ĐỒ ÁN Ô TÔ KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22 110

ĐỒ ÁN Ô TÔ KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22 110 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 6 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP. 7 2.1. Định nghĩa tăng áp. 7 2.2. Mục đích tăng áp cho động cơ DIESEL. 7 2.3. Phân loại tăng áp. 8 2.3.2. Biện pháp tăng áp không có máy nén. 13 2.4. Tăng áp cho động cơ diesel. 18 2.4.1. Tăng áp cho động cơ diesel bốn kỳ. 18 2.4.2.Tăng áp cho động cơ diesel hai kỳ. 20 2.5. Tăng áp cho động cơ xăng và động cơ khí. 20 2.5.1. Tăng áp cho động cơ xăng. 20 2.5.2. Tăng áp cho động cơ khí. 21 2.6. Một vài vấn đề cần lưu ý khi tăng áp cho động cơ đốt trong. 21 3. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 4DX22110. 23 3.1. Đặc điểm và thông số kỹ thuật của động cơ 4DX22110. 24 3.2. Các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ. 26 3.2.1. Đặc điểm các cụm chi tiết, cơ cấu và hệ thống của động cơ 4DX22110. 26 Hình 310. Cơ cấu phân phối khí của động cơ 4DX22110. 32 3.2.2. Đặc điểm các hệ thống trên động cơ 4DX22110. 32 d. Hệ thống khởi động. 37 4. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ 4DX22110. 38 4.1. Sơ đồ hệ thống tăng áp trên động cơ 4DX22110. 39 4.2. Đặc điểm kết cấu của các bộ phận trong hệ thống tăng áp động cơ 4DX22 110. 40 4.2.1. Đặc điểm kết cấu của bộ tuabin – máy nén tăng áp. 40 4.2.2. Bộ phận xả bớt khí thải qua tuabin. 49 4.2.3. Bộ phận làm mát khí nạp. 51 5. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22110. 53 5.1. Tính toán kiểm nghiệm TURBO JP60C hệ thống tăng áp lắp trên động cơ. 53 5.1.1. Các số liệu cho trước và các thông số đã chọn. 53  Quá trình nạp. 55  Quá trình nén. 56  Quá trình cháy. 57  Quá trình giãn nở. 59  Các thông số chỉ thị. 60  Các thông số có ích. 60 5.1.3. Tính toán các thông số làm việc tuabinmáy nén. 61 5.1.4. Tính toán bộ cụm TUABIN – MÁY NÉN tăng áp. 63 5.1.4.1. Tính toán máy nén. 64 5.1.4.2. Tính toán tuabin. 75 6. NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC. 82 6.1. Xác định nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục. 82 6.1.1. Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn. 83 6.1.1.1. Nguyên nhân. 83 6.1.1.2. Biện pháp khắc phục. 83 6.1.2. Có tiếng ồn bất thường. 83 6.1.2.1. Nguyên nhân. 83 6.1.2.2. Biện pháp khắc phục 84 6.1.3. Tiêu hao nhiên liệu lớn và có khói xanh. 84 6.1.3.1. Nguyên nhân. 84 6.1.3.2. Biện pháp khắc phục 84 6.2. Phân tích các hư hỏng của hệ thống tăng áp. 84 6.2.1. Thiếu dầu bôi trơn. 84 6.2.2. Vật lạ rơi vào cụm TBMN. 84 6.2.3. Dầu bôi trơn bẩn. 84 6.3. Kiểm tra hệ thống tăng áp của động cơ . 85 6.3.1. Kiểm tra hệ thống khí nạp. 85 6.3.2. Kiểm tra hệ thống thải. 85 6.3.3. Kiểm tra hoạt động bộ chấp hành. 85 6.4. Các điểm cần lưu ý khi sử dụng hệ thống tăng áp. 85 6.5. Phương pháp tháo lắp cụm TBMN. 86 7. KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22-110 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viện thực hiện: Mục Lục ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22-110 Mục Lục 2.6 Một vài vấn đề cần lưu ý tăng áp cho động đốt 22 d Hệ thống khởi động 38 KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ 4DX22-110 39 4.1 Sơ đồ hệ thống tăng áp động 4DX22-110 40 4.2 Đặc điểm kết cấu phận hệ thống tăng áp động 4DX22 -110 41 4.2.1 Đặc điểm kết cấu tuabin – máy nén tăng áp .41 4.2.2 Bộ phận xả bớt khí thải qua tuabin 50 4.2.3 Bộ phận làm mát khí nạp 52  Quá trình nạp 56  Quá trình nén 57  Quá trình cháy 58  Quá trình giãn nở 60  Các thông số thị 61  Các thơng số có ích 61 5.1.4.2 Tính tốn tuabin 77 NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 84 6.1 Xác định nguyên nhân hư hỏng biện pháp khắc phục 84 6.1.1 Động khó tăng tốc, tụt cơng suất tiêu hao nhiên liệu lớn 85 6.1.1.1 Nguyên nhân 85 6.1.1.2 Biện pháp khắc phục 85 6.1.2 Có tiếng ồn bất thường 85 6.1.2.1 Nguyên nhân 85 6.1.2.2 Biện pháp khắc phục 86 6.1.3 Tiêu hao nhiên liệu lớn có khói xanh 86 6.1.3.1 Nguyên nhân 86 6.1.3.2 Biện pháp khắc phục 86 6.2 Phân tích hư hỏng hệ thống tăng áp 86 6.2.1 Thiếu dầu bôi trơn 86 6.2.2 Vật lạ rơi vào cụm TB-MN 86 6.2.3 Dầu bôi trơn bẩn 86 6.3 Kiểm tra hệ thống tăng áp động 87 6.3.1 Kiểm tra hệ thống khí nạp 87 6.3.2 Kiểm tra hệ thống thải 87 6.3.3 Kiểm tra hoạt động chấp hành 87 6.4 Các điểm cần lưu ý sử dụng hệ thống tăng áp 87 6.5 Phương pháp tháo lắp cụm TB-MN 88 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Tuy khơng cịn mẽ so với ngành khoa học khác, với phát triển khoa học công nghệ nhân loại, ngành động đốt đóng góp phần quan trọng phát triển Cùng với yêu cầu ngày cao nhu cầu sống, địi hỏi cải biến lớn tất lĩnh vực khoa học nói chung ngành động đốt nói riêng khơng nằm ngồi qui luật phát triển Tuy nhiên, cải biến ngành động khơng có nghĩa thay đổi cách toàn diện mặt nguyên lý kết cấu mà dựa tản nguyên lý kết cấu có từ hàng trăm năm trước, sở cải tiến hoàn thiện Để cải tiến hoàn thiện cho động cơ, ngành động đốt nghiên cứu chế tạo nhiều loại động với tính ưu việt, cách cải tiến hoàn thiện hệ thống động như: hệ thống nhiên liệu (phun xăng điện tử, phun dầu điện tử, hệ thống đánh lửa điện tử, sử dụng hệ thống tăng áp v v.) Một biện pháp hữu hiệu để nâng cao công suất cho động diezel sử dụng rộng rãi ngày sử dụng hệ thống tăng áp turbo chạy lượng khí thải động Đây đề tài em lựa chọn để nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp cho sau thời gian học tập Khoa Cơ khí giao thơng Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Tên đề tài thức mà em thực là: khảo sát hệ thống tăng áp turbo khí xả động 4DX22110 Các biện pháp cường hoá động diezel thực theo hai cách: thứ tăng số vòng quay n động cơ, phát triển động cao tốc, thứ hai tăng áp suất giảm nhiệt độ môi chất trước nạp vào động Việc nâng cao số vòng quay n động bị hạn chế nhiều yếu tố liên quan đến việc tổ chức chu trình, vật liệu cơng nghệ chế tạo Sử dụng hệ thống tăng áp sở không thay đổi số vòng quay n mà tăng mật độ, qua làm tăng khối lượng mơi chất nạp vào xilanh chu trình Ngày nay, người ta sử dụng rộng rãi biện pháp tăng áp turbo khí xả nhằm tránh dùng cơng suất có ích để dẫn động máy nén khí, nhờ tiết kiệm lượng động Xã hội ngày phát triển vượt bậc Nhưng theo với phát triển nguy đe dọa đến tồn Hành tinh Trái đất nơi sống Một nguy xuất phát từ nhiễm mơi trường tạo Vì vậy, để tạo phát triển bền vững cho xã hội, phải có hành động cụ thể để góp phần bảo vệ phát triển bền vững Sử dụng hệ thống tăng áp turbo khí xả cho động biện pháp vừa mang lại hiệu kinh tế cao nhờ tiết kiệm lượng đồng thời mang ý nghĩa xã hội to lớn nhờ vào việc hạn chế ô nhiễm môi trường khí thải từ động gây Ngày nay, việc đánh giá mức độ ô nhiễm khí thải động ơtơ tiêu chuẩn thiếu cho ngành đăng kiểm quốc gia, với tiêu chuẩn ngày khắt khe Trong thời gian đến Việt Nam, Cục Đăng Kiểm Việt Nam bắt đầu áp dụng tiêu chuẩn này, trước hết phương tiện đăng ký mới, tiêu chuẩn bước đầu áp dụng EURO II Chính qui định địi hỏi nhà sản xuất phải có biện pháp cải tiến thiết thực cho động sản xuất Một biện pháp sử dụng hệ thống tăng áp turbo khí xả GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TĂNG ÁP 2.1 Định nghĩa tăng áp - Tăng áp biện pháp làm tăng áp suất khơng khí nạp, qua làm tăng mật độ khơng khí lượng nhiên liệu nạp vào xy lanh động chu trình, công suất động tăng lên 2.2 Mục đích tăng áp cho động DIESEL Đối với động khơng sử dụng hệ thống tăng áp, q trình nạp động tiến hành cách nạp trực tiếp khơng khí từ mơi trường bên ngồi Việc nạp trực tiếp hạn chế mặt lưu lượng áp suất khí nạp khơng cao, cơng suất động mà khơng phát huy hết Để khắc phục hạn chế này, ta sử dụng máy nén riêng để nén trước khơng khí sau đưa vào xylanh động cơ, làm tăng mật độ khơng khí, qua tăng số lượng khơng khí nạp vào động chu trình, làm tăng cơng suất động Đó mục đích việc tăng áp cho động diezel Việc tăng áp suất khơng khí trước nạp vào xylanh động làm tăng công suất động lên nhiều Tuy nhiên, với động xăng ta sử dụng phương pháp để nâng công suất động ta lại phải vướn thêm vấn đề gây kích nổ, tạo nên nhiều khó khăn sử dụng thực tế, việc tăng áp sử dụng chủ yếu động diezel Đặc biệt, năm gần đây, có nhiều tiến vượt bậc lĩnh vực nghiên cứu chế tạo turbo máy nén nên phạm vi sử dụng tăng áp cho động ngày rộng áp suất tăng áp P k ngày nâng cao làm cho khơng tính động lực học động có sử dụng hệ thống tăng áp tốt động khơng tăng áp mà cịn hạ thấp suất tiêu hao nhiên liệu Nếu áp suất có ích trung bình động diezel khơng tăng áp Pe thường khơng q 0,7 – 0,9 Mpa Pe động tăng áp thấp dễ đạt 1,0 – 1,2 Mpa Tóm lại, việc sử dụng hệ thống tăng áp biện pháp chủ yếu, hiệu để nâng cao công suất động diezel, đồng thời tăng áp cho phép cải thiện số tiêu: - Giảm thể tích tồn ĐCĐT ứng với đơn vị công suất - Giảm trọng lượng riêng toàn động ứng với đơn vị cơng suất - Giảm gía thành sản xuất ứng với đơn vị công suất - Hiệu suất động tăng đặc biệt tăng áp tuabin khí, suất tiêu hao nhiên liệu giảm - Có thể làm giảm lượng khí thải độc hại - Giảm độ ồn động 2.3 Phân loại tăng áp Tất biện pháp tăng áp nhằm tăng áp suất khơng khí nạp vào xi lanh động cuối trình nạp lúc đóng xupáp nạp, qua làm tăng lượng khí nạp vào động cơ, gọi tăng áp cho động Dựa vào nguồn lượng để nén khơng khí trước đưa vào động cơ, người ta chia tăng áp cho động thành hai nhóm: Tăng áp có máy nén tăng áp khơng có máy nén, theo sơ đồ sau: TÀNG ẠP KHÄNG CỌMẠY NẸN CỌMẠY NẸN DÁÙ N ÂÄÜ NG CÅ GIÅÏI CỌ LIÃN HÃÛ CÅ KHÊ DÁÙ N ÂÄÜ NG TUABIN KHÊ CHÈ LIÃN HÃÛ KHÊ THÃØ CỌ LIÃN HÃÛ THY LỈÛ C DÁÙ N ÂÄÜ NG HÄÙ N HÅÜ P MÀÕ C SONG SONG DAO ÂÄÜ NG V CÄÜ NG HỈÅÍNG SỌNG AÏP SUÁÚ T TÄÚ C ÂÄÜ MÀÕ C NÄÚ I TIÃÚ P Hình -1 Sơ đồ phân loaị phương pháp tăng áp động đốt 2.3.1 Biện pháp tăng áp nhờ máy nén 2.3.1.1 Tăng áp giới Po,To Hình – Sơ đồ nguyên lý tăng áp khí 1-Động đốt trong; 2-Bánh truyền động;3-Máy nén; 4-Đường nạp; 5-Thiết bị làm mát Các loại máy nén sử dụng phương pháp tăng áp khí máy nén kiểu piston, quạt root, trục xoắn, quạt li tâm, quạt hướng trục, dẫn động từ trục khuỷu động Công suất động đốt xác định theo công thức sau: Ne = Ni - Nm - Nk Trong đó: Ne: Cơng suất có ích lấy từ trục khuỷu động Ni: Công suất thị Nm: Công suất tổn thất giới thân động Nk: Công suất để dẫn động máy nén Công suất dẫn động máy nén phụ thuộc vào số vịng quay nó, động làm việc chế độ tải nhỏ số phần trăm công suất tổn thất cho việc dẫn động máy nén tăng lên, làm giảm mạnh hiệu suất tổng động đốt Công suất dẫn động máy nén tăng nhanh mức độ tăng áp suất thị p i, sử dụng tăng áp dẫn động khí làm cho hiệu suất động giảm áp suất tăng áp tăng Chính vậy, phương pháp tăng áp dẫn động khí áp dụng mục đích cần thiết áp suất tăng áp p k nhỏ 1,6 KG/cm2, pk lớn 1,6 KG/cm2 Nk lớn 10%Ne Với phương pháp tăng áp giới, chất lượng khởi động tăng tốc động tốt, lượng khơng khí cấp cho động chu trình phụ thuộc vào tốc độ trục khuỷu mà khơng phụ thuộc vào nhiệt độ khí thải Tuy nhiên, tăng áp giới, lượng tiêu hao để dẫn động máy nén tăng lên, nên làm giảm hiệu suất, làm giảm tính kinh tế động 10 2.3.1.2 Động tăng áp tuabin khí Tăng áp tuabin khí: biện pháp tăng áp mà máy nén dẫn động nhờ tuabin tận dụng lượng khí thải động đốt Khí xả ĐCĐT có nhiệt độ áp suất cao, nên nhiệt tương đối lớn Muốn khí thải sinh cơng, phải giãn nở thiết bị để tạo cơng học Nếu để giãn nở xi lanh ĐCĐT dung tích xilanh lớn, làm cho kích thước ĐCĐT lớn, nặng nề Điều làm tăng hiệu suất nhiệt tính hiệu đánh giá giá trị áp suất trung bình nhỏ Để tận dụng tốt lượng khí xả, người ta cho giãn nở đến áp suất mơi trường sinh công cánh tua bin (TB) a) Tăng áp tuabin khí có liên hệ khí Trong phương án này, trục tuabin, động đốt máy nén nối liền Kết cấu bao gồm máy nén hướng trục nhiều cấp, động diesel kỳ tuabin hướng trục nhiều cấp nối đồng trục Áp suất khí nạp vào xi lanh động đạt 3÷4 kG/cm2, khí xả sau khỏi xi lanh động đốt trước vào tuabin đạt áp suất 16 kG/cm2 Tuy nhiên phương án gặp phải hạn chế : - Công xả khí xả ĐCĐT tăng lên cao; - Khí sót xilanh lớn làm cho lượng khí nạp vào xilanh giảm b) Tăng áp tuabin khí liên hệ khí thể Theo phương án này, tuabin máy nén nối đồng trục với Khí xả giãn nở cánh tuabin làm tuabin quay dẫn động máy nén, nén khơng khí tới áp suất tăng áp đưa vào động Phương án cho phép tận dụng tối đa lượng khí thải, tạo hiệu suất cao cho động Hình - Sơ đồ nguyên lý tăng áp tuabin khí liên hệ khí thể 1-Máy nén; 2-Thiết bị làm mát; 3-Động cơ; 4-Bình xả; 5-Tuabin 11 c) Tăng áp tuabin khí có liên hệ thuỷ lực 4 a) b) c) Hình – Tăng áp tuabin khí có liên hệ thuỷ lực 1-Động cơ; 2-Khớp thuỷ lực; 3,4-Cụm tuabin-máy nén dẫn động khí thể;5-TB tận dụng; 6-Hộp số; 7-Máy phát điện; 8-Hộp tốc độ a) Cơ cấu nối có liên hệ thuỷ lực; b) Cơ cấu nốicó liên hệ thuỷ lực tua bin tận dụng lượng khí xả; c) Cơ cấu nối qua hộp số có tuabin tận dụng lượng khí xả dẫn động máy phát điện Các phương án kết nối động đốt cụm tuabin - máy nén phong phú Hình - trình bày phương pháp kết nối Trong đó, hình - a cách ghép nối thơng dụng nhất, cho phép điều chỉnh chế độ tăng áp theo chế độ làm việc động đốt Ngồi ra, cịn có phương pháp kết nối khác nhằm tận dụng lượng khí xả, hình - b,c 2.3.1.3 Tăng áp hỗn hợp Trong tăng áp hỗn hợp, người ta sử dụng hai hệ thống máy nén khác nhau, dẫn động tuabin khí dẫn động từ trục khuỷu động 12 Tuỳ thuộc vào vị trí máy nén người ta có hai dạng ghép nối: Lắp nối tiếp lắp song song Po,To 2 3 6 5 4 Po,To a) b) Po,To Po,To c) Hình – Sơ đồ nguyên lý phương án tăng áp hỗn hợp cho động a- Tăng áp hỗn hợp lắp nối tiếp thuận b- Tăng áp hỗn hợp lắp nối tiếp nghịch c- Tăng áp hỗn hợp tầng lắp song song 1-Động cơ; 2-Tuabin; 3-Máy nén; 4-Máy nén dẫn động khí; 5-Khớp nối 6-Thiết bị làm mát sơ đồ a, b bình nạp chung sơ đồ (c) Trong phương án lắp ghép máy nén dẫn động khí sử dụng máy nén ly tâm, hướng trục, trục vít, quạt Root hoạt động hồn tồn độc lập với máy nén dẫn động tuabin khí Đối với phương án lắp thuận: Máy nén dẫn động khí đứng sau máy nén dẫn động tuabin khí Khí tăng áp máy nén dẫn động tuabin khí hút từ mơi 13 80 Cäng sút hao phê âãø dáùn âäüng mạy nẹn : Nk Nk = LKagg Gk ηk = 70,2833.0,147 = 13,97[ KW ] 0,862 5.1.4.2 Tính tốn tuabin Sơ đồ tính tốn tuabin I bn II ∆r IV III n b11 n C1 u1 D2m D1 D01 β1 W1 α2 D02 D2 α1 C2 ω u2 D0 β2 W2 Hình – Sơ đồ tính tốn tuabin 1- Vỏ tuabin; 2- Vành miệng phun; 3- Bánh công tác; D- Các kích thước đường kính tương ứng bánh công tác; C- Tốc độ tuyệt đối; U- Tốc độ theo (tiếp tuyến) ; W- Tốc độ tương đối Từ kết tính tốn ban đầu ta có : Nhiệt độ khí thải khỏi động là, TT : TT = Tp = 693,45 [0K] Áp suất khí thải khỏi động cơ, PT : PT = Pp = 0,1478 [MN/m2] Hệ số dư lượng khơng khí tổng cộng, αc : αc = ϕK × α Trong đó: ϕK - Hệ số qt khí, chọn ϕK = 1,05 ; => αc = 1,05 × 1,7 = 1,785 Khối lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu, L0 : L0 = ρKK × M0 Trong : ρKK- Khối lượng riêng khơng khí, ρKK = 28,95 [kg/m3] ; 77 M0- Khối lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 = 0,495 [Kmol kk/ kg nhiên liệu] Thay giá trị vào ta có : L0 = ρKK × M0 = 28,95 × 0,495 = 14,33 [Kg kk/kg nl] Số vòng quay tuabin: nT = nK = 85242 [vòng/phút] Hệ số biến đổi phân tử hỗn hợp mới, β0 : β0 = = M2 = M1 H + 32 α c M α c M + 0,126 0,004 + 32 = 1,038 1,785.0,495 1,785.0,495 + Với H,O thành phần hyđrô ôxy tính theo khối lượng có kg nhiên liệu lỏng, ta có : H = 0,126[kg] ; O = 0,004[kg] Khối lượng phân tử khí trước tuabin, ρ KT : ρ KT = ρ KK × + α c × L0 + 1,785 × 14,33 = 28,95 × = 27,89[ kg / kmol ] β × α c × L0 1,038 × 1,785 × 14,33 Hằng số trạng thái khí trước tuabin, R1 : R1 = [ ] 848 848 = = 30,405 KG.m / kg K ρ KT 27,89 Lưu lượng khí qua tuabin, GT : GT = GK (1 + 1 ) = 0,147.(1 + ) α c L0 1,5785 × 14,33 = 0,153[ Kg / s ] Áp suất dòng hãm trước tuabin, P*T : PT* = PT k1   kk−1   k1 −1 ×  ∏ kg 1ữ T ì H  Trong : PT0 – Áp suất dịng khí tuabin, chọn PT0 = 0,104 [MN/m2] ; βT = GT TT* × ×ηTK ; GK Ta1 ηTK - Hiệu suất chung cụm turbo, chọn ηTK = 0,55 ; 78 0,153 693,45 0,55 = 1,33 0.147 297,875 K1 K1 − R1 βH = K − K1 R βT = k1 - Số mũ đoạn nhiệt khí trước tuabin, k = (1,31 ÷ 1,35), chọn k1 = 1,35 ; 1,35 1,4 − 30,405 βH = = 1,145 1,35 − 1,4 29,27 Thay giá trị tìm vào ta : 0,104 PT* = 1, 35 1, −1  1,35−1 (2,092 1, −1) 1 −  1,33.1,145  = 0,198[ KG.m / kg ] Công đoạn nhiệt định mức, LTag : LTag = GK LKagg GT ηTK = 0,147.7164,454 = 12515,45[ KG.m / Kg ] 0,153.0,55 = 122776,52[ J / Kg ] Vận tốc khí giãn nở đoạn nhiệt định mức qua tuabin, CTag : CTag = 2.LTag = 2.122776,52 = 495,533[m / s] Công giãn nở đoạn nhiệt ống nối, LTagc : LTagc = (1 - ρ) × LTag Trong : ρ - Mức độ phản lực đường kính trung bình ; theo tài liệu [2]: ρ = 0,45 ÷ 0,55, chọn ρ = 0,5 => LTagc = (1 – 0,5) 122776,52 = 61388,26 [J/kg] Vận tốc khí lối ống nối, C1 : C1 = 4, 43 × ϕ × LTagc × 9,81 Trong : ϕ - Hệ số tốc độ, theo tài liệu [2]: ϕ = 0,96 ÷ 0,97, chọn ϕ = 0,97 Thay giá trị vào biểu thức ta : C1 = 4,43.0,95 61388,26 = 332,92[m / s] 9,81 79 10 Áp suất lối từ ống nối, P1 : LTagc P1 = PT* [1 − = 0,198(1 − K1 R1.TT* 9,81 K1 − K1 ] K1 −1 61388,26 1,35 30,405.693,45.9,81 1,35 − ) 1, 35 1, 35−1 = 0,1454[MN/m2] 11 Nhiệt độ lối ống nối, T1 : T1 = TT* − C12 332,92 = 693,45 − K1 1,35 2.9,81 .R1 2.9,81 .30,405 K1 − 1,35 − = 693,3[ 0K ] 12 Khối lượng riêng khí lối ống nối, ρ1 : ρ 1= P1.10 0,1454.105 = = 0,69[ Kg / m ] R1 T1 30,405.693,3 13 Vận tốc vịng đường kính trung bình, U : U =χ × CTag Theo tài liệu [2], χ = 0,5 ÷ 0,65 Chọn χ = 0,54 => U = 0,54 × 495,533 = 267,59[m/s] 14 Đường kính trung bình lưới ống nối, D1m : D1m = 60.U 60.267,59 = = 0,06[m] = 60[mm] Π.nKT 3,14.85242 15 Chiều cao cánh ống nối, l1 : Theo tài liệu [2], ta có : l1 = ( 0,16 ÷ 0,25) D1m Chọn: l1 = 0,2 × D1m = 0,2 × 0,06= 0,012 [m] 16 Bước lưới ống nối, t1 : Theo tài liệu [2], ta có : t1 = ( 0,8 ÷ 0,9 ) l1 Choün t1/l1 = 0,85 => t1 = 0,86 l1 = 0,85 0,0126 = 0,01071[m] = 10,71 [mm] 17 Vận tốc tương đối khí thải lối vào bánh công tác, W : W 1= C12 + U − 2.C1.U Cosα1 = 332,92 + 267,59 − 2.332,92.267,59.Cos 22 = 131,3[m / s ] 80 Với α1 = 140 ÷ 250 góc mà dịng khí khỏi miệng phun, ta chọn α1 = 220 18 Nhiệt độ dòng hãm lối vào bánh công tác, T*W : TW* = T1 + W12 131,32 = 693,3 + K1 1,35 2.9,81 .R1 2.9,81 .30,405 K1 − 1,35 − = 700,79[ 0K ] 19 Vận tốc quy đổi, λw1 : λW = W1 = K1 * 2.9,81 R1 TW K1 − 131,3 = 0,103 1,35 2.9,81 .30,405.700,79 1,35 − 20 Góc vào dịng cánh bánh cơng tác tuabin, β1 : β1 = arcSin (C1 Sinα1/W1) = arcSin (332,92 Sin220/131,1)= 77010’ 21 Công giãn nở đoạn nhiệt khí thải cánh bánh cơng tác, LTag1 : LTag1 = ρ × LTagc = 0,5 × 61388,26= 30694,13 [J/kg] 22 Vận tốc tương đối khí lối bánh công tác, W2 : W2 = ψ × W12 + × LTag1 Trong : ψ - Hệ số tốc độ, ψ = (0,93 ÷ 0,98), chọn ψ = 0,96 Thay vào biểu thức ta : W 2= 0,96 131,32 + 2.30694,13 = 269,19[m / s] 23 Nhiệt độ khí lối bánh công tác, T2 : T2 = TW* − W22 269,19 = 700,79 − K1 1,35 2.9,81 .R1 2.9,81 .30,405 K1 − 1,35 − = 700,673[ 0K ] 24 Khối lượng riêng khí lối bánh công tác, ρ2 : ρ2 = P2 × 105  kg / m3  R1 × T2 Trong : P2 – Áp suất lối bánh công tác P2 = PT0 = 0,104 [MN/m2] Thay giá trị vào biểu thức , ta có : ρ 2= 0,104.105 = 0,488[ Kg / m ] 30,405.700,673 25 Góc dịng từ bánh công tác chuyển động tương đối, β’2 : 81   GT β '2 = arcSin  ÷  π × D2 m × W2 × l2 × ρ  Ta có : D2m = D1m = 0,06 [m], l2 = l1 = 0,01071 [m] Thay giá trị vào biểu thức , ta : β2' = arcSin ( 0,153 ) = 35015' 3,14.0,06.269,18.0,01071.0,488 26 Lưu lượng khí rị rỉ, Gym : δ2 G ym = l2 × Sinβ '2 × GT Trong : δ2 – Khe hở rị rỉ, theo tài liệu [2], chọn δ2 = 1[mm] Thay giá trị vào biểu thức , ta : G ym = 0,001.0,153 = 0,0248[ Kg / s ] 0,01071.Sin35015' 27 Tính xác góc ra, β2 : β = arcSin ( = arcSin ( GT − G ym GT Sinβ 2' ) 0,153 − 0,0248 Sin35015' ) = 22 057' 0,153 28 Vận tốc tuyệt đối khí lối bánh cơng tác, C2 : Ta có : U2 = U = 267,59 [m/s] Do : C2 = W22 + U − 2.U W2 Cosβ2 = 269,19 + 267,59 − 2.269,19.267,59.Cos 22 057' = 106,8[m / s ] 29 Góc khí từ bánh cơng tác, α2 : α = arcSin ( = arcSin ( W2 Sinβ ) C2 294,98 Sin 210 48' ) = 38056' 174,29 30 Cơng khí thải bánh cơng tác tuabin, hay công làm quay bánh công tác, LTu : LTu = (U1 W1.Cosβ1 +U W2 Cosβ2 ) = U1 (W1.Cosβ1 +W2 Cosβ2 ) = 267,59.(131,3.Cos 77 010'+269,19.Cos 22057' ) = 74134,8[ J / Kg [ = 74,1348[ KJ / Kg ] 31 Hiệu suất tuabin, ηTu : 82 ηTu = LTu 74134,8 = =0,6038 LTag 122776,52 32 Tổn thất vận tốc lối ra, ∆Lb : C22 ∆Lb = K b Trong đó: Kb - Hệ số tính đến tổn thất, Kb = (1÷ 1,5), chọn Kb = 1,2 Thay giá trị vào biểu thức, ta : ∆Lb = 1,2 106,82 = 6843,774[ J / Kg ] 33 Tổn thất rò rỉ, ∆Lym : ∆L ym = LTu G ym GT = 74134,8.0,0248 = 12016,62[ J / Kg ] 0,153 34 Tổn thất ống phun, ∆Lc : ∆Lc = ( C12 332,92 − ) = ( − ) = 5986,97[ J / Kg ] ϕ2 0,95 2 35 Tổn thất cánh bánh công tác, ∆Lλ : W2 131,32 ∆Lλ = ( − 1) = ( − ) = 928,395[ J / Kg ] ψ 0,952 ψ - Hệ số tốc độ, ψ = (0,93 ÷ 0,98), chọn ψ = 0,95 36 Công suất tiêu hao để khắc phục ma sát đĩa tổn thất thông hơi, Nmb :  U  N mb = β × D12m ×  ÷ × ρm  100  Trong đó: β = 1,037 ; ρ1 + ρ 0,69 + 0,488 = = 0,589[ Kg / m ] 2 267,59 = 1,037.0,06 2.( ) 0,589 = 0,042[ KW ] 100 ρm = N mb 37 Tổn thất ma sát thông hơi, ∆Lmb : ∆Lmb = 75.N mb 9,81 75.0,042.9,81 = = 201,97[ J / Kg ] GT 0.153 38 Hiệu suất đoạn nhiệt tuabin, ηTag : ηTag = − = 1− ∆Lc + ∆Lλ + ∆Lb LTag 5986,97 + 928,395 + 6843,744 = 0,89 122776,52 39 Hiệu suất thị tuabin, ηTi : 83 ηTi = − =1− ∆Lc + ∆Lλ + ∆Lb + ∆Lmb + ∆L ym LTag 5986,97 + 928,395 + 6843,744 + 201,97 + 12016,62 = 0,788 122776,52 40 Hiệu suất có ích tuabin, ηT : ηT = ηTi × ηTm Trong đó: ηTm- Hiệu suất giới, ηTm = (0,92÷ 0,98), chọn ηTm = 0,92 Thế giá trị vào ta : ηT = 0,788 × 0,92 = 0,725 Với ηT = 0,725, theo tài liệu [3] thoả mãn điều kiện ηT = (0,6÷ 0,8) 41 Cäng sút cọ êch ca tuabin : NT = LTag GT ηT 1000 = 122776,52.0,147.0,752 = 13,084(kW ) 1000 So sạnh våïi cäng sút ca mạy nẹn NK = 13,97 [KW] ∆N = 13,97 − 13,084 100% = 6,3% 13,97 NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Về mặt kết cấu, cụm TB-MN đơn giản Tuy nhiên, điều kiện làm việc khắc nghiệt, làm việc số vịng quay lớn lớn, từ 135000 ÷ 150000 [vịng/phút] Lúc này, nhiệt độ TB cao, chi tiết nhỏ nên q trình bơi trơn khó khăn, mà ma sát chi tiết làm việc cao Bên cạnh đó, cụm TB-MN lắp liên hợp MN-ĐCĐT-TB thành thực thể thống nên chúng có quan hệ mật thiết với Do đó, xem xét hư hỏng khắc phục chúng, cần phải đặt chúng thể thống 6.1 Xác định nguyên nhân hư hỏng biện pháp khắc phục Việc xác định nguyên nhân hư hỏng hệ thống tăng áp quan trọng, liên quan lớn đến nhiều tiêu động Do đó, người thợ sửa chữa phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình sửa chữa theo sau : - Tìm hiểu biểu động ; - Xác định hư hỏng ; - Chỉ tác động vào cụm TB-MN xác định rõ cố động cụm TB-MN gây Chú ý: tránh tháo cụm TB-MN chưa biết rõ nguyên nhân gây hư hỏng để tránh trường hợp tác động vào cụm TB-MN không cần thiết Hư hỏng hệ thống tăng áp chủ yếu nguyên nhân sau : 84 - Thiếu dầu bôi trơn ; - Dầu bôi trơn bị bẩn ; - Vật lạ rơi vào hệ thống Khi xảy hư hỏng hệ thống tăng áp có biểu hư hỏng sau : - Công suất động thấp ; - Tăng tốc khó ; - Tiêu hao nhiên liệu lớn ; - Động xuất khói đen khói xanh ; - Độ ồn động tăng - Tiêu hao dầu bôi trơn Sau số tượng hư hỏng thường gặp cụm TB-MN biện pháp khắc phục chúng 6.1.1 Động khó tăng tốc, tụt cơng suất tiêu hao nhiên liệu lớn 6.1.1.1 Nguyên nhân - Do áp suất tăng áp thấp ; - Tắc hệ thống nạp khí ; - Rị rỉ hệ thống nạp khí ; - Tắc hệ thống thải ; - Sai lệch điều kiện vận hành TB-MN 6.1.1.2 Biện pháp khắc phục - Dùng đồng hồ đo áp suất khí tăng áp Áp suất khí tăng áp động mà ta khảo sát 2,5 [KG/cm2] Nếu áp suất khí tăng áp khơng đạt theo u cầu chuyển sang thực bước - Kiểm tra hệ thống nạp khí: kiểm tra lọc khí, tượng lọt khí bích nối đường nạp vào máy nén máy nén vào động cơ, kiểm tra chất cặn bẩn dính bám đường ống nạp làm tăng sức cản đường nạp - Kiểm tra hệ thống thải khí: lọt khí qua bích nối động với đường ống thải, đường ống thải với TB, kiểm tra tượng tắc đường ống thải khí - Kiểm tra quay cánh MN Nếu cánh MN khơng quay khó quay tháo cụm TB-MN kiểm tra độ rơ dọc trục khe hở hướng kính cánh máy nén Quá trình đo tiến hành theo định catalog sổ tay hướng dẫn vận hành bảo trì nhà chế tạo Nếu giá trị đo được, khơng đảm bảo định phải thay cụm TB-M 6.1.2 Có tiếng ồn bất thường 6.1.2.1 Nguyên nhân 85 - Có tượng cộng hưởng chi tiết lắp ghép với cụm TB-MN với thân cụm TB-MN - Ống xả bị rò rung động nới lỏng bulông cố định - Sai lệch điều kiện vận hành TB-MN 6.1.2.2 Biện pháp khắc phục - Kiểm tra bulông lắp ghép cụm TB-MN, bulơng nên xem có bị lỏng, lắp đặt không hay bị biến dạng khơng, từ đó, có biện pháp sửa chữa thay cần - Kiểm tra bích nối hệ thống nạp, thải với động với cụm TBMN Siết chặt lại bulông thay tùy thuộc vào tình hình cụ thể Kiểm tra biến dạng ống xả - Kiểm tra khe hở dọc trục khe hở hướng tâm cánh MN, kiểm tra trục TB-MN kiểm tra ổ đỡ - Kiểm tra xem có vật lạ rơi vào hệ thống không 6.1.3 Tiêu hao nhiên liệu lớn có khói xanh 6.1.3.1 Nguyên nhân Do hư hỏng đầu nối với cụm TB-MN mòn bạc lắp trục cụm TB-MN 6.1.3.2 Biện pháp khắc phục - Kiểm tra thất thoát dầu hệ thống thải: tháo ống nối đầu vào tuabin xem có tích tụ muội than cánh tuabin Sự tích tụ muội than cháy dầu gây - Kiểm tra rò rỉ dầu hệ thống nạp: kiểm tra khe hở dọc trục khe hở hướng kính cánh máy nén, kiểm tra có mặt dầu bơi trơn ống hút máy nén 6.2 Phân tích hư hỏng hệ thống tăng áp 6.2.1 Thiếu dầu bôi trơn Việc thiếu dầu có ảnh hưởng lớn đến làm việc bình thường ổ trục, quay roto, đệm làm kín, chí gây gãy trục hay cố nghiêm trọng khác Nhiệt độ làm viêc bình thường ổ trục 60-900C thiếu dầu bơi trơn lên tới 4000C Điều dẫn đến cháy dầu bôi trơn, biến dạng trục, tróc dích vật liệu ổ lên trục dẫn đến va đập cánh cụm TB-MN lên vỏ 6.2.2 Vật lạ rơi vào cụm TB-MN Nếu có vật lạ rơi vào cụm TB-MN hậu lớn Có thể gây gãy, vỡ cánh MN, cánh TB gây hao mòn nhanh bề mặt ma sát 6.2.3 Dầu bôi trơn bẩn 86 Dầu để bơi trơn trục TB-MN trích từ hệ thống bôi trơn động qua hệ thống lọc Nhưng dầu bôi trơn bị bẩn làm cho chất lượng bôi trơn dầu không đảm bảo, làm tắc đường ống dẫn dầu bơi trơn, gây tượng thiếu dầu làm cào xước, mài mòn bề mặt ma sát Dầu bẩn lọc khơng tốt, tượng cháy dầu, dẫn đến pha trộn dầu với lượng muội than dầu cháy tích tụ cặn vị trí khó lưu thơng dầu hệ thống 6.3 Kiểm tra hệ thống tăng áp động 6.3.1 Kiểm tra hệ thống khí nạp Kiểm tra rò rỉ, tắc kẹt đường ống nối bầu lọc khí với đường nạp, đường nạp với cụm TB-MN cụm TB-MN đường ống nối với động Các hư hỏng hệ thống này, cần khắc phục theo trình tự sau : - Tắc lọc khí: làm thay ; - Vỏ bị hỏng biến dạng: sửa chữa thay ; - Rò rỉ đầu nối: kiểm tra đầu nối sửa chữa ; - Nứt vỡ phụ kiện: sửa chữa thay 6.3.2 Kiểm tra hệ thống thải Kiểm tra rò rỉ hay tắc kẹt đường ống nối động với đầu vào cụm TB-MN đầu cụm TB-MN với đường thải - Biến dạng phụ kiện: sửa chữa thay - Vật lạ rơi vào rãnh: vệ sinh - Lọt dầu: sửa chữa thay - Nứt vỡ phụ kiện: sửa chữa thay 6.3.3 Kiểm tra hoạt động chấp hành - Tháo ống chấp hành - Dùng đồng hồ đo áp suất tuabin tăng áp, áp suất khoảng 0,81 kg/cm lên chấp hành kiểm tra cần dịch chuyển Nếu cần không dịch chuyển, thay cụm tuabin tăng áp Lưu ý: không tạo áp suất lớn 0,95 kg/ cm2 lên chấp hành - Kiểm tra màng cao su bị thũng hay xé rách co giản mức, vậy, phải thay - Kiểm tra lị xo có biến dạng hay lực đàn hồi q yếu, làm cần điều khiển khơng có tác dụng 6.4 Các điểm cần lưu ý sử dụng hệ thống tăng áp - Không dừng động sau ôtô vận hành tốc độ cao, tải lớn leo dốc để tránh trường hợp bơm dầu hệ thống bôi trơn bị tắt, dẫn đến thiếu cung cấp cho bề mặt ma sát hệ thống tăng áp vốn làm việc với tốc độ lớn Hiện 87 tượng gây cháy TB gây hư hỏng nặng cho cụm TB-MN Do đó, ý cần phải có thời gian chạy khơng tải động khoảng 20 ÷ 120 s trước cho dừng hẳn động Thời gian chạy không tải dài hay ngắn phụ thuộc vào mức độ hoạt động động trước dừng - Tránh tăng tốc đột ngột sau động vừa khởi động lạnh - Động phải vận hành điều kiện có bầu lọc khí, tránh trường hợp có vật lạ rơi vào hệ thống - Nếu cụm TB-MN có cố cần phải thay trước tiên cần phải kiểm tra nguyên nhân gây hư hỏng theo bước sau sau tháo bỏ phần cần thiết + Mức dầu chất lượng dầu bôi trơn động ; + Điều kiện vận hành trước động ; + Đường dầu bôi trơn dẫn đến cụm TB-MN Việc kiểm tra cần thiết để tránh cố sau sửa chữa thay cụm TB-MN - Tuân thủ đầy đủ dẫn tháo lắp cụm TB-MN Không đánh rơi, va đập chi tiết sau tháo vào vật cứng Không di chuyển chi tiết cách cầm vào phận dễ bị biến dạng - Trước di chuyển cụm TB-MN, phải che kín đường nạp, đường thải phễu kiểm tra dầu để tránh xâm nhập bụi bẩn vật lạ - Nếu thay cụm TB-MN cần phải kiểm tra tích tụ cặn bẩn đường ống dẫn dầu Nếu cần thiết, thay đường ống - Khi tháo cụm TB-MN cần tháo tồn đệm bị dính chặt vào mặt bích ống dẫn dầu bích nối khác cụm TB-MN - Nếu thay bulông đai ốc thực có bulông, đai ốc theo định nhà sản xuất để đảm bảo không bị đứt biến dạng - Nếu thay cụm TB-MN, cần đổ 20 ÷ 50cc dầu bơi trơn vào phễu đổ dầu cụm TB-MN quay cánh MN tay để đưa dầu đến ổ trục - Nếu sửa chữa lớn thay động cơ, sau lắp, cắt hệ thống cung cấp nhiên liệu quay động tay vòng 30s để phân phối dầu bơi trơn đến khắp vị trí cần bơi trơn động cơ, sau khởi động động cho chạy không tải khoảng 60s 6.5 Phương pháp tháo lắp cụm TB-MN Trước hết việc tháo lắp cụm TB-MN cần phải tuân thủ theo trình tự dẫn nhà thiết kế quy định, tránh việc tháo cụm TB-MN chưa xác định rõ nguyên nhân chưa xác định mục đích rõ ràng 88 Quá trình lắp cụm TB-MN vào động quan trọng địi hỏi cẩn thận xác người thợ Các bước lắp đặt cụm TB-MN tiến hành theo trình tự ngược lại so với lúc tháo Tuy nhiên, cần ý đến lực siết bulơng, đai ốc phải theo u cầu Ngồi ra, sau lắp đặt xong, cần phải ý số công việc cần phải thực sau : + Tra dầu vào cụm TB-MN quay tay để đưa dầu bôi trơn vào ổ trục ; + Đổ đầy nước làm mát vào két làm mát động ; + Kiểm tra mức dầu bôi trơn động ; + Khởi động động kiểm tra xem có tượng rị rỉ khơng KẾT LUẬN Qua việc nghiên cứu đề tài tăng áp động mà cụ thể đề tài: tăng áp turbo khí xả động 4DX22-110, thơng qua việc tìm hiểu lý thuyết tính tốn kiểm nghiệm JP60C, đến nay, em hồn thành xong đồ án Qua q trình tìm hiểu nghiên cứu để thực đồ án, kiến thức thực tế kiến thức em nâng cao Em hiểu sâu sắc hệ thống tăng áp động đốt trong, đặc biệt hệ thống tăng áp động 4DX22-110 kết cấu nhiều điều mẻ từ thực tế Em học tập nhiều kinh nghiệm công tác bảo dưỡng, vận hành sửa chữa hệ thống tăng áp động đốt nói chung, khái quát kiến thức chuyên ngành cốt lõi Để hoàn thành đồ án trước hết em xin chân thành cảm ơn tồn thể thầy giáo Khoa khí giao thông - Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng, hướng dẫn bảo em từ kiến thức sở đến kiến thức chuyên ngành, cảm ơn thầy giáo PGS.TS.TRẦN THANH HẢI TÙNG tận tình, bảo giúp đỡ hướng dẫn em suốt trình thực đồ án Tuy nhiên, thời gian có hạn, kiến thức tài liệu tham khảo nhiều hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tiễn Cho nên, đồ án khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy quan tâm góp ý để kiến thức em ngày hoàn thiện 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Kết cấu tính tốn động đốt trong.- Tập 1,2,3 Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến - Phạm Văn Thế Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1977 Nguyên lý động đốt Nguyễn Tất Tiến Nhà xuất giáo dục - 2000 Tăng áp động đốt Võ Nghĩa – Lê Anh Tuấn Nhà xuất khoa hoc kỹ thuật Hà Nội - 2005 5.Tuabin khí động phản lực Nguyễn Thành Lương Nhà Xuất giao thông vận tải Bơm, quạt , máy nén Nguyển Văn May Nhà xuất khoa học kỹ thuật - 1997 Tập vẽ giảng môn học kết cấu động đốt PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Đà Nẵng - 2007 90 91 ... ÁP ĐỘNG CƠ 4DX22- 110 39 4.1 Sơ đồ hệ thống tăng áp động 4DX22- 110 40 4.2 Đặc điểm kết cấu phận hệ thống tăng áp động 4DX22 -110 41 4.2.1 Đặc điểm kết cấu tuabin – máy nén tăng. .. cấp; - Tăng áp Miller; - Tăng áp siêu cao; - Tăng áp chuyển dòng; 2.3.3 So sánh ưu nhược điểm hệ thống tăng áp có máy nén hệ thống tăng áp khơng có máy nén Về mức độ tăng áp: Hệ thống tăng áp có... HỆ THỐNG TĂNG ÁP TRÊN ĐỘNG CƠ 4DX22- 110 Mục Lục 2.6 Một vài vấn đề cần lưu ý tăng áp cho động đốt 22 d Hệ thống khởi động 38 KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG