Trong quá trình khai thác động cơ lai chân vịt hoặc động cơ lai máy phát cũng như các thiết bị năng lượng khác, vòng quay hệ trục luôn luôn thay đổi phụ
thuộc vào hiệu suất mômen quay của động cơ và mômen cản của thiết bị tiêu thụ
năng lượng. Mức độ dao động vòng quay còn phụ thuộc vào độ đồng đều của
động cơ - phụ tải được viết bằng phương trình vi phân bậc nhất :
. . (3.1)
a. Thời gian chuyển tiếp của hệđộng cơ - phụ tải: Ta
Thời gian chuyển tiếp của hệ động cơ - phụ tải phụ thuộc vào mômen quán tính khối lượng quay của hệ quy về tâm trục khuỷu, vận tốc góc của hệ và mômen quay định mức.
Công thức tính : . (3.2) J - Mômen quán tính khối lượng quay của động cơ và phụ tải (KG.ms2).
Mômen quán tính khối lượng qui về tâm trục khuỷu bao gồm mômen quán tính khối lượng quay bánh đà, biên khuỷu, hệ trục, chân vịt (đối với động cơ lai chân vịt).
Đối với động cơ lai chân vịt:
J = Jbđ + Jbk + Jt + Jc (3.3)
Đối với động cơ lai máy phát:
J = Jbđ + Jbk + Jrt (3.4) Jbđ - mômen quán tính khối lượng quay bánh đà.
Jbk - mômen quán tính khối lượng quay biên khuỷu. Jt - mômen quán tính khối lượng quay hệ trục.
Jc - mômen quán tính khối lượng quay chân vịt và phần nước chân vịt đẩy.
Jrt - mômen quán tính khối lượng quay rôto.
ωdm - vận tốc góc định mức của hệ trục, rad/s. Mqdm - mômen quay định mức của động cơ, KG.m.
b. Độ thay đổi vòng quay tương đối của hệđộng cơ - phụ tải.
(3.5)
ω, ωdm - vận tốc góc tức thời, định mức của hệ trục.
φ - thông số thay đổi vòng quay tương đối phụ thuộc vào hiệu số mômen quay, mômen cản, kết cấu và độ đồng đều của bộ điều tốc.
c. Lượng nhiên liệu tương đối cấp cho một chu trình.
Lượng nhiên liệu tương đối cấp cho một chu trình khi thay đổi tải được xác định từ phương trình hành trình tương đối thanh răng bơm cao áp.
(3.6) Từđó xác định được :
gct=gctx+z 1-gctx (3.7)
Trong đó:
- là lượng nhiên liệu tương đối cấp cho chu trình ở chế độ không tải.
(3.8)
gctdm - lượng nhiên liệu cấp cho chu trình ở chếđộ định mức.
ηix - hiệu suất chỉ thị của động cơ khi làm việc ở chếđộ không tải.
d. Hiệu suất chỉ thị của động cơ.
Hiệu suất chỉ thị của động cơηi phụ thuộc chủ yếu vào hệ số dư lượng không khí
α. Đối với các chế độ chuyển tiếp hiệu suất chỉ thị được xây dựng dựa vào kết quả thực nghiệm ở chế độ ổn định kết hợp với số liệu thu được ở các chế độ
chuyển tiếp và các chế độ làm việc của động cơ ứng với hệ số dư lượng không khí α nhỏ.
Trong các chế độ chuyển tiếp hiệu suất chỉ thị phụ thuộc vào cả hệ số không khí thừa α và lượng nhiên liệu cấp cho chu trình. Khi tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình với pk nhỏ sẽ làm giảm α vì thếηi giảm xuống.
Để tính toán hiệu suất chỉ thị có thể sử dụng một số công thức thực nghiệm: - Công thức A.A.Rickhcher:
1,065 , (3.9) Giá trịηi trong biểu thức trên sẽ tính được nếu như xác định được ηimax thông qua tài liệu thực nghiệm. Hệ số dư lượng không khí α khi cháy hỗn hợp và hệ số
dư lượng không khí tổng α1 được xác định dựa vào tỉ số suất tiêu hao không khí tham gia vào quá trình cháy, suất tiêu hao không khí nạp với suất tiêu hao nhiên liệu.
, 3.10)
Gn1 - lượng nhiên liệu cấp cho động cơ trong thời gian 1 giây (kg/s).
e. Hiệu suất cơ giới.
(3.11)
Pm = a + b.cm
cm = . - tốc độ trung bình của piston (m/s).
a, b - hằng số phụ thuộc loại động cơ, kích thước xi lanh, số xi lanh, dạng buồng
đốt, trạng thái nhiệt động cơ, ngoài ra còn phụ thuộc nhiệt độ dầu bôi trơn và tính chất của nó. Giá trị a, b đối với động cơ có buồng cháy, kích thước khác nhau được trình bày trong bảng.
Bảng 3.1: Giá trị hệ số a, b của từng loại động cơ
Tổn thất áp suất cơ giới là thông số phụ thuộc chủ yếu vào vòng quay động cơ, còn khi thay đổi phụ tải nó hầu như không thay đổi. Trong các chếđộ chuyển
Loại động cơ Hệ số a Hệ số b Động cơ có buồng cháy thống nhất Với đường kính xi lanh D<120mm 0,9 0,12 Với đường kính xi lanh D>120mm 0,45 0,12 Với đường kính xi lanh D>150mm 0,3 0,12 Động cơ có buồng cháy xoáy lốc 0,9 0,138 Động cơ có buồng cháy dự bị 1,05 0,156
tiếp vòng quay thay đổi nên hiệu suất cơ giới tăng áp pm được tính theo công thức: Pm = (a + b.cm).Pk0,1 (3.12) f. Mômen tổn thất cơ giới. . . . , 1 (3.13)
- mômen tổn hao cơ giới tương đối. Tms - mômen tổn hao cơ giới (KGm). Mqdm - mômen quay định mức của động cơ. g. Mômen cản của động cơ. (3.14) - mômen cản tương đối Mc - mômen cản của động cơ (KGm).
Mômen cản của động cơ phụ thuộc vào đặc tính của thiết bị tiêu thụ năng lượng. Dựa vào thiết bị tiêu thụ năng lượng cụ thể (máy phát động cơ, chân vịt, các loại bơm, máy nén…), hoạt động trong môi trường cụ thể để lập mô hình tính toán phù hợp.