Trong quá trình khai thác động cơ, do tính quán tính của hệ động lực, trục khuỷu vẫn quay theo chiều quay cũ một thời gian tơng đối lâu. Ngoài ra, do tàu chuyển động, tạo thành một dòng nớc, hoặc do ảnh hởng của dòng chảy tự nhiên, chân vịt lúc này đóng vai trò nh một tua bin, nó sẽ làm cho cả hệ trục quay trong một thời gian khá dài. Khi tàu điều động, tránh va, hoặc có sự cố đối với máy chính cần phải dừng đông cơ khẩn cấp, việc quay hệ trục vẫn tiếp tục quay lâu nh vậy là rất nguy hiểm. Để rút ngắn thời gian quay tự do, ngời ta thờng dùng phơng pháp hãm động cơ. Mục đích của việc hãm động cơ bằng khí nén trong khi manơ điều động là nhằm rút ngắn thời gian đảo chiều để đảm bảo cho động cơ có thể khởi động theo chiều quay mới nhanh và an toàn nhất.
Có thể dùng nhiều phơng pháp hãm: hãm bằng phanh thủy lực hay khí nén, hãm bằng thiết bị giảm áp, hãm bằng khí nén Trên các động cơ công suất trung bình và…
Trên hình 2.2t biểu diễn sự thay dổi vòng quay động cơ khi hãm bằng các phơng pháp khác nhau. Đờng A-B-C biểu thị động cơ hãm tự do do momen ma sát các chi tiết. Đờng A-B-D biểu thị hãm động cơ bằng khí nén. Tại điểm B, vòng quay động cơ giảm đến mức cho phép cấp gió hãm (52 rpm) thì việc cấp gió hãm đợc tiến hành.
N(rpm) 200 150 100 50 120 240 τ (s)
Hình 2.2t. Sự phụ thuộc vòng quay của động cơ vào thời gan từ lúc căt nhiên liệu đến lúc dng động cở trong trờng hợp hãm tự do và hãm bằng khí nén
Để tạo ra momen hãm động cơ cần phải tạo ra công nén lớn hơn công giãn nở.
Thao tác hãm:
Sau khi ngắt nhiên liệu và giảm vòng quay của động cơ, trục cam phối khí đợc chuyển sang vị trí đảo chiều. Sau đó các van khởi động chính đợc mở, thông qua các van khởi động, khí nén đợc nạp vào các xilanh. Tuy nhiên pha phân phối khí lúc này không tơng ứng với chiều quay của trục khuỷu. Van khởi động đợc mở sau khi xupap xả đóng và piston đang đi lên ĐCT. Việc cấp gió hãm vào đợc tiến hành khi vòng quay của động cơ bằng khoảng (0,5 ữ 0,7). Nn, tức là sau khoảng 3 ữ 7 giây kể từ khi cắt nhiên liệu. áp suất khí trong xilanh tăng lên do khí nén nạp vào xilanh và piston đi lên nén thể tích xilanh nhỏ lại. Khi áp suất khí trong xilanh tăng đến áp suất khí trong đờng ống khởi động chính thì khí từ xilanh thổi ngợc lại đờng ống khởi động chính sang xilanh khác hoặc nổ van an toàn. Khi piston đi lên đến gần ĐCT , trong xilanh áp suất tăng chậm, sau khi piston lên đến ĐCT, áp suất bắt đầu giảm. Kết quả là công giãn nở khi piston đi xuống ĐCD nhỏ hơn công nén, có nghĩa là động cơ đã
A
B
tạo ra momen hãm. Ngay sau khi động cơ dừng thì khí nén lại có tác dụng làm cho động cơ quay theo chiều mới tức là cấp gió vào hành trình giãn nở của piston tơng ứng với chiều quay mới.
Hiệu quả hãm bằng khí nén phụ thuộc vào pha đóng mở van khởi động. Ví dụ, khi mở muộn van khởi động, áp suất khí trong xilanh tăng lên đến mức van khởi động bị đóng lại dới tác dụng của áp suất trong xilanh khi piston dịch chuyển đến ĐCT, nên trong hành trình nén tiếp theo, áp suất có thể tăng vợt quá áp suất cháy. Trong trờng hợp này công giãn nở lớn hơn công nén bởi tại ĐCT, áp suất nên sự thay đổi áp suất khi giãn nở lớn hơn khi nén. Trờng hợp hãm nh vậy không những không làm động cơ giảm tốc độ mà còn làm động cơ quay nhanh hơn theo chiều cũ.
Trên hình 2.2u biểu diễn sự biến thiên áp suất trong xilanh động cơ khi hãm bằng khí nén ở động cơ 2 kì.
Hình 2.2u. Sự biến thiên áp suất trong xilanh động cơ khi hãm bằng khí nén Khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT đến A, tất cảcác cửa xả và nạp đều đợc đóng kín. Piston tiếp tục đi lên , khí trong xilanh bắt đầu bị nén. Đến B, van khởi động bắt đầu mở cấp khí nén vào trong xilanh, áp suất trong xilanh tăng nhanh đến C thì van khởi động đóng van lại. Piston tiếp tục nén khí trong xilanh đến điểm D, lúc này áp lực khí trong xilanh lớn hơn giá trị đặt của van an toàn nên van đợc mở ra, xả bớt khí nén ra môi trờng bên ngoài cho đến khi piston đến ĐCT (đoạn D-E). Sau đó, khí nén trong xilanh giãn nở đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD. Đến A’, cửa xả đợc mở ra, áp suất khí giảm nhanh.
ĐCD ĐCD P D E C B B A A’ ĐCT
Công hãm đợc xác định bằng hiệu giữa công nén và công giãn nở. Lh = Ln – Lgn
Trên đồ thị công khai triển, công của quá trình hãm và giãn nở đợc thể hiện bởi diện tích dới đờng cong nén ABCDE và EA’. Bằng biện pháp xếp chồng các diện tích, ta có thể xác định đợc công hãm.
Công hãm có thể có giá trị dơng hoặc giá trị âm nếu thực hiện thao tác hãm không đúng. Trờng hợp hãm không đúng nh đã nói ở trên, công hãm Lh < 0, việc hãm không đợc thực hiện mà còn làm cho động cơ quay nhanh hơn.
Ngoài ra, hiệu quả của quá trình hãm còn phụ thuộc nhiều vào hai yếu tố sau: - áp suất khí nén khi đa vào động cơ. áp suất khí nén cấp vao xilanh trong quá trình hãm càng lớn thì công nén càng lớn, kéo theo công hãm sẽ lớn. Do đó, hiệu quả hãm sẽ cao và động cơ sẽ giảm tốc độ hơn.
- Giá trị vòng quay động cơ khi hãm. Nếu vòng quay động cơ còn cao mà thực hiện thao tác hãm, piston đang chuyển động nhanh sẽ làm áp suất trong qúa trình nén tăng mạnh. Động cơ sẽ bị giật, chịu nhứng ứng suất cơ lớn có thể làm cong biên, trục Lúc này, momen quán tính của trục khuỷu lớn, hiệu giữa momen hãm và…
momen quán tính Mh – Mqt < 0 và tăng chậm, động cơ lâu dừng.
Theo quy định của đăng kiểm, thời gian kể từ lúc tác động vào cơ cấu điều khiể của động cơ đến lúc động cơ bắt đầu làm việc với chiều quay ngợc lại không đợc vợt quá 25 giây đối với tốc độ tàu định mức và không quá 15 giây đối với tốc độ tàu nhỏ.
Phần iii