Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng quy trình tháo lắp hệ thống trao đổi khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát động cơ diesel, chương 18 pdf

* Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát gián tiếp + Ưu điểm - Có thể khống chế được chất lượng nước làm mát nên chất lượng nước vào làm mát đảm bảo sạch, khả năng tải nhiệt tốt, các chi tiế

Chương 18:

Hệ thống làm mát gián tiếp

Sơ đồ hệ thống làm mát gián tiếp được thể hiện ở hình 4.5

Hình 4.5 Hệ thống làm mát gián tiếp

Hệ thống làm mát này gồm hai

phần riêng biệt

 Hệ thống tuần hoàn

nước ngọt

- Trước khi khởi động cơ phải kiểm tra lại két nước ngọt (7) Nếu thiếu nước cần kiểm tra lại xem hệ thống có rò rỉ không? Sau khi đã chắc chắn rồi mới bổ sung nước ngọt cho két (7), sau đó tiến hành mở van (8) và khởi động động cơ Động cơ hoạt động sẽ lai bơm (9) hoạt động Bơm (9) đưa nước vào làm mát xylanh, sau đó dâng lên làm mát cho nắp xylanh rồi theo đường ống ra làm mát cho ống xả (13)

Nước sau khi làm mát ống xả sẽ qua van tự động điều tiết nhiệt độ (15) Khi nhiệt độ nước còn thấp, van tự mở cho nước

đi qua thẳng bơm (9) không đi qua bầu làm mát (5) trao đổi nhiệt với nước ngoài tàu sau đó được bơm (9) hút lên làm mát cho động cơ

- Đường đi của nước ngọt là một đường kín tuần hoàn vì

vậy còn gọi là hệ thống làm mát kiểu kín hay kiểu

tuần hoàn

- Sau khi làm mát cho động cơ, một phần nước nóng bốc hơi theo đường ống (16) trở về két để bốc hơi và giãn nở

Vì vậy, trong khi làm việc luôn luôn phải có một thùng nước được bổ sung từ két (7) xuống đường ống nên két (7) gọi là két

bổ sung (két giãn nở hay két bốc hơi)

 Hệ thống nước ngoài tàu

Trước khi khởi động động cơ ta mở van (2) Khi động cơ làm việc, bơm (4) sẽ hút nước ngoài tàu qua bầu lọc (3) tới bầu làm mát nước (5) để làm mát cho nước ngọt, sau đó tới bầu làm mát dầu (6) để làm mát cho dầu bôi trơn rồi đổ ra mạn tàu theo đường ống (18)

Bơm (17) là bơm hút khô và được bố trí làm bơm dự phòng khi bơm (4) hỏng Nhiệt kế (11) và (14) dùng để đo nhiệt độ nước trước và sau khi làm mát động cơ Nhiệt kế nước vào được gắn ở vị trí trước khi nước vào làm mát xylanh

và nhiệt kế nước ra được gắn ở nắp xylanh Áp kế (10) dùng để

đo áp lực nước trên đường ống chính.

Van (2) được mở khi tàu có chở hàng hoặc khi có nguồn nước cạn, nước dơ

bẩn, lẫn nhiều rác Van (2’) được mở khi tàu không chở hàng hoặc ở luồng nước

sâ

u

* Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát gián tiếp

+ Ưu điểm

- Có thể khống chế được chất lượng nước làm mát nên chất lượng nước vào

làm mát đảm bảo sạch, khả năng tải nhiệt tốt, các chi tiết hạn chế được sự ăn mòn

- Hệ thống này ít xảy ra sự cố

- Nhờ khống chế được nhiệt độ nước vào và nước ra nên tránh được hiện tượng ứng suất nhiệt, giảm tổn thất nhiệt cho nước làm mát Thời gian sử dụng nước lâu

+ Nhược điểm

Do sử dụng nước ngọt nên phải có két dự trữ, sử dụng nhiều bơm, nhiều đường ống nên hệ thống cồng kềnh, phức tạp, giá thành đắt, động cơ tổn hao công suất vì phải lai hai bơm

* Phạm vi ứng

dụng

Hệ thống làm mát trực tiếp được dùng cho các động cơ thuỷ có công suất

vừa và lớn

Tóm lại: Động cơ tàu thủy thường dùng các hệ thống làm mát bằng nước Hai hình thức thông dụng là hệ thống làm mát trực tiếp và hệ thống làm mát kiểu gián tiếp

Ngoài ra đối với hệ thống làm mát cho động cơ diesel tàu thủy người ta thường dùng bơm nước làm mát dẫn động độc lập, việc bố trí này cho phép tiếp tục làm mát động cơ khi động cơ được cho ngừng

4.2.2 Đặc điểm cấu tạo, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa các

bộ phận của hệ thống làm mát

4.2.2.1 Bơm nước

1 Nhiệm vụ, yêu cầu

a Nhiệm vụ

Bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định Lưu lượng của bơm nước làm mát tuần hoàn cần cho các loại động cơ thay đổi trong phạm vi:[(68  245) lít/kWh (50  180) lít/Ml.h)] và tần suất tuần hoàn từ (712) lần/ph

b Yêu cầu

- Bơm tạo đủ lưu lượng và cột áp

- Bơm nước đạt áp suất yêu cầu

- Bơm nước làm việc không có tiếng kêu

- Bơm nước không bị rò chảy nước qua các mối ghép ở khoang đẩy hoặc qua các ổ làm kín

2 Phân loại

Để làm mát cho động cơ diesel tàu thuỷ, người ta dùng các

loại bơm sau đây:

- Bơm piston

- Bơm bánh răng

- Bơm ly tâm

- Bơm xoáy

a Bơm piston

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm piston đơn

giản được thể hiện trên hình 4.6

Hai điểm B1, B2 của piston tương ứng với hai điểm C1,C2 của tay quay Khi trong buồng làm việc 5 chứa đầy chất lỏng, nếu tay quay từ vị trí 2 quay theo chiều mũi tên thì piston

di chuyển từ B2 về phía trái Thể tích buồng 5 tăng dần, áp suất p trong đó giảm đi và bé hơn áp suất bình chứa Do đó chất lỏng qua van 6 vào buồng làm việc 5, trong khi đó van đẩy 4 đóng Khi piston chuyển động từ B2 đến B1 bơm thực hiện quá trình hút Khi tay quay tới vị trí C1 (piston tới vị trí B1) thì quá trình hút của bơm kết thúc

Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của

bơm piston

1 pittông; 2 xilanh; 3 ống đẩy; 4 van đẩy; 5 buồng làm việc

6 van hút; 7 ống hút; 8 bể hút; 9 tay quay; 10 thanh truyền

Sau đó, tay quay tiếp tục quay từ C1 đến C2, piston đổi chiều chuyển động từ B1 đến B2 Thể tích buồng làm việc giảm dần, áp suất chất lỏng tăng lên, van hút 6 bị đóng, van đẩy 4 mở, chất lỏng chảy vào ống đẩy Bơm thực hiện quá trình đẩy

Ưu nhược điểm của bơm piston

Ưu điểm

- Có khả năng hút khô (tự hút)

- Có khả năng tạo được cột áp cao (hàng nghìn mét cột nước)

- Làm việc kinh tế ở phạm vi lưu lượng lớn và cột áp cao

- Cột áp không phụ thuộc vào lưu lượng và hành trình

pittông

- Điều chỉnh lưu lượng dễ dàng

Nhược điểm

- Lưu lượng không đều

- Kết cấu cồng kềnh (kích thước và khối lượng lớn)

- Có mặt hệ thống van nên làm giảm hiệu suất

- Tốc độ quay làm việc thấp, truyền động phức tạp

- Giá thành cao

- Tính kinh tế thấp ở bơm tác dụng đơn

- Nhạy cảm với độ sạch của chất lỏng

Chú ý: Cần hạn chế tốc độ quay của trục bơm Khắc

phục sự chuyển động

không ổn định của chất lỏng trong bơm piston bằng cách dùng bơm tác dụng kép

b Bơm bánh răng

 Sơ đồ cấu tạo của bơm bánh răng được thể hiện ở hình

4.7

Bơm bánh răng của hệ thống làm mát có kết cấu đơn giản, khối lượng nhỏ, kích thước gọn và có khả năng tự hút Tuy nhiên, khi dùng để bơm nước nhất là nước bẩn ngoài tàu, các bánh răng bị mòn rất nhanh và phải thay thế luôn Do vậy

để tăng tính tin cậy của bơm bánh răng khi dùng cho hệ thống làm mát người ta không cho chúng ăn khớp tiếp xúc trực tiếp với nhau ( như bơm dầu nhờn ) mà trang bị thêm một cặp bánh răng phụ ( bố trí ngoài khoang bơm ), có nhiệm

vụ đồng bộ hoá chuyển động quay của các trục chủ động và

bị động Ở nhiều bơm, bánh

răng bơm được chế tạo bằng cao su lưu hoá Trục bánh răng phía ngoài lắp trên ổ bi

cầu và phía trong – trên ổ trượt bằng đồng thanh

Hình 4.7 Bơm bánh răng Trên hình trình bày cấu tạo của bơm nước kiểu bánh răng dùng cho động cơ diesel tàu thuỷ kiểu ×13/18 Bơm được truyền động từ trục khuỷu nhờ bánh răng 8 bố trí trong khoang cacte Bơm nằm ngoài khoang cacte để nước không rơi vào dầu bôi trơn Bánh răng 11 được chế tạo bằng tectolit để giảm hao mòn Các bạc lót ổ trượt đồng thanh 3, 1 và trục bơm 2 được bôi trơn và làm mát bằng nước Bơm được làm kín bằng đệm tectolit 4 và đệm cao su 5 để ngăn dầu từ ổ 9 chảy ra ngoài, người ta bố trí cái chắn dầu 7 và một vành bít khuất khúc giữa bạc 6 và vòng 10 Việc sử dụng bánh răng bằng tectolit vào việc bôi trơn các ổ bằng nước làm đơn giản bớt kết cấu của truyền động bơm

c Bơm ly tâm

* Sơ đồ cấu tạo của bơm ly tâm được thể hiện ở hình 4.8 Trên hình trình bày cấu tạo của bơm nước ly tâm của động

cơ diesel tàu thuỷ

6D25/34, công suất 300 ml, tốc độ quay 500 vòng/ phút

Ở đầu trước của động cơ có lắp hai bơm như vậy, năng suất mỗi bơm là

24m3/h

Hình 4.8 Bơm

ly tâm Bơm gồm có vỏ bơm 1, trục 5, bánh công tác 3 có mười cánh Bánh công tác được gắn trên trục nhờ đai ốc 2 và được quay cùng với trục 5 ( qua bánh răng truyền động 6 ) Để làm kín khoang bơm, người ta dùng đệm cao su 8, cụm làm kín kiểu khuất khúc 4, vòng chắn 7 và van 9 dùng để tháo nước Bơm ly tâm có cấu tạo đơn giản và nhỏ gọn, hiệu suất cao, tuổi bền cao, và có thể bố trí để có khả năng hút chân không

Nhờ việc loại bỏ được cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền nên bơm ly tâm có

thể làm việc với tốc độ quay cao mà không gây chấn động

Ở các động cơ diesel có công suất và tốc độ quay trung bình, bơm thường được truyền động từ trục khuỷu qua một hệ

thống truyền động bánh răng tăng tốc Các động cơ diesel tàu thuỷ cỡ lớn, tốc độ quay chậm, thường dùng bơm dẫn động điện độc lập, có trục bơm thẳng đứng hoặc nằm ngang Để cho bơm có thể làm việc theo cả hai chiều quay, cánh và bánh bơm được làm theo phương hướng tâm Dùng bơm ly tâm cho hệ thống làm mát kín tuần hoàn ( nước ngọt ) là hợp lý hơn cả, vì trong trường hợp này không yêu cầu tự hút

Chiều cao cột nước hút bị giới hạn bởi hiện tượng sinh bọt nước xảy ra khi áp suất trong phần hút của bánh làm việc giảm xuống dưới áp suất hơi bão hoà ứng với nhiệt độ đã cho Người ta thường dùng cho hệ thống làm mát độc lập vì khả năng tự hút cao

Vỏ bơm có hình dạng xoắn ốc làm cho nước có tốc độ chậm dần nhưng ngược lại áp suất sẽ tăng dần cuối cùng thoát

ra ngoài Lưu lượng nước thoát ra đều và liên tục

 Sơ đồ nguyên lý hoạt động đơn giản của bơm ly tâm

Khi bơm làm việc bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoài, chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm Đồng thời ở lối vào của bánh công tác tạo nên một vùng có chân không và dưới tác dụng của áp suất bình chứa nước lớn hơn áp suất lối vào của bơm, chất lỏng ở bình chứa liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút Đó là quá trình hút của bơm Quá trình

hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm

1 bánh công tác;

2 trục bơm;

3 bộ phận dẫn hướng ra;

4 bộ phận dẫn hướng vào;

5 ống hút;

6 ống đẩy;

 Ưu nhược điểm của bơm ly tâm

+Ưu điểm

- Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, nhiên liệu

- Có thể bơm được chất lỏng bẩn và dung dịch đặc

- Có khoảng lưu lượng rộng, lưu lượng đều, cột áp ổn định

- Bơm có thể nối trực tiếp với trục động cơ cao tốc mà không cần bộ giảm

- Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy, khối lượng sửa chữa ít

- Hiệu suất của bơm tương đối cao so với các loại b ơm khác,

b  (0,75  0,92)

- Điều chỉnh đơn giản

- Chỉ tiêu kinh tế tốt (giá thành rẻ)

+ Nhược điểm

- Bơm ly tâm không có khả năng tự hút

- Khi độ nhớt của chất lỏng tăng thì hiệu suất giảm

- Lưu lượng và cột áp là hàm số của nhau, nên chú ý khi điều chỉnh

Bơm chất làm mát người ta thường dùng bơm loại bơm ly tâm

 Quy trình tháo, lắp bơm ly tâm

- Quy trình tháo

+ Trước khi tháo bơm ta tiến hành làm sạch phía ngoài bơm, tháo đai ốc chặn cánh bơm, với công cụ thích hợp ta tiến hành tháo cánh bơm ra khỏi trục và tháo các then lắp Cần phải chú ý bảo vệ trục bơm khi ta tháo ổ và cánh bơm ra khỏi trục, nếu có đệm kín bằng sứ gắn với cánh bơm, cần thận trọng tránh làm hư hỏng đệm này

+ Lần lượt tháo đệm kín, vòng chặn ổ đỡ, đặt bơm chất làm nguội lên máy

ép, đẩy trục và các ổ đỡ từ phía cánh bơm ra ngoài

- Quy trình lắp

Sau khi tiến hành kiểm tra và sửa chữa cần thiết ta tiến

hành lắp bơm

+ Lắp các bộ phậm của bơm theo thứ tự ngược lại với quá trình tháo Khi lắp các ổ đỡ và đệm kín vào vị trí, ta dùng ống nối và ống lót thích hợp Nếu có hướng dẫn trong sổ tay kỹ thuật, ta phải dùng mở bôi trơn cho các ổ trước khi lắp vào hộp bơm, sử dụng một lớp hợp chất làm kín nước ở phía đường kính ngoài của các ổ đỡ trước khi lắp đặt

+ Khi ép cánh bơm vào trục, cần giữ cho bề mặt đệm kín chất làm nguội và

cánh bơm luôn luôn sạch, không dùng chất bôi trơn cho các bề mặt này

d Bơm xoáy

* Sơ đồ cấu tạo của bơm xoáy được thể hiện ở hình 4 9

Hình 4.9

Bơm xoáy Bánh công tác 1 có các cánh hướng tâm 2 được các rãnh 4 trong vỏ bơm 3

vây quanh Các rãnh này bị ngắt ở chỗ bố trí các ống xả 5 và ống xoáy 6

Cột nước của bơm được tạo ra do sự chênh lệch áp suất trong bánh 1 và trong rãnh 2, nảy sinh dưới tác dụng quay xoáy của nước, làm cho nước chuyển động từ bánh 1 vào rãnh 2 Để khắc phục lực dọc trục, ống được làm đối xứng theo cả hai phía của bánh

 Ưu nhược điểm

- Có khả năng tự hút

- Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, làm việc tin cậy

- Khối lượng sửa chữa các chi tiết theo định kỳ ít

- Cột áp cao khi lưu lượng nhỏ.

- Hiệu suất rất thấp, đó là nhược điểm lớn thuộc về bản chất nguyên lý làm việc của bơm xoáy, lưu lượng nhỏ, công suất tổ hợp nhỏ Cột áp hút không lớn so với bơm ly tâm