Khai thác động cơ đốt trong tàu quân sự - Chương 1 pdf

Chương 1 đIều kiện làm việc, đặc điểm và các tính chất khai thác của Động Cơ Đốt Trong Tàu quân sự 1.1.. Kinh nghiệm làm việc của các kỹ sư, thợ máy cho thấy rằng, việc khai thác hiệu hi

Chương 1 đIều kiện làm việc, đặc điểm và các tính chất khai thác của Động Cơ Đốt Trong

Tàu quân sự 1.1 Khái quát

Cơ sở lý thuyết khai thác ĐCĐT xây dựng trên sự hiểu biết chắc chắn những kiến thức về kết cấu, lý thuyết các quá trình công tác trong ĐCĐT, máy tăng áp và tua bin khí, tự động điều chỉnh và các vấn đề khác

Thực tế khai thác hệ động lực điêden được xây dựng trên những kinh nghiệm

sử dụng các điêden tàu quân sự hàng ngày và trong các điều kiện chiến đấu, trên những kết quả nghiên cứu ở nhà máy và các phòng thí nghiệm Kinh nghiệm đó được thể hiện trong các bản thuyết minh khai thác động cơ, trong các thuyết minh sử dụng các phương tiện vận động và trong các tài liệu khác

Kinh nghiệm khai thác ĐCĐT tàu quân sự được tích luỹ từ thực tế qua nhiều năm sử dụng Đầu tiên việc sử dụng động cơ dựa trên sổ tay hướng dẫn và thuyết minh khai thác được hoàn chỉnh dần từ năm này qua năm khác thể hiện được sự tích luỹ các kinh nghiệm khai thác trong các điều kiện khác nhau Những vấn đề cũ, lạc hậu sẽ bị loại bỏ và từng vấn đề mới được bổ sung chỉ sau khi được kiểm nghiệm qua thực tế và tỏ ra hết sức cần thiết Rất nhiều vấn đề trong các thuyết minh được viết sau khi đã xuất hiện các hư hỏng và tai nạn, kết quả của công tác nghiên cứu khoa học đã chứng minh sự cần thiết phải thay đổi nội dung cho phù hợp

Như vậy không có một nội dung nào trong thuyết minh là không quan trọng, từng điểm, từng nội dung cụ thể đã được kiểm nghiệm qua thực tế nhiều năm Điều

đó đòi hỏi người khai thác vận hành phải tôn trọng các thuyết minh, nghiên cứu kỹ

nó, hiểu biết cặn kẽ những yêu cầu của tất cả các vấn đề đó và thực hiện nghiêm chỉnh trong suốt thời gian khai thác động cơ Kinh nghiệm cho thấy rằng, không cho phép loại bỏ bất cứ điểm nào của thuyết minh Dù chỉ không thực hiện một chỉ dẫn nhỏ, đầu tiên thoáng nhìn không có vấn đề gì nhưng dần dần đưa đến sự gãy vỡ, tai nạn, sự

cố, hỏng động cơ làm cho tàu không hoàn thành được nhiệm vụ chiến đấu, có khi đưa đến tai nạn lớn làm chết người và chìm tàu

Vấn đề khai thác ĐCĐT có nghĩa là sử dụng nó theo mục đích trong các điều kiện hàng ngày và chiến đấu phù hợp với thuyết minh hướng dẫn và những lời khuyên Thực hiện được các vấn đề trên cho phép:

- Giữ được động cơ không hư hỏng và luôn sẵn sàng chiến đấu

- Đạt được công suất thiết kế để bảo đảm tốc độ tàu cho trước;

- Đạt được chỉ tiêu kinh tế thiết kế và bảo đảm được phạm vi hoạt động của con tàu;

- Phòng ngừa được khả năng quá tải và bảo đảm sự làm việc tin cậy và nâng cao tuổi thọ của động cơ

Hệ động lực điêden làm việc tin cậy và lâu dài chủ yếu là do phương án thiết

kế, các yếu tố kết cấu, công nghệ và rất quan trọng là các yếu tố khai thác, mức độ đào tạo đội ngũ thuyền viên cao, thông thạo kỹ thuật phục vụ động cơ Kinh nghiệm làm việc của các kỹ sư, thợ máy cho thấy rằng, việc khai thác hiệu hiệu quả hệ động lực điêden tàu quân sự chỉ có thể có trong trường hợp nếu đội ngũ phục vụ hệ động lực có được một trình độ hiểu biết nhất định và các kỹ năng thực hành

Để khai thác hiệu quả hệ động lực, cán bộ, chiến sĩ ngành V trên tàu cần phải:

- Hiểu biết về kết cấu của động cơ và tổng thể hệ động lực;

- Có sự hiểu biết cụ thể về các quá trình vật lý xảy ra trong động cơ;

- Hiểu được sự tác dụng lẫn nhau của các thành phần hệ động lực ở các chế

- Chính xác và tự tin thực hiện thuyết minh hướng dẫn khai thác động cơ

Kiến thức chuyên môn và trình độ thực hành tốt của thuyền viên tạo điều kiện phát hiện ra những phương hướng mới sử dụng trạm năng lượng và tăng thêm thời gian phục vụ của nó Luôn luuôn ghi nhớ rằng, thuyết minh khai thác và những chỉ dẫn không thể phòng ngừa trước tất cả các trường hợp có thể xảy ra trong khi động cơ

làm việc Vì vậy, thuyền viên trên cơ sở sự hiểu biết của mình cần phải rèn luyện khả năng giải quyết nhanh chóng và đúng đắn trong các điều kiện khai thác hàng ngày và trong chiến đấu của hệ động lực Vậy nên cũng cần chú ý đến vấn đề là thuyết minh của nhà máy chế tạo không thể đề cập được hết những đặc điểm của hệ động lực tàu nên gây thêm sự phức tạp trong khai thác động cơ và đòi hỏi phải độc lập giải quyết rất nhiều vấn đề về công tác phục vụ chúng

Trong tất cả các trường hợp khai thác ĐCĐT, cơ sở chủ yếu dựa trên những tài liệu và thuyết minh thống nhất phải sử dụng trong những điều kiện hàng ngày và chiến đấu Việc khai thác động cơ trong những điều kiện chiến đấu do nhiệm vụ của con tàu quyết định Tất cả những chế độ làm việc đặc trưng cho những điều kiện chiến đấu cần được phản ảnh trong học tập và thực hành hàng ngày Trong thời gian hoàn thành các nhệm vụ chiến đấu động cơ thường phải khai thác trong điều kiện đặc biệt, đặc trưng bằng các chế độ công tác như: chuẩn bị khẩn cấp, khởi động và sấy nóng các động cơ, động cơ làm việc khi có hư hỏng một số chi tiết, vận hành khi không có chiếu sáng buồng máy Trong chiến đấu, có thể cho động cơ làm việc trong thời gian ngắn với các thông số vượt mức giới hạn và sử dụng chúng khi có một số bộ phận bị hỏng

Những điều kiện chiến đấu được đặc trưng bằng cả trạng thái tâm lý của thuyền viên dưới tác dụng của vũ khí địch, khi phục vụ ĐCĐT ở tình trạng hư hỏng, trong hoả hoạn và khi nước tràn vào khoang tàu Hành động của thuyền viên trong các điều kiện này dựa vào sự điều khiển động cơ, khắc phục những hư hỏng và sử dụng các biện pháp đảm bảo sức sống tàu Tất cả những hành động trên cần phải được rèn luyện thường xuyên và cần phải thuần thục gần như phản xạ tự nhiên

Một điều kiện quan trọng nữa là khai thác động cơ trong hoàn cảnh sóng gió,

do ảnh hưởng của gió và lắc làm tăng đột ngột tải cho động cơ chính, chế độ làm việc trở nên không ổn định Tàu đi trong sóng gió làm tăng nhanh độ mệt mỏi say sóng, làm giảm sự chú ý và thậm chí làm mất hoàn toàn khả năng làm việc của thuyền viên Thực tế khai thác động cơ cho thấy, trong các điều kiện này việc bảo đảm trạm năng lượng làm việc tin cậy và hoàn thành các nhiệm vụ chiến đấu chỉ có được khi nào thuyền viên có trình độ hiểu biết và rèn luyện tốt

Sau khi nghiên cứu phần “Khai thác ĐCĐT tàu quân sự ” học viên cần phải biết những đặc điểm làm việc và nguyên tắc khai thác động cơ trong các điều kiện khai thác tàu quân sự

Mỗi học viên cần phải nắm và làm được:

- Kỹ thuật tổ chức khai thác ĐCĐT thông thạo;

- Tự mình chuẩn bị khởi động, khởi động và phục vụ động cơ trong thời gian làm việc;

- Biết phân tích tìm những điều kiện khai thác thích hợp, xác định các chế độ làm việc của động cơ như khi có quá tải và có hư hỏng

- Điều chỉnh, đánh giá tải và xác định công suất động cơ

- Tìm và khắc phục những trục trặc xảy ra, đánh giá tình trạng kỹ thuật của động cơ và xác định khả năng tiếp tục khai thác

- Hướng dẫn tài liệu kỹ thuật khai thác ĐCĐT

- Hướng dẫn cho nhân viên cấp dưới thực hiện nhiệm vụ theo chức trách của mình

Một số tài liệu quan trọng giúp cho quá trình khai thác như sau:

- Điều lệ công tác kỹ thuật tàu;

- Tài liệu chỉ dẫn về sử dụng chiến đấu các trang bị kỹ thuật trên tàu;

- Các điều luật khai thác điêden tàu thuỷ;

- Các bản thuyết minh và chỉ dẫn về khai thác ĐCĐT và các thiết bị trên tàu

1.2 Những đặc điểm công tác của động chính tàu quân sự

1.2.1 Điều kiện làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

Những ĐCĐT dùng trên tàu quân sự để truyền năng lượng cho trục chân vịt và

để dẫn động các máy phụ Trong trường hợp thứ nhất, chúng được gọi là động cơ chính, trong trường hợp thứ hai chúng được gọi là động cơ phụ

Các động cơ chính đặt trên tàu quân sự làm việc trong các điều kiện đặc biệt Những điều kiện làm việc đặc biệt của các động cơ được xác định bằng việc chúng nằm trong thành phần của tổ hợp đẩy tàu, bao gồm: động cơ, bộ truyền động, hệ trục,

chân vịt và vỏ tàu Mỗi thành phần của tổ hợp đẩy tàu có các đặc tính riêng và chúng

có liên quan chặt chẽ với nhau, vì vậy tải của động cơ sẽ được xác định bằng các đặc điểm của đặc tính thành phần riêng của tổ hợp đẩy tàu, phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật và chế độ làm việc của chúng

Những điều kiện làm việc của ĐCĐT tàu quân sự quay chân vịt, được xác định bằng các yếu tố kết cấu và khai thác

- Tình trạng thân vỏ tàu và chân vịt (hà bám thân vỏ và chân vịt, mức độ gồ ghề

bề mặt, có độ nghiêng ngang hoặc nghiêng dọc …);

- Sự sai biệt lượng chiếm nước so với giá trị định mức;

- Thực hiện các chế độ (quay vòng, tăng tốc, đảo chiều …);

- Các điều kiện khí hậu thời tiết (gióg, gió xoáy, có đóng băng …);

- Làm việc ở chế độ lai dắt, động cơ làm việc ở chế độ giới hạn (chế độ sóng gió), làm việc ở mớn nước cạn;

- Sử dụng một phần (cục bộ) chân vịt ở trạm có nhiều chân vịt hoặc một phần động cơ khi trục chân vịt do nhiều động cơ dẫn động;

- Điều kiện ngoại cảnh (điều kiện khí quyển, giảm áp ở đường nạp và cản áp ở đường thải …)

Tổng hợp tất cả tải của động cơ quay chân vịt có bước cố định được xác định

bằng đặc tính chân vịt có biểu thức gần đúng dưới dạng:

Trong đó: Ne - Công suất có ích của động cơ;

C, m - Các hệ số không đổi

Giá trị m phụ thuộc vào kiểu tuyến hình vỏ tàu Nó thay đổi trong phạm vi rộng

từ 1, 5 đến 3, 5 và xác định sự phụ thuộc của công suất động cơ vào số vòng quay khi làm việc với chân vịt C phụ thuộc vào các thông số công tác của chân vịt, thân vỏ, điều kiện, chế độ hoạt động của hệ động lực

Hình dáng các đường đặc tính chân vịt của tàu quân sự có các tuyến hình thân vỏ khác nhau như trên hình 1.1 Từ hình vẽ ta thấy: công suất của động cơ làm việc ở các chế độ bộ phận được sử dụng nhiều nhất ở các tàu có tuyến hình lướt và có cánh ngầm Đồng thời các động cơ của các tàu này có lượng dự trữ công suất nhỏ để cơ động và tăng tốc Đối với các tàu có cánh ngầm ở chế độ chuyển sang làm việc trên cánh thường là quá tải, động cơ làm việc lâu dài ở chế độ này không cho phép

Đặc tính chân vịt phụ thuộc vào các

yếu tố khai thác, có thể chia ra đặc tính

chân vịt “nặng” và đặc tính chân vịt

“nhẹ” Trong biểu thức phân tích sự thay

đổi này được xác định bằng hệ số C Nếu

khi nổi trên mặt nước

Hình 1.2 Sự thay đổi các đặc tính phụ thuộc vào các điều kiện hoạt động trên biển

1- Tuyến hình chiếm nước;

2- Tuyến hình lướt;

3- Tàu có cánh ngầm;

4- Đặc tính hạn chế của động cơ; 5- Đặc tính ngoài của động cơ

1.2.2 Những đặc điểm công tác của ĐCĐT tàu quân sự

Đặc điểm làm việc của động cơ tàu quân sự được xác định chủ yếu dựa vào mục đích của tàu và nhiệm vụ chiến đấu của nó Đối với các tàu có nhiệm vụ như: vận tải, tìm địch, tấn công, cơ động trong thời gian tấn công hoặc trong thời gian diễn biến trận đánh, săn đuổi hoặc phá vây và cả những nhiệm vụ đặc biệt như: tuần tiễu, quét lôi, thả mìn, hộ tống, đổ bộ,… dựa vào nhiệm vụ chiến đấu và thực hiện các nhiệm vụ trong một chế độ xác định có những đặc điểm khai thác riêng

Các đặc điểm khai thác đặc trưng cho các ĐCĐT chính của tàu quân sự như sau:

1 Đặc điểm khai thác động cơ chính

Động cơ chính làm việc trong điều kiện phụ thuộc nhiều vào điều kiện khai thác, chúng có một số đặc điểm cơ bản sau:

- Phạm vi thay đổi vòng quay và tải theo đặc tính chân vịt rộng;

- Khởi động, đảo chiều và thay đổi chế độ làm việc nhiều;

- Làm việc lâu ở các chế độ tải nhỏ và trung bình;

- Làm việc trong điều kiện bị lắc, nghiêng ngang và nghiêng dọc cố định;

- Làm việc khi có các bộ phận của động cơ và hệ thống bị hỏng;

- Khó khăn trong việc và sửa chữa động cơ do việc bố trí chật hẹp trong khoang máy;

- Khả năng xâm nhập của nước vào các khoang bên trong động cơ do máy thường bố trí dưới mớn nước của tàu

Các ĐCĐT đặt dưới tàu ngầm dựa vào sử dụng chiến đấu được khai thác ở các chế độ đặc biệt trong các điều kiện phản áp và giảm áp tăng Chúng phải làm việc để bảo đảm công suất cho các máy tiêu công khác nhau: chân vịt, máy phát, cùng đồng thời cho chân vịt và máy phát (chế độ “chân vịt -nạp” và chế độ “chân vịt -tiêu thụ”)

2 Đặc điểm động cơ phụ

ở các tàu quân sự, các ĐCĐT được sử dụng để dẫn động các máy phát điện một chiều và xoay chiều Số lượng điêden - máy phát đặt trên tàu không chỉ dựa vào tổng công suất cần thiết mà còn dựa vào yêu cầu bảo đảm sức sống tàu, vì vậy tất cả các điêden - máy phát hoặc một bộ phận cần phải bảo đảm làm việc song song trên lưới điện

Các điêden - máy phát có các đặc

điểm sau:

- ổn định, làm việc lâu dài ở vòng

quay định mức;

- Việc thay đổi tải lớn phụ thuộc vào

việc đóng, ngắt các máy tiêu thụ;

- Bảo đảm làm việc song song một số

máy phát

Đối với hệ thống điều khiển điêden - máy phát, từ việc cần phải có sự làm việc

song song người ta đề ra một số các yêu cầu phụ: Kết cấu của điều tốc phải đảm bảo

sự sai lệch của các đặc tính điều tốc trong thời gian động cơ làm việc Yêu cầu này

cho phép đảm bảo được độ lệch giống nhau của đặc tính điều tốc và sự phân bố đồng đều tải giữa các điêden - máy phát làm việc song song Trên hình 1.3 biểu diễn đặc tính điều tốc của các điêden - máy phát A, B có độ dốc của đặc tính điều tốc khác nhau Như trên hình vẽ điêden - máy phát A có đặc tính thoải hơn ở các tải gần với tải toàn phần có thể luôn quá tải do sự phân bố tải không đồng đều giữa các điêden - máy

phát

1.3 phân loại các chế độ làm việc và sự phân chia công suất của ĐCĐT tàu quân sự

1.3.1 Phân loại chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

1 Khái niệm chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

Chế độ làm việc của động cơ là trạng thái làm việc của nó được đặc trưng bằng tải, số vòng quay, các điều kiện ngoại cảnh, trạng thái nhiệt và các đặc tính thay đổi của chúng

Đôi khi khái niệm “chế độ làm việc” còn được hiểu là các trường hợp làm việc đặc trưng của động cơ, trong các điều kiện hoạt động tiêu biểu, ví dụ: “chế độ sóng gió”, “chế độ chân vịt - nạp”, chế độ lai dắt …

Trạng thái nhiệt của điêden được xác định bằng nhiệt độ của chi tiết và gián tiếp qua sự đánh giá nhiệt độ của khí thải, dầu bôi trơn và nước làm mát

2 Các chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự

Phụ thuộc vào sự thay đổi tải, số vòng quay và trạng thái nhiệt của động cơ, người ta phân ra thành chế độ làm việc ổn định và chế độ làm việc không ổn định

a Chế độ làm việc ổn định:

Chế độ làm việc ổn định của động cơ là các chế độ khi tất cả các thông số phải tìmC, các điều kiện ngoại cảnh và trạng thái nhiệt giữ nguyên không đổi theo thời gian Các chế độ làm việc của động cơ như tải bộ phận, trung bình và toàn bộ nếu chúng tồn tại lâu dài theo thời gian thì người ta gọi là ổn định

b Chế độ làm việc không ổn định

Chế độ làm việc không ổn định của động cơ là các chế độ khi có sự thay đổi tải,

số vòng quay và trạng thái nhiệt theo thời gian Các chế độ: khởi động, sấy nóng máy, tăng tốc độ, hãm tốc độ hoặc đảo chiều, làm việc trong các điều kiện sóng gió … là các chế độ không ổn định

1.3.2 Phân chia công suất dùng cho các điêden tàu quân sự

Sự phân chia công suất dùng cho các điêden tàu quân sự cao tốc khi làm việc theo đặc tính chân vịt

1 Công suất định mức (N eđm )

Công suất định mức Neđm là công suất tính toán hoặc công suất toàn bộ do động cơ sản ra trong thời gian dài liên tục; tổng số thời gian làm việc ở công suất này dùng cho điêden cao tốc không được vượt quá 10 đến 13% tuổi thọ quy định

Công suất định mức lấy là 100% Công suất định mức ứng với vòng quay định mức n đm, mô men xoắn định mức Međm

2 Công suất cực đại (N emax )

Công suất cực đại Nemax là công suất giới hạn cho phép, thường bằng 100 đến 115% công suất định mức ở một số động cơ cho phép làm việc ở công suất cực đại liên tục trong một thời gian hạn định Đối với các điêden tàu quân sự cao tốc, thời gian này được ấn định là 1 giờ, và tổng số thời gian làm việc ở chế độ này không vượt quá 5 đến 10% tuổi thọ qui định đến sửa chữa định kỳ Công suất cực đại của điêden ứng với vòng quay cực đại nmax

3 Công suất khai thác (N ekt )

Công suất khai thác Nekt là công suất lớn nhất cho phép động cơ làm việc lâu dài không hạn chế thời gian và tuổi thọ Thường công suất khai thác chiếm khoảng 80 đến 90% Neđm

4 Công suất khai thác cực tiểu (N ektmin )

Công suất khai thác cực tiểu Nektmin là công suất nhỏ nhất của điêden sản ra liên tục không có một sự hạn chế nào Công suất khai thác tối thiểu quyết định tốc độ lâu dài tối thiểu của tàu

5 Công suất ở số vòng quay ổn định nhỏ nhất (N eôđmin )

Công suất ở số vòng quay ổn định nhỏ

nhất Neôđmin là công suất nhỏ nhất bảo đảm

điêden làm việc ổn định và khả năng cơ động

của tàu trong một thời gian hạn chế

Sự phân chia công suất này là quy ước

Đối với một số động cơ nó không được sử

dụng toàn bộ Ví dụ: thường đối với các

điêden không sử dụng công suất cực đại và

nhiều nhất

là công suất định mức Sự phân chia công

suất điêden tàu quân sự theo đặc tính chân vịt

thể hiện trên hình 1.4.l

1.4 Các tính chất khai thác chủ yếu của các ĐCĐT tàu quân sự

1.4.1 Công suất của động cơ

Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ, kg/h;

Hu - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg;

860- Đương lượng nhiệt ứng với 1 kW 632,3- Đương lượng nhiệt ứng với 1 sức ngựa

Công suất động cơ có thể sản ra được xác định bằng lượng tiêu hao nhiên liệu trong một đơn vị thời gian và hiệu suất có ích

Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình, kg/c.trình;

n - Số vòng quay của điêden (vg/ph);

2 Các yếu tố hạn chế công suất ĐCĐT

Công suất của một ĐCĐT bị hạn chế bởi hai yếu tố:

- Suất nhiên liệu cho phép giới hạn (chu trình), khi đó giữ nguyên được hệ số

dư lượng không khí cần thiết và nhiệt độ của các chi tiết cụm pittông - xi lanh

- Số vòng quay bị hạn chế do ứng suất cơ khí trong các chi tiết và áp lực riêng trong các ổ đỡ do các lực ly tâm quán tính của khối lượng các chi tiết chuyển động thẳng và quay

3 Phân bố công suất của ĐCĐT

- Công suất cực đại là công suất động cơ có thể sản ra, nó được xác định trên

bảng phân bố các đặc tính ngoài của nó

- Công suất khai thác cho phép lớn nhất là công suất động cơ có thể sản ra được trong thời gian dài, được xác định bằng đường đặc tính hạn chế Trên hình 1.1

và 1.2 biểu diễn các đặc tính ngoài và đặc tính hạn chế của động cơ điêden

Công suất phân bố của động cơ điêden được bảo đảm trong khoảng thời gian làm việc nhất định, được đặc trưng bằng tuổi thọ của nó cho đến sửa chữa định kỳ

của nhà máy hoặc đến cuối thời gian phục vụ Trong khoảng thời gian đĩ, do mài mịn và phá vỡ sự điều chỉnh của động cơ, giá trị này cĩ thể giảm xuống một ít

4 Cơng suất yêu cầu của cácđộng cơ điêden

Cơng suất yêu cầu của các động cơ để bảo đảm được tốc độ hành trình cho trước của con tàu, được xác định bằng sự phụ thuộc của cơng suất kéo cĩ ích vào tốc

độ của tàu, bằng sự tổn hao khi truyền cơng suất cho chân vịt và hiệu suất chân vịt Cơng suất này của động cơ nằm trong thành phần của trạm năng lượng, với tốc độ thiết kế của tàu, được xác định bằng phương trình:

(1.5) Trong đĩ: EPS - Cơng suất đẩy tàu;

cv - Hiệu suất chân vịt;

tđ - Hiệu suất boọ truyền động;

ht - Hieọu suaỏt heọ trúc chãn vũt;

k - Heọ soỏ ảnh hưởng giữa thân vỏ và chân vịt khi tàu hoạt động

Z - Số lượng chân vịt;

K - Số lượng động cơ lai một chân vịt

Cơng suất yêu cầu của động cơ để bảo đảm tốc độ hành trình cho trước của tàu trong thời gian khai thác cần tăng lên do nhiều yếu tố ảnh hưởng của điều kiện khai thác

Việc tăng cơng suất yêu cầu do ảnh hưởng của các yếu tố sau:

- Tăng sức cản vỏ tàu do hà bám phần dưới nước và tăng độ gồ ghề bề mặt;

- Giảm hiệu suất của chân vịt do tăng độ gồ ghề của các cánh và thay đổi hình dạng của chân vịt;

- Giảm hiệu suất truyền động do sự mất đồng tâm và mài mịn các chi tiết truyền động;

- Tăng lượng chiếm nước của tàu do các cơng việc hốn cải và tăng lượng dự trữ

Như vậy, trong quá trình khai thác tàu cơng suất của động cơ chính giảm xuống, cịn cơng suất yêu cầu tăng lên Nếu khi thiết kế khơng chú ý trước dự trữ

công suất thì sau một khoảng thời gian khai thác tàu sẽ không thể phát huy được hành trình đầy đủ, còn động cơ không thể đạt vòng quay định mức, và nếu làm việc ở vòng quay này theo đặc tính ngoài sẽ năm ở vùng các chế độ quá tải

Để giữ cho công suất của động cơ nằm trong các giới hạn thiết kế cho trước

cần phải đều đặn thực hiện kế hoạch xem xét và sửa chữa dự phòng đã ấn định

Để giữ được công suất yêu cầu của trạm cần thiết phải tiến hành có định kỳ đưa tàu vào đốc để cạo hà và sơn phần thân vỏ dưới nước§, vệ sinh và kiểm tra hình dáng

chân vịt, sửa chữa và định tâm đường trục

1.4.2.Tính kinh tế của ĐCĐT

Đối với trạm năng lượng tàu thuỷ, người ta phân biệt tính kinh tế của động cơ

và tính kinh tế của trạm năng lượng

1 Tính kinh tế của trạm năng lượng

Tính kinh tế của trạm năng lượng thường được xác định bằng lượng tiêu hao nhiên liệu cho một hải lý hành trình đi được của tàu:

gs = (kg/hải lý) (1.6)

Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ cho trạm, kg/h;

v - Tốc độ của tàu, hải lý /h

Ngoài ra, tính kinh tế của trạm còn có thể xác định bằng hiệu suất của hệ động lực, tầm hoạt động của tàu (vấn đề này được nghiên cứu ở môn “khai thác hệ động lực tàu quân sự ”)

2 Tính kinh tế của động cơ

Tính kinh tế của động cơ thường được đánh giá bằng suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ:

ge = (kg/cv.h) (1.7)

Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ, kg/h;

Ne - Công suất có ích, cv

Ngoài ra tính kinh tế của động cơ cũng có thể được đánh giá qua hiệu suất có ích của động cơ

Chú ý: Một trong những đặc điểm của điêden là tính kinh tế ít phụ thuộc vào tải

trong các giới hạn phạm vi làm việc của các tải và các vòng quay theo đặc tính chân vịt so với các loại động cơ nhiệt khác Suất tiêu hao nhiên liệu có ích là chỉ tiêu kinh

tế cơ bản của động cơ, vì tính kinh tế chung được tổng hợp từ các chi phí cho nhân viên phục vụ, cho nhiên liệu, dầu, các phần dự trữ vật tư tiêu hao và sửa chữa

Trong quá trình khai thác động cơ điêden, suất tiêu hao nhiên liệu có ích thường

tăng lên, có thể tăng từ 10 đến 25% so với giá trị ban đầu

Nguyên nhân tính kinh tế của điêden xấu đi là do: sự mài mòn các chi tiết của động cơ, điều kkiện nạp, thải xấu đi, sai lệch các thông số dfđiều chỉnh, phá vỡ sự làm việc bình thường của hệ thống nhiên liệu và các yếu tố khác

1.4.3 Tính bền vững của ĐCĐT

1 Khái niệm

Tính bền vững của động cơ là khả năng bảo đảm sự làm việc bình thường không bị đứt quãng trong suốt thời gian phục vụ đã ấn định Tính bền vững là một tính chất khai thác quan trọng của ĐCĐT

Tính bền vững của ĐCĐT là khả năng của động cơ làm việc không có hỏng hóc trong suốt thời gian tuổi thọ ấn định cho tất cả các chế độ khai thác, phù hợp với những đặc điểm của trạm năng lượng, khi giữ nguyên được các chỉ tiêu khai thác cơ bản trong các giới hạn cho phép

Khái niệm của tính bền vững có liên quan chặt chẽ với khái niệm hư hỏng (trục trặc) và với tuổi thọ của điêden đến sửa chữa định kỳ hoặc đến cuối thời gian phục

vụ Việc hư hỏng được hiểu là mất một phần hoặc mất hết khả năng làm việc của động cơ

b Hư hỏng tức thời:

Hư hỏng tức thời có tính chất bất ngờ, không dự kiến trước được bởi vì chúng

có liên quan về kết cấu, công nghệ hoặc đặc tính khai thác Hư hỏng tức thời có nguyên nhân đầu tiên là tính bền vững của động cơ lớn hoặc nhỏ

Tính bất ngờ của hư hỏng tức thời, mặt khác không phải là không có khả năng

dự đoán Đa số các trường hợp có thể biết trước được Nếu biết rõ sự phân bố của chúng theo thời gian nhờ kết quả nghiên cứu và tích luỹ dựa vào các hư hỏng đã có của một số lượng lớn động cơ cùng loại được khai thác

Hư hỏng cũng như tính bền vững là tính chất xác suất, tuân theo quy luật của lý thuyết xác suất và của toán thống kê Xác suất xuất hiện hư hỏng có thể đánh giá khi

có các thống kê trước về hoạt động của động cơ theo toàn bộ và theo từng cụm chi tiết của nó Bất kỳ một chi tiết nào của động cơ có thể làm việc trong một thời gian hạn định, phụ thuộc vào các điều kiện làm việc của chi tiết (tải, nhiệt độ, mức độ chấn động, môi trường hoá học), phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chi tiết, công nghệ chế tạo (gia công nóng, làm cứng, phủ lớp bảo vệ) và vào sự hoàn thiện kết cấu Sau thời gian công tác ấn định, chi tiết bất kỳ không thể giữ được các tính chất và kích thước cần thiết hoặc bị phá huỷ

Tính bền vững của động cơ có liên hệ chặt chẽ với tuổi thọ Những khái niệm này có liên quan lẫn nhau vì tính bền vững được đặc trưng bằng thời gian làm việc trung bình của động cơ không có hư hỏng, có nghĩa là tuổi thọ của nó, còn tuổi thọ của động cơ được dựa trên mức độ bền nhất định Độ bền vững đó là một tính chất phụ thuộc vào thời gian làm việc của động cơ, và theo thời gian bị giảm xuống

3 Các chỉ tiêu đặc trưng của tính bền vững

Tính bền vững của đọng cơ được đặc trưng bằng các chỉ tiêu sau:

a Thời gian làm việc trung bình không bị hư hỏng (T(TB))

Thời gian công tác trung bình không bị hư hỏng được xác định bằng phương trình:

Trong đó: - Tổng thời gian động cơ làm việc không hư hỏng;

N - Tổng số động cơ đang khai thác

b Xác suất làm việc không hư hỏng (P(t))

Xác suất làm việc không hư hỏng là xác suất mà trong khoảng thời gian t động

cơ làm việc không có hư hỏng Xác suất làm việc không có hư hỏng được xác định nhờ phương trình gần đúng sau:

Trong đó: N - Tổng số động cơ khai thác ở đầu thời gian tính toán;

N0- Số lượng trung bình động cơ bị hư hỏng trong khoảng thời gian t ;

t - Thời gian để tính chỉ số bền vững

Xác suất làm việc không hư hỏng nói

chung đánh giá như độ bền của động cơ

cũng như độ bền của các thành phần riêng

của nó Trên hình 1.5 thể hiện sự thay đổi

độ bền của động cơ và các chi tiết của nó

(1 - 5) theo thời gian Trên cơ sở lý thuyết

nhân xác suất, xác suất động cơ làm việc

không hư hỏng bằng tích các xác suất làm

việc không hư hỏng của các chi tiết

P(t) = P1(t) P2(t) P3(t)… Pn(t) (1.10)

c Cường độ hư hỏng ((t)) - thông số dòng hư hỏng

Cường độ hư hỏng (t) là tỷ số của số động cơ bị hư hỏng trong một đơn vị thời gian với số trung bình động cơ tiếp tục làm việc không hư hỏng trong khoảng thời gian đó

(t) = (lần/h) (1.11) Trong đó: N0 - Số động cơ bị hư hỏng trong khoảng thời gian t;

NTB - Số trung bình động cơ làm việc không hư hỏng ở thời điểm cho trước

NTB =

Sự thay đổi cường độ hư hỏng phụ thuộc

vào thời gian làm việc của động cơ có thể biểu

diễn bằng đồ thị như trên hình 1.6 Trên hình vẽ

đoạn I đặc trưng cho giai đoạn đầu khai thác

Mức độ làm việc bền vững của động cơ trong khoảng thời gian và tuổi thọ giữa các kỳ sửa chữa, bảo đảm xác suất làm việc ổn định không có hư hỏng, phụ thuộc cả vào mục đích sử dụng của động cơ và vào hậu quả có thể gây ra sự phá huỷ Ví dụ như các động cơ máy bay, xác suất làm việc không có hư hỏng cao bảo đảm cho các chuyến bay an toàn Khi thời gian làm việc của động cơ với xác suất làm việc không

có hư hỏng cao, không có các động cơ phải gỡ khỏi máy bay và sử dụng tiếp tục trên mặt đất với thời gian dài có độ bền vững kém hơn và sử dụng hoàn toàn với các điều kiện cho phép mới

4 Biện pháp để đảm bảo tính bền vững của động cơ

Nhiệm vụ của cán bộ, nhân viên máy tàu là bảo đảm sự làm việc không có hư hỏng cho động cơ trong thời gian giữa các kỳ sửa chữa, và để bảo đảm thực hiện những nhiệm vụ này phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khai thác, những yếu tố quan trọng nhất là:

(t)



Hình 1.6 Sự thay đổi cường

độ hư hỏng phụ thuộc vào thời gian làm việc của ĐCĐT