Chương 6 NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐCĐT TÀU QUÂN SỰ VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

Các yêu cầu đặt ra cho nhiên liệu ĐCĐT tàu quân sự - Trong quá trình khai thác động cơ, người khai thác sử dụng trước hết phải nắm chắc loại nhiên liệu của động cơ và những nhiên liệu tư

Trang 1

Chương 6 NHIÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO ĐCĐT TÀU QUÂN SỰ VÀ ĐẶC ĐIỂM KHAI

THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 6.1 Các yêu cầu đặt ra cho nhiên liệu ĐCĐT tàu quân sự

- Trong quá trình khai thác động cơ, người khai thác sử dụng trước hết phải nắm chắc loại nhiên liệu của động cơ và những nhiên liệu tương đương…

- Khi dùng sai (loại nhiên liệu khác) có thể làm xấu quá trình công tác, giảm tính kinh tế, tăng ứng suất nhiệt và ứng suất cơ khí, làm tăng khả năng tạo tro, động

cơ khó khởi động

- Do đặc điểm tàu quân sự dùng động cơ cao tốc nên nhiên liệu cần có các yêu cầu cao, quan trọng nhất là các yêu cầu sau:

+ Nhiên liệu cần được phun với độ mỏng và đồng nhất cao, tốc độ bay hơi phải

đủ lớn;

+ Sự tự cháy của nhiên liệu phải tin cậy, có ti tối ưu, đảm bảo độ cứng của quá trình công tác và dễ khởi động;

+ Cháy không tạo tro và các chất độc hại, có nhiệt trị cao;

+ Không chứa nước, các tạp chất cơ học, không ăn mòn vật liệu chế tạo máy

6.2 Các loại nhiên liệu điêden

Hiện nay, tàu thuyền của Hải quân Việt Nam sử dụng các động cơ điêden chính

do nhiều nước khác nhau chế tạo, trong đó phần lớn các tàu quân sự chiến đấu sử dụng các động cơ của Liên Xô (trước đây) và Liên bang Nga Dưới đây giới thiệu một

số loại nhiên liệu đang được sử dụng và các chỉ tiêu chất lượng chủ yếu của chúng

6.2.1 Các loại nhiên liệu điêden theo tiêu chuẩn của Nga

Theo ГОСТ 4749-73 nhiên liệu điêden được chia ra:

- ДС –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự;Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự;

- ДЛ –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự;Nhiên liệu điêden mùa hè dùng cho các động cơ cao tốc điều kiện làm việc kín, T0 ³ 00C;

- ДЗ –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự; Nhiên liệu điêden mùa đông khi T0 ³ -300C;

- ДА - Nhiên liệu điêden mùa đông khi T0 < -300C

Những chỉ tiêu chất lượng chủ yếu của các loại nhiên liệu này cho trong bảng 6.1

Trang 2

Bảng 6.1 Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu của các loại nhiên liệu điêden theo tiêu

chuẩn ГОСТ 4749-73

Thành phần chưng cất

+ 10% bay hơi ở nhiệt độ

(0C), không thấp hơn 200 200

Độ nhớt ở 200C

+ Độ nhớt động học, cct 2,4 - 4 3,5 - 6 3,5 –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự; 8

+ Tương ứng theo 0E 1,15 - 1,3 1,25

-1,45 1,25 - 1,7

Hàm lượng cốc theo

Konradson (%),không lớn

hơnk

Hàm lượng cốc 10% cặn

Hàm lượng axit theo mg

KOH trên 100 ml nhiên liệu,

không lớn hơn

Trang 3

Hàm lượng tro (%),không lớn

Hàm lượng lưu huỳnh

Nhiệt độ bén lửa (0C, xác

định trong cốc kín), không

thấp hơn

Nhiệt độ đông đặc (0C) không

Nhiệt độ vẩn đục (0C) không

Chỉ tiêu chất lượng của một số loại nhiên liệu điêden khác cho trong bảng 6.2

Bảng 6.2 Chỉ tiêu chất lượng của một số loại nhiên liệu điêden khác

Chỉ tiêu chất lượng

Nhiên liệu điêden

Dầu

Thành phần chưng cất

+ 10% bay hơi ở nhiệt độ (0C) 170 200

+ 50% bay hơi ở nhiệt độ (0C) 275 295 280

+ 96% bay hơi ở nhiệt độ (0C) 350 360 340

Độ nhớt động lực học ở 200C,

cct 1,8 - 3 3 - 8 4,5 –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự; 8

Hàm lượng cốc 10% cặn

Hàm lượng axit theo mg

KOH trên 100 ml nhiên liệu,

không lớn hơn

Trang 4

(1) (2) (3) (4) (5)

Hàm lượng tro (%),không lớn

Nhiệt độ bén lửa (0C) không

Nhiệt độ đông đặc (0C) không

Nhiệt độ vẩn đục (0C) không

Nói chung, khi nhiên liệu điêden có hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 0,2% thì có thể dùng cho các điêden cao tốc tàu quân sự; còn khi lớn hơn 0,2% thì cần cho thêm vào dầu bôi trơn điêden các chất chống lưu huỳnh…

Các nhiên liệu khác nặng hơn có thể được sử dụng nhưng chỉ được sử dụng trong các trường hợp chạy êm (tốc độ vừa của tàu) như loại?? -1; ?? -2; ?? -3

6.2.2 Phân loại nhiên liệu điêden theo thông số kỹ thuật ASTM (Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa kỳ)

Những loại nhiên liệu điêden chính theo thông số kỹ thuật ASTM là:

- Nhiên liệu điêden số 1-D Đây là loại nhiên liệu mazút dễ bay hơi từ dầu hoả đến các sản phẩm cất trung gian Các loại nhiên liệu này được dùng cho các động cơ

có tốc độ cao trong thời kỳ bảo dưỡng, kể cả có những thay đổi tương đối lớn và thường xuyên về tải trọng và tốc độ cũng như ở những nơi nhiệt độ thấp

- Nhiên liệu điêden số 2-D Đây là loại dầu gazoin cất có tính bay hơi thấp hơn Loại nhiên liệu này được dùng cho các động cơ có tốc độ cao trong thời gian bảo dưỡng, bao gồm cả tải trọng cao và tốc độ đều hoặc ở những động cơ không đòi hỏi phải dùng loại nhiên liệu bay hơi nhanh hoặc có những đặc tính khác được qui định cho loại số 1-D

- Nhiên liệu điêden số 4-D, là loại nhiên liệu có tính bay hơi thấp, được dùng cho động cơ có tốc độ trung bình hoặc thấp

Trang 5

Những yêu cầu giới hạn cho hai loại nhiên liệu điêden số 1-D và số 2-D do Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ đưa ra cho trong bảng 6.3

Bảng 6.3 Những yêu cầu giới hạn ASTM cho nhiên liệu điêden

Chỉ tiêu giới hạn Nhiên liệu số 1-D Nhiên liệu số 1-D

Điểm bốc cháy (min) 1000F (380C) 1250F (520C)

Nước và cặn lắng, % thể tích (max) 0,05 0,05

Chất lắng cacbon, trên 10% chất

Nhiệt độ chưng cất, 90% thể tích tái

sinh:

- Min

- Max

-5500F** (2880C)

5400F** (2810C)

6400F** (3880C)

Độ nhớt động học ở 400C, cct:

- Min

- Max

1,3 2,4

1,9**

4,1

* Dùng cho động cơ hoạt động ở thời tiết lạnh điểm vẩn đục nên ở 10 0 F(6 0 C);

** Dùng cho động cơ hoạt động ở thời tiết lạnh điểm vẩn đục nhỏ hơn

10 0 F(6 0 C).

6.2.3 Các loại nhiên liệu điêden của các nước khác

Trong điều kiện hiện nay cho phép sử dụng các loại nhiên liệu của các nước khác sản xuất, có các chỉ tiêu chất lượng tương đương với loại nhiên liệu cho trong hướng dẫn khai thác động cơ

Bảng 6.4 giới thiệu các loại nhiên liệu một số nước Tây âu, khi cần có thể chuyển đổi thay thế cho các loại nhiên liệu của Nga

Bảng 6.4 Bảng qui đổi các loại nhiên liệu tương đương

Trang 6

Khối NATO F-76

ДС ГОСТ 4749-73

áo

Anh

DEF-STAN 91/4123 47/0 DIESO 47/20 DIESO

2 Amd.I

ấn Độ

Type I

Amd.I

Amd.25

Iss.2C

Trang 7

Pháp STM-7120

Thuỵ Điển

Nhật Bản

6.2.3 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu điêden theo tiêu chuẩn Việt Nam

Mỗi một quốc gia, tuỳ thuộc vào điều kiện địa lý, khí hậu, điều kiện kinh tế - xã hội… mà có qui định về chỉ tiêu chất lượng riêng Đối với Việt Nam chúng ta qui định chỉ tiêu chất lượng các loại nhiên liệu điêden theo TCVN 5689-92, như bảng 6.5

Bảng 6.5 Chỉ tiêu chất lượng nhiên liệu điêden theo TCVN 5689-92

Chỉ tiêu chất lượng Phương pháp thử

theo tiêu chuẩn

Mức qui định

Thành phần chưng cất (0C),

lớn nhất

2698-78

Độ nhớt ở 200C, mm2/s 3171-79 3,5 - 6 4,5 –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự; 8 Nhiệt độ bắt cháy (0C, trong

cốc kín), nhỏ nhất

Nhiệt độ đông đặc (0C),

không lớn hơn

3753-83

+ Mùa đông (từ 1/10 đến

31/3)

Hàm lượng tro (%trọng

Trang 8

Hàm lượng nước (%thể

Nhựa thực tế (mg/100ml),

Density ở 200C (g/cm3), lớn

ăn mòn đồng (3h/500C), lớn

6.3 Các tính chất khai thác của nhiên liệu và sự ảnh hưởng của chúng đến sự làm việc của động cơ

6.3.1 Thành phần chưng cất

Thành phần chưng cất của nhiên liệu điêden đặc trưng bằng tính dễ bay hơi và

dễ khởi động động cơ ở trạng thái nguội

- Khi các thành phần nhẹ có trong nhiên liệu bay hơi cạn ở 2000C làm tốt tính bốc hơi của nhiên liệu nhưng lại làm tăng độ cứng làm việc;

- Các thành phần nặng bay hơi ở nhiệt độ cao hơn 3500C làm xấu sự hình thành hỗn hợp, cháy không hết, tạo tro;

- Nhiên liệu dùng cho động cơ tàu quân sự có nhiệt độ bay hơi khá thấp

Ví dụ:

ДС chứa 50% thành phần chưng cất bay hơi cạn ở T £ 2800C và 50% nặng hơn bay hơi cạn ở T £ 3400C; như vậy đảm bảo tính bay hơi đều cho nhiên liệu trong thời gian ngắn

6.3.2 Độ nhớt

Độ nhớt có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phun sương và sự lưu động của nhiên liệu

- Độ nhớt nhỏ làm cho chất lượng phun sương tăng nhưng nếu độ nhớt nhỏ quá

sẽ làm giảm tính bôi trơn của nhiên liệu, làm tăng độ mòn và làm tăng sự rò lọt;

- Khi tăng độ nhớt sức cản lưu động tăng lên, chất lượng phun sương giảm, kết quả là nhiên liệu cháy không hết và động cơ xả khói đen;

Trang 9

- Các thiết bị của hệ thống nhiên lệu khi thiết kế cĩ tính đến độ nhớt của nhiên liệu, khi dùng nhiên liệu cĩ độ nhớt khác tiêu chuẩn sẽ gây ảnh hưởng xấu…;

- Độ nhớt của động cơ tàu quân sự giới hạn…

6.3.3 Thời gian giữ chậm tự cháy

Thời gian giữ chậm tự cháy đặc trưng cho độ tin cậy tự cháy của nhiên liệu, nĩ phụ thuộc vào thành phần chưng cất và thành phần hố học nhĩm, và là chỉ tiêu quan trọng nhất của nhiên liệu;

- Tính tự bốc cháy của nhiên liệu được đánh giá bằng trị số xê -tan, nĩ ảnh hưởng chủ yếu đến độ cứng làm việc của Điêden, đến tính kinh tế và chất lượng khởi động động cơ;

- Nhiên liệu cĩ số xê -tan nhỏ hơn 40 cĩ thời gian giữ chậm tự cháy lớn dẫn đến làm tăng ứng suất cơ khí và động cơ khĩ khởi động;

- Khi số xê -tan lớn hơn 60, tính tự bốc cháy cao, tốc độ cháy giảm, làm tăng cháy rớt, giảm hiệu suất của động cơ;

- Nhiên liệu điêden cao tốc cĩ số xê -tan trong khoảng 45 đến 55

30 40 50 60 70 80

240 230

220

210

ge(g/ml.h)

1 2 3

Hình 6.1 Aûnh hưởng của số xê-tan

tới tính kinh tế của điêzen

1- n = 2000 v/ph; 2- n = 1000 v/ph; 3- n = 1500 v/ph

3 4 5 2

1 0

1- 70 2- 60 3- 50 4- 40 5-

30

P (kG/

cm2)

a (độ)

ĐCT

Hình 6.2 Aûnh hưởng của số xê-tan đến sự thay đổi áp

suất trong xy lanh và độ cứng làm việc của động cơ

Trang 10

6.3.4 Nhiệt độ vẩn đục và nhiệt độ động đặc

Nhiệt độ vẩn đục và nhiệt độ đông đặc đặc trưng cho tính lưu động của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp

- Khi nhiệt độ thấp nhiên liệu giảm (mất) tính linh động do tăng độ nhớt và xuất hiện sự lắng các tinh thể paraphin;

- Có thể giảm nhiệt độ đông đặc của nhiên liệu bằng cách pha thêm vào nhiên liệu các phụ gia chống đông (ví dụ như dầu hoả);

- Sự vẩn đục của nhiên liệu xảy ra trước sự đông đặc do có sự xuất hiện các tinh thể nước đá, benzen hay paraphin;

- Nhiệt độ vẩn đục của nhiên liệu?? không cao hơn -100C, của?? không quá

-350C…

6.3.5 Các tạp chất cơ học và nước

Các tạp chất cơ học và nước làm giảm đáng kể chất lượng nhiên liệu và sự tồn tại của chúng trong nhiên liệu là không cho phép

- Các tạp chất cơ học và nước gây ra sự tăng mài mòn, kẹt các thiết bị nhiên liệu;

- Các tạp chất cơ học và nước làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, động cơ khó khởi động

6.3.6 Xu hướng tạo tro và hình thành cặn lắng

- Vì trong nhiên liệu có tồn tại các hắc ín thật sự, đó là sản phẩm phức tạp của ôxy hoá, pôlime hoá các cacbuahyđrô;

Trang 11

- Hàm lượng của chúng dao động trong các giới hạn từ 20 đến 120 mg /l nhiên liệu;

- Khi nhiên liệu nặng tăng, hắc ín tăng;

- Tác hại của chúng là làm tăng tro xỉ, lắng cặn

6.3.7 Tính axit

Do có lượng axit giới hạn trong nhiên liệu mà gây ra sự ăn mòn kim loại bề mặt bên trong các két chứa, hệ thống đường ống …

6.3.8 Nhiệt độ bắt lửa

Nhiệt độ bắt lửa đặc trưng cho nhiên liệu về tính phòng hoả

Ví dụ:??: Tbl³ 900C

6.3.9 Độ tro của nhiên liệu

Đối với động cơ cao tốc độ tro của nhiên liệu phải không lớn hơn 0,025% Khi độ tro tăng sẽ làm tăng tính mài mòn, nhiên liệu nặng thì độ tro cao

6.3.10 Khả năng cốc hoá

Khả năng cốc hoá là chỉ tiêu gián tiếp của xu hướng tạo tro xỉ của nhiên liệu; đối với nhiên liệu chưng cất nhỏ hơn 0, 05 đến 0,1%

6.3.11 Lưu huỳnh và các chất liên kết sunfua

Lưu huỳnh và các chất liên kết sunfua là những cấu thành có hại nhất của nhiên liệu, vì sản phẩm cháy của các sunfua gây ra ăn mòn mạnh và làm tăng xỉ, gây ra tính

ăn mòn cho các chất khí và chất lỏng (điện hoá)

- Sự ăn mòn của các chất khí tăng

khi nhiệt độ tăng;

- Hàm lượng lưu huỳnh trong

nhiên liệu không lớn hơn 0,2%

6.4 Aỷnh hưởng của nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh lớn hơn 0,2% đến sự làm việc của động cơ

- Các nhiên liệu lưu huỳnh cũng có chứa các liên kết vanaddi khi cháy tạo ra các vanaddi axit, là chất phản ứng mạnh làm tăng tính ăn mòn của chất khí:

Fe + V2O5 ® V2O3 + FeO2

t(0C)

ttư

tđs

Hình 6.3 Tốc độ ăn mòn trong điêzen phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

t đs - nhiệt độ điểm sương;

t tư - nhiệt độ tối ưu.

Ăn mòn mạnh

Vùng nhiệt độ tối ưu

Trang 12

V2O3 + O2 ® V2O5

- ăn mòn axit là kết quả tác dụng

của các axit lưu huỳnh hoặc axit sunfua

lên nhóm pít tông –Nhiên liệu chuyên dùng cho động cơ tàu quân sự; xy lanh;

- Khi hàm lượng lưu huỳnh

tăng làm cho sự lắng đọng các chất

nhựa tăng và sự tạo tro tăng, tro hấp

thụ lưu huỳnh gây khó tẩy rửa;

- Khi có tro sự mài mòn các chi

tiết tăng

Ví dụ: Khi lưu huỳnh nhỏ hơn 1%

động cơ 37? co thời gian làm việc tlv =

14000 giờ;

Khi lưu huỳnh lớn hơn 1% động cơ 37? có tlv giảm 2 lần

* Các biện pháp trong khai thác làm giảm ảnh hưởng của các tính chất nhiên liệu đến sự làm việc xấu của động cơ:

+ Duy trì chế độ làm mát nhiệt độ cao (trong giá trị cho phép) cho động cơ; + Sấy nóng sơ bộ động cơ trước khi khởi động;

+ Giảm thời gian khai thác ở các chế độ tải nhỏ;

+ Dùng các chất phụ gia cho nhiên liệu và dầu bôi trơn

6.5 Một số chất phụ gia thường sử dụng cho nhiên liệu

6.5.1 Anhinnitorat (C 5 H 11 ONO 2 )

Anhinnitorat (C5H11ONO2) làm tốt quá trình cháy Tỉ lệ pha 0, 3 đến 0,4% theo thể tích: thời gian giữ chậ tự cháy giảm và tăng số xê -tan lên 6 đến 12 đơn vị

6.5.2 Chất chống sunfua (ВНИИН П -101 và 111)

Chất chống sunfua ВНИИН П -101 và 111) chống xỉ và tro, chống mài mòn động cơ ở pha lỏng chúng ràng buộc các sunfuarơ, trong pha khí có tính chất xúc tác

để nhiên liệu cháy kiệt …

6.5.3 Chất Ankinphênol và Aminôphend

2

1

0 0,4 0,8 1,2 1,6 S(%)

40

30 20 10 (mm)

Hình 6.4 Độ mòn xy lanh trong động cơ Д54 phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát và hàm lượng lưu

huỳnh trong nhiên liệu

1- t w = 75 – 95 0 C; 2- t w = 75 – 95 0 C

Trang 13

Chất Ankinphênol và Aminôphend làm chậm sự ôxy hoá nhiên liệu khi tạo thành trong nhiên liệu các gốc ít hoạt tính, làm đứt các chuỗi phân tử xuất hiện

6.5.4 Chất АЗНИИ

Chất АЗНИИ làm giảm nhiệt độ đông đặc và cải thiện tính lưu động của nhiên

liệu trong đường ống

6.6 Aỷnh hưởng của nhiên liệu nặng đến sự làm việc của động cơ

Trong thực tế động cơ có thể xảy ra trường hợp buộc phải sử dụng nhiên liệu nặng và thậm chí là dầu ma dút Nhiên liệu nặng có độ nhớt cao (36 đến 66 cct) ở

500C), độ keo cốc 3 đến 4%, độ sạch kém (tạp chất cơ học 0,1%, nước đến 1%), chứa nhiều chất nhựa atsphal và các liên kết hoạt tính của lưu huỳnh gây ra Khi sử dụng chúng:

- Tăng sự tạo tro xỉ, gây ăn mòn và tắc kẹt thiết bị thải;

- Làm xấu chất lượng phun bụi và tạo hỗn hợp các nhiên liệu nặng có số xê tan thấp (25-40);

- Thời gian gữ chậm tự cháy tăng và làm xấu chất lượng khởi động động cơ;

- Quá trình cháy kéo dài, xuất hiện cháy không hết và khói đen, tốc độ tăng áp suất theo góc quay của trục khuỷu tăng, áp suất cháy cực đại giảm, hiệu suất quá trình thấp

Nhiên liệu?T-1 có thể sử dụng cho

điêden có vòng quay tới 600 v /ph Nhiên

liệu?T-2 và?T-3 dùng cho các điêden hành

trình êm nhất và bắt buộc phải sấy nóng nhiên

liệu đến 50-600C Nhưng kinh nghiệm chỉ ra

rằng, với hệ thống lọc và sấy nóng thích hợp,

các nhiên liệu?T-2 và?T-3 trong trường hợp

cấp bách nhất có thể sử dụng cho các điêden

cường hoá thấp với vòng quay tới 600 v /ph

Việc khởi động, dừng và đảo chiều với các

nhiên liệu này được thực hiện như với nhiên

liệu chưng cất