Nghiên cứu hoán cải cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cơ diesel tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng kết luận văn trung thực chưa sử dụng, cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan tài liệu công bố, tài liệu tham khảo, nội dung trích dẫn đảm bảo đắn, xác, trung thực rõ nguồn gốc Tác giả Phạm Văn Hạnh i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu Viện Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đến luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành Khai thác bảo trì tàu thủy tơi hồn thành Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam; Ban lãnh đạo, thầy cô giáo Viện Đào tạo Sau Đại học-Trường Đại học Hàng hải Việt Nam tận tình giúp đỡ trình học tập thực luận văn này; Thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Huy Hào người trực tiếp tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt trình thực đề tài luận văn; Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy giáo, cô giáo, bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến thực quý báu cho hồn thiện luận văn tơi Nhưng kiến thức tơi hạn chế, nguồn tài liệu tham khảo chưa phong phú, luận văn không tránh khỏi khuyết điểm Tơi mong nhận đóng góp quý báu Thầy giáo, Cô giáo, nhà Khoa học bạn đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 10 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 11 1.1 Nhiên liệu sử dụng cho động diesel 11 1.1.1 Thị trường nhiên liệu cho động diesel 11 1.1.2 Ảnh hưởng mức độ phát thải nhiên liệu 15 1.2 Tổng quan khí tự nhiên 17 1.2.1 Đặc tính nhiên liệu khí tự nhiên 17 1.2.2 Khả lưu trữ vận chuyển khí tự nhiên 24 1.3 Sự cần thiết phải hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel tàu thủy 26 CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN 29 2.1.Lựa chọn phương án chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ 29 2.1.1 Lựa chọn phương án chuyển đổi nhiên liệu 29 2.1.2 Lựa chọn phương pháp tổ chức trình cháy 31 2.2.Lựa chọn phương pháp cấp nhiên liệu khí tới động 32 iii 2.2.1 Cấp nhiên liệu khí trực tiếp vào xylanh động qua van nạp nhiên liệu kỳ nạp 32 2.2.2 Phun nhiên liệu khí trực tiếp vào buồng đốt cuối trình nén33 2.2.3 Cấp nhiên liệu khí vào ống góp khí nạp 34 2.2.4 Cấp nhiên liệu khí trước cửa nạp 36 2.3.Nghiên cứu hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí 39 2.3.1 Cơ sở cho việc hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu 39 2.3.2 Hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel sử dụng bơm cao áp kiểu cụm 42 2.3.3 Hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel sử dụng bơm cao áp kiểu rời 46 CHƢƠNG III: HOÁN CẢI VÀ THỬ NGHIỆM CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ SIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN 54 3.1.Đối tượng thử nghiệm 54 3.2.Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động thử nghiệm 55 3.3.Yêu cầu cấu điều khiển cấp nhiên liệu sau hoán cải 58 3.4.Các phần tử hệ thống nhiên liệu phục vụ thử nghiệm 59 3.4.1 Nguồn chứa nhiên liệu khí CNG 59 3.4.2 Bộ điều áp khí CNG 60 3.4.3 Bộ hòa trộn 61 3.4.4 Van điều chỉnh lưu lượng khí 63 3.4.5 Cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động 64 3.4.6 Các thiết bị đo đạc, kiểm tra 70 3.5.Thử nghiệm 72 3.5.1 Điều kiện tiến hành thử nghiệm 72 3.5.2 Tiến hành thử nghiệm 72 KẾT LUẬN 75 KIẾN NGHỊ 76 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt Giải thích IEA Cơ quan lượng quốc tế ECU Bộ điều chỉnh điện tử TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam BĐKH Biến đổi khí hậu CNG Khí tự nhiên nén LNG Khí tự nhiên hóa lỏng LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng DO Dầu diesel v DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Ước tính q trình sử dụng dầu mỏ giới 12 Bảng 1.2 Trữ lượng khí tự nhiên tồn giới 13 Bảng 1.3 So sánh tỉ lệ khí thải CNG nhiên liệu khác 16 Bảng 1.4 Thành phần khí tự nhiên 20 Bảng 1.5 Đặc tính nhiên liệu khí CNG 21 Bảng 1.6 Tính chất số loại nhiên liệu phổ biến 21 Bảng 1.7 Nguy cháy nổ CNG nhiên liệu khác 22 Bảng 1.8 So sánh đặc tính CNG với số loại nhiên liệu khác 23 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật động thử nghiệm K657 M2 6Ч12/14 55 Bảng 3.2 Thơng số kỹ thuật hòa trộn thiết kế 62 Bảng 3.3 Công suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng dầu diesel 73 Bảng 3.4 Công suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng dầu diesel 73 khí CNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Bản đồ phân bố trữ lượng dầu mỏ giới 12 Hình 1.2 Bản đồ phân bố trữ lượng khí tự nhiên giới 14 Hình 1.3 Quá trình xử lý khí tự nhiên 19 Hình 2.1 Nhiên liệu khí CNG cấp vào buồng đốt cuối kỳ nạp 32 Hình 2.2 Phun nhiên liệu khí CNG trực tiếp vào động 33 Hình 2.3 Cấp nhiên liệu khí CNG vào ống góp khí nạp 35 Hình 2.4 Cấp nhiên liệu trước cửa nạp xylanh động 37 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ Sử dụng điều tốc độc lập để điều khiển lượng nhiên liệu khí CNG Sử dụng điều tốc để điều khiển đồng thời việc cấp nhiên liệu khí CNG nhiên liệu diesel Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động diesel sử dụng bơm cao áp kiểu cụm Cấu tạo bơm cao áp kiểu cụm Sơ đồ nguyên lý cấu điều khiển cấp nhiên liệu động sử dụng bơm cao áp kiểu cụm Sơ đồ hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel sử dụng bơm cao áp kiểu cụm 39 40 41 42 43 44 45 Hình 2.12 Hệ thống nhiên liệu sử dụng BCA kiểu rời 47 Hình 2.13 Liên kết giữ điều tốc nhiên liệu 48 Hình 2.14 Phần hốn cải cấu điều giới hạn lượng nhiên liệu diesel 50 Hình 2.15 Cơ cấu điều khiển lượng cấp nhiên liệu khí CNG 51 Hình 2.16 Hình 3.1 Sơ đồ hốn cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu khí CNG cho động diesel sử dụng bơm cao áp rời Động diesel K657 M2 6Ч12/14 phòng thí nghiệm Khoa vii 52 54 Máy tàu biển Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel động thử nghiệm Bơm cao áp kiểu cụm liên kết với điều tốc khí Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sau hoán cải cho động diesel sử dụng nhiên liệu khí CNG 56 56 57 Hình 3.5 Các bình chứa khí tự nhiên nén CNG 60 Hình 3.6 Lắp đặt điều áp cấp khí CNG 60 Hình 3.7 Van giảm áp khí CNG 61 Hình 3.8 Bộ hòa trộn kiểu ống venturi 61 Hình 3.9 Bộ hòa trộn thiết kế cho động thử nghiệm 63 Hình 3.10 Vị trí đặt hòa trộn thiết kế cho động thử nghiệm 63 Hình 3.11 Kết cấu van cánh 64 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý điều tốc chưa hốn cải 65 Hình 3.13 Sơ đồ hoán cải cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động 66 Hình 3.14 Vị trí lấy tín hiệu điều khiển 67 Hình 3.15 Sơ đồ tính tốn cấu điều khiển van cấp khí 67 Hình 3.16 Liên kết điều tốc van điều chỉnh lưu lượng 68 Hình 3.17 Vị trí lắp đặt cấu giới hạn nhiên liệu bơm cao áp 69 Hình 3.18 Cơ cấu giới hạn bơm cao áp hốn cải 70 Hình3.19 Bể thử tải 71 Hình 3.20 Thiết bị kiểm sốt q trình cháy 71 viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trên giới nói chung Việt Nam nói riêng động diesel ứng dụng rộng rãi nhiên liệu sử dụng cho động chủ yếu nhiên liệu hóa thạch Trong khí vấn đề nhiễm mơi trường lại chủ yếu bắt nguồn từ trình đốt nhiên liệu hóa thạch, thành phần oxit nitơ oxit cacbon cao khí thải động diesel Bên cạnh nguồn nhiên liệu cảnh bảo có xu hướng cạn kiệt Để giải vấn đề hướng nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí để thay nhiên liệu diesel truyền thống như: khí tự nhiên CNG, khí gas hóa lỏng LPG, khí biogas, cồn ethanol, khí hydro… Trên sở phân tích điều kiện Việt Nam, ưu nhược điểm nhiên liệu khí tự nhiên CNG hồn tồn sử dụng cho động diesel Tuy nhiên để ứng dụng nguồn nhiên liệu cho động diesel tàu thủy gặp khó khăn riêng kết cấu động chất trình cháy Với loại động chế tạo đưa phương án sử dụng nhiên liệu khí từ ban đầu Còn loại động khai thác để ứng dụng nhiên liệu khí tự nhiên CNG cần phải có số thay đổi mặt kết cấu ban đầu động việc hoán cải hệ thống nhiên liệu Trong ngành vận tải biển nước ta động tàu thủy khai thác chiếm đa phần động diesel cũ nhằm đa dạng hóa việc ứng dụng chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí cho động diesel tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu hốn cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên” Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích đề tài nghiên cứu hốn cải hệ thống nhiên liệu để động diesel sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên với nhiên liệu diesel Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài loại động tàu biển Việt Nam cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu diesel, loại động diesel khu công nghiệp, phương tiện giao thông nhà máy sử dụng động diesel cần thay nhiên liệu khí tự nhiên Phạm vi nghiên cứu đề tài với nội dung chính: - Nghiên cứu hốn cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu đặc điểm, kết cấu, nguyên tắc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cấu điều khiển cấp nhiên liệu động diesel tàu thủy cỡ nhỏ Đưa giải pháp hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cụ thể Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bổ sung thêm vào cơng trình nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay cho động diesel tàu thủy Góp phần nghiên cứu triển khai việc sử dụng nhiên liệu khí cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ 10 Hình 3.11 - Kết cấu van cánh Thân van; Vít giữ van; Cánh van; Trục dẫn động cánh van Ưu điểm: Điều chỉnh lưu lượng dễ dàng, nhẹ nhàng, làm việc khơng có tiếng gõ Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, độ chênh áp suất trước sau van lớn nên trình cấp nhiên liệu tăng khả hòa trộn nhiên liệu với khơng khí Nhược điểm: Trở lực cánh van với dòng khí nạp lớn, q trình gia cơng khó chế tạo u cầu mặt làm kín cao Tỷ số truyền phải điều chỉnh với góc mở van 3.4.5 Cơ cấu điều khiển lƣợng nhiên liệu cấp cho động 3.4.5.1 Sơ đồ cấu điều khiển lƣợng nhiên liệu Động thử nghiệm K657 M2 6Ч12/14 trang bị điều tốc khí, hoạt động trực tiếp Khi chưa chuyển đổi sang chạy nhiên liệu khí, động chạy nhiên liệu diesel (DO) việc thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào động thực điều tốc tác động trực tiếp vào trục điều khiển bơm cao áp (Hình:3.12) 64 Hình 3.12 - Sơ đồ nguyên lý điều tốc chưa hoán cải 1-Cần đặt tốc độ; 2-Trục điều khiển nhiên liệu bơm cao áp; 3Bộ giảm chấn Theo kết phân tích chương 2, chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí CNG cho động cơ, để điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động chế độ công tác khác nhau, hệ thống sử dụng điều tốc vốn trang bị cho động từ trước Bộ điều tốc có nhiệm vụ trì lượng nhiên liệu diesel cấp cho động mức định, lượng cấp nhiên liệu khí CNG điều chỉnh theo yêu cầu phụ tải Do hệ thống cần phải thiết kế thêm cấu điều khiển lượng nhiên liệu khí CNG để cấp lượng nhiên liệu khí CNG theo chế độ tải phù hợp Cơ cấu thiết kế bao gồm: liên kết điều tốc với van điều chỉnh lưu lượng khí CNG cấu giới hạn lượng 65 cấp nhiên liệu diesel Sơ đồ hoán cải cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động thể hình:3.13 Hình 3.13 - Sơ đồ hoán cải cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho động diesel 1-Van điều chỉnh lượng khí CNG; 2-Cơ cấu giới hạn lượng nhiên liệu diesel; 3Cần đặt tốc độ; 4-Trục điều khiển bơm cao áp; 5-Bộ giảm chấn 3.4.5.2 Hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu a) Cơ cấu điều khiển van điều chỉnh lưu lượng khí Cơ cấu điều khiển van cấp nhiên liệu khí CNG lấy tín hiệu từ trục điều tốc Tùy thuộc vào yêu cầu tải, cấu điều khiển thay tác động vào bơm cao áp tác động vào van cánh bướm để thay đổi tiết diện lưu thơng thay đổi lượng khí CNG cấp vào xilanh động Theo u cầu, vị trí van cánh phải đóng hồn tồn tay điều khiển vị trí 66 tương ứng với lượng cấp nhiên liệu chế độ không tải Hình 3.14 hình ảnh điều tốc khí hình 3.15 cấu điều khiển van cấp khí CNG Hình 3.14- Vị trí lấy tín hiệu điều khiển Hình 3.15 - Sơ đồ tính tốn cấu điều khiển van cấp khí 1-Bộ giảm chấn; 2-Cần đặt tốc độ; 3-Cần đẩy; 4-Cần quay van cánh; 5- Van cánh 67 Chọn chiều dài đẩy CD b = 300 [mm] Theo thiết kế, góc mở hồn tồn van cánh từ vị trí đóng α =450, góc quay cần điều khiển van cánh 450 Gọi độ dịch chuyển toàn trục điều tốc BB’, theo kết cấu điều tốc, BB’ = h = 15[mm] Do OB = BC nên dịch chuyển cần đẩy CC’ = a = 2h = 30[mm] Vậy mối liên hệ khoảng cách dịch chuyển cần đẩy chiều dài cần quay c xác định: c a sin   h sin  Vậy chiều dài cần quay van cánh là: c 15  39,2[mm] 45 sin Cơ cấu điều khiển lượng nhiên liệu cấp thiết kế để điều chỉnh độ dài cần đẩy b (CD) độ dài cần quay van cánh c cần thiết (Hình:3.16) Hình 3.16 - Liên kết điều tốc van điều chỉnh lưu lượng 68 b) Cơ cấu giới hạn lượng nhiên liệu cấp Theo yêu cầu nhiên liệu diesel sử dụng khởi động, động làm việc chế độ khơng tải đóng vai trò đốt mồi chế độ tải cao, cần có cấu giới hạn bơm cao áp để trì lượng định nhiên liệu diesel (khoảng – 10% tổng lượng nhiên liệu cấp), nhiên liệu khí CNG đáp ứng yêu cầu phần tải lại Yêu cầu cấu giới hạn lượng nhiên liệu diesel: Phải đảm bảo hoạt động ổn định chế độ không tải sử dụng nhiên liệu diesel, có khả thay đổi lượng nhiên liệu diesel cần thiết, trường hợp van cung cấp nhiên liệu khí CNG bị cố, động nhận thêm tải cách tăng lượng nhiên liệu diesel vào động cơ, bên cạnh thiết bị phải hoạt động tin cậy, dễ bảo dưỡng hiệu chỉnh Vị trí đặt cấu giới hạn Hình 3.17 - Vị trí lắp đặt cấu giới hạn nhiên liệu bơm cao áp Cơ cấu giới hạn nhiên liệu bơm cao áp thiết kế bao gồm ống bao hoán cải với vít điều chỉnh lắp đầu ống bao (Hình 3.17) Việc thiết kế thuận lợi thiết bị lắp đặt phía đầu bơm cao áp Hơn nữa, việc hốn cải khơng ảnh hưởng tới điều tốc bơm cao áp, đáp ứng 69 yêu cầu mặt thiết kế, đảm bảo kỹ thuật Bằng việc thay đổi vị trí vít điều chỉnh hạn chế dịch chuyển trục bơm cao áp giới hạn lượng nhiên liệu diesel cấp vào xilanh động theo yêu cầu Trục bơm cao áp Trục giới hạn Hình 3.18 Cơ cấu giới hạn bơm cao áp hoán cải Ưu điểm phương pháp thiết kế tương đối đơn giản, lắp đặt, hiệu chỉnh thiết bị dễ dàng, không cần thay đổi kết cấu bơm cao áp, động có hoạt động hệ thống nhiên liệu diesel trường hợp hệ thống nhiên liệu khí CNG gặp cố 3.4.6 Các thiết bị đo đạc, kiểm tra Ngoài phần tử hệ thống cung cấp khí CNG, q trình thử nghiệm hỗ trợ số thiết bị đo đạc, kiểm tra bao gồm: 3.4.6.1 Bể thử tải Bể thử tải sử dụng để thay đổi tải động trình thử nghiệm, sản phẩm Viện Khoa học Công nghệ Hàng hải Đây loại bể thử pha dạng điện cực trực tiếp, sử dụng nước muối làm dung dịch, cơng suất thử lớn đến 250kW (hình 3.19) 70 Hình 3.19 - Bể thử tải 3.4.6.2 Thiết bị đo trình trình cháy động Thiết bị đo trình cháy động thiết bị trường Đại học Hàng hải Việt Nam nghiên cứu chế tạo theo đề tài NCKH cấp Bộ nhóm nghiên cứu PGS.TSKH Đặng Văn Uy nghiên cứu chế tạo thử nghiệm năm 2010 (hình 3.20) Hình 3.20 - Thiết bị kiểm sốt q trình cháy Các thiết bị cho phép đo đạc, đánh giá thông số công tác động làm việc với dầu diesel khí CNG ứng với chế độ công suất khác nhau, làm sở để đánh giá khả làm việc cấu điều khiển cấp nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu khí CNG 71 3.5.Thử nghiệm 3.5.1 Điều kiện tiến hành thử nghiệm Việc thử nghiệm thực động K657 M2 6Ч12/14 phòng thực hành Khoa Máy tàu biển điều kiện bình thường, nhiệt độ khơng khí nạp vào động 25oC-30 oC, nhiệt độ nước làm mát động khoảng 60oC Động thử nghiệm điểu chỉnh hoạt động chế độ 15%, 30%, 45%, 60%, 75%, 90% 100% tải với dầu diesel Sau động chạy ổn định chế độ tải, tiến hành đo nhiệt độ khí xả, áp suất khí cháy xilanh, công suất động cơ, mức tiêu hao nhiên liệu tương ứng với chế độ tải khác Sau động chạy thử ổn định chế độ tải tiến hành giảm tải cho động cho động chạy chế độ vòng quay tối thiểu ổn định Việc thử nghiệm động với nhiên liệu CNG tiến hành sau động chạy ổn định với nhiên liệu diesel Tiến hành mở van khí CNG, van điện từ, cơng tắc điện chuyển đổi nhiên liệu để cấp nhiên liệu CNG vào động cơ, đồng thời ghi lại thông số nhiệt độ khí xả, áp suất cháy, mức tiêu hao nhiên liệu diesel, nhiên liệu CNG Quá trình tiến hành thí nghiệm thực theo chế độ tải sử dụng dầu diesel Kết thí nghiệm ghi chép làm sở đánh giá khả làm việc tin cậy cấu điều khiển sau hoán cải khả phát công suất động chế độ tải công tác khác 3.5.2 Tiến hành thử nghiệm 3.5.2.1 Thử khả dừng động Khi tất điều kiện thử nghiệm đạt, thiết bị liên kết chặt chẽ, tiến hành khởi động dừng động việc thay đổi vị trí tay điều khiển: - Khi tay điều khiển vị trí “Start”, động khởi động với nhiên liệu diesel; - Tăng tải để động làm việc với nhiên liệu khí CNG; - Khi đưa tay điều khiển vị trí tương ứng với chế độ khơng tải van cấp nhiên liệu khí CNG đóng lại; 72 - Khi đưa tay điều khiển vị trí “Stop” động dừng 3.5.2.2 Thử khả phát huy công suất động Tiến hành khống chế lượng nhiên liệu cấp diesel tương ứng với mức 30% lượng nhiên liệu cấp định mức Thay đổi vị trí tay điều khiển tương ứng mức tải khác để xác định công suất phát động Kết thử nghiệm sau:[7] Bảng:3.3 – Công suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng dầu diesel Chế độ thử Công suất thực tế (kW) Tần số Lƣợng tiêu hao nhiên liệu (kg/h) Không tải 50 Hz 4.38 20% 12 50 Hz 5.11 40% 21 50 Hz 6.32 60% 29 50 Hz 8.51 80% 38 50 Hz 10.4 95% 45 50 Hz 12.41 Bảng:3.4 – Công suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng dầu diesel khí CNG Cơng suất Chế độ thử thực tế Tần số Lƣợng tiêu Lƣợng tiêu Tỷ lệ thay hao nhiên hao nhiên nhiên liệu DO liệu CNG liệu DO (kg/h) (kg/h) (kW) 20% 12 50 Hz 3.97 0.95 22.31% 40% 21 50 Hz 3.92 2.00 37.97% 60% 29 50 Hz 3.94 3.81 53.70% 80% 38 50 Hz 3.94 5.38 62.12% 95% 45 50 Hz 3.95 7.05 68.17% Nhận xét: - Về tính kỹ thuật mômen công suất động phát tương đương sử dụng dầu diesel 73 - Ở mức tải thấp động làm việc tương đối ổn định Khi tải tăng mức tải cao cơng suất phát động có dao động, điều lý giải ta tăng lượng nhiên liệu khí CNG vào lượng khơng khí cấp vào động giảm làm hệ số dư lượng khơng khí α giảm làm cơng suất động giảm - Nếu khống chế lượng nhiên liệu diesel cấp tương đương với chế độ không tải chế độ tải cao động khơng phát huy công suất so với thiết kế ban đầu Chính để động làm việc ổn định chế độ tải cao phát huy đầy đủ cơng suất cần khống chế lượng cấp nhiên liệu diesel khoảng 30÷ 35% so với lượng nhiên liệu diesel cấp chế độ định mức - Kết thử nghiệm thực tế cho thấy hiệu chỉnh cấu điều khiển cấp nhiên liệu khí CNG để đạt yêu cầu ban đầu, đảm bảo làm việc bình thường động 74 KẾT LUẬN Với đề tài :” Nghiên cứu hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu khí cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ” em hoàn thành số nội dung sau: + Đưa giải pháp cấp nhiên liệu khí tự nhiên cho động diesel tàu thủy lựa chọn giải pháp phù hợp cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ + Nghiên cứu giải pháp hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí + Tiến hành hoán cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động cụ thể thử nghiệm để đánh giá khả làm việc cấu sau hoán cải + Đưa khuyến cáo tỷ lệ nhiên liệu CNG thay động chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí nhằm đảm bảo khả công tác động Do điều kiện nghiên cứu tính tốn chủ yếu mức độ lý thuyết, việc thử nghiệm thực tế chưa nhiều nên tránh thiếu sót Nếu có điều kiện thời gian tới em tiếp tục nghiên cứu để kết hoàn thiện 75 KIẾN NGHỊ Cần mở rộng phạm vi nghiên cứu, khuyến khích sở sản xuất, cung cấp khí tự nhiên nước để triển khai kết nghiên cứu vào thực tiễn Cần phải có sách ưu tiên phát triển động sử dụng nguồn nhiên liệu sạch, khuyến khích sở sản xuất, cơng ty, đối tác chuyển sang sử dụng nhiên liệu cho động cơ, có nhiên liệu khí CNG 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng nƣớc ngoài: Krishnan SR, Srinivasan KK, Singh S, Bell SR, Midkiff KC (2004) Strategies for reduced NOx emissions in pilot-ignited natural Gas engine Trans ASME, J Eng gas tubines power 2004; 126 : 665-71 Kusaka J, Daisho J, Kihar R, Saito T, and Nakayaman S (1998) combustion and exhaust gas emissions Characteristics of the diesel engine dual-fueled with natural gas In: Proceedings of the 4th international symposium COMODIA 1998, July 20-23, Tokyo, japan; 555-60 Alcohols and Ethers (2001), American Petroleum institute (API), Publication No.4261, 3rded, Table B-1, Wassington, DC Scott Jensen Converting diesel engine to dual fuel Energy Conversions Inc 200 Tài liệu tiếng việt: Lê Viết Lượng (2001), Lý thuyết động diesel, NXB Giáo Dục Nguyễn Tất Tiến (2000), “Nguyên lý động đốt trong”, NXB giáo dục Việt Nam, Hà Nội Đặng Văn Uy tác giả, “Thử nghiệm sử dụng LPG,CNG cho động tàu thủy cỡ nhỏ nhằm nâng cao hiệu sử dụng lượng giao thông vận tải thủy”.2012 Nguyễn Huy Hào, “Nhiên liệu khí hóa lỏng khả sử dụng cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải số 27-8/2011 Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng (2009) “Xác định kích thước van cung cấp biogas cho động lưỡng nhiên liệu diesel/biogas nhiều xilanh” Tạp chí khoa họa cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng – số 3(32) 2009 Bùi Văn Ga Nghiên cứu công nghệ chuyển đổi xe máy sử dụng xăng sang sử dụng khí hố lỏng LPG Trung tâm nghiên cứu bảo vệ môi trường, Đại học Đà Nẵng 2000 77 Tài liệu internet: 10.http://www.wikipedia.org (khí tự nhiên 2012) 11.http://www.wikipedia.org (Nhiên liệu sử dụng cho động diesel) 12.http://www.moitruong.mt.gov.vn 13.http://giaoduc.net.vn (Trữ lượng dầu mỏ giới) 14.http://ebook.edu.net.vn 15.htps://site.google.com/site/vnggenergy/buctranhthegioi 78 ... cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel tàu thủy 26 CHƢƠNG II: NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ... NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN CẤP NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY CỠ NHỎ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ TỰ NHIÊN 2.1 Lựa chọn phƣơng án chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên cho động. .. việc ứng dụng chuyển đổi sử dụng nhiên liệu khí cho động diesel tơi chọn đề tài: Nghiên cứu hốn cải cấu điều khiển cấp nhiên liệu cho động diesel tàu thủy cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí tự nhiên