Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ động lực tàu thủy bao gồm: - Hệ động lực chính tàu thuỷ: Dùng để sinh công cơ học, sinh ra lực đẩy tàu để tàu đạt được vận tốc nhất định. - Hệ động lực phụ: Các tổ hợp Điêzel l
CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU CHUNG1. Hệ động lực tàu thủy bao gồm: - Hệ động lực chính tàu thuỷ: Dùng để sinh công cơ học, sinh ra lực đẩy tàu để tàu đạt được vận tốc nhất định.- Hệ động lực phụ: Các tổ hợp Điêzel lai máy phát điện, động cơ lai máy nén khí, lai bơm .- Các hệ thống phục vụ.Hình 1-1. Sơ đồ cây hệ động lực tàu thủy2. Hệ động lực chính tàu thuỷ* Hệ động lực chính Điêzel Máy chính là động cơ Điêzel lai chân vịt. Máy chính có thể là động cơ thấp tốc, cao tốc hoặc trung tốc có thể đảo chiều hoặc không đảo chiều. Hệ động lực chính điêzel lai chân vịt được truyền động có thể trực tiếp, qua ly hợp hoặc qua hộp số đảo chiều. Chân vịt có thể là loại chân vịt biến bước hoặc định bước.Hệ động lực chính điêzel có thể dùng một động cơ lai 1 chân vịt, có thể hoặc không qua ly hợp (truyền động trực tiếp) hoặc hai động cơ lai một chân vịt hoặc nhiều động cơ lai thứ tự nhiều chân vịt.* Hệ động chính lực hơi nước- Máy hơi nước kiểu piston.- Tua bin hơi.* Hệ động lực chính Điêzel - tua bin khí: là tổ hợp giữa điêzel, tua bin khí với chân vịt. Hệ động lực này tận dụng được ưu điểm riêng lẻ của từng loại riêng biệt.3. Hệ động lực phụTrên tàu thường dùng các hệ động lực phụ để phục vụ cho các hoạt động của máy chính và con tàu. Hệ động lực phụ cơ bản xét đến đó là tổ hợp điêzel lai máy phát. Ngoài năng lượng cơ học để lai máy phát từ động cơ điêzel còn có thể dùng tua bin hơi, tua bin khí (qua hộp giảm tốc). Hệ động lực phụ có thể kể đến nữa là các tổ hợp máy lai - máy nén khí, máy lai - máy lọc, máy lai- bơm .4. Các hệ thống phục vụĐể cho máy chính, máy phụ và cả con tàu hoạt động, cần rất nhiều hệ thống phục vụ cho nó. Các hệ thống phục vụ được chia làm hai nhóm chính là các hệ thống trong buồng máy và các hệ thống trên boong.* Hệ thống trong buồng máy:- Các hệ thống phục vụ động cơ điêzel, nồi hơi, máy nén khí .- Hệ thống ballast1MÁY TÀU THUỶHệ động lực chính tàu thuỷHệ động lực phụ tàu thuỷHệ thống tàu thuỷ Hệ thống trên boong HĐL chính Diezel chân vịt- Hệ thống Ballast- Hệ thống Lacanh- Hệ thống cứu hoả- Hệ thống nước S. hoạt- Hệ thống xử lý nước thải -Hệ thống máy lạnhHĐL chính tua bin khí HĐL chính tàu chuyên dụng dụng - Diezel máy phát- Động cơ máy- Hệ thống lái - Hệ thống neo - tời - Hệ thống cẩu trục- Hệ thống đóng mở nắp hầm hàngHĐL chính hơi nước - Hệ thống lacanh- Hệ thống cứu hoả- Hệ thống nước sinh hoạt- Hệ thống xử lý nước thải- Hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí.* Hệ thống trên boong:- Hệ thống lái - Hệ thống neo - tời - Hệ thống cẩu trục- Hệ thống đóng mở nắp hầm hàng.Các tàu chuyên dụng còn có các hệ thống đặc biệt phục vụ cho các tính năng chuyên dụng.2 CHƯƠNG 2 ĐỘNG CƠ ĐIÊZEL VÀ CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ § 2.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIÊZELI. Giới thiệu chung về động cơ đốt trong1. Định nghĩa động cơ đốt trong và động cơ điêzel tàu thuỷĐộng cơ nhiệt bao gồm động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài.Động cơ đốt ngoài: Là loại động cơ nhiệt có quá trình đốt cháy nhiên liệu được tiến hành ở bên ngoài động cơ. (Ví dụ: Máy hơi nước kiểu Piston, tua bin hơi nước .).Động cơ đốt trong: Là loại động cơ nhiệt trong đó việc đốt cháy nhiên liệu, sự toả nhiệt và quá trình chuyển hoá từ nhiệt năng của môi chất công tác (hỗn hợp khí đốt do việc cháy nhiên liệu), sang cơ năng được tiến hành ngay trong bản thân động cơ. (VD: động cơ điêzel, động cơ cacbua ratơ, động cơ ga .).Động cơ điêzel là một loại động cơ đốt trong kiểu piston dùng nhiên liệu lỏng dầu, mà trong đó nhiên liệu được đưa vào xilanh cuối quá trình nén, tự bắt lửa trong không khí có nhiệt độ cao do bị nén trong xilanh. Động cơ điêzel còn gọi là động cơ tự cháy (trên tàu thuỷ chỉ dùng loại này).II. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của động cơ diêzel 4 kỳ theo chu trình lý thuyếtĐộng cơ điêzel 4 kỳ là loại động cơ điêzel hoàn thành một chu trình công tác phải dùng 4 hành trình piston tương ứng với hai vòng quay tức 720o góc quay trục khuỷu.Chu trình công tác của động cơ điêzel 4 kỳ gồm: nạp, nén, nổ (cháy giãn nở) sinh công, xả.1) Quá trình nạp khíPiston đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp hút mở, xupáp xả đóng, thể tích trong xilanh (phía trên piston) tăng lên làm áp suất trong xilanh giảm xuống. Nhờ sự chênh lệch áp suất mà không khí từ bên ngoài được hút vào xilanh (thông qua bầu lọc khí, ống hút và miệng xilanh). Khi piston xuống đến điểm chết dưới thì xupáp hút đóng lại hoàn toàn kết thúc quá trình nạp khí.2) Quá trình nén khíCác xupáp hút và xupáp xả đều đóng kín. Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, không khí trong xilanh bị nén lại rất nhanh do thể tích của xilanh giảm dần (khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT thì thể tích trong xilanh chỉ bằng 1/15 - 1/22 thể tích ban đầu) nên áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên rất cao. Cuối quá trình nén, áp suất khí nén có thể lên tới 40 - 50Kg/cm2 kèm theo việc tăng nhiệt độ không khí lên tới 500-7000C, cao hơn nhiều so với nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu.Hình 2-1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 4 kỳVề mặt lý thuyết thì khi piston lên đến ĐCT, nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt dưới dạng sương mù kết thúc quá trình nén khí.3NẠP NÉN NỔ XẢ Việc nạp khơng khí vào xilanh biểu diễn trên đồ thức chỉ thị bằng đường ba. Hành trình này của piston gọi là thì hút.3) Q trình cháy giãn nở sinh cơng (kỳ nổ)Các xupáp vẫn đóng kín. Piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vào buồng đốt gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Q trình cháy khoảng 40% nhiên liệu gần như là q trình đẳng tích và được biểu diễn bằng đường cz'. Số 60% nhiên liệu còn lại cháy ở trong điều kiện gần như là đẳng áp (đường z'z). Nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy tăng lên mãnh liệt (áp suất có thể lên tới 60 - 120 KG/cm2, nhiệt độ lên tới 1500 - 2000oC) khí cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống thơng qua cơ cấu biên làm quay trục khuỷu. Q trình cháy và giãn nở kết thúc được biểu thị bằng đường (z'ze) điểm (e) ứng với lúc piston ở ĐCD.Hình 2-2. Đồ thị chỉ thị lý thuyết của động cơ điêzel 4 kỳ4) Q trình thải khí (kỳ xả)Xupáp xả mở, xupáp hút đóng, piston đi từ ĐCD lên ĐCT, khi piston ở ĐCD xupáp xả bắt đầu mở, khí thải trong xilanh tự xả ra ngồi, sau đó piston đi lên tiếp tục đẩy khí thải ra. Khi piston lên đến điểm chết trên thì xupáp thốt đóng lại, xupáp hút lại mở ra, khơng khí lại được nạp vào xilanh để bắt đầu một chu trình mới. Q trình thải khí được biểu diễn bằng đường eb trên đồ thức.Các chu trình hoạt động tiếp diễn liên tục khiến cho động cơ hoạt động liên tục.5) Các nhận xét về chu trình lý thuyết:Trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh cơng, các q trình còn lại điều tiêu tốn cơng và làm nhiệm vụ phục vụ cho q trình sinh cơng. Sự quay trục động cơ trong thời gian của ba hành trình còn lại xảy ra nhờ dự trữ năng lượng mà bánh đà đã tích luỹ được trong thời gian hành trình cơng tác của piston hoặc nhờ cơng của các xilanh khác.Để khởi động động cơ, đầu tiên cần nhờ năng lượng bên ngồi quay nó (bằng khơng khí nén hay là bằng động cơ điện), chỉ sau khi nén khơng khí trong xilanh và cung cấp nhiên liệu có thể nhận được sự bốc cháy, sau đó động cơ mới bắt đầu tự hoạt động.Mỗi q trình (hút, nén, nổ, xả) đều được thực hiện trong một hành trình của piston tương ứng bằng 180o góc quay của trục khuỷu. Các xupáp đều bắt đầu mở hoặc đóng kín đúng khi piston ở vị trí điểm chết do đó chưa tận dụng được tính lưu động của chất khí. Kết quả là nạp khơng đầy và thải khơng sạch khí, ảnh hưởng tới q trình cháy nhiên liệu nên hiệu suất động cơ giảm.Nếu nhiên liệu được phun vào buồng đốt đúng lúc piston ở ĐCT thì sẽ khơng tốt vì: Thực tế sau khi tự phun vào buồng đốt, nhiên liệu khơng lập tức bốc cháy ngay mà cần phải có một thời gian để chuẩn bị cháy (gồm thời gian để nhiên liệu hồ trộn với khí nén trong buồng đốt, thời gian nhiên liệu bốc hơi và hấp thụ nhiệt trong buồng đốt để nâng nhiệt độ của nó lên tới nhiệt độ tự bốc cháy). Gọi là thời gian trì hỗn sự cháy τi.Như vậy nếu nhiên liệu phun đúng khi piston ở ĐCT thì khi nhiên liệu chuẩn bị xong để bắt đầu cháy piston đã đi xuống một đoạn khá xa (làm thể tích trong xilanh tăng lên, áp suất và nhiệt độ hỗn hợp giảm) ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng cháy nhiên liệu. Do vậy cơng sinh ra của q trình giãn nở sẽ giảm làm cơng suất động cơ giảm.Mặt khác để phun hết một lượng nhiên liệu vào buồng đốt cần phải có một thời gian nhất định, như vậy số nhiên liệu phun vào sau sẽ cháy khơng tốt, hoặc chưa kịp cháy đã bị thải ra ngồi. Vì thế hiệu suất động cơ giảm.4zcbaPVz’d1ree’VcVsVmaxd2P0c’ III. Sự điều chỉnh cho động cơ điêzel 4 kỳ làm việc theo chu trình thực tếQua phân tích nhược điểm của chu trình lý thuyết và qua khảo sát thực tế cho thấy: Thời điểm đóng mở các xupáp và thời điểm phun nhiên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến công suất của động cơ. Vì vậy cần phải xác định các thời điểm đó như thế nào để đảm bảo có công suất và hiệu suất động cơ được lớn nhất.Nếu động cơ hoạt động theo chu trình lí thuyết sẽ không thoả mãn yêu cầu trên, thậm chí có thể động cơ không hoạt động được. Vì vậy phải điều chỉnh lại cách phân phối khí và thời điểm phun nhiên liệu. Các quá trình hoạt động thực tế của động cơ theo góc quay trục khuỷu có thể trình bày trên giản đồ tròn dạng xoắn ốc.Hình 2-3. Đồ thị phân phối khí động cơ 4 kỳ1) Ở quá trình nạp khí: Xupáp hút mở trước khi piston đến điểm chết trên một góc ϕ1. Góc ϕ1 gọi là góc mở sớm xupáp hút (ứng với đoạn d1b trên đồ thức chỉ thị). Giá trị góc ϕ1: 18 - 30o làm như vậy để khi piston tới điểm chết trên tức là lúc bắt đầu nạp thì xupáp hút đã được mở tương đối lớn do đó giảm sức cản, bảo đảm nạp được không khí nhiều hơn.Đồng thời xupáp nạp cũng đóng muộn hơn so với điểm chết dưới một góc góc ϕ2 (ứng đoạn ad2). Thường ϕ2 = 18 - 450 gọi là góc đóng muộn xupáp nạp. Làm như vậy là để lợi dụng một cách có hiệu quả sự chênh lệch áp suất và quán tính của không khí lưu động trong ống nạp, để tăng thêm lượng khí nạp vào xilanh.Như vậy quá trình nạp thực tế của động cơ không phải bằng 180o mà bằng 180o + ϕ1+ ϕ2 góc quay trục khuỷu. Tức thời gian thực tế của quá trình nạp lớn hơn thời gian của hành trình nạp . 2) Ở quá trình thải khí: Xupáp xả đã được mở sớm hơn trước khi piston đến điểm chết dưới một góc ϕ3 = 35 - 45o gọi là góc mở sớm xupáp xả (ứng với đoạn e'e). Mở sớm xupáp xả để giảm áp suất trong xilanh ở giai đoạn thải khí do đó giảm được công tiêu hao piston đẩy khí thải ra ngoài, mặt khác nhờ đó lượng khí sót trong xilanh cũng giảm do đó tăng lượng khí nạp mới cho xilanh.Đồng thời để thải sạch hơn sản phẩm cháy, xupáp xả được đóng muộn hơn so với điểm chết trên góc ϕ4 = 18 - 25o gọi là góc đóng muộn xupáp xả (ứng với đoạn br trên đồ thức). Như vậy quá trình thải của động cơ kéo dài 180o + ϕ3 + ϕ4.Do ở cuối quá trình thải xupáp xả đóng muộn và xupáp hút mở sớm nên có một thời gian cả hai xupáp đều mở trên đồ thức chỉ thị công (đồ thị công) đoạn d1r gọi là thời kì trùng điệp: góc ϕ1 + ϕ4 gọi là góc trùng điệp của các xupáp.3) Thời điểm phun nhiên liệu:Ở cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng đốt nhờ vòi phun lắp trên nắp xilanh sớm hơn trước khi piston lên tới điểm chết trên. Mục đích phun sớm nhiên liệu là để nhiên liệu có thời gian chuẩn bị cháy, khi nhiên liệu đủ điều kiện cháy là lúc piston bắt đầu đi xuống.Góc phun sớm phải tính toán sao cho quá trình cháy xảy ra mãnh liệt nhất khi piston ở vị trí tương ứng 5 - 10o góc quay trục khuỷu sau ĐCT, khi đó khí cháy sẽ thực hiện một công lớn nhất.Trị số góc phun sớm: ∝ = 10 - 30o trước ĐCT theo góc quay trục khuỷu (ứng với đoạn c'c) và phụ thuộc tốc độ quay của động cơ.IV. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của động cơ diêzel 2 kỳ theo chu trình lý thuyếtĐộng cơ điêzel 2 kỳ là loại động cơ điêzel hoàn thành một chu trình công tác trong hai hành trình của piston - tương ứng với một vòng quay hoặc 360o góc quay của trục khuỷu.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng5ϕ1 (18 ÷ 30o): Góc mở sớm xupáp nạpϕ2 (18 ÷ 45o): Góc đóng muộn xupáp nạpϕ3 (35 ÷ 45o): Góc mở sớm xupáp xảϕ4 (18 ÷ 25o): Góc đóng muộn xupáp xảα (10 ÷ 30o): Góc phun sớm nhiên liệuαϕ1ϕ4ϕ3ϕ2nénnạpnổxả Hình 2-4. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòngHình 2-5. Đồ thị chỉ thị lý thuyết của động cơ 2 kỳ* Đặc điểm cấu tạo:- Không có xupáp- Các cửa nạp và các cửa xả được bố trí xung quanh trên thành xilanh về hai phía đối diện nhau. Mép trên của cửa xả cao hơn mép trên của cửa nạp. Các cửa nạp có hướng vát lên phía trên để tạo hướng đi của dòng khí nạp lùa lên phía trên sát nắp xilanh (hoàn thiện việc làm sạch phía trên xilanh).- Việc đóng mở các cửa khí do piston đảm nhiệm piston thường làm có đỉnh lồi.- Có lắp một bơm hút đặc biệt (bơm quét khí) để nạp không khí vào buồng chứa dưới áp suất 1,15 - 1,25 bar khi làm việc không tăng áp hay là dưới áp suất 1,4 - 1,8 bar khi làm việc có tăng áp. Khi làm việc không tăng áp dùng bơm piston hay bơm rôto làm bơm quét khí (trích công suất từ động cơ để lai bơm quét khí). Khi làm việc có tăng áp dùng tổ hợp tua bin – máy nén.Chu trình công tác được thực hiện trong 2 hành trình piston:1.1 Hành trình thứ nhất: Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên- Cho rằng tại thời điểm đầu piston nằm ở điểm chết dưới, lúc đó các cửa nạp và thải đều mở. Lúc này khí nạp được bơm quét khí thổi vào xilanh (với áp suất 1,15 - 1,2bar). Do có áp suất lớn hơn áp suất khí thải trong xilanh nên khí nạp sẽ lùa khí 6123456781091. Piston2. Ống góp khí xả3. Các cửa xả4. Sơmi xilanh5. Nắp xilanh6. Vòi phun7. Các cửa nạp8. Hộp khí quét9. Bơm quét khí10. Bầu lọc khí- bk: Quá trình thay khí- ka: Quá trình xả khí sót- ac: Quá trình nén- cz’: Quá trình cháy đẳng tích- z’z: Quá trình cháy đẳng áp- ze: Quá trình dãn nở- ek: Quá trình xả tự dozcbaPVz’ekVcVs0 thải qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn quét khí hoặc là giai đoạn thay khí vì nó vừa thải khí cũ vừa nạp khí mới.- Piston đi từ ĐCD lên, các cửa nạp và thải dần dần đều đóng lại. Piston đi lên một đoạn thì đóng kín cửa nạp trước (đường bk trên đồ thức chỉ thị).- Khi cửa nạp đã đóng, khí nạp đã ngừng không vào xilanh nữa, nhưng vì cửa thải vẫn còn mở nên khí thải vẫn tiếp tục qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn xả khí sót. Trong giai đoạn này có một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải ra ngoài nên còn gọi là giai đoạn lọt khí. Khi piston đi lên đóng kín cả các cửa thải thì kết thúc giai đoạn lọt khí (đường ka trên đồ thức chỉ thị).-Piston tiếp tục đi lên điểm chết trên, giai đoạn này làm nhiệm vụ nén khí, quá trình xảy ra tương tự như trong động cơ 4 kỳ (đường ac trên đồ thức chỉ thị). Áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên rất nhanh. Khi piston đến gần điểm chết trên thì nhiên liệu được phun vào xilanh dưới dạng sương mù qua vòi phun.1.2 Hành trình thứ hai:- Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Một phần nhiên liệu cháy ở thể tích không đổi theo đường (cz'), phần cón lại cháy theo áp suất không đổi (theo đường z'z) tiếp đó diễn ra quá trình giãn nở sản phẩm cháy (đường ze). Sản phẩm cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu thực hiện giai đoạn sinh công.- Khi piston đi xuống được một đoạn thì mở cửa thải trước bằng mép của chúng (tại điểm e). Khí thải trong xilanh sẽ tự do xả ra ngoài làm áp suất trong xilanh giảm xuống gần bằng áp suất bên ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xả tự do (giai đoạn xả tự do rất cần thiết, phải tính toán sao cho đủ thời gian để hạ áp suất trong xilanh xuống thấp hơn áp suất khí nạp trước khi piston bắt đầu mở các cửa nạp). Giai đoạn này biểu thị bằng đường ek.- Piston đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp (ứng với điểm k) khí nạp lại được thổi vào xilanh lùa khí thải ra thực hiện đẩy cưỡng bức khí thải và thay khí mới chuẩn bị cho quá trình sau.1.3 Nhận xét: - Trong hai hành trình của piston có một hành trình sinh công.- Mỗi hành trình của piston không làm riêng một nhiệm vụ như ở động cơ bốn kỳ mà làm nhiều nhiệm vụ.Hành trình 1: Làm các nhiệm vụ xả, nạp, nén.Hành trình 2: làm các nhiệm vụ sinh công, xả, nạp.Trong hành trình 1, giai đoạn xả khí sót (lọt khí) là không có lợi vì nó làm tổn thất một phần khí nạp. Giai đoạn này càng nhỏ càng tốt nhưng lại phụ thuộc vào giai đoạn xả tự do của hành trình 2.7ϕ1: Toàn bộ góc mở của cửa nạpϕ2: Toàn bộ góc mở của cửa xảα : Góc phun sớm nhiên liệuαϕ2ϕ1nénnạpnổxả Hình 2-6. Đồ thị phân phối khí động cơ Điêzel 2 kỳ quét vòng2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điêzel 2 kỳ quét thẳng2.1 Đặc điểm cấu tạo: Có xupáp xả, bố trí trên nắp xilanh được điều khiển bằng một cơ cấu phân phối trích từ trục khuỷu. Các cửa nạp được bố trí xung quanh trên thành xilanh, hướng vát lên trên để tạo hướng đi của dòng khí thẳng từ ĐCD lên ĐCT. Việc đóng mở các cửa nạp do piston đảm nhiệm. Có bơm quét khí tương tự kiểu quét vòng.Hình 2-7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ Điêzel 2 kỳ quét thẳng2.2 Nguyên lý hoạt động: - Hành trình thứ nhất: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp và xupáp xả đều mở, hành trình này làm các nhiệm vụ quét khí, nạp khí, nén khí và phun nhiên liệu như ở động cơ quét cong. Chỉ khác động cơ quét cong ở chỗ giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở động cơ này có thể điều chỉnh được (rất nhỏ hoặc bằng không, thậm chí có thể cho xupáp xả đóng trước khi đóng cửa nạp).- Hành trình thứ 2: Làm các nhiệm vụ giãn nở sinh công, xả tự do, quét khí tương tự động cơ quét vòng, nghĩa là sau giai đoạn sinh công thì xupáp xả được mở trước, các cửa nạp mở sau.Hình 2-8. Đồ thị phân phối khí động cơ Điêzel 2 kỳ quét thẳngChú ý: Hai dạng quét khí chủ yếu là quét vòng và quét thẳng. Tùy theo việc bố trí các cửa quét mà người ta chia hệ thống quét vòng thành quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt một bên, quét vòng đặt xung quanh hay quét vòng hỗn hợp. Còn hệ thống quét ngang được chia thành quét song song, quét hướng tâm hay quét theo hướng tiếp tuyến. 81. Piston2. Hộp khí nạp3. Các cửa nạp4. Xilanh5. Vòi phun nhiên liệu6. Xupáp xả7. Nắp xilanh8. Sinh hàn khí tăng áp9. Bơm quét khí10.Fin lọc khí12345678109ϕ1: Toàn bộ góc mở xupáp nạpϕ2: Toàn bộ góc mở xupáp xảα1: Góc xả khí sótα2: Góc xả tự do (α1 < α2 )α : Góc phun sớm nhiên liệuαϕ2ϕ1nénnạpnổxảα1α2 § 2.2. CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ ĐIÊZELI. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệuHệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp đủ một lượng nhiên liệu nhất định, trong một khoảng thời gian nhất định, vào buồng đối của động cơ tại đúng các thời điểm quy định, dưới dạng sương mù tạo điều kiện cho nhiên liệu hoà trộn tốt nhất với khí nén trong xi lanh.a. Về định lượngChất lượng hoạt động của hệ thống nhiên liệu có ảnh hưởng trực tiếp tới công suất và hiệu suất động cơ. Vì vậy hệ thống nhiên liệu phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây:- Lượng nhiên liệu cấp vào phải đủ và chính xác theo yêu cầu của mỗi chu trình và có thể điều chỉnh được theo yêu cầu của phụ tải.- Lượng nhiên liệu phun vào các xylanh phải đồng đều (sự chênh lệch không vượt quá 5% khi để tay ga về vị trí cấp nhiên liệu lớn nhất). Nếu cấp không đều thì động cơ sẽ hoạt động không đều, rụng động mạnh ảnh hưởng đến độ bền của động cơ.b. Về định thời- Thời điểm phun nhiên liệu vào xylanh phải đúng thời điểm quy định, không sớm quá, không muộn quá.Nếu phun sớm quá, do lúc đó áp lực khí nén còn thấp nhiệt độ còn thấp nên nhiên liệu bốc hơi chậm, một phần bám vào đỉnh piston và thành xylanh sẽ khó cháy gây lãng phí nhiên liệu và sinh khói đen. Một phàn nhiên liệu cháy trước điểm chết trên sẽ gây phản áp làm động cơ chạy rung hoặc sẽ không hoạt động được.Nếu phun muộn quá, nhiên liệu không đủ thời gian cháy, áp lực sinh ra sẽ giảm làm giảm công suất động cơ, nhiên liệu cháy không hết gây lãng phí, động cơ thải khói đen.- Thời gian phun nhiên liệu càng ngắn càng tốt, (thông thường thời gian phun chiếm khoảng 25 - 300 góc quay trục khuỷu).c. Về định ápÁp suất nhiên liệu phun vào buồng đốt phải đúng quy định phải đủ lớn để tạo sương tốt và có sức xuyên tốt, tạo điều kiện hoà trộn tốt với khí nén trong xylanh.Tuy nhiên áp suất phun cũng không yêu cầu quá lớn vì gặp khó khăn trong chế tạo bơm cao áp, giảm tuổi thọ các chi tiết trong hệ thống.d. Trạng thái phun- Nhiên liệu phải được phun ở trạng thái tơi sương (càng tơi sương càng tốt) hình dáng tia nhiên liệu phải phù hợp với buồng đốt tương đối đồng đều, hoà trộn tốt với khí nén.- Quá trình phun phải dứt khoát, không bị nhỏ giọt lúc bắt đầu và lúc kết thỳc phun. Phải đảm bảo làm việc ổn định ở tốc độ quay tối thiểu đã quy định.2. Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu2.1. Theo phương pháp cung cấp nhiên liệu:- Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp.- Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp.a. Hệ thống nhiên liệu trực tiếpHình 2-9. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu phun trực tiếpBao gồm bơm cao áp được truyền động cơ khí và vòi phun được uống với BCA bằng ống dẫn nhiên liệu áp suất cao. Ở hệ thống này nhiên liệu có áp suất cao tạo ra nhờ BCA được đưa ngay đến và phun.Ưu điểm: Kết cấu tương đối đơn giản, gọn nhẹ có khả năng nhanh chóng đáp ứng được những thông số cung cấp nhiên liệu ở mọi chế độ công tác khác nhau, có tính tin cậy cao, có thể sử dụng ở toàn khoảng cung cấp nhiên liệu cho chu trình.9Bơm cao ápĐường ống cao ápV-1Két trực nhậtVòi phunFin lọcV-2 Nhược điểm: Áp suất phun giảm ở các chế độ vòng quay thấp của động cơ làm cho chất lược phun sương nhiên liệu cũng xấu đi. Điều nay dẫn đến tốc độ quay nhỏ bị hạn chế.b. Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp. (Hệ thống phun tích tụ)Đối với hệ thống này nhiên liệu có áp suất cao từ BCA không được đưa ngay đến vòi phun mà được đưa vào bình chứa áp suất cao, gọi là bộ phận tích tụ rồi sau đó mới được đưa đến vòi phun qua bộ phận phân phối đặc biệt đúng lượng cần thiết, đúng thời điểm cần thiết.Trong thực tế loại này có thể tích bình chứa lớn hoặc nhỏ có thể đủ cung cấp cho một lần phun hoặc nhiều lần phun. Nếu hệ thống có thể tích bình chứa tích tụ lớn nhiên liệu được BCA cung cấp liên tục cho bình chứa, không phụ thuộc vào thời điểm phun nhiên liệu áp suất cao, lớn hơn nhiều so với thể tích một lần phun nên quá trình phun diễn ra với áp suất gần như không đổi, đảm bảo chất lượng phun nhiên liệu cao trong một khoảng tốc độ quay cũng như phụ tải rộng. Vì vậy nó thường dùng cho những động cơ điêzel tàu thuỷ có yêu cầu cao về việc phun nhiên liệu ở những chế độ phụ tải nhỏ.Nhược điểm: Hệ thống có kết cấu phức tạp.2.2. Dựa vào loại nhiên liệu sử dụng cho động cơ- Nhiên liệu nhẹ.- Nhiên liệu nặng.Nhiên liệu nặng hay nhẹ tuỳ theo tỷ trọng nhiên liệu.Với nhiên liệu có tỷ trọng: 0,86 g/cm3 - dầu nhẹ (A)0,86 - 0,92 g/cm3 - dầu nhẹ (B)0,93 g/cm3 - dầu nặng (C)a. Hệ thống nhiên liệu nhẹĐặc điểm của hệ thống nhiên liệu này là sử dụng nhiên liệu có tỷ trọng nhỏ (dưới 0,92g/cm3) độ nhớt thấp (dưới 30cst ở 500C) nhiệt độ đông đặc thấp, các thành phần tạp chất khác như nước, lưu huỳnh, cốc, tro, xỉ nhỏ. Do vậy trong hệ thống nhiên liệu này không cần hệ thống hâm nhiên liệu cũng như có thể không cần dùng máy lọc ly tâm.+ Sơ đồ hệ thống:Hình 2-10. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nhẹ+ Nguyên lý làm việc:Hệ thống nhiên liệu nhẹ sử dụng cho các động cơ trung tốc và cao tốc công suất nhỏ. Trong động cơ công suất lớn nó tồn tại song song với hệ thống nhiên liệu nặng. Nhiên liệu từ két chứa bơm chuyển vào két lắng qua hộp van. Tại két lắng các tạp chất bẩn và nước được lắng xuống và xả ra ngoài qua các van xả, sau đó được bơm chuyển lên két trực nhật qua phin lọc. Nhiên liệu được bơm cấp dầu bơm tới bơm cao áp và được đưa đến vòi phun, phun vào xylanh động cơ. (nếu chất lượng dầu không tốt có thể bố trí thêm máy lọc ly tâm trước khi đưa tới két trực nhật). Trong một số hệ thống khác nhiên liệu từ két trực nhật tới BCA nhờ chiều cao trọng lực. b. Hệ thống nhiên liệu nặngThường được dùng cho các động cơ điêzel trung tốc, thấp tốc cống suất lớn. Đặc điểm của hệ thống này lá sử dụng loại nhiên liệu có tỷ trọng cao (trên 0,92g/cm3) nhiệt độ động đặc cao độ nhớt cao (trên 30cst ở 500C). Các thành phần tạp chất bẩn như nước, lưu huỳnh, cốc lớn. Vì vậy trong hệ thống này cần thiết phải trạng bị các thiết bị hâm trong két chứa trước máy lọc 10Bơm chuyển dầuKét lắngKéttrực nhậtV-1V-2BơmV-3E-4V-4Két chứaV-5-V-6V-7V-8Bơm cấp dầuV-9V-10V-11V-12V-13Ống cao ápBơm cap ápVòi phun [...]... kín - Vòng tuần hoàn nước mặn: Dùng nước ngoài mạn tàu làm mát cho dầu nhờn, nước ngọt, không khí tăng áp rồi xả ra ngoài mạn tàu 16 * Sơ đồ hệ thống: Két giãn nở Bầu tách hơi V-14 V-19 Sinh hàn khí tăng áp Bơm nước ngọt V-16 Bầu hâm V-15 Động cơ Điêzel V-13 V-18 V-17 V-9 Sinh hàn nước ngọt V-8 V-7 V-11 V-10 V-12 Bầu lọc V-6 Sinh hàn dầu nhờn V-5 V-4 Bơm nước biển V-2 V-1 Van thông mạn Bầu lọc V-3 Van... lắng FO V-7 + Sơ đồ hệ thống V-2 V-1 V -3 Bầu hâm V-8 V-15 V-10 No.1 V-9 V-4 Vòi phun V-12 V-11 V-6 Máy lọc dầu V-5 Bơm cấp dầu No.2 V-14 V-13 Hình 2-1 1 Sơ đồ Bầu hâm Bơm cao áp V-16 V-17 hệ thống nhiên liệu nặng + Nguyên lý làm việc: - Nhiên liệu từ két chứa dưới hầm tàu được bơm chuyển dầu hút qua bầu lọc tới két lắng FO Tại két lắng các tạp chất bẩn và nước được lắng xuống và xả ra ngoài qua các... Các hệ thống thông dụng và các hệ thống chuyên dùng * Các hệ thống tàu thuỷ thông dụng (bất cứ tàu nào cũng phải có) bao gồm: - Hệ thống nước dằn tàu (Ballast) - Hệ thống la canh (Bilge) (hút khô) - Hệ thống cứu hoả (Fire fighting) - Hệ thống nước sinh hoạt (Fresh water) - Hệ thống thông gió - Hệ thống xử lý nước thải (Water treatment) - Hệ thống xử lý nước lacanh, dầu cặn, đốt rác * Các hệ thống chuyên... đoạn, gây mất áp lực b Hệ thống dầu bôi trơn các te khô: Dầu chứa ngoài các te lưu lượng bơm hút > lưu lượng bơm đưa đi bôi trơn + Sơ đồ hệ thống: 14 Động cơ Điêzel Sinh hàn dầu nhờn V-1 Máy lọc dầu nhờn Fin lọc V-3 Các te Bầu hâm Bơm V-7 V-2 V-6 V-4 V-8 Két dầu tuần hoàn Bơm V-5 Lưới lọc thô Hình 2-1 3 Hệ thống bôi trơn các te khô + Nguyên lý làm việc: - Mạch bôi trơn: Hệ thống này bao gồm két tuần hoàn... triệt để - Hút lẫn không khí - Van đẩy vẫn còn đóng - Độ cao đặt bơm quá lớn - Cánh bị tắc hoặc phin lọc quá bẩn - Bơm quay không đúng chiều - Vận tốc quá nhỏ b) Bơm hoạt động với lưu lượng không đủ: - Do lẫn không khí vào bơm - Ống hút bị bẩn nhiều - Cánh công tác bị tắc hoặc phin lọc bẩn c) Bơm sử dụng công suất lớn hơn bình thường: - Làm việc với quá mức về sản lượng - Vận tốc bơm quá lớn - Bơm lắp... sản lượng kém: - Các van mở chưa hết - Tình trạng các van kém - Tắc lưới lọc hoặc ống hút - Rò lọt nhiều không khí vào bơm - Xéc măng kém, rò lọt chất lỏng nhiều - Hư hỏng các lò xo của các van hút,đảy - Hồi chất lỏng về bơm qua van an toàn - Piston quá mòn - Không đảm bảo đủ vòng quay - Các chi tiết của bơm lắp đặt không đúng kỹ thuật c) Bơm làm việc với công suất cao hơn bình thường: - Thiếu bôi trơn... chính xác - Ma sát cơ khí các chi tiết trong bơm d) Ổ đỡ, vòng bi quá nóng: - Bơm lắp đặt không tốt - Bôi trơn kém - Bạc hoặc ổ bi quá chặt - Không làm mát ổ đỡ tốt e) Bơm làm việc rung động: - Bơm lắp đặt sai qui cách - Mất cân bằng động của bánh cánh - Bi tắc bánh cánh - Bánh cánh quá mòn - Bánh cánh bị bám bẩn quá nhiều - Trục bơm bị cong vênh g) Bơm làm việc có tiếng ồn không bình thường: - Sản lượng... (chỉ bố trí trên những tàu chuyên dụng như trên tàu dầu, tàu chở hoá chất ) I HỆ THỐNG NƯỚC DẰN TÀU (BALLAST) 1 Nhiệm vụ: 1 Nâng cao tính ổn định cho con tàu đảm bảo cho con tàu luôn cân bằng (không bị lệch, bị nghiêng) 2 Nâng cao hiệu suất đối với hệ lực đẩy Hệ thống ballast dùng khi tàu xếp hàng không đều Khi tàu không chở hàng (tàu chạy ballast hoặc khi có ngoại lực tác dụng lên tàu sóng, gió 3 Việc... CO2 Hệ thống các bình chữa cháy xách tay • • Hệ thống khí trơ (Inert gas system) dùng trên các tàu dầu, tàu chở hóa chất Tuỳ theo kết cấu kích thước của con tàu mà người ta trang bị hệ thống cứu hoả dùng nước kết hợp với hệ thống CO2 và hệ thống các bình chữa cháy xách tay hoặc chỉ có hệ thống các bình chữa cháy xách tay 2 Hệ thống cứu hoả dùng nước 2.1 Nguyên lý chung: Hệ thống gồm: Bơm, đường ống chính... thể là nước ngọt hay dầu điêzel 2 Các hệ thống làm mát dùng cho điêzel tàu thuỷ Có 2 loại: - Hệ thống làm mát hở - Hệ thống làm mát kín 2.1 Hệ thống làm mát hở (1 vòng) Hệ thống này dùng nước ngoài mạn tàu để làm mát trực tiếp cho động cơ sau đó lại xả ra ngoài mạn Hệ thống làm mát hở thường dùng cho động cơ công suất nhỏ * Nguyên lý làm việc: 15 Nước ngoài mạn tàu qua van thông biển, qua bầu lọc đến . dụng - Diezel máy phát- Động cơ máy- Hệ thống lái - Hệ thống neo - tời - Hệ thống cẩu trục- Hệ thống đóng mở nắp hầm hàngHĐL chính hơi nước - Hệ thống lacanh-. cao áp Vòi phunV-12Két trực nhật DOKét trực nhậtFOKét lắngFOV-1V-2V-3V-4Bầu hâmV-5V-6V-8V-9V-10V-11Máy lọc dầuNo.2No.1 V-13V-7 2.1 Theo phương
