Bài giảng khai thác hệ động lực tàu thủy chương 3 1 các chế độ làm việc không ổn định và đặc biệt của động cơ

CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ • • • • • • 2021 CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI TỐC ĐỘ TÀU CÁC CHẾ ĐỘ HÃM HỆ ĐỘNG LỰC CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CHIỀU CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU CHẾ ĐỘ SẤY NÓNG VÀ DỪNG ĐỘNG CƠ CÁC CHẾ ĐỘ ĐẶC BIỆT LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 3.1 CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 3.1.1 Các phương pháp khởi động Động Diesel tàu thủy sử dụng phương pháp khởi động sau: • Khởi động tay: sử dụng cho động nhỏ tàu thủy như: máy xuồng cứu sinh, máy cố… • Khởi động động phụ (động điện, động động khí nén, động thủy lực): sử dụng cho động cơng suất nhỏ • Khởi động khơng khí nén, phương pháp chủ yếu sử dụng tàu thủy để khởi động diesel phụ 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 3.1.2 Phương trình cân động động khởi động Phương trình cân động trục động khởi động có dạng: 𝑴đ − 𝑴𝒎 − 𝑴𝒄 − 𝑴𝒍đ = 𝟎 • 𝑀đ : Mơ men đẩy trục động tạo nên lực khơng khí nén • 𝑀𝑚 : Mơ men lực ma sát cặp ma sát khởi độngtạo • 𝑀𝑐 : Mơ men lực cản nước chân vịt quay • 𝑀𝑙đ : Mơ men cần thiết để lấy đà cho động đạt đến tốc độ 𝑛𝑘đ đảm bảo cho động khởi động thành công 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 3.2.3 Số vòng quay nhỏ đảm bảo cho động làm việc với nhiên liệu • Sự tự cháy nhiên liệu phụ thuộc vào áp suất nhiệt độ cuối kỳ nén 𝑃𝑐 , 𝑇𝑐 Các yếu tố ảnh hưởng 𝑃𝑐 , 𝑇𝑐 bao gồm: trạng thái kỹ thuật nhóm piston-xi lanh, chất lượng hệ thống nhiên liệu ảnh hưởng phun sương, trạng thái nhiệt động cơ, điều kiện khí hậu, tốc độ trung bình piston… • Vịng quay nhỏ đảm bảo cho động làm việc với nhiên liệu 𝒏𝒌đ (vòng quay đạt để khởi động thành cơng) • 𝒏𝒌đ phụ thuộc vào tốc độ trung bình piston 𝑐𝑚 , thơng thường 𝑐𝑚 = 0,9 ÷ 1,5 m/s 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 3.1.4 Ảnh hưởng chế độ khởi động đến độ bền động tính an tồn khả điều động tàu • Ở chế độ khởi động, động làm việc nặng nề, dễ xảy tải (áp suất cháy lớn 𝑃𝑍 tỉ số tăng áp suất theo góc quay trục khuỷu ∆𝑃Τ∆𝜑 tăng cao) • Chế độ khởi động ảnh hưởng đến phối hợp làm việc động chân vịt; hệ động lực tàu • Đồng thời chế độ khởi động ảnh hưởng trực tiếp chất lượng an tồn q trình ma nơ điều động tàu 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 3.2 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHI THAY ĐỔI TỐC ĐỘ TÀU • Phương trình chuyển động tàu sau: 𝒅𝝎 𝐼 = 𝑴𝒒 − 𝑴𝒄 𝒅𝝋 𝒅𝒗 𝒎 =𝑻−𝑹 𝒅𝒕 - 𝑰: mơ men qn tính khối lượng tàu nước chuyển động theo tàu - 𝑴𝒒 : mô men quay động cơ, 𝑴𝒄 : mô men cản − 𝑻: Lực đẩy; 𝑹: lực cản • Muốn thay đổi tốc độ tàu phải thực hai trường hợp sau đây: - Thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình 𝒈𝒄𝒕 (thay đổi 𝑴𝒒 ) - Thay đổi mơmen cản 𝑴𝒄 • Sau xét thay đổi tốc độ tàu việc lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình 𝒈𝒄𝒕 thay đổi từ 𝒉𝒎𝒊𝒏 đến 𝒉𝒎𝒂𝒙 2021 LE VAN VANG CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ 3.2.1 Tăng tốc tàu Trường hợp khơng có tác động BĐT • Xét trình tăng tốc độ tàu từ 𝒗𝟏 đến 𝒗𝟐 cách tăng nhiên liệu từ 𝒉𝟏 đến 𝒉𝟐 [𝑴𝒒 = 𝒇 𝒉 , 𝑴𝒔 = 𝒇 𝒗 ] • Quá trình tăng tốc tàu thành hai giai đoạn: - Giai đoạn đầu tăng tốc độ quay động tốc độ tàu không tăng (𝑣1 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡) - Sau tốc độ tàu tăng dần 𝒗𝟏 đến 𝒗𝟐 2021 LE VAN VANG M(v1, ω) M M(ha 2, ω) M(C0, ω) b a M(v2, ω) M(ha 1, ω) ω1 ω ω2 ω CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ • Q trình tăng tốc tàu, mô men thay đổi: - Mômen quay động 𝑴𝒒 thay đổi theo - a - b - - Mômen quay chân vịt 𝑴𝒔 thay đổi theo - b - - Mômen cản tàu 𝑴𝒄 thay đổi theo đặc tính chân vịt: - • Khi thay đổi vị trí tay điều khiển lớn đơn vị thời gian: - Các thông số công tác động thay đổi nhiều động công tác nặng nề - Tạo nên cân lớn mô men quay động mô men quay chân vịt 2021 M(C0, ω) M(v1, ω) M M(ha 2, ω) b a M(v2, ω) M(ha 1, ω) LE VAN VANG ω1 ω ω ω2 CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ • Có thể thực tăng tốc độ tàu theo kiểu nhảy bậc k = tùy điều kiện cụ thể • Trong trường hợp thay đổi thông số công tác động không lớn, động làm việc bớt nặng nề • Người khai thác theo dõi thông số làm việc động 2021 M(C0, ω) M(v1, ω) M M(ha 2, ω) b a M(v2, ω) M(ha 1, ω) LE VAN VANG ω1 ω ω2 ω 10 CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ Trường hợp động trang bị điều tốc • Trên tàu lắp đặt động có trang bị điều tốc nhiều chế độ Việc thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho động thực gián tiếp thơng qua điều tốc • Xét tăng tốc tàu từ 𝒗𝟏 đến 𝒗𝟐 ứng với thay đổi điểm phối hợp công tác từ điểm đến điểm • Khi tăng tốc tàu động trang bị điều tốc, điều kiện làm việc động nặng nề so với động không trang bị điều tốc 2021 M M(hmax, ω) a c b M(C0, ω) b’ M(ha 2, ω) Ur2 Ur1 M(ha 1, ω) M(v2, ω) M(v1, ω) LE VAN VANG ω1 ω ω2 ω 11 CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ • Ngay tăng tay điều khiển, mômen quay động tăng nhanh đạt cực đại a sau thay đổi a- b-c - • Q trình chia làm giai đoạn: Giai đoạn 1: Tốc độ góc động tăng nhanh, mô men quay động thay đổi theo - a - b (𝑣 ≈ 𝑣1 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡) mômen chân vịt tăng theo 1-b Giai đoạn 2: Tốc độ góc động tăng chậm tạo nên cân 𝑴𝒒 ≈ 𝑴𝒔 động làm việc đường đặc tính giới hạn 𝒉𝒎𝒂𝒙 Giai đoạn 3: Lượng cấp nhiên liệu từ từ giảm xuống 𝒉𝒎𝒂𝒙 đến 𝒉𝟐 theo đặc tính điều chỉnh 𝑼𝒓𝟐 ; 𝑀𝑞 , 𝑀𝑠 giảm đến điểm điểm làm việc 𝑴𝒒 ≈ 𝑴𝒔 ≈ 𝑴𝒄 2021 M M(hmax, ω) a c b M(C0, ω) b’ M(ha 2, ω) Ur1 M(ha 1, ω) Ur2 M(v2, ω) M(v1, ω) LE VAN VANG ω1 ω ω2 ω 12 CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ • Khi tăng tốc tàu động trang bị điều tốc, điều kiện làm việc động nặng nề so với động khơng trang bị điều tốc • Việc chọn chương trình điều khiển cấp nhiều nhiên liệu theo thời gian ℎ 𝑡 đặc tính điều chỉnh 𝑈𝑟 cho lượng dư 𝑀𝑞 động không lớn so với 𝑀𝑠 tránh cho động không bị tải 2021 M M(hmax, ω) a’ a b M(C0, ω) b’ M(ha 2, ω) 2' Ur1 Ur2 M(v2, ω) M(ha 1, ω) M(v1, ω) M(v2’, ω) LE VAN VANG ω1 ω2 ω 13 CHƯƠNG CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG ỔN ĐỊNH VÀ ĐẶC BIỆT CỦA ĐỘNG CƠ Bài tập-thảo luận tuần I CÁ NHÂN TỪNG SINH VIÊN Chế độ khởi động cần quan tâm đến thông số Sự khác vòng quay khởi động vòng quay khai thác tối thiểu ổn định Sự khác thay đổi tốc tàu trường hợp động có khơng có tác động điều tốc II BÀI THEO NHĨM Tìm vịng quay khai thác nhỏ ổn định khởi động động nhóm (tài liệu cho theo nhóm) • Nhóm • Nhóm • Nhóm • Nhóm • Nhóm • Nhóm 2021 LE VAN VANG 14 THANK YOU ! 2021 LE VAN VANG 15