BÁO CÁO THỰC HÀNH môn HỌC DIESEL TÀU THỦY i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ o o BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN HỌC: DIESEL TÀU THỦY I Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp Nhóm : GS TS Lê VIẾT LƯỢNG : : : Đỗ Đăng Thuận MTT53 DH1 N - THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU THỦY - Hải phòng, năm 2015 Sinh viên : Nguyễn Văn Tùng Lớp : MTT52 – ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 I TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ Động Diesel kỹ sư Rudolf Diesel, phát minh vào năm 1892 Nguyên lý làm việc động diesel liên tục đưa hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu vào xylanh.Với điều kiện nhiệt độ áp suất cao xylanh, hỗn hợp tự bốc cháy, gây nổ phát lượng nhiệt Khi nổ, áp suất cao xylanh đẩy cho piston chuyển động làm quay trục khuỷu động cơ, biến đổi lượng nhiệt thành cơng học KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 Nguyên lý làm việc Kỳ 1– Kỳ nạp: Piston cịn nằm ĐCT Lúc thể tích buồng cháy Vc cịn đầy khí sót chu trình trước, áp suất khí sót xylanh cao áp suất khí Trên đồ thị cơng, vị trí bắt đầu kỳ nạp tương ứng với điểm r Khi trục khuỷu quay, truyền làm chuyển dịch piston từ ĐCT đến ĐCD, xupap nạp mở thông xylanh với đường ống nạp Cùng với tăng tốc piston, áp suất môi chất xylanh trở lên nhỏ dần so với áp suất đường ống nạp pk KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 Kỳ 2– Kỳ nén: Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT, xupap hút xả đóng, mơi chất bên xylanh bị nén lại Cuối kỳ nạp piston ĐCD, áp suất mơi chất bên xylanh pa cịn nhỏ pk Đầu kỳ nén, piston từ ĐCD đến ĐCTkhi tới điểm a’ áp suất bên xylanh đạt tới giá trị pk Do đó, để hồn thiện q trình nạp người ta để xupap nạp tiếp tục mở (trước điểm a’) Việc đóng xupap nạp nhằm để lợi dụng chênh áp suất xylanh đường ống nạp động dịng khí lưu động đường ống nạp để nạp thêm môi chất vào xylanh, độ kín buồng đốt, mức độ tản nhiệt thành vách xylanh áp suất mơi chất đầu q trình nén pa Việc tự bốc cháy hỗn hợp khí phải cần thời gian định, ngắn Muốn sử dụng tốt lượng nhiệt nhiên liệu cháy sinh điểm bắt đầu điểm kết thúc trình cháy phía lân cận ĐCT Do việc phun nhiên liệu vào xylanh động thực trước piston đến ĐCT Trên đồ thị công, kỳ nén thể qua đường cong a-c.ε Sau đóng xupap nạp, chuyển động lên piston làm áp suất nhiệt độ môi chất tiếp tục tăng lên Giá trị áp suất cuối trình nén pc (tại điểm c) phụ thuộc vào tỉ số nén ε Kỳ 3– Kỳ cháy giãn nở: Đầu kỳ cháy giãn nở, hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu tạo cuối trình nén bốc cháy nhanh Do có nhiệt lượng lớn tỏa ra, làm nhiệt độ áp suất môi chất tăng mạnh, thể tích làm việc có tăng lên chút (đường c-z đồ thị cơng) Dưới tác dụng đẩy lực áp suất môi chất tạo ra, piston tiếp tục đẩy xuống thực trình giãn nở xylanh Trong trình giãn nở mơi chất đẩy piston sinh cơng, kỳ cháy giãn nở gọi hành trình cơng tác (sinh công) Trên đồ thị kỳ cháy giãn nở biểu diễn qua đường c-z-b Kỳ – Kỳ thải: Trong kỳ này, động thực trình xả khí thải khỏi xylanh Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT đẩy khí thải khỏi xylanh qua đường xupap thải ddang mở vào đường ống thải, áp suất bên xylanh cuối trình thải cao, nên xupap xả bắt đầu mở piston cịn cách ĐCD 430° góc quay trục khuỷu Nhờ vậy, giảm lực cản piston q trình thải khí nhờ chênh áp lớn tạo sừ khí dễ dàng từ xylanh đườn ống thải, cải thiện công việc quét khí thải khỏi xylanh động Trên đồ thị công, kỳ thải thể qua đường b-r KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 II TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL Hệ thống cấp nhiên liệu a,Yêu cầu hệ thống cấp nhiện liệu là: Đinh lượng nhiên liệu cấp cho xilanh phải Phun thời điểm Có chất lượng phun tốt phun sương dứt khoát tránh tượng cháy dớt Có khả điều khiển q trình cấp để phục vụ cho việc ngừng tăng vòng quay động b, Phân loại hệ thống nhiên liệu Tùy thuộc vào loại động mà hệ thống nhiên liệu khác loại nhiên liệu sử dụng - Đối với động công suất lớn nhiên liệu chủ yếu sử dụng dầu nặng (FO) kết cấu có + Két dự trữ : để dự trữ lượng nhiên liệu cấp cho động trình hành hải + Bộ phận hâm sấy thiết bị sử dụng nước có nhiệt độ cao để hâm dầu tới nhiệt độ khoảng 90-120oC độ nhớt dầu giảm khối lượng riêng giảm để dễ dàng phục vụ cho trình lắng lọc dầu + Két lắng, lọc(hình 5.1) để làm cặn bẩn có chứa dầu tăng chất lượng dầu cách sử dụng lực quán tính, lực ly tâm, khác trọng lượng riêng dầu tạp chất tránh gây hỏng đôi kim phun – bơm cao áp Hình 2.1 Bầu lọc dầu + Két trực nhật có nhiêm vụ dự trữ dầu trạng thái sẵn sàng để cấp dầu vào cho động + Van, đường ống dùng để dẫn điều chỉnh lượng dầu qua ống + Bơm cao áp(hình 2.2), bơm thấp áp(hình 2.3) có nhiệm vụ làm tăng áp suất dầu để cấp vào động Và áp suất dầu yếu tố quán trọng để đánh giá chất lượng phun động KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 Hình 2.2 Bơm nhiên liệu cao áp Hình 2.3 Bơm nhiên liệu thấp áp +Ống cao áp (hình 2.4) có nhiệm vụ giữ dầu ống áp suất định tránh tạo sung trình hoạt động để đảm bảo chất lượng phun.và động lắp bơm cao áp cụm (hình 2.2) đường ống cao áp gần để đảm bảo lượng nhiên liệu cấp vào áp suất phun vịa xilanh Hình 2.4 Ống cao áp KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 + Kim phun có nhiệm vụ đưa nhiên liệu vào động với áp suất xác định cách điều chỉnh lị xo kim phun + Ngồi cịn có đường ống hồi dầu (hình 2.5) lượng nhiên liệu bơm cao áp bơm cao gấp 3-5 lần lượng nhiên liệu cấp vào động để xấy nóng đường ống thiết bị Hình 2.5 Đường ống hồi dầu - Đối với động cao tốc công suất thấp sử dụng nhiên liệu nhẹ (dầu DO) nhiên liệu từ két dự trữ đến két trực nhật két đặt cao để nhiên liệu chảy từ vào ln bơm thấp áp tới bơm cao áp vào động - Nguyên lý làm việc hệ thống nhiên liệu Đây là sơ đồ điển hình của hệ thống nhiên liệu diezel sử dụng các động cơ, chúng được phân biệt theo loại bơm cao áp: bơm dãy (hình a) và bơm phân phối (hình b) Hệ thống bao gồm thùng nhiên liệu, các bầu lọc nhiên liệu, bơm nhiên liệu thấp áp, bơm nhiên liệu cao áp, vòi phun nhiên liệu và các đường ống dẫn nhiên liệu KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 a- Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm dãy b- Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm phân phối Khi động làm việc, bơm tiếp vận hút nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc thô đến lọc tinh đến bơm cao áp Một van an toàn giới hạn áp suất nhiên liệu dẫn dầu thùng chứa tốc độ động cao Dầu vào bơm cao áp nén lên áp lực cao qua đường ống đến kim phun phù hợp với thứ tự nổ động Kim phun xịt nhiên liệu vào xi lanh thời điểm Nhiên liệu dư kim phun đưa thùng chứa qua đường dầu KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 III CÁC LOẠI BUỒNG ĐỐT CỦA ĐỘNG CƠ ĐIESEL Buồng đốt động Diesel Buồng đốt động diesel có nhiệm vụ tạo hỗn hợp khí – nhiên liệu nhanh, hồn hảo tốt, việc cháy hoàn toàn xuất phát từ việc tự cháy phần hỗn hợp khí nhiên liệu Có loại buồng đốt 1- Buồng đốt phun trực tiếp loại buồng đốt có buồng đốt (buồng đốt thống nhất) phía piston 2- Buồng đốt trước loại buồng đốt có buồng đốt phía piston buồng đốt phụ nối với buồng đốt qua lỗ nhỏ 3- Buồng đốt xốy lốc loại buồng đốt có buồng đốt phụ lớn lỗ thông buồng đốt lớn so với loại buồng đốt trước Kết cấu loại buồng đốt a Buồng đốt thống Nhiên liệu phun trực tiếp vào phần lõm đỉnh piston Do khơng khí di chuyển chậm buồng đốt, nên loại có cửa hút dạng xoắn ốc để tạo xốy lốc khí nạp vịng theo chu vi hành trình hút, vùng nén theo phương thẳng đứng phần lõm đặc biệt đỉnh piston hành trình nén để KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 khơng khí nhiên liệu hịa trộn tốt cháy hoàn hảo thời giian ngắn Buồng đốt phun trực tiếp sử dụng vịi phun có nhiều lỗ phun với áp suất cao 150 – 300 kg/cm2 vào vị trí buồng đốt để hóa sương tốt đảm bảo cháy hoàn toàn Ưu điểm: - Hiệu suất nhiệt cao, mức tiêu hao nhiên liệu thấp khoảng 10% so với phun gián tiếp - Nhiệt độ khí xả thấp - Dễ khởi động Khơng cần xơng nóng máy trước khởi động nhiệt độ bình thường - Hiệu suất nhiệt cao tổn thất nhiệt thấp nên két nước quạt gió làm nhỏ kích thước thể tích - Ít chi tiết cấu tạo đơn giản so với loại khác Nhược điểm: - Áp suất cháy cao, tăng áp suất đột ngột tiếng ồn lớn - Việc đốt cháy phụ thuộc vào chất lượng vòi phun - Phạm vi sử dụng nhiên liệu rộng khơng thích hợp loại phun trực tiếp kén nhiên liệu - Cường độ xoáy lốc thay đổi tốc độ chậm tốc độ nhanh khói đen tạo tốc độ chậm b Buồng phân cách Buồng đốt phụ loại tích 30%-45% tổng thể tích buồng đốt, lỗ thơng buồng đốt buồng đốt phụ có diện tích bằng0,3%–0,6% diện tích đỉnh piston Lỗ thông buồng đốt điều tiết để dùng lỗ phun hỗn hợp khí Buồng đốt trước khơng có đủ khơng khí để đốt cháy tồn nhiên liệu Do đó, nhiên liệu phun vào buồng đốt trước, phần hạt nhiên liệu cháy trình làm tăng áp suất nội buồng đốt trước KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 Một lượng lớn khí cháy dở dang hạt nhiên liệu chưa cháy lại buồng đốt trước phun vào buồng đốt dạng xốy lốc mãnh liệt, hồ trộn kỹ với khí nạp cháy tiếp Ví dụ về buồng đốt phân cách Ưu điểm: - Loại có hiệu sử dụng tỷ lệ khí nạp cao, cháy hồn tồn nhiên liệu mà khơng khói đen - Hoạt động êm buồng đốt áp suất thấp khơng tăng đột ngột buồng đốt trước có áp suất cháy cao - Việc cháy độc lập với việc phun nhiên liệu, động thường dùng vòi phun loại đót kín, loại bị trục trặc loại vịi phun khác Vì vậy, hoạt động ổn định trì chu kỳ dài phạm vi sử dụng nhiên liệu đạt hiệu rộng Nhược điểm: - Hiệu nhiệt thấp cháy hồn tồn phần cháy hầu hết xảy piston qua điểm chết Tổn thất qua lỗ thông buồng đốt tổn thất làm mát tăng diện tích buồng đốt lớn, mức tiêu hao nhiên liệu tăng - Nhiệt độ khí xả cao - Khó khởi động động nguội không xông máy - Chế tạo mặt quy lát phức tạp Lỗ thông buồng đốt chịu nhiệt độ cao dễ bị trục trặc nhiệt động tạo cơng suất cao KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 c Buồng đốt xoáy lốc Buồng đốt xốy lốc có buồng đốt phụ lớn lỗ thơng buồng đốt lớn loại buồng đốt trước Nó tạo dịng khí xốy mạnh buồng xốy lốc hành trình nén, lượng lớn nhiên liệu phun vào dịng khí để bốc cháy Buồng đốt xốy lốc chiếm khoảng 60% - 75% tổng thể tích tiết diện lỗ thơng chiếm 1% – 3,5% diện tích đỉnh piston Lỗ thơng có vị trí hướng cho tạo xốy lốc mãnh liệt Ap suất tăng lên buồng đốt piston đến gần điểm chết lớn so với loại buồng đốt trước tỷ lệ cháy hỗn hợp khí buồng đốt xoáy lốc cao Điều nghĩa hiệu chu kỳ cháy cao Lỗ thông lớn dẫn đến tổn thất qua lỗ thông nhỏ Đây ưu điểm chạy tốc độ cao Ưu điểm: Áp suất phun kim phun lỗ khó bị nghẹt, xốy lốc mạnh tạo điều kiện cháy trọn vẹn Hiệu chu kỳ cháy cao chạy tốc độ cao, tạo công suất lớn mức tiêu hao nhiên liệu thấp Nhược điểm: Tổn thất nhiều nhiên liệu, khó khởi động, tốc độ chậm làm việc khơng hiệu quả, đường cong mômen kéo võng xuống tốc độ chậm trung bình KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 IV TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ ĐỢNG CƠ ĐIESEL Hệ thống phân phối khí động Trên động bốn kỳ việc thải khí thải nạp đầy mơi chất thực cấu cam - xupap, cấu cam - xupap sử dụng đa dạng Tùy theo cách bố trí xupap trục cam, người ta chia cấu phân phối khí động bốn kỳ thành nhiều loại khác cấu phối khí dùng xupap treo, cấu phối khí dùng xupap đặt… Xupap lắp bên thân máy trục cam trục cam dẫn động xupap thông qua đội Xupap nạp xupap thải xylanh bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ bố trí theo cặp Khi bố trí cặp xupap tên, xupap nạp dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạp trở thành đơn giản KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 V.TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ DIESEL Nguyên lý làm việc hệ thống tăng áp Khi khởi động động khoang đỉnh piston mở rộng hút khí nạp từ khí vào qua bơm nén, xupap Động làm việc, khí xả ngồi với động cịn lớn đập vào cánh tuarbin, truyền lượng làm quay turbin, sau khí xả ngồi Turbin nối chung trục với bơm nén khí, bơm nén quay, ép khí nạp lại đẩy dịng khí nạp vào buồng đốt Như vậy, tốc độ áp lực khí nạp sau bơm nén phụ thuộc vào số vòng quay động Để tạo nên ổn định tương đối dịng khí nạp (làm tốt q trình cháy buồng đốt thơng qua việc hiệu chỉnh hệ số λ ) đường khí xả bố trí van điều tốc khí xả qua turbin Khi động chạy chậm tốc độ khí xả thấp, điều tốc đóng lại đảm bảo phần lớn lượng khí xả chảy truyền qua turbin, tạo cho turbin quay Khi tốc độ động nâng cao quá, điều tốc mở van phụ cho khí xả theo đường phụ không qua turbin, đảm bảo ổn định tốc độ quay turbin, tức đảm bảo ổn định áp suất tăng áp khí nạp Trên số động để tăng hiệu nạp khí (động diezel) bố trí đường khí tăng áp qua két mát làm hạ nhiệt độ khí nạp Các phương pháp tăng áp cho động Các phương pháp tăng áp cho động chia thành: - Động Diesel có hệ thống tăng áp giới - Động Diesel có hệ thống tăng áp tuabin khí xả - Động Diesel có hệ thống tăng áp liên hợp Cụm tua bin máy nén tăng áp KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 V CÁC LẠI ĐỈNH PISTON Đỉnh mê KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 Đỉnh bằng KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 IV.XÁC ĐỊNH THỨ TỰ NỔ,GÓC MỞ SỚM,ĐÓNG MUỘN XUPAP NẠP,XẢ,GÓC TRÙNG ĐIỆP 1.thứ tự nổ : 1–5–3–6–2–4 2.xác định góc mở sớm ,đóng muộn xupap nạp,xả,góc trùng điệp Góc đóng muộn xupap nạp:35 độ so với ĐCD Góc mở sớm xupap nạp: 45 độ so với ĐCT Góc mở sớm xupap xả:25 độ so với ĐCD Góc đóng muộn xupap xả :35 độ so với ĐCT Góc trùng điệp là 60 độ KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ... động Kim phun xịt nhiên liệu vào xi lanh th? ?i ? ?i? ??m Nhiên liệu dư kim phun đưa thùng chứa qua đường dầu KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG Đ? ?I HỌC HÀNG H? ?I VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 III CÁC LOA? ?I. .. LA? ?I ? ?I? ?NH PISTON ? ?i? ?nh mê KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG Đ? ?I HỌC HÀNG H? ?I VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 ? ?i? ?nh bằng KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG Đ? ?I HỌC HÀNG H? ?I VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 IV.XÁC... th? ?i, c? ?i thiện công việc quét khí th? ?i kh? ?i xylanh động Trên đồ thị công, kỳ th? ?i thể qua đường b-r KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG Đ? ?I HỌC HÀNG H? ?I VIỆT NAM BÁO CÁO THỰC HÀNH 05–2015 II TÌM HIỂU