Nghiên cứu sự thay đổi các thông số công tác của động cơ mitsubishi 6UEC37LA trên tàu apollo pacific khi thay đổi bước chân vịt

Bài báo giới thiệu sự phối hợp làm việc của động cơ chính tàu Apollo Pacific lai chân vịt biến bước và nghiên cứu sự thay đổi các thông số làm việc của động cơ chính khi thay đổi bước chân vịt khi tàu hành trình. Qua đó, giúp người vận hành trên tàu có cơ sở khai thác hệ động lực của tàu an toàn và hiệu quả.

TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 21-11/2016 35 NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 6UEC37LA TRÊN TÀU APOLLO PACIFIC KHI THAY ĐỔI BƯỚC CHÂN VỊT RESEARCH CHANGING MATCH OF MITSUBISHI 6UEC37LA ENGINE AND CONTROLLABLE PITCH PROPELLER OF APOLLO PACIFIC PLG TANKER Lê Văn Vang1, Đặng Nguyên Đăng2 Trường Đại học Giao thơng vận tải TP Hồ Chí Minh Công ty CP Vận tải Nhật Việt Tóm tắt: Bài báo giới thiệu phối hợp làm việc động tàu Apollo Pacific lai chân vịt biến bước nghiên cứu thay đổi thơng số làm việc động thay đổi bước chân vịt tàu hành trình Qua đó, giúp người vận hành tàu có sở khai thác hệ động lực tàu an toàn hiệu Từ khóa: Máy chính, hệ động lực, chân vịt biến bước, điểm phối hợp làm việc Abstract: This article introduces the operating match of main engine and controllable pitch propeller and reseaches changing the operating parameters of the engine when changing pitch of the propeller Thereby, this helps marine engineer officers operate ship’s propulsion plant safely and efficiently Keywords: Main engine, ship’s propulsion plant, controllable pitch propeller, operating matching point Giới thiệu Việc khai thác có hiệu hệ động lực tàu thủy vấn đề quan trọng hàng đầu khai thác tàu biển Đối với hệ động lực khác cần phải có giải pháp khác thích ứng với chế độ làm việc động để đảm bảo tính an tồn hiệu cao điều kiện khai thác Hiện nay, tính ưu việt mà chân vịt biến bước sử dụng rộng rãi đội tàu biển Việt Nam giới Nhằm giúp người vận hành có sở việc khai thác hệ động lực lai chân vịt biến bước với thiết bị điều khiển hệ động lực đại nói chung tàu Apollo Pacific nói riêng, nhóm tác giả nghiên cứu thay đổi thông số công tác động Mitsubishi 6UEC37LA lắp tàu Apollo Pacific thay đổi bước chân vịt để phân tích, xây dựng đồ thị thay đổi thông số làm việc động diesel Qua đó, giúp người khai thác vận hành có sở khoa học để khai thác hệ động lực tàu tránh động làm việc tải, lựa chọn vùng làm việc tối ưu, có khả phát huy hết cơng suất động cơ, sử dụng nhiên liệu có hiệu giảm thiểu độc tố khí thải gây ô nhiễm môi trường Xác định thông số kỹ thuật động Mitsubishi 6UEC37LA Động 6UEC37LA động thấp tốc, tác dụng đơn, hai kỳ quét thẳng có pa bàn trượt hãng Mitsubishi, động tăng áp tuabin khí xả có thông số sau: - Hãng sản xuất: Mitsubishi; - Loại động cơ: 6UEC37LA; - Số xi lanh: 6; - Đường kính xi lanh: 370 mm; - Hành trình piston: 880 mm; - Vòng quay lớn nhất: 210 vòng/phút; - Cơng suất lớn nhất: 3.800 PS; - Tốc độ dịch chuyển piston: 6,16 m/s; - Công suất: 3.300 PS 194 vòng/phút; - Áp suất cháy cực đại: 130 kG/cm2; - Áp suất có ích bình quân: 14,34 kG/cm2; - Giới hạn tải: 10%; - Suất tiêu hao nhiên liệu: 127 g/PS.h; - Suất tiêu hao nhiên liệu 85% công suất là: 125,5 g/PS.h; - Suất tiêu hao dầu bôi trơn xi lanh: 0,8 g/PS.h; - Suất tiêu hao dầu bôi trơn hệ thống: 0,05 – 0,1 g/PS.h; - Thứ tự nổ động cơ: 1-6-2-4-3-5; 36 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 21, Nov 2016 - Chiều quay: chiều kim đồng hồ (nhìn từ phía bánh đà); - Khả đảo chiều: không áp dụng; - Trọng lượng: 75.000 kg 2.1 Xác định cơng suất có ích Cơng suất có ích động Diesel 𝑁𝑒 xác định cách đo trực tiếp tính theo cơng thức: 0,785.Pe D2 S.n.i [mã lực] Ne  0, 45.m Trong đó: Pe : Áp suất có ích bình qn (kG⁄cm2 ) xác định cách đo đạc tính tốn theo công thức sau: Q Pe  H ρ k ηn ηi ηm i α.L0 D: đường kính xilanh (mét); S: Hành trình piston (mét); n: Vòng quay động (vòng/phút); i: Số xilanh động cơ; m: Hệ số kỳ động cơ; QH : Nhiệt trị thấp nhiên liệu; α: Hệ số dư lượng khơng khí; ηn : Hệ số nạp; ηm : Hiệu suất giới; ηi : Hiệu suất thị 2.2 Xác định mơ men có ích động 2.4 Sự phối hợp động Diesel với chân vịt biến bước Đối với hệ động lực tàu thủy trang bị máy lai chân vịt biến bước, người vận hành thay đổi điểm phối hợp công tác động diesel chân vịt biến bước điều kiện khai thác hai cách: - Thay đổi vòng quay động n (vòng/phút); - Thay đổi bước chân vịt (tỉ số H/D) Đồng thời thay đổi hành trình tàu từ tiến sang lùi mà khơng cần thay đổi chiều quay chân vịt Tàu hành trình với tốc độ nhỏ hay dừng động làm việc vòng quay ổn định Điều thực chân vịt định bước Tốc độ tiến Bước lùi Tốc độ lùi Bước tiến Hình Khả điều động chân vịt biến bước Với động diesel lai chân vịt định bước, tốc độ quay nhỏ động tàu hành trình bị giới hạn vòng quay ổn định nhỏ Do động diesel chân vịt định bước làm việc không ổn định vòng quay thấp thể sơ đồ bên Tại vòng quay n động ta xác định mô men động xác định qua công thức sau: QH Me = Vs ρ η η η i π Z α L0 k n i m 2.3 Xác định hiệu suất động Hiệu suất thị động xác định: 632,3 ηi  g i Q H Trong g i suất tiêu hao nhiên liệu thị động xác định qua công thức: ηn Ps g i  318, α.L0 Ts Pi Chiều quay lùi Tốc độ tiến Chiều quay tiến Tốc độ lùi Vùng làm việc khơng ổn định động Hình Khả điều động tàu chân vịt định bước Hệ thống chân vịt biến bước tàu Apollo Pacific 3.1 Kết cấu chân vịt biến bước Hệ thống chân vịt biến bước tàu Apollo Pacific hãng Kamome thiết kế, chế tạo có thơng số kỹ thuật sau: - Loại chân vịt: CPC-90B/110F; - Đường kính chân vịt: 3.400 (mm); - Số cánh chân vịt: 4; 37 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 21-11/2016 - Bước chân vịt lớn chiều tiến: 4.484 (mm); - Bước chân vịt lớn chiều lùi: 3.843 (mm); - Góc xoay lớn theo chiều tiến: 30,90; - Góc xoay lớn theo chiều lùi: 27,20; - Đường kính trục chân vịt: 310 (mm) Chân vịt biến bước Khớp nối mềm Tiến Lùi Đến phòng điều khiển 35K 150 K Báo động 2.5K PS2 70K PS1 PS1 5.0K T1 W2 Nước làm mát 4.5K DR P3 M 90 phút/lít 12 P2 10 11 13 14 W1 T2 M Max 2000 mm P4 90 phút/lít P1 15 Két dầu thủy lực 300 lít Mức dầu Hình Mơ hình hệ thống điều khiển chân vịt biến bước Hình Sơ đồ chân vịt biến bước Nắp chụp Cánh chân vịt Trục chân vịt Củ chân vịt Chốt Mặt bích Bu lông Cần đẩy Xilanh 10 Piston lực 11 Cán thị 12 Bảng thị 13 Hộp phân phối dầu 16 Ống dầu 14 Vành làm kín 15 Trục trung gian 3.2 Hệ thống điều khiển chân vịt biến bước Hệ thống điều khiển bước chân vịt biến bước điều khiển loại CPC – 53/115F Đây hệ thống điều khiển điện- thủy lực Hệ thống có hai bơm thủy lực động điện lai, có bơm dự phòng để cung cấp dầu cho hệ thống có thơng số sau: - Lưu lượng dầu thủy lực: 90 lít/phút; - Áp suất lớn nhất: 175 kG/cm2; - Áp suất làm việc hệ thống: 70 kG/cm2; - Công suất: 15 kW; - Tốc độ quay động điện lai bơm: 1170 vòng/phút; - Loại bơm thủy lực: Bơm bánh răng; 100 95 90 Công suất động (%) 16 Phân tích thơng số động 6UEC37LA thay đổi bước chân vịt 4.1 Vùng làm việc động 6UEC37LA 85 80 75 B 70 A C 65 60 55 50 70 75 80 85 90 95 Tốc độ động (%) 100 104 108 Hình Vùng làm việc động 6UEC37LA - Vùng A: Vùng làm việc liên tục lâu dài động - Vùng B: Chỉ cho phép động làm việc vùng không cho mười hai làm việc liên tục Công suất vòng quay động giám sát - Vùng C: Động làm việc trường hợp thử tàu 4.2 Các thông số động 6UEC37LA thay đổi bước chân vịt 38 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 21, Nov 2016 Từ kết tính tốn thực nghiệm thực tế tàu Apollo Pacific hành trình đầy tải chuyến Dung Quất – Sài Gòn, thực nghiệm vòng quay động khác thay đổi bước chân vịt thu kết sau: Tốc độ 170 máy [v/p] Góc xoay cánh CV θ=0 θ = 12 θ = 14 θ = 16 θ = 17 θ = 18 180 [v/p] 190 [v/p] 200 [v/p] 202 [v/p] Tốc độ tàu [hải lý/giờ] 0,0 7,0 8,7 9,0 10,5 11,1 0,0 7,8 9,2 10,5 11,1 11,8 0,0 8,3 9,7 11,0 11,8 12,5 0,0 8,7 10,2 10,7 12,4 0,0 8,8 10,3 12,2 12,5 12,7 12,2 Điều kiện làm việc: - Hành trình: DQ - SG - Tàu đầy tải: 5,0 mét 3000 Công suất động (PS) 4000 h HL/ 13.0 h / HL 12.5 h HL / 12.0 o 17 o θ= =16 θ o 2000 θ= 18 10.0 h HL/ o θ= H 8.0 L/h o 1000 θ=1 NXB Giáo dục, Hà Nội [2] PGS.TS MTr Lương Công Nhớ (2014), Khai thác hệ động lực tàu thủy, Nhà xuất Hàng hải [3] Lê Văn Vang, Trần Hồng Thanh, Giải pháp khai thác hệ động lực tàu thủy hành trình tốc độ thấp; Tạp chí Khoa học cơng nghệ Giao thơng vận tải Trường đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh-8/2015 [4] John B Woodward (1988) Low speed Marine Diesel, Robert E Krieger Publishing Company [5] Operation Manual of Kamome Controllable Pitch Propeller [6] Instruction Book for Mitsubishi 6UEC37LA Ngày nhận bài: 25/9/2016 Ngày chuyển phản biện: 29/9/2016 Ngày hoàn thành sửa bài: 20/10/2016 Ngày chấp nhận đăng: 27/10/2016 Vòng quay chân vịt (vòng/phút) 160 170 Kết luận Sự thay đổi thông số làm việc thu phù hợp với đặc tính mẫu tàu thử đường dài (sea trial) Đồng thời đồ thị xây dựng làm tài liệu sử dụng để xác định điểm phối hợp làm việc động chân vịt vùng làm việc ổn định động thay đổi bước chân vịt tốc độ khai thác tàu khác Trên sở kết báo, người vận hành khai thác sử dụng làm sở để đánh giá phối hợp làm việc động diesel lai chân vịt biến bước tàu Từ điều chỉnh, lựa chọn chế độ làm việc động phù hợp với điều kiện khai thác để hệ động lực diesel tàu thủy làm việc với hiệu cao nhất Tài liệu tham khảo [1] Lê Viết Lượng (2000), Lý thuyết động Diesel, 180 190 200 210 220 Hình Các thơng số động thay đổi vòng quay ứng với bước chân vịt thay đổi từ 120 đến 18.0 ... không ổn định động Hình Khả điều động tàu chân vịt định bước Hệ thống chân vịt biến bước tàu Apollo Pacific 3.1 Kết cấu chân vịt biến bước Hệ thống chân vịt biến bước tàu Apollo Pacific hãng Kamome... vịt biến bước Đối với hệ động lực tàu thủy trang bị máy lai chân vịt biến bước, người vận hành thay đổi điểm phối hợp công tác động diesel chân vịt biến bước điều kiện khai thác hai cách: - Thay. .. cách: - Thay đổi vòng quay động n (vòng/phút); - Thay đổi bước chân vịt (tỉ số H/D) Đồng thời thay đổi hành trình tàu từ tiến sang lùi mà không cần thay đổi chiều quay chân vịt Tàu hành trình