Giáo trình máy tàu thuỷ (nghề máy trưởng hạng nhất phương tiện thuỷ nội địa)

QUÂN KHU TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ SỐ 20 - - GIÁO TRÌNH MƠN: MÁY TÀU THỦY NGHỀ: MÁY TRƯỞNG HẠNG NHẤTPHƯƠNG TIỆN THỦY NỘI ĐỊA LƯU HÀNH NỘI BỘ Năm 2020 MĐ: MÁY TÀU THỦY NỘI DUNG TỔNG QUÁT a) Mã số: MĐ 02 b) Thời gian: 90 c) Mục tiêu: Giúp người học có khả hiểu sâu, hiểu rộng cấu tạo, nguyên lý hoạt động động diesel hệ thống trang thiết bị phụ tàu; biết cách ứng dụng, sử dụng, chăm sóc bảo quản, đảm bảo đạt hiệu cao trình khai thác động diesel d) Nội dung: Thời gian đào STT Nội dung tạo (giờ) Bài 1: Nguyên lý hoạt động động diesel 1.1 Phân tích trình cháy động diesel 1.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới trình cháy động diesel 15 1.3 Tăng áp cho động kỳ: sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động 1.4 Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân biện pháp khắc phục Bài 2: Cấu tạo động 2.1 Phân tích yêu cầu, cấu tạo nâng cao sức bền trục khuỷu 10 2.2 Ổ đỡ trục: yêu cầu, cấu tạo, loại bạc trục, hư hỏng, biện pháp khắc phục Bài 3: Hệ thống phân phối khí 3.1 Đặc điểm biên dạng cam phân phối khí 3.2 Cấu tạo số dạng đội, quan hệ lắp ghép 10 đội cam 3.3 Kiểm tra dạng hư hỏng hệ thống biện pháp khắc phục Bài 4: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 4.1 Bơm cao áp, vòi phun nguyên lý điều chỉnh lượng nhiên liệu thiết bị 10 4.2 Một số loại vịi phun thơng dụng nay: vòi phun lỗ tia, nhiều lỗ tia (cấu tạo, nguyên lý hoạt động, hư hỏng, cách kiểm tra biện pháp khắc phục) 4.3 Bộ điều tốc: hư hỏng thông thường, biện pháp khắc phục 4.4 5.1 5.2 5.3 5.4 6.1 6.2 6.3 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Kiểm tra dạng hư hỏng hệ thống biện pháp khắc phục Bài 5: Hệ thống bôi trơn - làm mát Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, hư hỏng, cách kiểm tra biện pháp khắc phục bơm chuyển dầu kiểu bánh Bầu lọc dầu nhờn kiểu phiến gạt (cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vệ sinh bầu lọc) Nguyên lý lọc dầu, máy lọc dầu ly tâm tự xả: cấu tạo, nguyên lý hoạt động Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân biện pháp khắc phục Bài 6: Hệ thống khởi động - đảo chiều Khởi động động khơng khí nén dùng van piston, khởi động thiết bị thuỷ khí Đảo chiều chân vịt biến bước Đảo chiều dùng cánh cửa nước Bài 7: Nhiên liệu dầu nhờn Những tính chất chủ yếu nhiên liệu, tiêu nhiên liệu diezen, yêu cầu chung nhiên liệu diesel Tiêu chuẩn Việt Nam diesel (TCVN5689-1998) Chọn nhiên liệu cho động diesel tàu thuỷ Các tính chất lý hố dầu nhờn, tiêu chất lượng dầu nhờn Dầu nhờn động cơ: chức tính chất dầu nhờn động cơ, phân loại dầu nhờn động Kiểm tra định kỳ, kiểm tra kết thúc mô đun Tổng cộng 12 12 15 90 CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DIEZEL Phân tích trình cháy động diesel Giai đọan 1: Giai đoạn chuẩn bị cháy: Giai đoạn lúc nhiên liệu bắt đầu phun vào xilanh động (điểm b) đến áp suất bắt đầu tăng mãnh liệt, tức đường cong áp suất biểu thị trình cháy tách khỏi đường cong nén (điểm c) Giai đoạn 2: Giai đoạn cháy chính: Giai đoạn gọi giai đoạn cháy chính, tính từ nhiên liệu bắt đầu bốc cháy (điểm c) đến thời điểm áp suất xilanh động đạt giá trị lớn (điểm z 1) Ở giai đoạn toàn lượng nhiên liệu chưa cháy giai đoạn I bị đốt cháy với phần lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn II với tốc độ nhanh, tốc độ tỏa nhiệt nhiên liệu lớn cịn áp suất chất khí xilanh động tăng lên cách đáng kể Giai đoạn 3: Được tính từ lúc áp suất xilanh động đạt giá trị cực đại kết thúc thời điểm nhiệt độ chất khí xilanh động đạt giá trị lớn (điểm z) Trong giai đoạn việc cung cấp nhiên liệu cho xilanh động chất chấm dứt Cường độ tỏa nhiệt giai đoạn bắt đầu giảm xuống nồng độ oxy giảm Ở đầu giai đoạn , piston xuống, thể tích xilanh tăng dần nhiên liệu tiếp tục cháy mãnh liệt nên áp suất xilanh động % thay đổi không lớn Trong giai đoạn nhiệt lượng tỏa khoảng (40 toàn nhiệt lượng nhiên liệu cháy Sự thay đổi áp suất xilanh động giai đoạn phụ thuộc vào mối tương quan tốc độ cháy nhhiên liệu tốc độ tăng thể tích xilanh Mặc dù q trình cấp nhiên liệu thường kết thúc cuối giai đoạn q trình cháy tiếp diễn sau điểm z Giai đoạn 4: Giai đoạn cháy rớt Giai đoạn giai đoạn cháy rớt nhiên liệu, tính từ lúc nhiệt độ khí cháy xilanh động đạt giá trị lớn đến thời điểm kết thúc trình cháy nhiên liệu (điểm z’) Trong giai đoạn tốc độ tỏa nhiệt giảm ( ) Trong thực tế để đánh giá giai đoạn dài hay ngắn người ta vào nhiệt độ khí xả động 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình cháy động diesel yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện q trình cháy, là: chất cháy, nguồn nhiệt oxy 1.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới trình cháy động diezen 1.2.1 Chất cháy Yếu tố chất cháy động diesel nhiên liệu, chất lượng phun sương nhiên liệu Vì thành phần hóa học, trị số xêtan, độ nhớt, tỷ trọng, khả bay nhiên liệu ảnh hưởng đáng kể đến trình cháy động diezen Nhiên liệu có khả dể bay hơi, trị số xêtan lớn, thời gian chuẩn bị cháy giảm tốc độ tăng áp suất giảm, động làm việc êm Ngoài độ nhớt tỷ trọng nhiên liệu ảnh hưởng đến trình cháy, nhiên liệu có độ nhớt lớn, khả xé nhỏ hạt nhiên liệu trình phun khó khăn hơn, kích thước hạt nhiên liệu lớn hơn, chất luọng hịa trộn khơng khí nhiên liệu giảm, thời gian chuẩn bị cháy kéo dài, giai đoạn cháy rớt tăng Nếu tỷ trọng nhiên liệu lớn, động hạt nhiên liệu lớn làm cho chiều dài chùm tia nhiên liệu tăng, chiều rộng chùm tia nhiên liệu lại giảm Kết nhiên liệu phân bố khơng tồn thể tích buồng đốt, thời gian chuẩn bị cháy kéo dài, giai đoạn cháy rớt tăng, hiệu suất công suất động giảm Trong động diezen yếu tố liên quan đến chất cháy ảnh hưởng khơng nhỏ đến q trình cháy chất lượng phun sương nhiên liệu Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phun sương nhiên liệu: tình trạng kỹ thuật vòi phun, bơm cao áp, áp suất phun, áp suất khí nén xilanh thời điểm phun nhiên liệu yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phun sương Nếu chất lượng phun sương không tốt, thời gian chuẩn bị cháy kéo dài, lượng nhiên liệu cháy giai đoạn II giảm chất phun sương Nhiên liệu chủ yếu cháy giai đoạn III IV hiệu suất công suất động giảm Nhiệt độ hâm nhiên liệu trước vào bơm cao áp ảnh hưởng nhiều đến độ nhớt nhiên liệu, nhiệt độ hâm nhiên liệu ảnh hưởng đến chất lượng phun sương ảnh hưởng lớn đến chất lượng q trình cháy Thơng thường nhiệt độ hâm nhiên liệu phụ thuộc vào loại động độ nhớt nhiên liệu 1.2.1 Nguồn nhiệt Yếu tố nguồn nhiệt động diezen nhiệt độ khí nén xilanh động cuối kỳ nén Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến nhiệt độ khí nén xilanh cuối kỳ nén tình trạng kỹ thuật nhóm piston, xecmang, sơmi xilanh, xupap khơng tốt, khí nén bị rị lọt, kết áp suất, nhiệt độ cuối trình nén giảm Nếu động tăng áp phải kể đến áp suất nhiệt độ khí tăng áp Nhiệt độ khí tăng áp cao, nhiên liệu dễ bay hơi, hòa trộn cháy, nhiên nhiệt độ cao, khối lượng riêng khí tăng áp giảm, hệ số dư lượng khơng khí thấp ảnh hưởng khơng tốt đến q trình cháy Nếu nhiệt độ khí nén xilanh động cuối kỳ nén thấp làm cho tốc độ bay hơi, động hạt nhiên liệu nhỏ, số lượng phản ứng oxy hóa ban đầu giảm, thời gian chuẩn bị cháy kéo dài, lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn (q1) tăng, nhiên tốc độ tăng áp suất áp suất cháy lớn khơng cao chất lượng hịa trộn nhiên liệu khơng khí khơng Nhưng người ta chứng inh nhiệt đô cuối kỳ nén nhỏ 400 0C ảnh hưởng Tc đến rõ ràng Còn Tc lớn 400oC ảnh hưởng đến thời gian chuẩn bị cháy không đáng kể 1.2.2 Oxy Yếu tố oxy động diezen khối lượng khơng khí nạp vào xilanh động Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng khơng khí nạp vào xilanh động sức cản đường nạp, phản áp đường xả, tình trạng kỹ thuật nhóm piston, xecmang, sơmi xilanh, xupap, động tăng áp phải kể thêm áp suất nhiệt độ khơng khí tăng áp Khi sức cản đường nạp tăng làm cho tổn thất cục đường nạp tăng, lượng khơng khí nạp vào xilanh giảm Trong trường hợp sức cản đường nạp không thay đổi , phản áp đường xả tăng làm lượng khí sót xilanh hệ số nạp giảm Do đó, khơng giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, việc tăng sức cản đường nạp, phản áp đường xả làm cho nhiên liệu đốt cháy điều kiện thiếu oxy kết hiệu suất, công suất động giảm, nhiệt độ khí xả tăng ngun nhân gây cháy xupap xả, vịi phun Nếu tình trạng kỹ thuật nhóm piston, xecmang, somi xilanh khơng tốt q trình nén khơng khí nén bị rị lọt, kết khơng áp suất, nhiệt độ cuối q trình nén giảm, ảnh hưởng khơng tốt tới q trình cháy Ngồi yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến điểu kiện cháy kể trên, cịn có số yếu tố khác ảnh hưởng trực tiếp, ảnh hưởng gián tiếp tới điểu kiện cháy như: tốc độ quay động cơ, góc phun sớm, phụ tải, … Khi tăng tốc độ quay động áp suất phun nhiên liệu tăng, chất lượng phun nhiên liệu tăng, tốc độ chuyển động xốy lốc khơng khí nén xilanh cuối kỳ nén tăng, nhiên tổn thất cục đường xả, nạp tăng làm cho lượng khí cịn sót xilanh tăng, mặt khác lượng khơng khí nạp vào xilanh giảm, đồng thời thời gian thực trình cháy giảm Tùy theo mức ảnh hưởng yếu tố ma hiệu suất cảu động tăng lên hay giảm xuống Tăng góc phun sớm tức nhiên liệu phun vào xilanh động nhiệt độ áp suất xilanh thấp, dẫn đến thời gian chuẩn bị chay tăng, lượng nhiên liệu phun vào giai đoạn chuẩn bị cháy (q1) tăng theo, lượng nhiên liệu cháy giai đoạn II tăng, tốc độ áp suất trung bình Wtb = tăng, động làm việc cứng, ứng suất tăng Cịn giảm góc phun sớm làm cho trình cháy rớt phát triển, tính kinh tế động giảm xuống Trên yếu tố khai thác ảnh hưởng đến trình cháy, ngồi cịn yếu tố kết cấu: kết cấu buồng đốt, vật liệu chế tạo piston, tỷ số nén, … ảnh hưởng tới trình cháy động 1.3 Tăng áp cho động kỳ: Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động 1.3.1 Các phương pháp tăng áp cho động Diesel tàu thủy: - Tăng áp truyền động giới: Hình 1.1: Sơ đồ tăng áp kiểu truyền động giới 1- trục máy nén khí, 2- máy nén khí, 3- phận làm mát khí nén 2- , 4- đường ống, 5- xupap nạp, 6- động Ở phương pháp tăng áp động làm việc, trục khuỷu động kéo theo máy nén khí thơng qua cấu truyền động Máy nén khí hút khơng khí ngồi trời từ áp suất po nén tới áp suất pk, sau qua phận làm mát cuối nạp vào xylanh động qua xupap nạp suốt trình nạp - Tăng áp tuabin khí xả: Hình 1.2: Sơ đồ tăng áp kiểu tua bin khí xả 1- ống thốt, 2- đường ống dẫn khí thải đến tua bin, 3- tua bin, 4- máy nén khí, 5- phận làm mát khí nén, 6- ống hút po: áp suất khí trời pk: áp suất khí sau máy nén Ở phương pháp tăng áp người ta lợi dụng lượng lại khí thải để làm quay tua bin khí gắn đồng trục với máy nén khí Đây biện pháp tốt để làm tăng công suất nâng cao tiêu kinh tế, kỹ thuật động Khí thải sau khỏi động đưa tua bin khí Năng lượng khí thải làm quay tua bin, kéo theo máy nén khí Máy nén hút khơng khí ngồi trời từ áp suất po nén tới áp suất pk, sau qua phận làm mát cuối nạp vào xylanh động qua xupap nạp suốt trình nạp - Tăng áp hỗn hợp: Tăng áp hổn hợp có nghĩa dùng hai bơm tăng áp, bơm truyền động khí bơm tăng áp khí thốt, cách bắt hai bơm tăng áp có cách: - Tăng áp nối tiếp : Tua bin khí rối đến bơm tăng áp khí - Tăng áp nối tiếp : Tua bin khí đến bơm tăng áp khí - Tăng áp song song : bơm tăng áp khí bơm tăng áp khí bắt song song với nhau, gịm hai đường gió hai bơm vào chung đường góp khí nạp xilanh Hình 1.3: Sơ đồ tăng áp hỗn hợp lắp song song 4- phận làm mát khí nén; 5- máy nén kiểu truyền động giới 6- đường ống dẫn khí nén; 7- truyền động 1.3.2 Đặc điểm tăng áp động Diesel hai kỳ - Phải bảo đảm độ chênh áp suất Δp =ps – px >0 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 (động hai kỳ φa=1,45-1,65; động bốn kỳ φa=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 (tuabin cung cấp) cao - Khi áp suất thị bình quân nhau, nhiệt độ khí xả động hai kỳ thường thấp động bốn kỳ (động hai kỳ tkx =350-450 ºC :động bốn kỳ: tkx =450-500 ºC ) Đây khó khăn gặp phải tăng công suất tuabin - Khi tăng áp, ứng suất nhiệt ứng suất động hai kỳ thường cao so với động bốn kỳ 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 tuabin máy nén Các động hai kỳ thấp tốc, công suất lớn thường trang bị tổ hợp tuabin khí máy nén tăng áp đẳng áp - Trang bị thiết bị phụ, tự động điều chỉnh (các ống phun ống khuếch tán xoay được…) nhằm phục vụ động làm việc chế độ phụ tải nhỏ - Các thiết bị giảm mát khơng khí nạp (đặc biệt khơng khí pha tổn thất nạp) van bướm gió, van chiều… - Quạt gió phụ để bổ sung khơng khí nạp giảm tải máy nén 1.4 Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân biện pháp khắc phục 1.4.1 Những hư hỏng - Mòn bạc đỡ trục tuabin - Cánh tua bin bị bẩn, cháy, mẻ, cong vêng - Cánh máy nén bị bẩn, mẻ, cong vêng - Trục tua bin bị cong, mòn - Hỏng xecmăng làm kín 1.4.2 Nguyên nhân - Chạy thời gian lâu chi tiết bạc mòn - Do q trình cháy khơng tốt nên dẫn đến q trình cháy đường ống xả - Do vịi phun bị đái nên khói muội bám vào nhiều - Do sử dụng không nhiên liệu - Động bị tải thời gian dài - Mất dầu bôi trơn 1.4.3 Biên pháp khắc phục - Thay bạc - Phục hồi thay chi tiết mòn, hỏng - Định kỳ tháo vệ sinh tuabin 10 Ý nghĩa: phép đo density (tỷ trọng) kết hợp với phép đo khác cho phép nhận biết hydrocacbon có nhiên liệu c Thành phần cất Định nghĩa: thành phần cất đại lượng đặc trưng cho thành phần phân đoạn tính % thể tích có diesel tương ứng với khoảng nhiệt độ sôi khác Thông thường thành phần cất nhiên liệu cất điểm sôi khác nhau: - Điểm sôi 10% - Điểm sôi 50% - Điểm sôi 90% Ý nghĩa: thành phần cất đặc trưng cho khả bay nhiên liệu Đối với nhiên liệu diesel, thành phần cất ảnh hưởng tới khả cháy trễ vật lý nhiên liệu Mặt khác, thành phần cất với tiêu khác cho phép xác định thành phần hydrocacbon có nhiên liệu diesel d Độ nhớt động học Định nghĩa: độ nhớt động học cản trở tính chảy chất lỏng tác dụng trọng lực Độ nhớt động học dầu diesel thường đo 40 0C, đơn vị tính centistoc (cSt) Lực cản phân tử chất lỏng chuyển động tác dụng ngoại lực gọi độ nhớt Nếu độ nhớt nhiên liệu diesel q lớn gây khó khăn cho tính lưu động nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm, giảm độ tin cậy cho hoạt động bơm, gây khó khăn cho việc xả khí khỏi hệ thống việc xé tơi phun xương nhiên liệu qua vòi phun kém, khiến nhiên liệu khơng khí hịa trộn không đều, làm giảm công suất hiệu suất động Nhưng độ nhớt nhiên liệu diesel nhỏ q gây khó khăn cho việc bơi trơn mặt ma sát cặp đôi bơm cao áp vòi phun, làm tăng nhiên liệu rò rỉ qua khe hở cặp đơi, ngồi cịn giảm hành trình tia nhiên liệu buồng cháy Như cần đảm bảo độ nhớt hợp lý Nói chung độ nhớt tương đối động diesel nhẹ khoảng Ý nghĩa: độ nhớt nhiên liệu diesel ảnh hưởng tới trình bay tạo thành hỗn hợp cháy nhiên liệu Độ nhớt lớn nhiên liệu phun vào xilanh dạng hạt lớn, khó bay hồn tồn, gây cháy khơng hết, tiêu tốn nhiên liệu gây muội xilanh động Nếu độ nhớt nhỏ, hạt nhiên liệu nhỏ, không bay xa miệng vịi phun, hỗn hợp có xung quanh miệng vịi phun, khơng phân bố khơng gian buồng đốt, cháy xảy khơng hồn tồn 51 Thường khống chế độ nhớt từ 1,8 – 5,0 cSt Ngồi ra, độ nhớt cịn đóng vai trị bơi trơn cho kim phun vòi phun e Trị số axit Định nghĩa: lượng kiềm biểu thị số mg KOH cần thiết để trung hòa tất hợp chất mang tính axit có mặt gam mẫu Ở nhiệt độ thấp làm hàm lượng paraphin (chất ankan cao phân tử) nước lẫn nhiên liệu diesel kết tinh tạo thành tinh thể nhỏ khiến nhiên liệu trở thành dịch thể dạng đục Lúc tính lưu động nhiên liệu chưa hẳn, tinh thể gây tắc bình lọc đường ống làm ngừng cấp nhiên liệu Nhiệt độ khiến nhiên liệu bắt đầu xuất tinh thể kể gọi điểm đục Tiếp tục hạ thấp nhiệt độ hình thành tinh thể dạng lưới, làm tính lưu động bị kết tủa Người ta thường lấy điểm kết tủa để phân loại nhiên liệu diesel Khi chọn nhiên liệu diesel cần đảm bảo cho điểm kết tủa thấp nhiệt độ cực tiểu mơi trường khoảng ÷ 5oC, điểm đục điểm kết tủa phải sát (thường không 7oC) Điểm kết tủa nhiên liệu diesel phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hóa học Càng nhiều thành phần ankan chính, điểm kết tủa cao, dễ tự cháy, izơankan có điểm kết tủa thấp, không ổn định, dễ kết keo, dính than Thành phần lý tưởng nhiên liệu diesel izơankan phần tử lớn dài có mạch ngang Nhiên liệu diesel có gốc paraphin thường có điểm kết tủa cao,có thể hạ thấp cách xử lý khử paraphin để khử bớt phần tử lớn ankan, cách làm làm giảm tính tự cháy nhiên liệu Có thể làm giảm điểm kết tủa cách pha thêm phụ gia Ý nghĩa: trị số axit ảnh hưởng tới độ ăn mòn kim loại, trị số axit cao ăn mòn phương tiện vận chuyển, bảo quản hệ thống nạp liệu động f Hàm lượng lưu huỳnh Định nghĩa: % tính theo khối lượng lưu huỳnh có chứa nhiên liệu diesel Ý nghĩa: có mặt lưu huỳnh có chứa diesel đốt bị oxy hóa thành SO2 SO3 Trong sản phẩm cháy lại có nước tác dụng với hợp chất tạo thành axit H2SO3 H2SO4 dễ dàng ăn mòn đường ống thải động Mặt khác, hợp chất lưu huỳnh tồn dạng hoạt động, hợp chất gây ăn mịn mạnh đến phương tiện vận chuyển, bảo quản hệ 52 thống nạp liệu động Hơn nữa, hàm lượng lưu huỳnh mặt pháp lý xem số kiểm sốt độ nhiễm mơi trường g Độ ăn mòn đồng Định nghĩa: ăn mòn đồng tiêu đánh giá mức độ ăn mòn nhiên liệu diesel, phát phép đo độ mờ xỉn đồng Ý nghĩa: nhiên liệu diesel có chứa hợp chất gây ăn mòn kim loại hợp chất lưu huỳnh hoạt động axit hữu Phép thử ăn mòn đồng dùng để đánh giá mức độ ăn mòn tương đối sản phẩm dầu mỡ h Điểm đông đặc Định nghĩa: điểm đông đặc điểm thấp dầu sau làm lạnh điều kiện tiêu chuẩn cho trước tiếp tục chảy Phạm vi áp dụng: để xác định điểm đông đặc dầu mỏ Ý nghĩa: nhiên liệu diesel, điểm đông đặc tiêu quan trọng, nhiên liệu sử dụng mùa đông, mà thành phần có chứa nhiều hyrocacbon dạng n-parafin ( có điểm đơng đặc cao) Các mầm parafin kết tinh nhiệt độ thấp đọng phễu lọc làm ảnh hưởng đến nhiên liệu phun vào buồng đốt Nếu nhiệt độ tiếp tục hạ, mầm kết tinh cịn kết hợp với tạo thành khung tinh thể bên chứa hydrocacbon dạng lỏng, làm cho khối nhiên liệu linh động 7.2 Tiêu chuẩn việt nam dầu diezel Tiêu chuẩn chất lượng Việt Nam dầu Diezel – TCVN 5689:2005 Tiêu chuẩn TCVN 5689:2005 qui định tiêu chất lượng cho nhiên liệu dầu DO dùng cho động Diezel phương tiện giao thông giới đường động Diezel dùng cho mục đích khác Thuật ngữ, định nghĩa từ viết tắt: - TCVN: Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam - ASTM (American Society for Testing and Materials): Tiêu chuẩn Hiệp hội Thử nghiệm vật liệu Mỹ - Max: Mức cao tiêu - Min: Mức thấp cho phép tiêu - DO: Nhiên liệu diezel 53 - DO 0,05S: Là tên hàng hóa nhiên liệu diesel sử dụng cho phương tiện giao thông giới đường có hàm lượng lưu huỳnh (S) khơng lớn 500 mg/kg - DO 0,25S: Là tên hàng hóa nhiên liệu diezel có hàm lượng lưu huỳnh (S) không lớn 500 mg/kg đến 2500 mg/kg - (*): Độ nhớt tương đối Tên tiêu Mức Phương pháp thử TCVN 6701:2000 Hàm lượng lưu huỳnh, 0.05%S 0.25%S (ASTM D2622)/ASTM mg/kg, max D5453 Chỉ số xêtan (*) , 46 ASTM D4737 Nhiệt độ cất, 0C, 90% thể tích, max 360 TCVN 2698:2002 (ASTM D86) Điểm chớp cháy cốc kín, 0C, 55 TCVN 6608:2000 (ASTM D3828) /ASTM D93 Độ nhớt động học 40 0C, mm2/s (**) - 4,5 TCVN 3171:2003 (ASTM D445) Cặn cácbon 10 % cặn chưng cất, % khối lượng, max 0,3 TCVN 6324:1997 (ASTM D189) /ASTM D4530 Điểm đông đặc, 0C, max +6 TCVN 3753:1995 (ASTM D97) Hàm lượng tro, % khối lượng, max 0,01 TCVN 2690:1995 (ASTM D 482) Hàm lượng nước, mg/kg, max 200 ASTM E203 10 Tạp chất dạng hạt, mg/l, max 10 ASTM D2276 54 11 Ăn mòn mảnh đồng 50 0C, giờ, max Loại TCVN 2694:2000 (ASTM D130) 12 Khối lượng riêng 15 0C, kg/m3 820 - 860 TCVN 6594:2000 (ASTM D1298) /ASTM D 4052 13 Độ bơi trơn, µm, max 460 ASTM D 6079 Sạch, ASTM D 4176 14 Ngoại quan Phương pháp tính số xêtan khơng áp dụng cho loại dầu diesel có phụ gia cải thiện trị số xêtan (*) 7.3 Chọn nhiên liệu cho động diezel tàu thủy Khi chọn nhiên liệu cho động diesel tàu thủy cần phải xem xét đến tính đặc biệt kết cấu, chế độ làm việc động cơ, giá thành nhiên liệu, chất lượng nhiên liệu, khả làm nhiên liệu sấy nóng nhiên liệu hệ thống nhiên liệu khả chuyển chế độ làm việc động từ sử dụng nhiên liệu DO (nhiên liệu nhẹ) sang sử dụng nhiên liệu FO (nhiên liệu nặng) ngược lại Sử dụng nhiên liệu với quy định, tài liệu hướng dẫn khai thác diesel hãng chế tạo, thường cho trước giá trị giới hạn độ nhớt nhiên liệu ( mà với giá trị đó, động hoạt động bình thường) Nhưng có trường hợp cảng tàu đỗ khơng có loại nhiên liệu có độ nhớt tương ứng với quy định nói lúc xử lý sau: nhận dầu nhẹ dầu nặng, sau hịa trộn hai loại dầu với nhau, ước lượng theo độ nhớt chúng để hòa trộn thành loại nhiên liệu có độ nhớt yêu cầu Sau hòa trộn xong, cần tiến hành kiểm tra lại chất lượng thông số khai thác( khả phun sương, tốc độ lưu động bơm, ) đưa vào sử dụng Các động diesel trung tốc dùng làm máy lai chận vịt thiết kế đốt nhiên liệu nặng có chất lượng Nhưng động diesel lai máy phát xem dạng thu nhỏ động diesel trung tốc, gây khó khăn thêm dùng nhiên liệu nặng Ngoài khác biệt rõ ràng tốc độ cao làm thời gian cháy đi, phận động bơm nhiên liệu, vòi phun, diện tích đỉnh piston, nhỏ hơn, dung lượng dầu nhờn hơn, động lai máy phát cịn chịu thiệt thịi lớn phụ tải 55 ổn định, ln phải chịu giao động lớn, chạy với phụ tải thấp phần phụ tải quãng thời gian dài Đặc biệt, giai đoạn chạy phụ tải thấp ảnh hưởng xấu tới hiệu suất cháy việc nạp khí bị giảm đi, làm cho q trình cháy kém, muội than đọng lại nhiều, tốc độ mài mòn của nhóm piston – xilanh lớn Để hốn cải động máy phát điện dùng dầu diesel sang dùng dầu cân nặng, người ta phải bỏ số vốn định cho việc thay đổi hệ thống nhiên liệu động Tất nhiên thay đổi cần có ý kiến đóng góp nhà chế tạo loại động Các kết vận hành khẳng định rằng, động làm việc bình thường vịng chưa đầy năm, chi phí hốn cải trang trải hết Hiện nay, có nhiều tàu chạy máy phát nhiên liệu hỗn hợp với kết tốt đẹp chắn với giá dầu diesel cịn tăng cuối đa số chủ tàu phải chấp nhận hướng Hầu hết hãng chủ chốt sản xuất động phát điện cao tốc, trung tốc nhanh chóng nhận lợi kinh tế việc dùng nhiên liệu cặn tiến hành khối lượng nghiên cứu đáng kể lĩnh vực Khơng cần dùng sau dấu chấm thấy trước, nghiên cứu hầu hết dẫn họ đến chỗ phải quy định giới hạn đặc tính loại nhiên liệu dùng cho diesel máy phát chặt chẽ loại dùng cho động trung tốc máy Mặc dù tất mẫu dầu thử có số dầu nhớt nhau, chúng có khác biệt lớn số đặc tính khác Rõ ràng rằng, chất lượng dầu đốt cấp cảng có khác Tuy hầu hết kho dầu cung cấp hỗn hợp nhiên liệu với đủ loại độ nhớt khách hàng yêu cầu, nhiều chủ tàu trang bị cho tàu hệ thống trộn dầu để tạo hỗn hợp phù hợp từ dầu nặng máy dầu diesel chưng cất Các nhà sản xuất động không hoan nghênh việc trộn dầu tàu, gây khả tạo cặn nhiên liệu trộn lẫn hai loại dầu không phù hợp với Tuy nhiên, vấn đề giảm tới mức tối thiểu, số lượng nhiên liệu hỗn hợp đủ đáp ứng mức tiêu thụ động lại lượng nhỏ két cấp dầu vận hành Vấn đề tạo cặn giải cách dùng trộn hệ thống Việc trộn dầu tàu có ưu điểm giúp cho người sử dụng kiểm sốt mức độ chất lượng dầu chạy máy phát điện có khả biến đổi hỗn hợp để phù hợp với điều kiện vận hành động cơ, với loại dầu nặng mà tàu cấp 56 7.4 Các tính chất lý hóa dầu nhờn, tiêu chất lượng dầu nhờn 7.4.1 Các tính chất lý hóa dầu nhờn a Tính bơi trơn Mục đích dầu nhờn sử dụng làm chất lỏng bôi trơn bề mặt tiếp xúc chi tiết chuyển động tương đối so với nhau, nhằm làm giảm bớt ma sát, giảm mài mòn, giảm tiêu tốn lượng để thắng lực ma sát sinh ra, giảm hư hỏng bề mặt tiếp xác cọ sát Khi dầu nhờn đặt hai bề mặt tiếp xúc, chúng bám vào bề mặt tiếp xúc, tạo nên lớp dầu mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt không cho tiếp xúc Khi hai bề mặt chuyển động, có lớp phân tử dầu nhờn tiếp xúc trượt lên mà thơi Nhờ mà có khả làm giảm ma sát chi tiết hoạt động động b Khả chống mài mịn, ăn mịn Sự bơi trơn dầu nhờn có số dạng: Bơi trơn thủy động; Bơi trơn thủy động đàn hồi; Bôi trơn tới hạn; Khi làm việc chế độ tới hạn, dầu nhờn bị đẩy ngồi gây nên tượng mài mịn, dầu nhờn phải ngăn không cho chất ăn mòn tiếp xúc Mặt khác, làm việc chế độ đàn hồi, nhiệt độ tăng, sinh chất ăn mòn tiếp xúc với bề mặt hoạt động Như dầu bơi trơn phải có tính chống ăn mịn mài mịn cao c Khả chống oxy hóa Khi làm việc chế độ khắc nghiệt dẫn đến hiên tượng cracking phân hủy hợp chất hữu vật liệu bôi trơn làm giảm độ nhớt Việc tạo nhựa hợp chất hữu làm độ nhớt tăng cao không mong muốn Cả hai yếu tố ảnh hưởng lớn đến tính bơi trơn Trong dầu nhờn thường phải pha thêm phụ gia làm tăng nhiệt độ ổn định oxy hóa, biến pe, biến peoxit thành chất không hoạt động không cho tiếp xúc với bề mặt bơi trơn e Tính tẩy rửa phân tán Khi làm việc, dầu tiếp xúc với tạp chất ( tạp chất học, cặn cacbon) bị biến chất hợp chất O, N, S tiếp xúc với nước tạo nhũ, tạo hợp chất giữ nước phụ gia Tất chất lắng đọng cacte, ổ đỡ Để làm chất bẩn này, dầu nhờn phải có chất kéo tạp chất khỏi bề mặt không cho lắng 57 đọng (giữ chất lỏng trạng thái lơ lửng) Tính chất đặc biệt quan trọng dầu động f Khả chống tạo bọt Trong lúc bơm, khơng khí lẫn vào dầu sinh bọt, làm tăng độ nhớt không mong muốn, truyền chuyển động khơng xác Vì phải có phụ gia làm giảm sức căng bề mặt bọt, phá bọt g Tính bám dính Muốn bơi trơn tốt, dầu phải bám vào bề mặt chi tiết Vì phải pha phụ gia để tăng tính bám dính, cải thiện độ nhớt số độ nhớt h.Tính chất làm mát (tản nhiệt) Đối với chi tiết làm việc nhiệt độ cao, dầu phải có tính chất lấy nhiệt, khơng cho nhiệt độ tăng cao, khơng có điểm nhiệt độ tăng cục i Làm khít bảo vệ máy Trong chi tiết có zoăng, đệm, chi tiết khít dầu phải có độ nhớt cao thích hợp để tăng khả làm khít, có khả làm trương nở co đệm phù hợp 7.4.2 Các tiêu chất lượng dầu nhờn a Độ nhớt Độ nhớt thông số quan trọng dầu bôi trơn, độ nhớt phải nằm giới hạn cho tạo thành “nêm” dầu thuỷ động học ổ đỡ, phải chịu tải trọng lớn tác động lên gối đỡ giữ cho bề mặt công tác không trực tiếp tiếp xúc với Nhưng độ nhớt cao làm tăng tổn thất ma sát, làm xấu khả vận chuyển thẩm thấu dầu, giảm khả tải nhiệt cho bề mặt bôi trơn Độ nhớt cao phá vỡ khả tuần hồn ổn định dầu khả bơi trơn bề mặt chi tiết động Độ nhớt dầu bôi trơn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, thành phần hố học nhiệt độ hai yếu tố ảnh hưởng nhiều Độ nhớt đặc trưng cho tính kháng chảy dầu nhớt Dầu nhớt đặc khó chảy ngược lại 58 b Hàm lượng nước Hàm lượng nước dầu lượng nước tính % hay phần triệu theo hàm lượng thể tích Hàm lượng nước dầu bôi trơn đặc trưng quan trọng dầu thủy lực, dầu bánh công nghiệp, dầu tuốc bin, dầu xilanh nước dầu công nghiệp, đặc biệt quan trọng với dầu biến Nước dầu bôi trơn đẩy nhanh ăn mịn oxy hóa, mà cịn gây nên tượng tạo nhũ Trong vài trường hợp, nước làm thủy phân phụ gia, tạo nên bùn mềm xốp c Hàm lượng lưu huỳnh Lưu huỳnh có sẵn dầu khống, dầu gốc hay phụ gia Lưu huỳnh gây hậu khơng mong muốn ăn mịn, chẳng hạn ăn mòn đồng Trong nhiều trường hợp, lưu huỳnh có dầu bơi trơn ỏ dạng phụ gia thường kết hợp với nguyên tố khác (clo, photpho), phụ gia chịu áp, chống mài mòn, chống oxy hóa, chống ăn mịn d Độ ăn mịn đồng Dầu thơ có chứa hợp chất lưu huỳnh Phần lớn hợp chất loại khỏi dầu trình tinh luyện Tuy nhiên, hợp chất lại dầu gây ăn mòn nhiều kim loại khác Hiệu ứng ăn mịn khác tùy thuộc loại hợp chất hóa học lưu huỳnh có mặt dầu Độ ăn mịn đồng đặc trưng cho loại hợp chất hóa học hoạt động tức hợp chất hóa học gây ăn mịn Thơng thường người ta sử dụng phép thử độ mờ xỉn đồng để xác định độ ăn mịn đồng e Điểm đơng đặc, điểm mờ đục 59 Thông thường, cách phân loại chung cho dầu dùng nhiệt độ thấp xác định hai nhiệt độ đo: thứ đo độ đông đặc dầu mỏ, thứ hai đo độ vẩn đục dầu mỏ Hầu hết dầu nhờn chứa số sáp không tan Khi dầu làm lạnh, sáp bắt đầu tách dạng tinh thể đan cài với tạo thành cấu trúc, giữ dầu túi nhỏ cấu trúc Khi cấu trúc tinh thể sáp tạo thành đầy đủ dầu khơng ln chuyển Để giảm nhiệt độ đông đặc dầu, người ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc f Khối lượng riêng tỷ trọng Khối lượng riêng khối lượng đơn vị thể tích chất nhiệt độ tiêu chuẩn Tỷ trọng tỷ số khối lượng riêng chất cho nhiệt độ quy định so với khối lượng riêng nước nhiệt độ quy định Tỷ trọng khối lượng riêng loại dầu nhau, khối lượng riêng nước g Trị số axit Trị số axit thông số quan trọng đặc trưng cho chất lượng dầu khả cho phép sử dụng tiếp hay phải loại bỏ dầu bôi trơn Axit hữu - sản phẩm q trình ơxi hố dầu bơi trơn, ăn mịn bề mặt hợp kim bạc tích tụ thành keo muội, cặn muội bề mặt công tác nhóm piston xi lanh, làm tăng độ mài mịn chi tiết chuyển động giảm khả truyền nhiệt phận cần làm mát Axit vơ (khống) tạo thành q trình cháy nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao, làm tăng cường độ ăn mịn bề mặt kim loại Vì q trình khai thác hệ thống bơi trơn khơng cho phép tồn dầu axit mạnh h Cặn cacbon Thuật ngữ cặn cacbon dùng để cặn cacbon tạo thành sau cho bay nhiệt phân số sản phẩm dầu mỏ Cặn khơng phải cặn cacbon hồn tồn, mà loại cốc biến đổi nhiệt phân Dầu bôi trơn tinh chế nghiêm ngặt bao nhiêu, hàm lượng cặn thấp nhiêu Vì vậy, hàm lượng cặn cacbon dùng để đánh giá mức độ tinh luyện loại dầu Các phụ gia có mặt dầu ảnh hưởng lớn đến lượng cặn mà ta cần xác định 60 7.5 Dầu nhờn động 7.5.1 Chức tính chất dầu nhờn động Có tính bơi trơn tốt, đảm bảo làm nhờn chi tiết, hạn chế mài mòn, giảm ma sát động Dễ dàng lưu thông hệ thống, đảm bảo làm nguội hệ thống, chi tiết mức độ cho phép, tẩy rửa, làm bề mặt tiếp xúc chi tiết có chuyển động tương đối so với Có tính chống ăn mịn, làm tốt chức bảo vệ bề mặt kim loại Ổn định hóa học tốt, khơng tạo hợp chất keo nhựa Làm kín vùng xecmăng piston Độ chớp cháy phải cao 50% so với nhiệt độ làm việc động 7.5.2 Phân loại dầu nhờn động Phân loại dầu nhờn động theo độ nhớt SAE J300: CẤP ĐỘ NHỚT ĐỘ NHỚT Ở NHIỆT ĐỘ 0C mPas ĐỘ NHỚT Ở 1000C cSt SAE 0w 3250 - 300C 30000 - 350C 3,5 0 5w 3500 - 25 C 30000 - 30 C 3,8 0 10w 3500 - 20 C 30000 - 25 C 4,1 0 15w 3500 - 15 C 30000 - 20 C 5,5 0 20w 4500 - 10 C 30000 - 15 C 5,6 0 25w 6000 - C 30000 - 10 C 9,3 20 5,6