khai thác hệ động lực 2

Ch¬ng III Ph¬ng ph¸p sö dông ®Æc tÝnh trong qu¸ tr×nh khai th¸c hÖ ®éng lùc tµu thñy @ 3.1. Phơng pháp sử dụng đặc tính của HĐL động cơ lai chân vịt biến bớc. 3 .1.1. Phơng pháp gần đúng xác định thông số công tác của động cơ lai cvbb Với HĐL động cơ lai CVBB việc thay đổi tốc độ và chiều chạy tàu ngoài việc thay đổi tốc độ và chiều quay động cơ còn có thể thông qua việc thay đổi b$ớc chân vịt ( H / D ). Việc lựa chọn chính xác cặp thông số (n H/D) của chân vịt cho phép đạt đ$ợc hiệu suất chung của HĐL cao và khai thác hết công suất động cơ. Hiệu suất chung của HĐL đ$ợc tính: HĐL = 0 . P . tđ Trong đó: 0 : Hiệu suất chung của động cơ. P : Hiệu suất chân vịt. tđ : Hiệu suất truyền động. Tuỳ theo các thiết bị lắp đặt trên hệ trục (Nh$ bộ li hợp, hộp giảm tốc, các gối đỡ đ$ờng trục) Mµ ta cã : η t® = η lh .η gt .η tr NÕu xem η t® = const trong qu¸ tr×nh khai th¸c th×: η H§L = η 0 .η P Hay: (32) S P He HDL N VT Qg .75 . . . 3,632 = η Trong ®ã: Q H : NhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu. g e : SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu cã Ých. V P : Tèc ®é tiÕn thùc cña ch©n vÞt. N S : C«ng suÊt trªn ®Õ ch©n vÞt. T: Lùc ®Èy ch©n vÞt Trong thực tế việc xác định T, V P , N S gặp nhiều khó khăn nên có thể dựa vào hai đ$ờng cong hiệu suất chân vịt và động cơ. N S 0 n min n S H/D min H/D max H/D n V S = const P max Hình 3.1. Biểu diễn đờng hiệu suất lớn nhất của chân vịt. P max : Đờng hiệu suất chân vịt lớn nhất. Đ$ờng hiệu suất của chân vịt đạt giá trị lớn nhất khi công suất phát ra của động cơ là nhỏ nhất trên cùng một tốc độ tàu. N P max = f( H / D , n) Khi N = N min V= const Hình 3.2. Biểu diễn đờng hiệu suất lớn nhất của động cơ. 0 max : Đờng hiệu suất chân vịt lớn nhất. Đ$ờng hiệu suất lớn nhất của động cơ là đ$ờng nối các điểm trên đ$ờng suất tiêu hao nhiên liệu có ích không đổi nh$ng có công suất là nhỏ nhất. Đ$ờng parabol. N 0 max =(N en / n n 2 ).n 2 Khi N = N min g e = const N e N n 0 n min n n n 0max M n = const g e = const η P max η 0 max η H§L max H×nh 3.3. BiÓu diÔn c¸ch x¸c ®Þnh ®êng hiÖu suÊt lín nhÊt cña H§L lai ch©n vÞt biÕn bíc. η P max : §êng hiÖu suÊt lín nhÊt cña ch©n vÞt. η 0 max : §êng hiÖu suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬. η H§L max : §êng hiÖu suÊt chung lín nhÊt cña H§L. §$êng hiÖu suÊt chung lín nhÊt cña H§L lµ ®$êng trung b×nh cña η P max vµ η 0 max . η H§L max = η P max . η 0 max Sai sè cña ph$¬ng ph¸p nµy tõ 1-3%. N S 0 n min n S (H/D) max (H/D) min x¸c ®Þnh ®êng hiÖu suÊt lín nhÊt cña H§L lai ch©n vÞt biÕn b íc b»ng ph¬ng ph¸p ®å thÞ P max 0 max HĐL max N S 0 n min n S (H/D) max (H/D) min xác định đờng hiệu suất lớn nhất của HĐL lai chân vịt biến b ớc bằng phơng pháp đồ thị Khi điều kiện khai thác thay đổi thì đ$ ờng HĐL max sẽ bị dịch chuyển. Nếu điều kiện khai thác khó khăn hơn thì HĐL max sẽ dịch sang phải và ng$ợc lại. Do vậy trong quá trình khai thác ta phải thay đổi tỷ số ( H / D ) và tay ga nhiên liệu để sao cho điểm phối hợp công tác luôn nằm trên đ$ờng cong ( H / D - n) tối $u. 3 .1.2. Phơng pháp đơn giản xác định đờng cong (h/d - n) tối u. Bằng cách sử dụng các thiết bị đo ta đo đ$ợc công suất trên trục chân vịt theo các giải vòng quay động cơ hoặc chân vịt ở các tỷ số b$ớc khác nhau. Qua đó chọn đ$ợc giá trị công suất và vòng quay cho ta cho ta giá trị vận tốc tàu là lớn nhất. Hay nói cách khác: tại một giá trị vận tốc tàu không đổi ta có thể chọn đ$ợc một giá trị công suất nhỏ nhất (N S ) min . Khi đó hệ số mômen (K M ) sẽ đạt giá trị tối $u (K M = K MT.$u ) và đ$ợc tính: Trong đó:N S : Công suất đo đ$ợc trên trục chân vịt (ml). n: Vòng quay trục chân vịt (v/p). D: đ$ờng kính chân vịt (m) : độ nhớt động lực học của n$ớc biển. =104,5 (KG.s 2 /m 4 ) 53 3 . 52 . 2 60.75 Dn N Dn M K SS TuM == Hoặc theo công thức thực nghiệm: K MT.u = 0,07.(S 0 / S) Công thức trên đúng khi: 0,26 d P /D 0,31 Trong đó:d S : Đ$ờng kính may ơ chân vịt. S 0 : Diện tích thực của cánh chân vịt. S: Diện tích hình chiếu của chân vịt. Khi đó đ$ờng cong hiệu suất chân vịt sẽ đ$ợc xác định theo hàm sau: 3 5 . 24000 . max n DK N MTu P = Từ hàm trên cho tr$ớc các giá trị vòng quay ta tính đ$ợc công suất t$ ơng ứng. Các cặp giá trị (N - n) cho phép ta xây dựng đ$ờng hiệu suất lớn nhất của chân vịt. Kết hợp với đ$ờng cong hiệu suất lớn nhất của động cơ: N 0 max =(N en / n n 2 ).n 2 ta sẽ xây dựng đ$ợc đ$ờng cong hiệu suất chung lớn nhất của HĐL. Phơng pháp đơn giản xác định đờng cong (H/D n) tối u P max 0 max HĐL max N S 0 n min n S (H/D) max (H/D) min Hình 3.4. Minh họa cách xác định đờng cong hiệu suất chung lớn nhất của HĐL. @ 3.2. Xác định thông số công tác hợp lí của HĐL trong các điều kiện khai thác. 3.2.1. Khi chiều chìm của tàu thay đổi. Chiều chìm của tàu có thể thay đổi bởi những lí do sau: - L$ợng hàng hóa chuyên chở trên tàu thay đổi. - Nguyên nhiên liệu, dầu nhờn dữ trữ trên tàu thay đổi. (Không đáng kể) - Tỷ trọng vùng n$ớc tàu đang hành trình thay đổi. (Không đáng kể) Giả sử ban đầu tàu chở một l$ợng hàng Q 1 ứng với chiều chìm T 1 và l$ợng chiếm n$ớc D 1 , Đặc tính chân vịt là C 1 . Sau đó tàu nhận thêm l$ợng hàng Q. Lúc này tàu chở l$ợng hàng Q 2 = Q 1 + Q sẽ làm cho chiều chìm tàu T 2 tăng lên, t$ơng ứng làm tăng sức cản, mômen cản kết quả làm các thông số động cơ thay đổi. [...]... không đổi ở cả 2 trường hợp V 1= V2 ta có: 2/ 3 N 2 D2 = D N1 1 hay D2 N2 = D 1 2/ 3 N1 Nhờ biết được N2 và V2 ta xác định được điểm công tác B trong trường hợp tàu chở lượng hàng Q2 với giả định tàu vẫn chạy với tốc độ V2= V1 Qua B sẽ xác định được đường đặc tính vòng quay động cơ không đổi n2 Nói cách khác hệ số C2 của C2 = N2 x n2 trong đó: x = logn1 ( N1/ C1 ) Biết được hệ số C2 và số mũ...T(m) Nước ngọt T2 T1 Nước mặn 0 D1 D2 D(t) Qua đồ thị Đường cong lực lực nổi ở bên ta xác định được D 2 khi biết T2 Dựa vào công thức thực nghiệm: D 2 / 3 V 3 N= CD Trong đó: D: Lượng chiếm nước của tàu (tấn) V: Tốc độ tàu (hl/h) CD: Hệ số thực nghiệm (ml) Và ta có khi tàu chở lượng hàng Q1 thì: Còn khi lượng hàng chuyên chở là Q2 thì: D 12 / 3 V13 N1 = CD (ml) D 22 / 3 V23 N2 = CD (ml) Nếu vẫn duy... bình: 10 y i 1 P = i= i 10.C S (KG/cm2) (44) Khi đó công suất chỉ thị của động cơ được tính: Ni = 13,1.Pi D2.S.z.i.n Độ chênh áp suất tương đối của toàn động cơ: Pi = Pi max Pi min Pitb Dựa vào các thông số xác định được và kinh nghiệm khai thác cho thấy: - Khi Pi 5% thì phụ tải phân bố trên các xy lanh được xem là đều, động cơ hoạt động tốt - Khi Pi > 5% Người khai thác cần điều chỉnh lại phụ tải cho... Nn 3 = nn 3 3 nn nn 3 nn N max = Vậy nếu khi động cơ khai thác ở vòng quay: suất dư lớn nhất và bằng: N max 2 3 = N n 9 nN max = 3 2 3 N n 9 3 nn 3 thì cho ta công @ 3.3 Phân tích trạng thái công tác của động cơ trên đồ thị công 3.3.1 Phân tích trên đồ thị công chỉ thị Với động cơ diesel tàu thủy trung và chậm tốc cho phép người khai thác vẽ được đồ thị công chỉ thị của từng xy lanh bằng... thị bình quân định mức (P i n) 3.3 .2 Phân tích trên đồ thị công khai triển Đồ thị công khai triển cũng được vẽ bằng thiết bị Indicator Với động cơ 2 kì có dạng sau: Hình 3.9 Đồ thị công khai triển PC: áp suất nén (KG/cm ) 2 Quá trình cháy Điểm cháy Pmax Quá trình giãn nở PC Quá trình nén Pmax: áp suất cháy cực đại (KG/cm2) Đường áp suất môi trường Qua đồ thị công khai triển ta có thể đánh giá được... thị đặc tính C1 qua hàm số sau: N1= C1.nx Theo kinh nghiệm khai thác khi tàu khai thác trong điều kiện sóng gió thì động cơ dễ bị quá tải về mômen và NS C1 C0 B NB A NA n1= n0=const quá tải nhiệt Trường hợp tàu cỡ nhỏ chạy ballast thì còn có hiện tượng quá tải vòng quay do hiện tượng chân vịt nhô lên khỏi mặt nước Để hạn chế và duy trì khai thác động cơ ta phải giảm tay ga nhiên liệu để đảm bảo an toàn... ta gán các giá trị n2 tùy ý thuộc giải vòng quay khai thác ta sẽ tính được các giá trị công suất N2 tương ứng Hay nói cách khác ta đã xác định được đường cong đặc tính chân vịt C2 Có được đồ thị đặc tính ta sẽ xác định điểm phối hợp công tác hợp lí của HĐL mà ở đó công suất, vòng quay động cơ không vượt quá giá trị định mức Động cơ không bị quá tải về ứng suất cơ và ứng suất nhiệt C2 C1 NS B Hình 3.5... giảm chi phí nhiên liệu cho chuyến hành trình mà lại có xu hướng ngược lại 3 .2. 4 Khi có gia tải máy phát điện đồng trục Trong điều kiện khai thác ổn định, yên sóng gió với HĐL có gia tải máy phát đồng trục thì có thể đưa máy phát vào khai thác Công suất dư có thể dùng để lai máy phát là: N = Ne NS ( 42) Trong đó: Ne: Công suất động cơ Ne = a1.n (hàm bậc nhất) NS: Công suất yêu cầu của chân vịt NS = Co.nx... không bị quá tải về ứng suất cơ và ứng suất nhiệt C2 C1 NS B Hình 3.5 Biểu diễn cách xác định đặc tính chân vịt khi tàu nhận thêm hàng hóa n2 N2 A C1: Đặc tính chân vịt khi tàu chở lượng hàng Q1 n1 N1 C2: Đặc tính chân vịt khi tàu chở lượng hàng Q2 0 V1=V1 VS 3 .2. 2 Khi điều kiện sóng gió thay đổi Giả sử tàu đang hành trình trong vùng biển yên sóng gió tương ứng với đặc tính chân vịt C0 Vận tốc tàu là... Indicator thông qua các biệt xả thông với buồng đốt Với động cơ 2 kì đồ thị vẽ được có dạng sau: P y2 Hình 3.8 Đồ thị công chỉ thị và y3 cách xác định Pi Pi: áp suất chỉ thị bình quân (KG/cm2) Lg:Chiều dài đồ thị công (cm) y1 y4 y5 Pi ĐCT y6 y7 y8 y9 y10 Lg ĐCD Ta có thể tính áp suất chỉ thị bình quân P i: P = i Trong đó: Fg 10 Lg C S (KG/cm2) (43) - Fg (cm2): Diện tích bao bởi đường cong áp suất tức thời . V 1 = V 2 ta có: D C VD N 3 1 3 /2 1 1 . = D C VD N 3 2 3 /2 2 2 . = 3 /2 1 2 1 2 = D D N N 1 3 /2 1 2 2 .N D D N = hay Nhờ biết đ$ợc N 2 và V 2 ta xác định đ$ợc điểm công tác. công suất, vòng quay động cơ không v$ợt quá giá trị định mức. Động cơ không bị quá tải về ứng suất cơ và ứng suất nhiệt. x n N C 2 2 2 = N S N 2 N 1 0 V 1 =V 1 V S n 1 n 2 C 2 C 1 B A Hình 3.5 điều kiện khai thác thay đổi thì đ$ ờng HĐL max sẽ bị dịch chuyển. Nếu điều kiện khai thác khó khăn hơn thì HĐL max sẽ dịch sang phải và ng$ợc lại. Do vậy trong quá trình khai thác ta phải