Bai 12

TĂNG CÔNG SUẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG ÁP CHO ĐC DIESEL Phần I BẢN CHẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CÔNG SUẤT CHO ĐCĐT I Các phương pháp tăng công suất cho động đốt - Viết công thưc xác định Ne - Phân tích phương pháp làm tăng Ne, hạn chế phương pháp đó, - Phân tích để rút kết luận” Tăng áp biện pháp tăng công suất cho ĐCĐT tốt nay” Động không tăng áp, trực tiếp hút khơng khí từ ngồi trời, bị hạn chế số lượng khơng khí hút vào xilanh nên tiềm lực nâng cao công suất động không lờn Nên để tăng số lượng công chất nạp vào người ta dùng máy nén riêng để nén khơng khí vào xilanh ĐC Làm cho có nhiều khơng khí q trình nén, dẫn tới trình cháy diễn kiệt hơn, nâng cao cơng suất cho ĐCĐT *Ta có cơng thức tính cơng suất ĐC N e  Vh � v � k QH n i � �� m � i M o 30  n N e  26,18 D S � pi � m � i  c pi N e  785, D m e  (kW) (1) (kW) (2) (kW) (3) Trong đó: QH tính MJ/kg Mo Kmol kh khí/kg nh l Vh lít N v/ph  kg/m3 pi;pe MN/m2 S m Vh   D2 S� 103 ; Cm  Sn 30 m/s Từ cơng thức tính Ne trên, ta thấy muốn tăng cơng suất động có biện pháp sau: - Thay đổi thơng số kết cấu (D;S;i;) - Tăng n Cm - Tăng pe - Tăng k (tăng áp cho động cơ) Về số kỳ () Dùng động kỳ thay cho động kỳ số kỳ giảm lần Về lý thuyết Ne tăng lên lần, thực tế tăng tối đa 1,6 lần Phương pháp có lợi cho động kỳ cỡ lớn tốc độ chậm Số xilanh (i) Nếu tăng số xi lanh, công suất động tăng, gặp phải số hạn chế sau: động dài khó bố trí Nếu động có hàng xi lanh i 14 Nếu động có hàng (kiểu chữ V) i 18 Nếu động hình i 56 Nếu số xilanh tăng lên nhiều nữa, số chi tiết tăng lên nhiều cho động (khoảng từ 50.000 – 100.000 chi tiết) làm giảm độ tin cậy động cơ, khó khăn bảo dưỡng sửa chữa Tăng D S Khi tăng D S bị hạn chế, động cao tốc ( lực quán tính lớn) Đối với động chậm tốc: D 740 �1100mm � Vì tăng D/S bị S 1500 �2000mm hạn chế lực quán tính kích thước động Nếu động có S = 2m chiều cao xy lanh cỡ 3m, độ cao xupáp khoảng 1,5m lớn khó chế tạo 4.Tăng tố độ vịng quay trục khuỷu (n) Nếu tăng tốc cho động Điêzen bị hạn chế Khi C m = 14 – 18 m/s n đạt tới khoảng 3000v/p Nếu tăng cao hơn, khơng bảo đảm hình thành khí hỗn hợp, từ khơng bảo đảm q trình cháy Trong động xăng đạt tốc độ 8000 v/ph Mặt khác tốc độ tăng lớn, tăng mài mòn, tăng phụ tải nhiệt, phụ tải động học chi tiết, từ làm giảm tuổi thọ động Ví dụ ảnh hưởng tốc độ động đến tuổi thọ động cơ: Khi n = 100 – 150v/ph, tương ứng Cm = 5,6 – 6,5m/s: tuổi thọ động khoảng 50.000 – 80.000h Khi n = 1500 – 2000v/ph, tương ứng Cm = 10 – 13m/s: tuổi thọ động khoảng 1000 – 5000h Dùng biện pháp cải tiến thiết kế, chế tạo điều chỉnh Khi thông số cấu tạo thông số điều chỉnh xác, ta giảm hệ số dư lượng khơng khí, từ tăng hiệu suất thị, hiệu suất khí, hiệu suất nạp… từ làm tăng cơng suất có ích cho động Xét thông số pk  k không khí nạp Khi tăng pk k, làm cho lượng khơng khí nạp vào chu trình tăng, từ tăng lượng nhiên liệu cấp vào cho chu trình, từ làm tăng cơng suất cho động So với phương pháp tăng công suất vừa nêu trên, phương pháp tăng cơng suất cách tăng áp cho động tốt Nếu thơng số khác mà giữ ngun, tăng k, Ne tăng tỉ lệ theo Muốn cần máy nén khí làm tăng p k trước cửa nạp động cơ: gọi động có tăng áp Người ta dùng hệ số t để đánh giá mức độ tăng áp cho động cơ: t  pet pe pet cuả động sau tăng áp, pe động trước n pk � tăng áp Nếu tính gần đúng, ta có: t  � � � �p0 � n số nén q trình nén khí máy nén tăng áp Hiện giá trị t lên tới 1,5 – 2,5 mà kết cấu động cần vài thay đổi nhỏ Kết luận: Qua phân tích ta nhận thấy tăng áp biện pháp tốt để làm tăng công suất động Khi tăng áp cho động cơ, nhiệt độ chi tiết động tăng Để giảm phụ tải nhiệt cho động tăng áp, người ta thấy cần thiết phải làm mát trung gian cho khơng khí tăng áp ( đặc biệt trường hợp tăng áp với mức độ cao) nhiệt độ khí sau làm mát giảm khoảng 20 – 70 oC (khi Tk giảm, làm cho Ta giảm, Tc giảm, dẫn đến làm giảm Tz II Các phương pháp tăng áp cho động diesel * Vấn đề chính: Để tăng áp cho động đốt trong, người ta thường sử dụng phương pháp nào? Ưu nhược điểm phương pháp đó? Liên hệ động sử dụng quân chủng Hải quân Dựa vào phương pháp dẫn động máy nén khí tăng áp, người ta chia thành nhóm: - Tăng áp dẫn động giới; - Tăng áp dẫn động tua bin khí xa; - Tăng áp dẫn động hỗn hợp Ngồi cịn có biện pháp đơn giản để tăng áp như: tăng áp quán tính (cho động kỳ), quét khí quán tính (cho động kỳ) phương pháp tăng cơng suất động lên 25 – 30% mà g e không thay đổi Ở động xe Môtô, Otô, xe đua người ta lợi dụng dịng khơng khí nạp để tăng áp… Tăng áp dẫn động giới a Đặc điểm Máy nén động dẫn động thông qua Pk, Tk bánh xích Máy nén thường gặp loại piston, rôto, ly tâm, chiều trục Phạm vi ứng dụng: thường áp dụng cho trường hợp tăng áp có pk không lớn 1,6 kG/cm2 Nếu sử dụng p0, T0 trường hợp có pk lớn làm cho hiệu suất giới giảm (vì cơng suất chi Hình 2: Sơ đồ tăng áp dẫn động giới cho nén khí lớn, làm giảm cơng suất Động cơ; Máy nén; động cơ) Bộ truyền động b Sơ đồ tăng áp dẫn động giới c Ưu điểm Đơn giản, tiện lợi cho động Điêzen công suất nhỏ vừa, mức độ tăng áp thấp e Nhược điểm Không thích ứng với động cỡ lớn, mức độ tăng áp cao Tính khởi động động bị hạn chế Tăng áp tua bin khí xả tự a Đặc điểm Khí xả động trước ngoài, giãn nở tua bin Tua bin lai máy nén tăng áp Phạm vi ứng dụng:Ứng dụng phù hợp với động kỳ công suất vừa nhỏ, dùng máy nén ly tâm làm máy tăng áp b Sơ đồ tăng áp tua bin khí xả tự Pk, Tk c Ưu điểm: Tận dụng phần lượng khí thải động cơ, nên có khả cải thiện tốt tiêu kinh tế kỹ thuật động p0, T0 Kết cấu đơn giản Lưu lượng khơng khí nén cung Hình 3: Sơ đồ tăng áp cấp cho động thay đổi tự động khí xả tự Động cơ; Máy nén; phù hợp với chế độ công tác Tua bin khí xả động So với dẫn động giới: động có Ni , ta Net lớn Nec  et lớn  ec từ – 6% d Nhược điểm Động khó khởi động, tính tăng tốc Khả đáp ứng cho động kỳ không tốt Chế tạo tua bin yêu cầu khắt khe, nên giá thành cao Chú ý: Các biện pháp kỹ thuật sử dụng tua bin tăng áp: Muốn lợi dụng đầy đủ động dịng khí thải, phải dùng đường ống thải ngắn, thể tích nhỏ (bằng cách nối tua bin biến áp với xy lanh nhóm xy lanh Tăng góc trùng điệp để tăng khả quét khí cũ Sử dụng tua bin phù hợp với kiểu loại động (tua bin đẳng áp, biến áp hỗn hợp loại) Tăng áp tua bin khí xả có liên hệ thuỷ lực giới với động a Đặc điểm Máy nén tua bin khí thải dẫn động có liên hệ với động truyền bánh thuỷ lực Nó phát huy toàn ưu điểm khắc phục nhược điểm phương pháp Ngồi cịn có tính trội lượng tua bin dư, truyền cho động Ngược lại thiếu dễ dàng nhận từ động cơ, lượng không khí đảm bảo đủ chế độ cơng tác động b Sơ đồ Trường hợp có liên hệ giới: Sử dụng toàn lượng khí thải để làm cơng tua bin mà khơng phụ thuộc vào áp suất tăng áp p k máy nén làm việc không vào tua bin, mà phụ thuộc Hình Tăng áp tua bin khí xả có vào tốc độ động Nên tính khởi động tăng liên động khí thuỷ lực tốc tốt so với không liên hệ giới động cơ, Bộ liên động Nhược điểm phức tạp cồng kềnh Có Máy nén, Tua bin khí xả khả ứng dụng cho động kỳ động kỳ - Trường hợp có liên hệ thuỷ lực: Vì biến đổi mơ men thuỷ lực cho phép biến đổi vô cấp tỉ số truyền, nên tăng tính thích ứng động máy nén Ưng dụng phù hợp cho động kỳ cao tốc Tuy nhiên, chế tạo phức tạp, giá thành cao Tăng áp hỗn hợp Đây biện pháp sử dụng lúc máy nén tua bin khí xả máy nén truyền động giới Có hình thức tăng áp hỗn hợp: nối tiếp song song Kiểu máy nén lắp nối tiếp: a.Nối tiếp thuận Khí xả quay tua bin, tua bin lai máy nén cấp 1, khí nén cấp làm mát trung gian sau vào máy nén cấp 2, vào động Có ưu điểm tận dụng lượng khí thải, áp suất tăng áp cao mà nhiệt độ khí nén hạn chế nhờ có làm mát b.Nối tiếp ngược Khí nén qua máy nén cấp (do động lai) sau làm mát trung gian Khí nén tiếp tục vào máy nén cấp (do tua bin khí xả lai), sau khí nén tiếp tục vào động Trường hợp không cho phép cường hố động lượng khí máy nén tạo thay đổi theo chế độ cơng tác động Cả trường hợp khởi động động dễ dàng, phù hợp với động kỳ động kỳ Kiểu máy nén lắp song song: (có làm mát khí tăng áp trước nạp vào động cơ) Cho phép sử dụng máy nén có kích thước nhỏ Tuy nhiên cấu tạo phức tạp mà áp suất tăng áp không lớn Chỉ sử dụng trường hợp đặc biệt III Đặc điểm tăng áp tua bin khí xả cho động kỳ Vấn đề chính: Việc tăng áp cho động kỳ có khó khăn so với tăng áp cho động kỳ, ứng dụng sơ đồ tăng áp cho động kỳ Việc tăng áp tua bin khí xả cho động kỳ gặp nhiều khó khăn Những ngun nhân khó khăn là: 1- Khó khởi động động cơ, động khơng thể làm việc chế độ tải nhỏ vòng quay thấp 2- Yêu cầu sản lượng máy nén lớn, hệ số quét động kỳ cao, cơng suất chi cho việc nén khí cao 3- Năng lượng khí thải thấp, lẫn nhiều khí qt làm cho T th nhỏ Do việc cân lượng máy nén tua bin gặp nhiều khó khăn Nên thời gian dài, người ta sử dụng tăng áp liên động khí cho động Điêzen kỳ Muốn tăng áp cho động Điêzen băng tua bin khí xả cần phải có số biện pháp đặc biệt nhằm tận dụng lượng khí thải: - Bố trí đường ống khí thải thận trọng, tỉ mỉ, nhằm làm giảm tổn thất lượng khí thải đường tới tua bin - Giảm hệ số dư lượng khơng khí hệ số quét để tăng nhiệt độ khí thải - Sử dụng tua bin biến áp có hiệu suất cao để tận dụng động lượng giãn nở khí thải - Chọn cấu phối khí góc độ phối khí tốt  Các sơ đồ tăng áp cho động kỳ (trình chiếu) - Sơ đồ nối tiếp thuận; - Sơ đồ nối tiếp nghịch; - Sơ đồ song song IV Liên hệ HT tăng áp động thực tế Tua bin- máy nén tăng áp động M503 - Sơ đồ HT, kiểu tăng áp TBKX liên hệ thuỷ lực - Bộ tăng áp động M503 bao gồm máy nén ly tâm cấp, tua bin khí cấp kiểu chiều trục phần truyền động để đảm bảo mối liên hệ khí trục tua bin- máy nén trục khuỷu động - Bộ truyền động gồm hai cấp truyền động bánh với ba khớp nối thuỷ lực dùng dầu Các khớp nối thuỷ lực đảm bảo mối liên hệ mềm trục động trục tua bin- máy nén, giảm bớt tải thời điểm khởi động lúc thay đổi đột ngột số vòng quay trục khuỷu động Ngồi khớp nối thuỷ lực cịn giảm dao động xoắn hiệu Bộ truyền động đảm bảo truyền công suất hai chiều trục khuỷu động với trục tua bin- máy nén Khi động làm việc số vòng quay ổn định độ trượt khớp nối thuỷ lực không đáng kể, vào khoảng 1% chế độ công suất cực đại - Máy nén dùng để tạo khơng khí nén cấp cho xy lanh động - Máy nén động loại máy nén cấp kiểu ly tâm, khơng làm nguội khơng khí đưa vào từ phía - Tua bin dùng để tận dụng lượng khí xả động Năng lượng chuyển thành để quay cánh công tác máy nén Hình Cụm tăng áp động M500 HT tăng áp động 86Б tàu Gepard 3.9 - Sơ đồ hệ thống: Loại tăng áp tua bin khí xả có khớp nối liên hệ thuỷ lực - kết cấu: Như hình 10.6 Hình Cụm tăng áp động 86 Б Phần II KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP Tiến trình, nội dung dạy học TT - - NỘI DUNG Ổn định tổ chức: - Tập trung lớp học, - Chấn chỉnh tác phong, ổn định lớp - Kiểm tra chuẩn bị Học viên, Nhân viên phòng thực hành, - Quán triệt đảm bảo an toàn - Quán triệt mục tiêu, yêu cầu học - Phân chia nhóm học tập; Dẫn nhập (Gợi mở, trao đổi phương pháp học, tạo tâm tích cực người học ) Kiểm tra chuẩn bị Học viên: ND: Trình bày Các phương pháp tăng áp cho ĐCĐT HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC HOẠT ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HỌC VIÊN THỜI GIAN (PHÚT) (05) - Nhận báo lớp trưởng - Kiểm tra, chấn chỉnh, Quán triệt, tổ chức lớp học - Lớp trưởng báo cáo quân số Nghiêm túc, Lắng nghe (10) Kiẻm tra, nhận Trả lời câu hỏi 05 xét, đánh giá, bổ Giảng viên sung nội dung thiếu Đặt vấn đề, định hướng nội Giới thiệu nội Lắng nghe suy 05 dung học dung học: nghĩ vấn đề - Khảo sát, đánh giá đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp - So sánh khác hệ thống Hướng dẫn ban đầu (14) (Hướng dẫn thực cơng nghệ; phân cơng vị trí luyện tập): TT NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC HOẠT ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HỌC VIÊN THỜI GIAN (PHÚT) - Khảo sát, đánh giá đặc điểm - GV Trình bày - Lắng nghe, 10 kết cấu hệ thống tăng áp động quan sát, ghi có A26.4 có A26.4 nhận - HT tăng áp khí - HT tăng áp TBKX - Phân biệt khác GV Trình hệ thống tăng áp phân tích - * * bày, - Lắng nghe, quan sát, ghi nhận Giao nhiệm vụ cho nhóm Giao nhiệm vụ, Các nhóm tiến để bắt đầu luyện tập: đặt yêu cầu cho hành chuẩn bị + Mỗi nhóm thực khảo nhóm luyện luyện tập: sát đủ loại hệ thống tăng áp tập khí tiua bin khí xả + Đánh giá , phân tích khác đặc điểm kết cấu Hướng dẫn thường xuyên (40) (Hướng dẫn học sinh rèn luyện để hình thành phát triển kỹ năng) ND1: Khảo sát, phân HT Kết hợp với đ/c Các nhóm khảo 08 tăng áp động TNV, Quan sát, sát đủ loại hệ - HT tăng áp khí theo dõi, hướng thống - HT tăng áp TBKX dẫn, chỉnh sửa sai sót học viên q trình kiểm tra ban đầu ND2 Phân tích khác - Kết hợp với đ/c -các nhóm tổ 08 HT tăng áp TNV, Quan sát, chức thảo luận ddooongj M50 M500 theo dõi, hướng nhóm đưa dẫn, chỉnh sửa nhận xét sai sót khác học viên HT tăng áp trình thảo động M50 luận M500 - trả lời thắc mắc học viên Huớng dẫn kết thúc (10) 10 TT - - HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC HOẠT ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HỌC VIÊN NỘI DUNG (Nhận xét kết rèn luyện, lưu ý sai sót cách khắc phục, kế hoạch hoạt động tiếp theo) Tổ chức cho nhóm báo cáo kết thảo luận nhóm kết khảo sát, phân tích khác HT tăng áp động M50 M500 Nhận xét q trình tổ chức học tập nhóm (khả tổ chức, phân cơng nhiệm vụ nhóm, tác phong, tính kỷ luật an tồn ) Hướng dẫn tự rèn luyện Vệ sinh, bảo quản yêu cầu nhóm báo cáo kết quả, ghi nhận đánh giá THỜI GIAN (PHÚT) Các nhóm cử đại diện báo cáo kết tổng hợp nhóm theo yêu cầu GV - Ghi nhận, rút kinh nghiệm để học tốt - Nhận xét sơ kết nhóm, nhắc nhở các nhân, nhóm thực sai, rút kinh nghiệm tổ chức thực - Chấm điểm nội dung - Liên hệ HT tăng áp loại động 02 QC HQ Tổ chức cho Học viên vệ sinh thiết 04 bị máy móc, xếp đưa trang bị trạng thái ban đầu KẾT LUẬN HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU Phân tích phương pháp tăng công suất động đốt Bản chất lợi ích việc tăng áp cho ĐCĐT? Phân tích ưu nhược điểm phương pháp tăng áp? Phân tích đặc điểm tăng áp cho động kỳ Trình bày đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp động M500 86b Ngày tháng năm 2015 NGƯỜI BIÊN SOẠN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Trung tá, TS Trần Quốc Toản 11