tăng áp a Chuẩn bị - Kiểm tra trạng thái sẵn sàng hoạt động - Kiểm tra mức dầu hốc (loại VTR) két chứa két trọng lực (loại MET) - Mở van xả đáy tua bin, hốc xả sinh hàn, ống nạp - Kiểm tra thiết bị đo, báo b Theo dõi hoạt động - Kiểm tra theo dõi thông số, đặc biệt vòng quay tua bin áp suất tăng áp Sự thay đổi thông số phải phù hợp với thay đổi chế độ hoạt động động - Kiểm tra, theo dõi bôi trơn tua bin khí máy nén - Kiếm tra, theo dõi rung động, tiếng ồn tua bin khí máy nén - Nếu thiết bị phụ trợ không hoạt động tự động cần phải đưa chúng vào hoạt động kịp thời c Ho máy nén xử lý Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 99 Ho máy nén (như quen gọi ho tua bin) có nhiều nguyên nhân: - Nguyên nhân tiềm ẩn chất lượng trình cháy xy lanh động tình trạng kỹ thuật tổ hợp tua bin khí máy nén tăng áp - Nguyên nhân trực tiếp sóng gió làm thay đổi tải vịng quay máy mức độ tương đối lớn thời tiết xấu Khi vịng quay động tăng, lưu lượng khơng khí nạp vào xy lanh tăng làm giảm áp suất đối áp máy nén Trong đó, qn tính rotor, vòng quay máy nén giữ nguyên làm cho tốc độ dịng khơng khí qua máy nén tăng đột ngột Lưu lượng gió tức thời tăng làm đặc tính sức cản tuyến nạp tăng lên Ngay sau đó, vịng quay động giảm xuống làm giảm lưu lượng máy nén, đưa điểm làm việc máy nén từ điểm D (vốn gần điểm giới hạn ho C) điểm giới hạn ho C (hình 6.10) Tại điểm C, máy nén chưa ho Tuy nhiên, cường độ q trình nói q lớn, hệ thống khơng dừng điểm C mà chuyển tiếp vầ điểm B có lưu lượng âm, dịng khơng khí nạp ngược từ hệ thống nạp qua cánh máy nén Điều xem sóng áp suất ngược từ ống góp khơng khí nạp mơi trường Theo đặc tính cơng tác hệ thống, đặc tính sức cản giảm đột ngột làm tăng lưu lượng máy nén (từ A B) Do cường độ trình, thay đổi lưu lượng cột áp khơng dừng điểm B mà chuyển từ B D Sự thay đổi đột ngột yếu tố: cột áp từ dương sang âm, lưu lượng từ dương, khơng sang âm, dịng chảy vào, đứng n trào ngược máy nén làm máy nén tổ hợp phát âm dội, rung động mạnh gọi ho máy nén Để chống ho, xả bớt gió tăng áp, giảm tay ga, chạy quạt gió phụ, … có điều kiện kiểm tra lại tổ hợp tua bin máy nén, vòi phun bơm cao áp, xu páp… Hình 6.10 Đặc tính làm việc máy nén ho Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 100 Câu hỏi ơn tập chương: Trình bày đồ thức tròn góc độ mở sớm, đóng muộn xupáp xả, nạp, xupáp khởi động góc cấp nhiên liệu động bốn kỳ tăng áp cao Trình bày, vẽ sơ đồ nguyên lý kiểu quét khí động Diesel hai kỳ? Các phương pháp tăng áp cho động Diesel? Các kiểu quét khí sử dụng động diesel hai kỳ Trị số thời gian tiết diện gì? Trình bày phương pháp vệ sinh tua bin, máy nén động hoạt động, cần lưu ý rửa tua bin nước? Mô tả có hình vẽ : - Một hệ thống tua bin tăng áp xung - Một hệ thống tua bin tăng áp đẳng áp Nêu ảnh hưởng tăng áp tới thông số động Trình bày tượng ổn định tổ hợp tua bin- máy nén, nêu nguyên nhân biện pháp khắc phục? Trình bày sơ đồ tua bin tăng áp nêu đặc điểm hai loại tua bin xung lực đẳng áp 10.Nêu yếu tố ảnh hưởng đến khả tăng áp hệ thống tăng áp? 11.So sánh hệ thống tăng áp đẳng áp xung áp, cách nhận biết thực tế động cơ, ứng dụng thực tế? 12.Trình bày sơ đồ tăng áp hỗn hợp song song thường áp dụng tàu thuỷ? 13.Trình bày sơ đồ tăng áp hỗn hợp nối tiếp thường áp dụng tàu thuỷ? 14.Trình bày phương pháp tăng áp cho động cơ, đặc điểm tăng áp động Diesel hai kỳ? 15.Bảo dưỡng tổ hợp tua bin - máy nén cần làm gì, lưu ý vệ sinh TBMN mà động hoạt động? Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 2008 http://www.ebook.edu.vn 101 ... (kG/cm2) Động bốn kỳ Động hai kỳ ÷ 12 6? ?8 Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 20 08 http://www.ebook.edu.vn 87 Vừa Cao 13 ÷ 20 21 ÷ 30 ÷ 12 14 ÷ 26 6. 1 .2 Các phương pháp tăng áp: Trong động. .. nén … 6 .2 Sử dụng lượng khí xả cho tăng áp diesel tàu thuỷ: 6 .2. 1 Phân bố lượng khí xả động diesel Q trình xả động diesel bắt đầu thời điểm mở cấu xả (điểm b, hình 6. 3) Có hai giai đoạn trình. .. áp cho động cơ, đặc điểm tăng áp động Diesel hai kỳ? 15.Bảo dưỡng tổ hợp tua bin - máy nén cần làm gì, lưu ý vệ sinh TBMN mà động hoạt động? Động Diesel tàu thủy - Đại học GTVT TP.HCM - 20 08 http://www.ebook.edu.vn