Giáo trình môn Máy tàu thủy

Nội dung text: Giáo trình môn Máy tàu thủy

1. Chương I ĐỘNG CƠ DIEDEN 1-1. Những định nghĩa và khái niệm cơ bản I. Giới thiệu chung về động cơ đốt trong 1. Định nghĩa động cơ đốt trong và động cơ diesel tàu thuỷ Động cơ đốt ngoài: Là loại động cơ nhiệt có quá trình đốt cháy nhiên liệu được tiến hành ở bên ngoài động cơ. (Ví dụ: Máy hơi nước kiểu piston, tua bin hơi nước ) Động cơ đốt trong: Là loại động cơ nhiệt trong đó việc đốt cháy nhiên liệu, sự toả nhiệt và quá trình chuyển hoá từ nhiệt năng của môi chất công tác, sang cơ năng được tiến hành ngay trong bản thân động cơ. (VD: động cơ diesel, động cơ cacbua ratơ, động cơ ga ) 8 7 6 5 4 3 2 9 1 Hình 1-1: Sơ đồ kết cấu các chi tiết của động cơ Diesel 2. Những bộ phận chính của động cơ đốt trong kiểu piston Động cơ đốt trong kiểu piston có các bộ phận cơ bản bao gồm nhóm các chi tiết tĩnh, nhóm các chi tiết động và các hệ thống phục vụ. Các chi tiết tĩnh gồm: Bệ máy (1), thân máy (3), khối xilanh(6), nắp xilanh (7). Các chi tiết động gồm: Piston (5), thanh truyền(4), trục khuỷu (2), xupáp (8). Các hệ thống phục vụ gồm: - Hệ thống phân phối khí. - Hệ thống cung cấp nhiên liệu. - Hệ thống làm mát. - Hệ thống xoa trơn. - Hệ thống khởi động và đảo chiều. - Hệ thống tăng áp (với loại động cơ có tăng áp). Nguyên lý làm việc như sau: Khi nhiên liệu cháy trong xilanh động cơ (tự cháy do nén đến áp suất và nhiệt độ tự bốc cháy của nó, hoặc bị đốt cháy cưỡng bức nhờ nguồn lửa bên ngoài), sản vật cháy có áp suất và nhiệt độ cao tiến hành quá trình giãn nở, tác dụng lực lên đỉnh piston đẩy piston chuyển động tịnh tiến đi xuống. 1
2. Nhờ có cơ cấu thanh truyền trục khuỷu, chuyển động tịnh tiến của piston được chuyển thành chuyển động quay của trục khuỷu thông qua thanh truyền chuyển động song phẳng. Mặt bích 9 được nối với mặt bích của thiết bị tiêu thụ công suất như chân vịt, mỏy phát điện Để đảm bảo nạp khí mới kịp thời vào xilanh, cũng như để thải đúng lúc khí thải ra khỏi xilanh động cơ, trên động cơ được bố trí hệ thống phân phối khí. Muốn cung cấp nhiên liệu mới vào xilanh, động cơ được trang bị hệ thống cung cấp nhiên liệu. Sự chênh lệch giữa nhiệt độ cực đại khi cháy và nhiệt độ thấp nhất cuối quá trình giãn nở (900- 1500oK) bảo đảm cho chu trình công tác của động cơ thu được hiệu suất cao. Tuy nhiệt độ cháy cao, nhưng quá trình cháy trong động cơ có tính chu kì và các chi tiết tiếp xúc với khí cháy luôn được làm mát nhờ hệ thống làm mát, các bề mặt chuyển động tương đối giữa các chi tiết luôn được bôi trơn nhờ hệ thống bôi trơn nên đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định và bền vững. 3. Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong a. Ưu điểm chủ yếu của động cơ đốt trong so với các loại động cơ nhiệt khác là: - Hiệu suất có ích cao: Đối với động cơ diesel hiện đại hiệu suất có ích có thể đạt 40 ? 45% trong khi đó hiệu suất của thiết bị động lực tua bin hơi chỉ 22 ? 28%, của thiết bị máy hơi nước không quá 16%, của thiết bị tua bin khí khoảng 30%. - Nếu hai động cơ đốt trong và đốt ngoài cùng công suất thì động cơ đốt trong gọn và nhẹ hơn nhiều. - Tính cơ động cao: Khởi động nhanh và luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng khởi động. Dễ tự động hoá và điều khiển từ xa. - ít gây nguy hiểm khi vận hành (ít có khả năng gây hoả hoạn và nổ vỡ thiết bị). - Nhiệt độ xung quanh tương đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy làm việc. - Không tốn nhiên liệu khi dừng động cơ. - Không cần nhiều người vận hành bảo dưỡng. b. Nhược điểm: - Khả năng quá tải kém (thường không quá 10% về công suất, 3% về vòng quay trong thời gian 1 giờ). - Không ổn định khi làm việc ở tốc độ thấp. - Rất khó khởi động khi đã có tải. - Công suất lớn nhất của thiết bị không cao lắm - Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tương đối khắt khe và đắt tiền. - Cấu tạo của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, yêu cầu chính xác cao. - Động cơ làm việc khá ồn, nhất là động cơ cao tốc. - Yêu cầu thợ máy phải có trình độ kỹ thuật cao. II. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản dùng cho động cơ đốt trong 1. Điểm chết của piston Khi động cơ hoạt động, piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xilanh. Vị trí piston đổi chiều chuyển động gọi là điểm chết của piston. - Điểm chết trên là vị trí đỉnh piston khi piston cách xa đường tâm trục khuỷu nhất. 2
3. - Điểm chết dưới là vị trí đỉnh piston khi piston gần đường tâm trục khuỷu nhất. 2. Hành trình của piston Là khoảng cách giữa điểm chết trên và điểm chết dưới. Hành trình của Piston S phụ thuộc vào bán kính của trục khuỷu: S = 2R. 3. Thể tích công tác của xilanh Thể tích công tác VS là thể tích bên trong xilanh có được do piston chuyển động giữa hai điểm chết trên và chết dưới. D2 Đối với động cơ chỉ một xilanh: V  S (mm3) s 4 Trong đó: D Đường kính xilanh (mm) S Hành trình của piston (mm) 4. Thể tích buồng đốt Thể tích buồng đốt V C là thể tích được tạo ra bởi không gian giữa nắp xilanh , đỉnh piston và sơmi xilanh khi piston ở điểm chết trên. 5. Thể tích toàn bộ của xilanh Thể tích toàn bộ Va là thể tích được tạo ra bởi không gian giữa nắp xilanh, đỉnh piston và sơmi xilanh khi piston ở điểm chết dưới. Va Bao gồm thể tích buồng đốt và thể tích công tác. Va = Vmax = Vc + Vs 6. Tỷ số nén của động cơ Là tỷ số giữa thể tích toàn bộ của xilanh và thể tích của buồng đốt. V V V V  a c s 1 s Vc Vc Vc Tỷ số nén thể hiện khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT thì không khí trong xilanh bị nén lại bao nhiêu lần, tỷ số nén bằng 15 - 22. 7. Quá trình công tác Quá trình công tác của động cơ là hỗn hợp những biến đổi xảy ra đối với môi chất công tác trong xilanh động cơ, cũng như trong hệ thống gắn liền với xilanh như hệ thống nạp và hệ thống thải. 8. Chu trình công tác Chu trình công tác của động cơ là tổng cộng tất cả những phần của các quá trình biến đổi xảy ra trong xilanh động cơ làm thay đổi trạng thái của môi chất công tác, tính từ lúc môi chất được bắt đầu nạp vào cho tới lúc ra khỏi xilanh. Chu trình công tác lặp đi lặp lại trong suốt thời gian động cơ hoạt động, nó có tính chất chu kì. 9. Kỳ Kỳ là một phần của chu trình công tác xẩy ra trong thời gian một hành trình của piston. Được đánh dấu bằng 2 vị trí ĐCT và ĐCD của piston. Số kỳ là số hành trình cần thiết của piston đề hoàn thành một chu trình công tác. 3
4. 1-2. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ I. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết Chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ gồm 4 quá trình: nạp, nén, nổ (cháy gi•n nở) sinh công, xả. 1) Quá trình nạp khí Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Xupáp hút mở, xupáp xả đóng. Thể tích trong xilanh tăng lên làm áp suất trong xilanh giảm xuống. Nhờ sự chênh lệch áp suất mà không khí từ bên ngoài được hút vào xilanh . Khi piston xuống đến điểm chết dưới thì xupáp hút đóng lại hoàn toàn kết thúc quá trình nạp khí. 2) Quá trình nén khí Các xupáp hút và xupáp xả đều đóng kín. Piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Không khí trong xilanh bị nén lại rất nhanh do thể tích của xilanh giảm dần nên áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên rất cao. Cuối quá trình nén, áp suất khí nén có thể lên tới 40 - 50Kg/cm 2 kèm theo việc tăng nhiệt độ không khí lên tới 500- 700oC, cao hơn nhiều so với nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu. Về mặt lý thuyết thì khi piston lên đến ĐCT, nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt dưới dạng sương mù kết thúc quá trình nén khí. 3) Quá trình cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ) Các xupáp vẫn đóng kín. Piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vào buồng đốt gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy tăng lên m•nh khí cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống thông qua cơ cấu biên làm quay trục khuỷu. N¹p nÐn næ x¶ H×nh 1-2. S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®éng c¬ 4 kú 4) Quá trình thải khí (kỳ xả) Xupáp xả mở, xupáp hút đóng piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Khi piston ở ĐCD xupáp xả bắt đầu mở, khí thải trong xilanh tự xả ra ngoài, sau đó piston đi lên tiếp tục đẩy khí thải ra. Khi piston lên đến điểm chết trên thì xupáp xả đóng lại, xupáp hút lại mở ra, không khí lại được nạp vào xilanh để bắt đầu một chu trình mới. Các chu trình hoạt động tiếp diễn liên tục khiến cho động cơ hoạt động liên tục. 5) Các nhận xét về chu trình lý thuyết: Trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công, các quá trình còn lại điều tiêu tốn công và làm nhiệm vụ phục vụ cho quá trình sinh công. Sự quay trục động cơ trong thời gian của ba hành trình còn lại xảy ra nhờ dự trữ năng lượng mà bánh đà đã tích luỹ được trong thời gian hành trình công tác của piston hoặc nhờ công của các xilanh khác. 4
5. Để khởi động động cơ, đầu tiên cần nhờ năng lượng bên ngoài quay nó, sau khi nén không khí trong xilanh và cung cấp nhiên liệu có thể nhận được sự bốc cháy, sau đó động cơ mới bắt đầu tự hoạt động. Mỗi quá trình (hút, nén, nổ, xả) đều được thực hiện trong một hành trình của piston tương ứng bằng 180o góc quay của trục khuỷu. Các xupáp đều bắt đầu mở hoặc đóng kín đúng khi piston ở vị trí điểm chết do đó chưa tận dụng được tính lưu động của chất khí. Kết quả là nạp không đầy và thải không sạch khí, ảnh hưởng tới quá trình cháy của nhiên liệu nên hiệu suất động cơ giảm. Nếu nhiên liệu được phun vào buồng đốt đúng lúc piston ở ĐCT thì sẽ không tốt vì: Thực tế sau khi tự phun vào buồng đốt, nhiên liệu không lập tức bốc cháy ngay mà cần phải có một thời gian để chuẩn bị cháy gọi là thời gian trì hoãn sự cháy. Như vậy nếu nhiên liệu phun đúng khi piston ở ĐCT thì khi nhiên liệu chuẩn bị xong để bắt đầu cháy piston đã đi xuống một đoạn khá xa ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng cháy nhiên liệu. Do vậy công sinh ra của quá trình giãn nở sẽ giảm làm công suất động cơ giảm. Mặt khác để phun hết một lượng nhiên liệu vào buồng đốt cần phải có một thời gian nhất định, như vậy số nhiên liệu phun vào sau sẽ cháy không tốt, hoặc chưa kịp cháy đã bị thải ra ngoài. Vì thế hiệu suất động cơ giảm. II. Sự điều chỉnh cho động cơ diesel 4 kỳ làm việc theo chu trình thực tế: Nếu động cơ hoạt động theo chu trình lí thuyết sẽ không thoả m•n yêu cầu trên, thậm chí có thể đ?ng co không hoạt động được. Vì vậy phải điều chỉnh lại cách phân phối khí và thời điểm phun nhiên liệu. Các quá trình hoạt động thực tế của động cơ theo góc quay trục khuỷu có thể trình bày trên giản đồ sau: 1 4 nạp nén nổ o xả 1 (18  30 ): Góc mở sớm xupáp nạp. o 2 (18 45 ): Góc đóng muộn xupáp nạp. o 3 (35  45 ): Góc mở sớm xupáp xả. o 4 (18  25 ): Góc đóng muộn xupáp xả. o 2 3 (10  30 ): Góc phun sớm nhiên liệu. Hình 1-3. Đồ thị phân phối khí động cơ 4 kỳ 1)Ở quá trình nạp khí: Xupáp hút mở trước khi piston đến điểm chết trên một góc 1. Góc 1 gọi là góc mở sớm xupáp hút (ứng với đoạn d1b trên đồ thức chỉ thị). o Giá trị góc 1: 18 - 30 làm như vậy để khi piston tới điểm chết trên tức là lúc bắt đầu nạp thì xupáp hút đã được mở tương đối lớn do đó giảm sức cản, bảo đảm nạp được không khí nhiều hơn. Đồng thời xupáp nạp cũng đóng muộn hơn so với điểm chết dưới một góc góc 2 (ứng với đoạn ad2). 0 Thường 2 = 18 - 45 gọi là góc đóng muộn xupáp nạp. Làm như vậy là để lợi dụng một cách có hiệu quả sự chênh lệch áp suất và quán tính của không khí lưu động trong ống nạp, để tăng thêm lượng khí nạp vào xilanh. o o Như vậy quá trình nạp thực tế của động cơ không phải bằng 180 mà bằng180 + 1+ 2 góc quay trục khuỷu. Tức thời gian thực tế của quá trình nạp lớn hơn thời gian của hành trình nạp . 5
6. 2) Ở quá trình thải khí: o Xupáp xả đã được mở sớm hơn trước khi piston đến điểm chết dưới một góc 3 = 35 ÷ 45 gọi là góc mở sớm xupáp xả. Mở sớm xupáp xả để giảm áp suất trong xilanh ở giai đoạn thải khí do đó giảm được công tiêu hao piston đẩy khí thải ra ngoài. Đồng thời để thải sạch hơn sản phẩm cháy, xupáp xả được đóng muộn hơn so với điểm chết trên một o o góc 4 = 18 ÷ 25 gọi là góc đóng muộn xupáp xả. Như vậy quá trình thải của động cơ là 180 + 3 + 4. Do ở cuối quá trình thải xupáp xả đóng muộn và xupáp hút mở sớm nên có một thời gian cả hai xupáp đều mở gọi là thời kì trùng điệp: góc 1 + 4 gọi là góc trùng điệp của các xupáp. 3) Thời điểm phun nhiên liệu: Ở cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng đốt nhờ vòi phun lắp trên nắp xilanh sớm hơn trước khi piston lên tới điểm chết trên. Mục đích phun sớm nhiên liệu là để nhiên liệu có thời gian chuẩn bị cháy, khi nhiên liệu đủ điều kiện cháy là lúc piston bắt đầu đi xuống. Góc phun sớm phải tính toán sao cho quá trình cháy xẩy ra mãnh liệt nhất khi piston ở vị trí tương ứng 5 ÷ 10o góc quay trục khuỷu sau ĐCT, khi đó khí cháy sẽ thực hiện một công lớn nhất. Trị số góc phun sớm: = 10 ÷ 30 o trước ĐCT theo góc quay trục khuỷu (ứng với đoạn c'c) và phụ thuộc tốc độ quay của động cơ. 1-3. Nguyên lý làm việc của động cơ 2 kỳ Động cơ diesel 2 kỳ là loại động cơ diesel hoàn thành một chu trình công tác trong hai hành trình của piston - tương ứng với một vòng quay hoặc 360o góc quay của trục khuỷu. I. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng 6 5 1. Piston. 2.Ống góp khí xả. 3. Các cửa xả. 4 4. Sơmi xilanh. 5. Nắp xilanh. 7 3 6. Vòi phun. 8 7. Các cửa nạp. 9 8. Hộp khí quét. 2 9. Bơm quét khí. 10 10. Bầu lọc khí. 1 Hình 1-4. Sơ đồ nguyên lý của động cơ 2 kỳ quét vòng * Đặc điểm cấu tạo: - Không có xupáp. - Các cửa nạp và các cửa xả được bố trí xung quanh trên thành xilanh về hai phía đối diện nhau. Mép trên của cửa xả cao hơn mép trên của cửa nạp. Các cửa nạp có hướng vát lên phía trên để tạo hướng đi của dòng khí nạp lùa lên phía trên sát nắp xilanh. - Việc đóng mở các cửa khí do piston đảm nhiệm, piston thường làm có đỉnh lồi. 6
7. - Có lắp một bơm hút đặc biệt để nạp không khí vào buồng chứa dưới áp suất 1,15 - 1,25 bar khi làm việc không tăng áp hay là dưới áp suất 1,4 - 1,8 bar khi làm việc có tăng áp. Khi làm việc không tăng áp dùng bơm piston hay bơm rôto làm bơm quét khí (trích công suất từ động cơ để lai bơm quét khí). Khi làm việc có tăng áp dùng tổ hợp tua bin máy nén. Chu trình công tác được thực hiện trong 2 hành trình piston: 1. Hành trình thứ nhất: Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên. - Cho rằng tại thời điểm đầu piston nằm ở điểm chết dưới, lúc dú các cửa nạp và thải đều mở. Lúc này khí nạp được bơm quét khí thổi vào xilanh. Do có áp suất lớn hơn áp suất khí thải trong xilanh nên khí nạp sẽ đẩy khí thải qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn quét khí hoặc là giai đoạn thay khí. - Piston đi từ ĐCD lên, các cửa nạp và thải dần dần đều đóng lại. Piston đi lên một đoạn thì đóng kín cửa nạp trước. - Khi cửa nạp đã đóng, khí nạp đã ngừng không vào xilanh nữa, nhưng vì cửa thải vẫn còn mở nên khí thải vẫn tiếp tục qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn xả khí sót. Trong giai đoạn này có một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải ra ngoài nên còn gọi là giai đoạn lọt khí. Khi piston đi lên đóng kín cả các cửa thải thì kết thúc giai đoạn lọt khí. - Piston tiếp tục đi lên điểm chết trên, giai đoạn này làm nhiệm vụ nén khí, quá trình xảy ra tương tự như trong động cơ 4 kỳ . Áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên rất nhanh. Khi piston đến gần điểm chết trên thì nhiên liệu được phun vào xilanh dưới dạng sương mù qua vòi phun. 2. Hành trình thứ hai: - Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy. Một phần nhiên liệu cháy ở thể tích không đổi, phần còn lại cháy theo áp suất không đổi tiếp đó diễn ra quá trình giãn nở sản phẩm cháy. Sản phẩm cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu thực hiện giai đoạn sinh công. - Khi piston đi xuống được một đoạn thì mở cửa thải trước bằng mép của chúng. Khí thải trong xilanh sẽ tự do xả ra ngoài làm áp suất trong xilanh giảm xuống gần bằng áp suất bên ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xả tự do. - Piston đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp khí nạp lại được thổi vào xilanh lùa khí thải ra thực hiện đẩy cưỡng bức khí thải và thay khí mới chuẩn bị cho quá trình sau. 3. Nhận xét: -Trong hai hành trình của piston có một hành trình sinh công. - Mỗi hành trình của piston không làm riêng một nhiệm vụ như động cơ 4 kỳ mà làm nhiều nhiệm vụ: Hành trình 1: Làm các nhiệm vụ xả, nạp, nén. Hành trình 2: làm các nhiệm vụ sinh công, xả, nạp. Trong hành trình 1, giai đoạn xả khí sót (lọt khí) là không có lợi vì nó làm tổn thất một phần khí nạp. Giai đoạn này càng nhỏ càng tốt nhưng lại phụ thuộc vào giai đoạn xả tự do của hành trình 2. II. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng 1. Đặc điểm cấu tạo: Có xupáp xả, bố trí trên nắp xilanh được điều khiển bằng một cơ cấu phân phối trích từ trục khuỷu. Các cửa nạp được bố trí xung quanh trên thành xilanh, hướng vát lên trên để tạo hướng đi của dòng khí thẳng từ ĐCD lên ĐCT. Việc đóng mở các cửa nạp do piston đảm nhiệm. Có bơm quét khí tương tự kiểu quét vòng. 7
8. 2. Nguyên lý hoạt động: - Hành trình thứ nhất: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp và xupáp xả đều mở, hành trình này làm các nhiệm vụ quét khí, nạp khí, nén khí và phun nhiên liệu như ở động cơ quét vòng. Chỉ khác động cơ quét vòng ở chỗ giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở động cơ này có thể điều chỉnh được (rất nhỏ hoặc bằng không, thậm chí có thể cho xupáp xả đóng trước khi đóng cửa nạp). - Hành trình thứ 2: Làm các nhiệm vụ giãn nở sinh công, xả tự do, quét khí tương tự động cơ quét vòng, nghĩa là sau giai đoạn sinh công thì xupáp xả được mở trước, các cửa nạp mở sau.Chú ý: Hai dạng quét khí chủ yếu là quét vòng và quét thẳng. Tùy theo việc bố trí các cửa quét mà người ta chia hệ thống quét vòng thành quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt một bên, quét vòng đặt xung quanh hay quét vòng hỗn hợp. Còn hệ thống quét ngang được chia thành quét song song, quét hướng tâm hay quét theo hướng tiếp tuyến. 6 5 7 1. Piston. 2. Hộp khí nạp. 4 3. Các cửa nạp. 4. Xilanh. 5. Vòi phun nhiên liệu. 3 8 6. Xupáp xả. 7. Nắp xilanh. 9 8. Sinh hàn khí tăng áp. 9. Bơm quét khí. 2 10 10. Phin lọc khí. 1 Hình 1-5. Đồ thị phân phối khí động cơ Diesel 2 kỳ quét vòng III. So sánh động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ Qua nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của động cơ 4 kỳ và 2 kỳ cho thấy mỗi loại đều có ưu nhược điểm, có thể so sánh như sau: 1. Nếu hai động cơ có cùng các kích thước đường kính xilanh D, hành trình piston S, cùng số vòng quay n và cùng số xilanh thì về mặt lý thuyết công suất của động cơ 2 kỳ có thể lớn gấp đôi công suất của động cơ 4 kỳ. Vì tiêu thụ nhiên liệu gấp hai và số lần sinh công cũng gấp hai động cơ 4 kỳ. Nhưng thực tế động cơ hai kỳ có công suất chỉ lớn hơn 1,6 ữ 1,8 lần công suất của động cơ bốn kỳ vì những lý do sau: - Tổn thất công suất để lai bơm quét khí. - Một phần hành trình của piston của động cơ hai kỳ dùng để nạp và thải khí có một phần khí nạp mới bị lọt ra ngoài khi cửa quét đã đóng mà cửa thải vẫn mở. - Thải khí không sạch, nạp khí không đầy nên cháy không tốt. 2. Quá trình quét sạch khí thải và nạp khí mới vào xilanh ở động cỏ 4 kỳ tiến hành hoàn hảo hơn động cơ 2 kỳ vì các quá trình này được tiến hành trong hai hành trình của piston. 3. Động cơ 2 kỳ cấu tạo đơn giản hơn, nhất là khi sử dụng sơ đồ quét vòng vì không có các xupáp nạp, thải và bộ phận dẫn động chúng. Tuy vậy để thực hiện việc trao đổi khí cần phải có bơm quét khí. 4. Mô men quay tác dụng lên trục khuỷu của động cơ hai kỳ so với động cơ 4 kỳ có cùng số xilanh thì đều đặn hơn vì số hành trình sinh công nhiều hơn. 5. Động cơ 4 kỳ có thể thay đổi được góc phân phối dễ dàng hơn so với động cơ 2 kỳ, vì chỉ cần thay đổi vị trí của mặt cam trên trục phân phối là có thể thay đổi góc mở sớm, góc đóng muộn khác nhau. 8
9. 6.Góc ứng với quá trình cháy và giãn nở của động cơ 4 kỳ lớn hơn của động cơ 2 kỳ (ở động cơ 4 kỳ khoảng 140o, còn ở động cơ 2 kỳ khoảng 100 - 120o). 7. ứng suất nhiệt của các chi tiết động cơ 2 kỳ, đặc biệt là nhóm piston-xilanh cao hơn so với động cơ 4 kỳ vì số hành trình sinh công nhiều hơn, nhiệt độ bình quân trong xilanh cao hơn. * Phạm vi ứng dụng: - Động cơ cỡ bé ít dùng 2 kỳ vì khó thải sạch khí do đó hiệu suất thấp, tốn nhiên liệu. - Động cơ cỡ lớn ít dùng 4 kỳ mà thường dùng 2 kỳ vì kích thước động cơ nhỏ gọn hơn nhiều. Câu hỏi ôn tập: 1. Trình bày các khái niệm cơ bản dùng cho động cơ đốt trong? 2. Trình bày nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ (có sẵn sơ đồ)? 3. Trình bày nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét vòng (có sẵn sơ đồ)? 4. Trình bày nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng (có sẵn sơ đồ)? 5. So sánh động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ? Chương II CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ DIEDEN 2-1. Hệ thống nhiên liệu I. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp đủ một lượng nhiên liệu nhất định ,trong một khoảng thời gian nhất định, vào buồng đối của động cơ tại đúng các thời điểm quy định, dưới dạng sương mù tạo điều kiện cho nhiên liệu hoà trộn tốt nhất với khí nén trong xi lanh. 1. Về định lượng - Lượng nhiên liệu cấp vào phải đủ và chính xác theo yêu cầu của mỗi chu trình và có thể điều chỉnh được theo yêu cầu của phụ tải. - Lượng nhiên liệu phun vào các xilanh phải đồng đều, nếu cấp không đều thì động cơ sẽ hoạt động không đều, rung động mạnh ảnh hưởng đến độ bền của động cơ. 2. Về định thời - Thời điểm phun nhiên liệu phải đúng thời điểm quy định, không sớm quá, không muộn quá. - Thời gian phun nhiên liệu càng ngắn càng tốt. 3. Về định áp Áp suất nhiên liệu phun vào buồng đốt phải đúng quy định, phải đủ lớn để tạo sương tốt và có sức xuyên tốt, tạo điều kiện hoà trộn tốt với khí nén trong xilanh. 4. Trạng thái phun - Nhiên liệu phải được phun ở trạng thái tơi sương (càng tơi sương càng tốt), hình dáng tia nhiên liệu phải phù hợp với buồng đốt tương đối đồng đều, hoà trộn tốt với khí nén. - Quá trình phun phải dứt khoát, không bị nhỏ giọt lúc bắt đầu và lúc k?t thỳc phun. II. Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu 1. Hệ thống nhiên liệu nhẹ 9
10. Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu này là sử dụng nhiên liệu có tỷ trọng nhỏ, độ nhớt thấp, nhiệt độ đông đặc thấp, các thành phần tạp chất khác như nước, lưu huỳnh, cốc, tro, xỉ nhỏ. + Sơ đồ hệ thống: Két lắng Két trực nhật V- V- Ống cao áp 1 4 Vòi phun V-2 V-3 Bơm E-4 Két chứa V- V-10 V-12 V-8 V-9 -5 Bơm cấp dầu V-11 V-13 Bơm cap áp V-7 V-6 Bơm chuyển dầu Hình 2-1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nhẹ + Nguyên lý làm việc: Hệ thống nhiên liệu nhẹ sử dụng cho các động cơ trung tốc và cao tốc công suất nhỏ. Trong động cơ công suất lớn nó tồn tại song song với hệ thống nhiên liệu nặng. Nhiên liệu từ két chứa được bom chuyển vào két lắng qua hộp van. Tại két lắng các tạp chất bẩn và nước được lắng xuống và xả ra ngoài qua các van xả, sau dú được bơm chuyển lên két trực nhật qua phin lọc. Nhiên liệu được bơm cấp dầu cấp tới bơm cao áp và được đưa đến vòi phun, phun vào xilanh động cơ. Trong một số hệ thống khác nhiên liệu từ két trực nhật tới BCA nhờ chiều cao trọng lực. 2. Hệ thống nhiên liệu nặng. Thường được dùng cho các động cơ diesel trung tốc, thấp tốc cống suất lớn. Đặc điểm của hệ thống này là sử dụng loại nhiên liệu có tỷ trọng cao (trên 0,92g/cm 3) nhiệt độ động đặc và độ nhớt cao. Các thành phần tạp chất bẩn như nước, lưu huỳnh, cốc lớn. Vì vậy trong hệ thống này cần thiết phải trạng bị các thiết bị hâm trong két chứa trước máy lọc ly tâm, trước BCA. Đối với hệ thống nhiên liệu này nhất thiết phải bố trí các máy lọc ly tâm để loại bớt tạp chất bẩn và nước ra khỏi nhiên liệu. Ngoài ra khi động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu nặng thì cần thiết phải bố trí thêm một hệ thống nhiên liệu nhẹ để phục vụ động cơ khi tàu khởi động, manơ hoặc chẩn bị ra vào cảng . + Sơ đồ hệ thống. V-7 Két trực nhật Két trực nhật Két lắng DO FO FO V-3 V-1 V-2 V-8 Bầu hâm V-6 V-15 Máy lọc dầu V-10 V-9 V-4 V-5 Bơm cấp dầu Vòi phun V-11 V- 12 No.1 No.2 V-13 V- Bầu hâm 14 Bơm cao áp V-16 V-17 10
11. Hình 2-2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nặng + Nguyên lý làm việc: - Nhiên liệu từ két chứa dưới hầm tàu được bơm chuy?n d?u hút qua bầu lọc tới két lắng FO. Tại két l?ng các tạp chất bẩn và nước được lắng xuống và xả ra ngoài qua các van xả, ở két lắng nhiên liệu có thể hâm sơ bộ để việc lắng tốt hơn. Nhiên liệu từ két lắng qua hộp van V-4 tiếp tục đến bầu hâm của máy lọc nhờ bơm chuyển rồi đến máy lọc ly tâm qua van V-6. Sau khi qua máy lọc để tách bỏ nước cặn bẩn nhiên liệu được đưa về két trực nhật FO qua van V-7. Từ két trực nhật, nhiên liệu chảy về két hoà trộn qua van 3 ngả, qua phin lọc rồi được bơm cấp dầu đẩy qua bầu lọc tiếp tục được hâm tại bầu hâm để đảm bảo độ nhớt 2,5- 4oBY của nhiên liệu đúng giá trị quy định trước BCA. Sau đó theo đường ống cao áp qua vòi phun đưa vào xilanh động cơ. - Hệ thống nhiên liệu nhẹ : Gồm két trực nhật DO lắp song song với két trực nhật FO. Trước khi tàu manơ hoặc điều động từ 20 - 30 phút cần chuyển việc sử dụng hệ thống nhiên liệu nặng sang hệ thống nhiên liệu nhẹ bằng van chuyển 3 ngả V-8 có tác dụng làm nhiệt độ của nhiên liệu thay đổi từ từ khi chuyển từ nhiên liệu nặng sang nhiên liệu nhẹ và ngược lại để tránh hiện tượng kẹt piston plunger của BCA. Chú ý việc đóng mở các van cần từ từ. 2-2. Hệ thống bôi trơn I. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống bôi trơn 1. Nhiệm vụ. Nhiệm vụ quan trọng nhất của hệ thống bôi trơn động cơ là, cung cấp liên tục dầu nhờn cho các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết có chuyển động tương đối với nhau trong động cơ như: Cổ trục, cổ biên, chốt piston, sơmi xylanh, con trượt, chốt ngang của cơ cấu con trượt, và các bộ phận khác như gối trục cam, gối đòn gánh xupáp, các bánh răng truyền động Mục đích tạo ra nêm dầu để giảm trở lực ma sát. Ngoài tác dụng giảm ma sát bôi trơn còn có tác dụng: - Tẩy rửa các bề mặt tiếp. - Làm mát các bề mặt ma sát. - Bao kín khe hở nhỏ do có màng dầu bôi trơn đệm giữa chúng. - Ngoài ra dầu nhờn còn dùng làm mát đỉnh piston, làm môi chất cho hệ thống điều khiển, đảo chiều. - Dầu bôi trơn còn bao phủ các chi tiết để chống oxy hoá các chi tiết. 2. Yêu cầu: - Trong hệ thống có nhiều động cơ thì mỗi động cơ phải có một hệ thống bôi trơn độc lập và giữa chúng có sự liên hệ hỗ trợ nhau. - Dầu nhờn phải được đi đến tất cả các vị trí cần bôi trơn, lưu lượng và áp suất dầu bôi trơn phải phù hợp với từng vị trí bôi trơn. - Hệ thống dầu nhờn phải đơn giản, làm việc tin cậy đảm bảo suất tiêu hao dầu nhờn là nhỏ nhất. II. Phân loại hệ thống bôi trơn 1. Hệ thống bôi trơn các te ướt. 11
12. + Sơ đồ hệ thống: Sinh hµn dÇu nhên V an ®iÒu chØnh nhiÖt ®é V an ®iÒu chØnh Fin läc ¸p lùc dÇu V an dÇu håi V -4 V -5 B¬m C ¸c te L­íi läc th« B¬m tay Hình 2-3: Hệ thống bôi trơn các te ướt. + Nguyên lý làm việc Dầu nhờn chứa trong các te của động cơ được bơm hút qua lưới lọc thô đến phin lọc tinh. Trước khi đến bầu làm mát dầu qua van điều tiết nhiệt độ bằng tay hay tự động van này có tác dụng cảm ứng nhiệt độ của dầu để điều chỉnh lượng dầu qua sinh hàn nhiều hay ít nhằm duy trì nhiệt độ của dầu nhờn ổn định trước khi vào động cơ. Hệ thống còn được bố trí van điều chỉnh áp suất, bằng cách điều chỉnh sức căng lò xo của van này ta có thể điều chỉnh áp suất trong hệ thống. Còn để điều chỉnh áp lực dầu trên đường ống chính có thể dùng van dầu hồi. Để cung cấp dầu bôi trơn trước khi khởi động hoặc trong trường hợp động cơ làm việc với số vòng nhỏ, cần tăng thêm áp lực dầu đến giá trị định mức, dùng bơm độc lập. Toàn bộ dầu nhờn sau khi bôi trơn xong đều rơi xuống các te (các te làm nhiệm vụ chứa dầu nên gọi là các te ướt). Hệ thống bôi trơn các te ướt cấu tạo đơn giản nhưng tính tin cậy, an toàn trong khai thác không được bảo đảm. Vì lượng dầu chứa trong các te không nhiều, vòng tuần hoàn lớn, dầu chóng bẩn. Khi tàu nghiêng lắc trong sóng miệng hút dầu có thể bị nhô lên khỏi mặt thoáng của dầu, làm cho việc cung cấp dầu bị gián đoạn, gây mất áp lực. 2. Hệ thống bôi trơn các te khô: 2. Hệ thống bôi trơn các te khô: §éng c¬ Diesel Sinh hµn dÇu nhên V-1 M¸y läc dÇu nhên Fin läc V-3 C¸c te BÇu h©m V-2 B¬m V-7 V-6 V-4 V-5 B¬m V-8 KÐt dÇu tuÇn hoµn L­íi läc th« 12
13. Hình 2-4: Hệ thống bôi trơn các te khô. + Nguyên lý làm việc: - Mạch bôi trơn. Hệ thống này bao gồm két tuần hoàn được bố trí dưới các te, chứa dầu từ các te chảy xuống. Dầu nhờn từ két được bơm bánh răng hút đưa qua lưới lọc, qua phin lọc tới sinh hàn vào đường ống chính dẫn đi bôi trơn máy chính. Trước khi đến sinh hàn dầu qua van điều tiết nhiệt độ để điều chỉnh lượng dầu nhờn qua sinh hàn nhiều hay ít nhằm duy trì nhiệt độ thích hợp trước khi vào bôi trơn. Van dầu hồi V-3 điều chỉnh áp lực dầu trong đường ống chính. - Mạch lọc dầu. Ngoài ra còn một hệ thống khác không mắc nối tiếp với hệ thống trên, dầu nhờn từ két tuần hoàn được bơm bánh răng hút qua bầu hâm để vào máy lọc dầu phân ly, còn dầu sạch được bơm đẩy hồi về két tuần hoàn. Hai bơm hút và đẩy thường lắp ngay trong máy lọc. Lượng dầu chứa trong két tuần hoàn phụ thuộc vào công suất động cơ và kiểu loại động cơ. Nếu động cơ có công suất trung bình trở xuống và động cơ không có patanh bàn trượt, người ta dùng một loại dầu bôi trơn chung cho cả các ổ đỡ và sơmi xilanh. Nếu động cơ patanh bàn trượt và động cơ có công suất lớn, dùng dầu bôi trơn xilanh riêng, hệ thống bôi trơn riêng cho sơ mi xilanh bằng bơm riêng, cỏc bơm này đưa dầu xilanh đến bôi trơn thành vách sơ mi xilanh. Ưu điểm: Thời gian sử dụng dầu nhờn dài hơn, an toàn tránh được nổ hơi dầu trong các te. 2-3. Hệ thống làm mát I. Nhiệm vụ của hệ thống làm mát Hệ thống làm mát có nhiệm vụ mang một phần nhiệt từ các chi tiết của động cơ (ví dụ: Sơ mi xilanh, nắp xilanh, đỉnh piston ) bị nóng lên trong quá trình làm việc do tiếp xúc với khí cháy hoặc do ma sát. Ngoài ra còn có nhiệm vụ làm mát cho khí tăng áp, dầu bôi trơn. Để làm mát xilanh và nắp xilanh người ta thường dùng nước ngọt hay nước biển. Để làm đỉnh piston, thường dùng dầu bôi trơn hay nước ngọt làm mát riêng. Công chất làm mát có thể là nước ngọt hay dầu diesel nhẹ. II. Các hệ thống làm mát dùng cho diesel tàu thuỷ 1. Hệ thống làm mát hở (1 vòng) Hệ thống này dùng nước ngoài mạn tàu để làm mát trực tiếp cho động cơ sau đó lại xả ra ngoài mạn. Hệ thống làm mát hở thường dùng cho động cơ công suất nhỏ. * Nguyên lý làm việc: Nước ngoài mạn tàu qua van thông biển, qua bầu lọc đến bơm đưa đi làm mát cho dầu ở sinh hàn dầu và sau đó đi làm mát cho các bộ phận trong động cơ, sau đó xả ra ngoài mạn tàu. Để tránh nước vào làm mát cho động cơ quá lạnh, người ta nối giữa đường ra và đường vào của nước làm mát bằng một đường ống trên đó bố trí van điều tiết nhiệt độ. 13
14. * Sơ đồ hệ thống. Van Van ®iÒu tiÕt nhiÖt ®é x¶ m¹n §éng c¬ Diesel Van V-1 Sinh hµn dÇu nhên th«ng biÓn BÇu läc B¬m Hình 2-5: Hệ thống làm mát hở Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ. Nhược điểm: Có nhiều nhược điểm lớn chính như sau: - Nhiệt độ nước làm mát ra khỏi động cơ không được vượt quá 50 – 55 oC để tránh tạo ra hiện tượng kết tủa muối làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của hệ thống, ngoài ra lượng muối đóng cặn trên đường ống làm tắc ống. Nhiệt độ nước ngoài tàu thay đổi rất lớn tuỳ thuộc vào vùng hoạt động của tàu và thời tiết dẫn đến nhiệt độ của các vách làm mát cũng thay đổi làm cho ứng suất nhiệt của các chi tiết tăng lên. Ngoài ra khi nhiệt độ thấp có khả năng ngưng tụ hơi nước kết hợp với sản phẩm cháy tạo thành các loại axít làm tăng mức độ ăn mòn sơmi xilanh. 2. Hệ thống làm mát kín (2 vòng) Hệ thống này gồm 2 vòng tuần hoàn. - Vòng tuần hoàn nước ngọt: Làm mát trực tiếp cho động cơ, máy nén tăng áp, tua bin khí xả và nó tuần hoàn trong một chu trình kín.- Vòng tuần hoàn nước mặn: Dùng nước ngoài mạn tàu làm mát cho dầu nhờn, nước ngọt, không khí tăng áp rồi xả ra ngoài mạn tàu. * Sơ đồ hệ thống. Két giãn Bầu tách nở khÝ Sinh hàn khí tăng áp V-14 V-19 Bơm nước ngọt V-13 V-16 Bầu hâm Động V-15 cơ Diesel V-18 V-17 V-11 V-9 Sinh hàn nước ngọt V-10 V-12 Bầu lọc V-8 V-7 V-6 Sinh hàn dầu nhờn V-5 V-2 V-1 V-4 Bơm nước biển Van thông mạn Bầu lọc V-3 Van thông đáy Hình 2-6: Hệ thống làm mát kín 14
15. * Nguyên lý làm việc. + Vòng tuần hoàn hở: Nước từ ngoài mạn tàu qua van thông biển, qua phin lọc nhờ bơm qua sinh hàn dầu nhờn, sinh hàn nước ngọt đồng thời qua làm mát cho sinh hàn khí tăng áp rồi ra ngoài. + Vòng tuần hoàn kín: Nước ngọt sau khi ở động cơ ra qua sinh hàn nước ngọt được bơm hút đưa vào động cơ. Một phần nước nóng ra khỏi động cơ được đưa vào két dãn nở để thoát hơi, thoát khí sau đó lại về trước bơm. Lượng nước hao hụt được bổ sung qua két dãn nở. Các van điều tiết nhiệt độ duy trì nhiệt độ cần thiết cho hệ thống . Trước khi khởi động động cơ cần hâm động cơ, mở hơi hâm vào bầu hâm, sau đó chạy bơm nước ngọt. Nhiệt độ nước ngọt ra khỏi động cơ khoảng 65- 80 oC, còn hiệu số nhiệt độ nước ngọt ở cửa ra và vào động cơ khoảng Δ T = 8 -10oC. * Ưu điểm: Khống chế được chất lượng nước làm mát nên hệ thống đường ống, các khoang chứa nước làm mát sạch. Mặt khác đảm bảo nhiệt độ nước vào động cơ không thấp quá nên giảm được ứng suất nhiệt. * Nhược điểm: Hệ thống cồng kềnh, phải mang theo nước ngọt. 2-4. Hệ thống khởi động, đảo chiều I. Hệ thống khởi động 1. Nhiệm vụ và yêu cầu: Động cơ đang ở trạng thái dừng, để nó có thể bắt đầu hoạt động cần phải dùng một nguồn năng lượng bên ngoài nào đó lai động cơ đến một tốc độ quay khởi động (n kđ), đó là tốc độ quay nhỏ nhất mà vận tốc trung bình của piston đạt đến giá trị C m cần thiết để nhiên liệu có thể tự bốc cháy và động cơ có thể làm việc. Có nhiều phương pháp khởi động động cơ diesel. Khởi động bằng tay, khởi động bằng động cơ điện, khởi động bằng những động cơ xăng phụ, khởi động bằng không khí nén. Khởi động bằng không khí nén là phương pháp chủ yếu của động cơ diesel tàu thuỷ. Điều kiện để động cơ có thể khởi động bằng khí nén khi piston ở bất kỳ vị trí nào chỉ có thể thực hiện được với động cơ có nhiều xilanh. Cụ thể động cơ 4 kỳ thì ít nhất phải có 6 xilanh và động cơ 2 kỳ ít nhất có 4 xilanh. * Yêu cầu khởi động bằng khí nén. - Khí nén phải đủ áp lực để làm quay trục khuỷu dễ dàng (thông thường từ 10 - 30 kg/cm 2). Lượng khí nén phải đủ để khởi động động cơ được 10 - 20 lần. - Khí nén vào khởi động động cơ phải ở thời kỳ sinh công của từng xilanh và theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Thời gian khí nén vào xilanh phải kết thúc trước khi supáp xả của xilanh đó mở - Sau khi khởi động xong khí nén trên đường ống phải được xả ra ngoài để đảm bảo an toàn. 2. Hệ thống khởi động bằng không khí nén cấp vào trong buồng đốt động cơ a. Hệ thống khởi động trực tiếp bằng không khí nén. Thường sử dụng cho động cơ cao tốc, công suất nhỏ. * Sơ đồ hệ thống. 1. Máy nén gió. 5. Tay khởi động. 2. Chai gió. 6. Đĩa chia gió. 3. Van chặn chính. 7. Đường gió phụ. 4. Van khởi động chính. 8. Các xupáp khởi động. 15
16. Hình 2-7: Hê thống khởi động trực tiếp * Nguyên lý làm việc: - Trước khi khởi động phải kiểm tra áp lực chai gió (2). - Khi mở van (3) khí nén từ bình (2) vào hộp van khởi động (4). Khi ta ta ấn tay khởi động, gió vào đĩa chia gió (6) là hộp van phân phối. Khí nén từ bộ phận phân phối lần lượt vào các xilanh theo thứ tự nổ của động cơ, qua các xupáp khởi động tác dụng lên piston làm quay trục khuỷu. Tốc độ trục khuỷu tăng dần và đến khi tự làm việc được thì ngừng ấn tay (5) cho hoạt động bằng nhiên liệu. Khoá van (3) lại, khí nén theo đường (7) ra ngoài bảo đảm an toàn. Áp lực ở chai gió (2) thiếu thì dùng máy nén (1) bổ sung đạt đến áp lực yêu cầu. b. Hệ thống khởi động gián tiếp bằng không khí nén. * Sơ đồ hệ thống: 1. Máy nén gió. 6. Tay khởi động. 2. Chai gió. 7. Đường gió phụ 3. Van chặn chính. 8. Đường gió chính. 4. Van khởi động chính. 9. Các xupáp khởi động. 5. Van khởi động. 10. Đĩa chia gió. Hình 2-8: Hê thống khởi động gián tiếp * Nguyên lý hoạt động: Khi mở van (3), khí nén từ chai gió (2) vào hộp (4) theo đường (T) lên hộp van (5) theo đường (H) vào phần trên hộp van khởi động chính (4) tạo nên sự cân bằng áp suất nên hộp van khởi động đóng chặt. Khi ấn tay khởi động (6) xuống, mở thông đường (H) và (C) nên khí nén trên hộp (4) theo đường (C) ra ngoài tạo nên sự chênh lệch áp suất, do đó hộp (4) mở khí nén ra và được chia làm 2 đường: đường gió chính và đường gió tới đĩa chia gió 16
17. - Phần lớn khí nén chủ yếu theo đường (8) đến chờ sẵn ở các xupáp khởi động đó là đường gió chính để khởi động. - Phần kia vào đĩa chia gió (10) sau đó vào phần trên của xupáp khởi động theo thứ tự nổ của động cơ, nhờ trục phân phối tác động vào đĩa chia gió để thông đường gió phụ tới từng xupáp khởi động. Mở xupáp khởi động cho đường gió chính vào xilanh d? khởi động động cơ. - Khi khởi động xong, ngừng ấn tay khởi động, khoá van (3) và nạp bổ sung nhờ máy nén khí. Hệ thống khởi động gián tiếp được sử dụng phần lớn cho động cơ diesel lai chân vịt. II. Hệ thống đảo chiều 1. Nhiệm vụ, các phương pháp đảo chiều, yêu cầu khi đảo chiều Để thay đổi chiều chuyển động của tàu (tiến, lùi hoặc ngược lại) có thể thực hiện các biện pháp sau: - Đảo chiều quay trục khuỷu bằng hệ thống đảo chiều bố trí ngay trên động cơ. - Đảo chiều quay của chân vịt bằng khớp nối ly hợp đảo chiều bố trí giữa động cơ và chân vịt. Theo cách này cho phép động cơ luôn làm việc theo một chiều quay nhất định và do đó có thể dùng động cơ không tự đảo chiều làm động cơ chính lai chân vịt. - Dùng chân vịt biến bước: Cho phép động cơ tận dụng hết công suất trong điều kiện thuận lợi. + Đối với thiết bị phân phối khí khởi động kiểu van trượt hướng tâm, dùng phương pháp dịch trục phân phối để đảo chiều động cơ. + Đối với thiết bị phân phối kiểu tấm trượt dạng đĩa, dùng phương pháp quay tương đối trục phân phối một góc nhất định so với trục khuỷu. Khi đảo chiều động cơ phải tuân theo thứ tự nghiêm ngặt các thao tác với những quy định sau: - Khi kết thúc đảo chiều thì mới khởi động động cơ. Chỉ khởi động động cơ khi trục phân phối khí đã chuyển hoàn toàn sang vị trí tiến hoặc lùi. - Sau khi động cơ quay đến vòng quay khởi động dưới tác dụng của không khí nén, bắt đầu cung cấp nhiên liệu, phải đình chỉ ngay việc cung cấp khí nén. - Không được đảo chiều động cơ khi nó đang làm việc, phải dừng động cơ, sau đó tiến hành đảo chiều rồi mới khởi động lại. - Khi manơ: các động tác đảo chiều, khởi động phải được thực hiện an toàn trong thời gian ngắn nhất. - Yêu cầu các tay điều khiển phải được dịch chuyển dễ dàng, cho phép thao tác thuận lợi nhẹ nhàng. Cần phải có các thiết bị bảo vệ để hạn chế thấp nhất những thao tác sai. 2. Cơ cấu đảo chiều trực tiếp bằng cách dịch trục cam a. Sơ đồ cấu tạo: 1. Đường dẫn khí nén. 8. Khớp nối. 2. Van đảo chiều. 9.Trục cam. 3,4. Bình dầu. 10. Cam xả khi lùi. 5. Piston. 11. Cam xả khi tiến. 6. Xi lanh chứa dầu. 12. Cam hút khi lùi. 7. Phớt kín dầu. 13. Cam hút khi tiến. 14. Con đội xupap hút. 15. Con đội xupap xả. 17
18. Hình 2-9: Cơ cấu đảo chiều trực tiếp bằng cách dịch trục cam Trong cơ cấu này, tương ứng với mỗi xupáp của động cơ có 2 cam dẫn động (một cam tiến và một cam lùi). Giữa 2 cam có mặt vát chuyển tiếp để con đội có thể trượt từ cam này sang cam khác dễ dàng. Khi đẩy trục cam di động dọc trục, các cam khác bị đẩy đi, nên con đội đang tiếp xúc với cam này sẽ chuyển sang tiếp xúc với cam khác. Do đó pha phân phối khí và thứ tự nổ của động cơ sẽ thay đổi làm động cơ hoạt động theo chiều ngơuợc lại. b. Nguyên lý hoạt động: - Khi tàu chạy tới (động cơ quay theo chiều thuận) thì xoay van (2) ở vị trí "tới". Khí nén qua van (2) vào bình (3) và nén dầu xuống piston (5) bị dịch chuyển sang phải kéo theo trục cam di động sang bên phải, các con đội tiếp xúc với các cam tới (lúc này không khí trong bình (4) thoát ra ngoài theo van (2) dần trong xi lanh phía phải sẽ dâng lên đầy bình. - Muốn tàu chạy lùi (động cơ quay theo chiều ngược lại) thì trước tiên phải dừng động cơ lại. Tiếp sau đó mới xoay van (2) về vị trí "lùi", khi đó khí nén sẽ vào bình (4) đẩy dầu xuống làm piston bị đẩy sang trái. Trục cam sẽ bị đẩy sang trái làm con đội chuyển sang tiếp xúc với các cam lùi, động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại. Câu hỏi ôn tập: 1. Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp nhiên liệu, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu nhẹ (có sẵn sơ đồ). 2. Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp nhiên liệu, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu nặng (có sẵn sơ đồ). 3. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống bôi trơn, nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn các te ướt (có sẵn sơ đồ). 4. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống bôi trơn, nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn các te khô (có sẵn sơ đồ). 5. Nhiệm vụ, nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát hở (có sẵn sơ đồ). 6. Nhiệm vụ, nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát kín (có sẵn sơ đồ). 7. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống khởi động, nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động trực tiếp (có sẵn sơ đồ). 8. Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống khởi động, nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động gián tiếp (có sẵn sơ đồ). 18
19. Chương III KHAI THÁC VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ 3-1. Chuẩn bị khởi động và khởi động động cơ I. Chuẩn bị khởi động 1. Yêu cầu chung: Trước khi khởi động động cơ cần phải có giai đoạn chuẩn bị nhằm bảo đảm cho động cơ, các trang thiết bị, các đường ống và nồi hơi phải ở trạng thái kỹ thuật tốt. Sau khi nhận mệnh lệnh của thuyền trưởng, máy trưởng cần phải chuẩn bị động. Mệnh lệnh của thuyền trưởng phải tuân thủ đúng thời gian qui định của nhà máy chế tạo về thời gian chuẩn bị khởi động. Công việc chuẩn bị khởi động và khởi động động cơ phải tiến hành theo qui trình được nhà máy chế tạo hướng dẫn. * Trước khi khởi động động cơ, nhiệt độ không khí trong buồng máy không được thấp hơn 8 oC. Trong trường hợp cần thiết phải sấy nóng động cơ. * Trước khi khởi động phải: - Kiểm tra hoạt động của trạm điện thoại buồng máy, các phương tiện liên lạc giữa buồng máy và ca bin lái. - Kiểm tra số chỉ các đồng hồ ở buồng máy và ca bin lái cho thật khớp nhau. - Kiểm tra các phương tiện chiếu sáng và đề phòng sự cố. - Kiểm tra sự thiếu đủ và tình hình làm việc của các phương tiện phòng chữa cháy trong buồng máy. - Kiểm tra tình trạng của máy lái. * Trong thời gian chuẩn bị khởi động sĩ quan trực ca phải ghi vào sổ nhật ký vận hành tất cả các mệnh lệnh từ ca bin lái và mệnh lệnh của máy trưởng, thời gian thực hiện thao tác chuẩn bị máy, kết quả kiểm tra và đo đạc. * Sau khi chuẩn bị máy xong, sĩ quan trực ca phải báo cho máy trưởng biết và chỉ khi có lệnh của máy trưởng mới được khởi động động cơ. 2. Chuẩn bị hệ thống bôi trơn - Kiểm tra dầu bôi trơn trong hệ thống, nếu thiếu phải bổ sung. - Khi cần thiết phải hâm nóng dầu bôi trơn. Nhiệt độ dầu bôi trơn không thấp hơn 15-18 oC nhưng không lớn hơn 45oC. Nếu không có thiết bị hâm dầu chuyên dùng, có thể hâm dầu qua động cơ trong thời gian sấy nóng động cơ. - Phải nạp đầy dầu bôi trơn vào các thiết bị bôi trơn áp lực và cấp dầu bôi trơn cho các vị trí bằng bơm tay hoặc chuyên dùng. Kiểm tra điều chỉnh lượng dầu đi bôi trơn cho các bộ phận, chi tiết cần bôi trơn và các bầu tra mỡ ép. - Kiểm tra các bộ phận lọc dầu, bình làm mát dầu, các bộ điều chỉnh nhiệt độ, xoay các van trên đường ống dẫn dầu bôi trơn đúng với vị trí làm việc. Khởi động bơm dầu độc lập. Đối với động cơ mà bơm dầu được dẫn động từ động cơ thì sử dụng bơm dầu dự trữ hoặc bơm tay. Tăng dần áp lực dầu bôi trơn và làm mát piston đến áp suất qui định.trong quá trình bơm dầu đồng thời via máy. - Mở các van nước tuần hoàn của bình làm mát dầu. Kiểm tra nước làm mát xem có lẫn dầu không. 3. Chuẩn bị hệ thống làm mát a) Đối với động cơ làm mát trực tiếp bằng nước biển: 19
20. Phải xoay các van trên đường ống đúng với vị trí làm việc. Chuẩn bị khởi động và khởi động bơm nước độc lập nếu có. Tăng dần áp suất nước làm mát đến áp suất công tác kiểm tra sự rò rỉ các hệ thống đường ống nước làm mát. Sau khi nhận mệnh lệnh "chuẩn bị" từ buồng chỉ huy phải xoay các van của hệ thống làm mát sang vị trí cung cấp nước biển bằng bơm dẫn từ động cơ. Trong thời tiết giá lạnh, nếu nhiệt độ nước làm mát <15 oC thì phải sấy nóng đều đặn và từ từ động cơ đến nhiệt độ 25-45oC bằng thiết bị sấy nóng hoặc nước nóng từ máy phụ. Nếu sấy nóng động cơ bằng hơi nước thì phải kiểm tra trước xem tất cả các khoang làm mát đã nạp đầy nước chưa, sau đó dẫn hơi nước với p< 2,5 kg/cm2 vào phần dưới blốc xi lanh và tiến hành sấy nóng từ từ đến nhiệt độ không quá 45 oC. Nghiêm cấm sấy động cơ chỉ bằng hơi nước trong khi khoang làm mát chưa có nước. b) Đối với hệ thống làm mát kín cần phải: - Kiểm tra lượng nước ngọt trong HTLM nếu thiếu phải bổ sung. - Xoay các van trên đường ống làm mát đúng vị trí làm việc, chuẩn bị khởi động và khởi động bơm nước ngọt, tăng dần áp suất nước làm mát đến áp suất làm việc, xả hết không khí ra khỏi hệ thống. - Kiểm tra tình trạng làm việc của bộ điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát. - Tiến hành chuẩn bị khởi động và khởi động bơm nước tuần hoàn của HTLM, mở các van nước tuần hoàn của HTLM, kiểm tra lượng nước tuần hoàn. - Xoay các van khoá trên đường ống làm mát vòi phun đúng vị trí làm việc. Chuẩn bị khởi động và khởi động các bơm làm mát vòi phun. 4. Chuẩn bị hệ thống nhiên liệu: - Kiểm tra mức nhiên liệu trong két trực nhật, xả cặn, xả nước trong két trực nhật và két lắng. - Kiểm tra các bộ lọc nhiên liệu, xả nước lắng đọng ở các bộ lọc. Xoay các van trên đường ống nhiên liệu đến động cơ đúng vị trí làm việc. Nạp đầy nhiên liệu vào các đường ống cho đến khi hết không khí. - Kiểm tra các cơ cấu điều chỉnh sự cấp nhiên liệu của BCA có bị kẹt không. Đối với động cơ làm việc với nhiên liệu nặng thì cần phải xoay các van tương ứng phục vụ làm việc với nhiên liệu nhẹ trong thời gian khởi động. - Nếu sử dụng nhiên liệu có độ nhớt cao thì phải hâm nóng các đường ống của hệ nhiên liệu phù hợp với bản hướng dẫn. - Tiến hành khởi động bơm cấp và bơm tuần hoàn nhiên liệu. 5. Chuẩn bị hệ thống khởi động, quét gió: - Trước khi khởi động phải kiểm tra áp suất không khí trong các bình chứa, nếu áp suất thấp phải nạp vào. Xả nước và dầu ra khỏi chai gió, khí nén trước khi vào bình chứa nhất thiết phải được làm mát cho đến nhiệt độ không quá 40 oC. Nghiêm cấm không được nạp khí chưa làm mát vào các bình chứa vì dễ gây hiện tượng nổ đường ống khí và các bình chứa. Nghiêm cấm những va chạm mạnh vào đường ống khí cao áp. - Mở các van đóng kín trên đường ống khởi động dẫn từ bình chứa đến trạm điều khiển và xupap khởi động chính. Khi mở van cần nhẹ nhàng tránh sự tác động của sóng va đập của khí nén gây hiện tượng nổ vỏ ống. - Kiểm tra tình hình hoạt động của thiết bị khởi động. 6. Chuẩn bị hệ trục - Kiểm tra xem có các vật lạ trên hệ thống trục, nhả thiết bị hâm trục. - Để đảm bảo nước nhỏ từng giọt qua cụm nắp bít kín của ống bao trục, phải nới lỏng cụm nắp bít kín của ống bao trục nếu bộ kín trục bằng tơrết. Nếu bao trục chân vịt là cao su, gỗ gai ắc thì phải kiểm tra độ mở các van trên đường ống làm mát và dẫn nước đến làm mát ống bao trục. - Đối với ống bao trục chân vịt được bôi trơn bằng dầu thì phải bơm dầu đến ống bao trục. Kiểm tra mức dầu nhờn các két trọng lực và trong các gối đỡ trung gian và gối đỡ chặn, nếu thiếu đổ thêm đến mức qui định. Kiểm tra và chuẩn bị hệ thống làm mát cho các gối đỡ. Kiểm tra tình trạng làm việc của các khớp nối ly hợp của hệ trục, tiến hành đóng mở ly hợp vài lần từ trạm điều khiển. 20
21. - Đối với động cơ làm việc với chân vịt biến bước thì phải xoay cánh chân vịt về vị trí bước không trước khi khởi động. 7. Via trục và khởi động thử động cơ - Đối với động cơ nối trực tiếp với chân vịt hoặc qua hộp số thì chỉ tiến hành khởi động thử khi có sự đồng ý của buồng chỉ huy. - Đối với động cơ nối với chân vịt qua truyền động thuỷ lực khi tiến hành quay trục và khởi động thử nếu đã nhả khớp nối ly hợp thì không cần sự cho phép của buồng chỉ huy. - Trước khi cho thiết bị via trục làm việc phải biết chắc rằng: + Các van trên đường gió khởi động đã đóng kín. + Máy via trục đã đóng không được khởi động động cơ. - Khi đã tiến hành chuẩn bị thật tốt thì bật công tắc của thiết bị via trục. Via trục khuỷu từ 2-3 vòng quay khi đã mở các van chỉ thị. Khi via trục thì tiến hành đồng thời với việc bơm dầu bôi trơn và kiểm tra trong xilanh có nước, dầu nhờn, nhiên liệu không. - Đối với động cơ nối với chân vịt qua truyền truyền động thuỷ lực, hoặc các khớp nối ly hợp trên đường trục thì sau khi via trục xong phải đóng thiết bị via trục theo đúng hướng dẫn. - Tiến hành thử tay chuông giữa buồng lái và buồng máy. - Khởi động thử động cơ ở một số vòng quay tiến và lùi, đồng thời mở các van chỉ thị để kiểm tra tình trạng kỹ thuật của động cơ. Sau khi khởi động thử thấy không có gì trục trặc thì động cơ coi như đã chuẩn bị xong, và báo cáo cho máy trưởng biết. II. Khởi động động cơ diesel chính. - Sau khi đã chuẩn bị xong động cơ, phải báo cho buồng chỉ huy và đặt tay chuông về vị trí sẵn sàng. Nhận được tín hiệu từ buồng máy, si quan boong trực ca phải xác nhận lại tín hiệu đặt kim tay chuông của buồng chỉ huy về vị trí sẵn sàng (stanby). - Sau khi nhận được lệnh cho phép khởi động từ buồng chỉ huy, sĩ quan máy trực ca phải trả lời bằng tay chuông rằng đã nhận được lệnh và đang thực hiện bằng cách đặt kim tay chuông ở buồng máy về vị trí phù hợp với lệnh từ buồng chỉ huy và tiến hành khởi động động cơ. * Công việc khởi động động cơ tiến hành theo trình tự sau: - Đặt tay ga điều khiển động cơ vào vị trí khởi động. - Khởi động động cơ bằng khí nén, tăng dần số vòng quay động cơ cho đủ để động cơ có thể chuyển sang làm việc với nhiên liệu, chuyển tay ga điều khiển sang vị trí làm việc. - Dựa vào tốc độ để xác lập số vòng quay phù hợp với tốc độ cho trước từ buồng chỉ huy. - Nếu khi chuyển sang làm việc với nhiên liệu động cơ bị dừng lại đột ngột, cần phải chuyển tay ga về vị trí "Stop" và tiến hành khởi động lại. Tránh trường hợp động cơ làm việc liên tục với không khí nén vì động cơ lúc này quá lạnh. - Sau khi khởi động xong, sĩ quan trực ca phải trực tiếp kiểm tra áp suất nhiệt độ dầu nhờn, nước làm mát, áp suất nhiên liệu, áp suất không khí tăng áp, xem động cơ làm việc có va đập hay tiếng ồn lạ không. - Nếu sau khi khởi động, áp suất nước hoặc dầu làm mát không tăng lên định mức hoặc bắt đầu giảm xuống thì cần phải giảm vòng quay động cơ đến thấp nhất nhưng động cơ vẫn phải làm việc ổn định, tiến hành khởi động bơm nước làm mát và bơm dầu dự trữ, báo cáo hư hỏng cho máy trưởng. - Sau khi khởi động xong, tiến hành nạp khí nén bổ sung vào chai gió. - Trong thời gian vận hành ít nhất một van khởi động chai gió khởi động luôn luôn mở. - Trong những trường hợp không có những chỉ dẫn của nhà chế tạo thì phụ tải ban đầu của động cơ không vượt quá 25-30% Ne định mức. 21
22. - Đối với động cơ có chân vịt biến bước thì chỉ được khởi động khi vị trí của các cánh chân vịt có bước xoắn điều chỉnh phù hợp với chế độ làm việc không tải (bước của chân vịt = 0). - Nếu động cơ có ly hợp thì khi khởi động nhất thiết phải nhả ly hợp. - Đối với thiết bị có hai động cơ làm việc với một chân vịt truyền động thuỷ lực thì cho phép khởi động một trong hai động cơ đó nhờ động cơ đang làm việc với điều kiện công suất của động cơ đang làm việc nhỏ hơn 70% công suất định mức và chiều quay của 2 động cơ là như nhau. 3-2. Vận hành động cơ diesel khi làm việc ở chế độ khai thác I. Nh÷ng c«ng viÖc vµ c¸c th«ng sè cÇn theo dâi: 1. Công việc cần làm * Trong thời gian động cơ làm việc, cần theo dõi thường xuyên sự hoạt động của động cơ, các trang thiết bị, đường ống, các thiết bị đo lường. Sĩ quan máy trực ca phải thường xuyên có mặt tại vị trí điều khiển để theo dõi chỉ số các đồng hồ đo và thực hiện mệnh lệnh từ buồng chỉ huy. Trong lúc vận hành khai thác động cơ, nếu phát hiện thấy hư hỏng cho phép sĩ quan máy trực ca giảm phụ tải và dừng động cơ khi có sự đồng ý của sỹ quan boong trực ca. Trong những trường hợp có nguy cơ đe doạ đến tính mạng con người, hoặc các hư hỏng của động cơ, cần phải dừng động cơ ngay thì sĩ quan máy trực ca có quyền giảm phụ tải và tắt động cơ sau đó báo cáo ngay cho buồng chỉ huy và máy trưởng. Nếu dừng động cơ chính quá đột ngột có thể gây sự cố cho tàu thì thuyền trưởng có quyền yêu cầu sĩ quan máy cho động cơ tiếp tục làm việc và thuyền trưởng phải chịu trách nhiệm về hậu quả xảy ra. 2. Các thông số cần phải theo dõi: - Số vòng quay của động cơ. - Áp suất và nhiệt độ dầu bôi trơn trước và sau phin lọc, vào động cơ, trước và sau bầu làm mát, mức dầu bôi trơn trong cacte, két tuần hoàn, két dầu xilanh - Áp suất và nhiệt độ nước làm mát vào và ra khỏi các xi lanh, tua bin khí xả, vào và ra khỏi các bầu làm mát. - Nhiệt độ khí xả của từng xi lanh, áp suất và nhiệt độ không khí tăng áp, nhiệt độ trung bình của khí xả sau ống góp khí xả. - Áp suất nhiên liệu sau bơm cấp nhiên liệu, áp suất và nhiệt độ và độ nhớt của nhiên liệu vào động cơ. Mức nhiên liệu trong các két nhiên liệu. - Nhiệt độ các gối đỡ trục trung gian của động cơ, truyền động bánh răng, khớp nối đảo chiều. - Áp suất không khí nén trong các chai gió. II. Chăm sóc động cơ khi mới hoạt động Thời gian kể từ lúc khởi động động cơ cho đến khi thiết lập được phụ tải định mức phải theo đúng qui định của nhà chế tạo. Nghiêm cấm rút ngắn thời gian làm nóng động cơ, trừ trường hợp do các yêu cầu an toàn cho con người. Động cơ được coi là đã làm nóng và sẵn sàng mắc phụ tải nếu ở các chế độ tải ổn định, nhiệt độ nước, dầu bôi trơn vào và ra khỏi động cơ đã ổn định, độ chênh lệch nhiệt độ đầu vào và đầu ra phù hợp với giá trị cho phép. - Đối với động cơ làm mát trực tiếp bằng nước biển thì nhiệt độ nước ra không lớn hơn 40-50 oC, nhiệt độ LO không lớn hơn 60oC - Trong mọi trường hợp, khi mắc phụ tải cho động cơ làm việc, cần phải tiến hành từ từ, không được đột ngột tăng hoặc giảm vòng quay làm ảnh hưởng xấu đến sự làm việc của động cơ. - Không nên cho động cơ làm việc quá lâu ở chế độ tải thấp và không tải, tránh hiện tượng làm cho quá trình phun và cháy nhiên liệu trong động cơ không hoàn thiện. 22
23. - Trong quá trình làm nóng động cơ, không cho phép tăng đột ngột nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn vì sẽ gây ra ứng suất nhiệt cho động cơ cũng như tăng sự đóng cáu cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt. - Khi nhiệt độ nước làm mát tăng đột ngột hoặc nhiệt độ dầu bôi trơn giảm thì cần điều chỉnh các van xả nước ra mạn hoặc vào bầu làm mát một cách phù hợp. III. Khai thác động cơ ở chế độ định mức, chăm sóc các hệ thống - Trong điều kiện bình thường của chuyến đi biển, cần phải giữ không đổi số vòng quay định mức và công suất của động cơ ở chế độ định mức phù hợp với qui định của nhà chế tạo. - Không phụ thuộc vào mức nước của tàu và điều kiện thời tiết vòng quay động cơ vẫn ở chế độ định mức, tay ga ở vị trí tương ứng với áp suất Pi định mức. - Nghiêm cấm động cơ làm việc ở vòng quay tới hạn. Theo định kỳ phải kiểm tra để phân phối đồng đều phụ tải giữa các xi lanh đó là: Kiểm tra nhiệt độ khí xả Tkx, áp suất trung bình chỉ thị Pi của các xi lanh, sự chênh lệch của các thông số T kx, Pi nằm trong giới hạn cho phép. - Khi nhiệt độ, độ ẩm không khí tăng, áp suất khí quyển giảm thì phải giảm công suất và số vòng quay của động cơ sao cho Tkx của các xilanh không vượt quá giới hạn cho phép. - Theo định kỳ nhưng ít nhất trong 1 giờ cần phải kiểm tra tình hình làm việc và bôi trơn các chi tiết của động cơ. - Nếu thấy nhiệt độ của các gối đỡ tăng hơn bình thường thì tiến hành giảm phụ tải của động cơ đồng thời tăng dầu bôi trơn đến các gối đỡ. Nghiêm cấm làm lạnh các gối đỡ bằng nước lạnh. - Nếu số vòng quay của động cơ tăng đột ngột hoặc các xupáp an toàn thường xuyên làm việc thì cần phải dừng động cơ để tìm nguyên nhân khắc phục. Trong quá trình vận hành động cơ, phải chú ý lắng nghe mọi tiếng ồn, tiếng gõ và sự rung động của động cơ nếu thấy lạ phải xem xét và sử lý. 1. Chăm sóc hệ thống bôi trơn trong thời gian động cơ làm việc - Phải thường xuyên đảm bảo nhiệt độ dầu bôi trơn không đổi trong hệ thống, đồng thời đảm bảo việc cấp dầu bôi trơn đến các chi tiết phù hợp với bảng hướng dẫn. - Nếu áp suất trong hệ thống giảm đột ngột hoặc nhiệt độ dầu bôi trơn tăng quá mức qui định thì cần phải giảm vòng quay của động cơ, chuyển sang bôi trơn bằng bơm dự trữ. Nếu khi giảm vũng quay và khởi động bơm dầu dự trữ áp suất không tăng, nhiệt độ dầu bôi trơn không giảm đến trị số bình thường thì cần phải dừng động cơ để khắc phục. - Theo định kỳ nhưng ít nhất 1lần/1giờ, phải kiểm tra dầu trong két tuần hoàn hoặc cácte. Nếu thấy hiện tượng giảm quá nhanh thì có thể do các nguyên nhân sau: - Các kột dầu hoặc bầu làm mát bị rò, các xécmăng dầu bị gãy, mài mòn quá mức qui định, đường ống dẫn, gioăng làm kín bị hỏng. - Hiện tượng tăng mức dầu chứng tỏ trong dầu có lẫn nhiên liệu hoặc nước, ảnh hưởng không tốt đến sự làm việc của động cơ. - Phải điều chỉnh lượng dầu bụi tron được cấp liên tục, không quá nhiều, không quá ít, cần theo dõi hiệu áp suất dầu trước và sau bộ lọc. - Khi hiệu áp suất tăng quá giới hạn cho phép thì cần phải vệ sinh bầu lọc, định kỳ xả khí ở bầu lọc. Nếu hiệu áp suất giảm quá giới hạn cho phép phải thay lưới lọc. - Theo định kỳ phải xả khí ra khỏi khoang dầu của bầu làm mát, phải kiểm tra nước làm mát lấy từ khoang nước của bầu làm mát, xem có lẫn dầu trong nước không, duy trì cho áp suất dầu phải lớn hơn áp suất nước trong bầu làm mát dầu. 2. Chăm sóc hệ thống làm mát 23
24. - Phải thường xuyên đảm bảo không thay đổi áp suất, nhiệt độ nước (dầu) làm mát. Đảm bảo sự chênh lệch nước làm mát ra khỏi các xi lanh không quá 15oC. - Nếu áp suất giảm đột ngột hoặc nhiệt độ nước làm mát tăng quá mức qui định thì giảm vòng quay động cơ, khởi động bơm nước dự trữ. Khi làm vậy vẫn không được thì dừng động cơ để khắc phục. - Sau khi dừng động cơ phải mở ngay các van chỉ thị và quay trục khuỷu bằng thiết bị via trục, tiếp tục bơm dầu bôi trơn và nước làm mát để sao cho động cơ nguội một cách từ từ. - Trong mọi tình huống không cho phép giảm nhiệt độ nước làm mát xuống thấp hơn 15 oC. Nếu làm mát động cơ bằng nước lạnh dễ dẫn đến ứng suất nhiệt quá lớn làm nứt sơ mi và nắp xilanh. - Theo định kỳ nhưng ít nhất 1 lần trong 1 ca phải kiểm tra mức nước ngọt trong két bổ sung. - Phải kiểm tra xem nước ngọt có lẫn nước biển, dầu nhờn hay nhiên liệu không. - Theo dõi duy trì áp suất nước ngọt trong bầu làm mát lớn hơn áp suất nước mặn. 3. Chăm sóc hệ thống nhiên liệu - Thường xuyên xả cặn ra khỏi két lắng, két trực nhật. - Kiểm tra tình hình làm việc của các bầu lọc nhiên liệu. - Theo định kỳ kiểm tra nhiệt độ các BCA và đường ống cao áp bằng cách sờ tay. - Đối với động cơ sử dụng nhiên liệu nặng thì cần phải chuyển động cơ làm việc từ nhiên liệu nhẹ sang nhiên liệu nặng khi tải động cơ đã ổn định. - Hâm nhiên liệu nặng ở các bầu hâm bằng hơi nước phải đảm bảo nhiệt độ, độ nhớt, áp suất của nhiên liệu trước BCA theo đúng hướng dẫn của nhà chế tạo. 4. Chăm sóc hệ thống khởi động, quét gió - Ngay sau khi khởi động và sau đó theo định kỳ cần kiểm tra nhiệt độ ống khí khởi động dẫn đến các van khởi động, nếu thấy ống bị nóng lên cần phải ngắt nhiên liệu và tiến hành khắc phục hư hỏng. - Theo định kỳ, xả dầu, nước đọng trong bầu chứa không khí quét qua các vòi xả. - Kiểm tra số vòng quay của tuabin khí xả theo định kỳ. - Nếu tuabin khí-máy tăng áp bị hỏng cần phải dừng động cơ, tháo hoặc hãm chặt rôto của tua bin khí, máy tăng áp và chuyển động cơ sang làm việc với không khí hút từ buồng máy. IV. Khai thác động cơ ở các chế độ khác với định mức 1. Khi động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ điều động tàu. - Trước khi điều động tàu, si quan boong trực ca phải báo cáo cho buồng máy trước nửa giờ và lệnh cho buồng máy giảm số vòng quay ở tốc độ thấp và vừa. - Sau khi nhận tín hiệu điều động tàu, phải khởi động động cơ diesel lai MFĐ phụ và nếu có thể cho chúng làm việc song song. - Cho động cơ làm việc với nhiên liệu nhẹ. - Bổ sung khí nén cho đủ vào các chai gió. - Khi đảo chiều động cơ nối trực tiếp với chân vịt cần phải: + Ngắt nhiên liệu vào các xilanh bằng cách đặt tay ga ở vị trí dừng lại. + Chỉ khi động cơ dừng hẳn mới được khởi động động cơ và cho làm việc theo chiều quay yêu cầu. 2. Khi động cơ làm việc trong điều kiện bão tố, nước cạn, băng giá. - Khi tàu đi trong bão gió thì chuyển van thông mạn sang van thông đáy để cấp nước cho hệ thống làm mát. Ngược lại khi tàu đi trong luồng cạn thì cho van thông mạn cấp nước cho hệ thống làm mát. - Khi tàu đi vào vùng băng giá thì việc cấp nước cho động cơ lấy từ van thông đáy và thường xuyên gia nhiệt cho van thông biển bằng hơi nước. 24
25. - Khi tàu đi trên biển không có hàng hoặc không đủ hàng thì trong thời gian bão tố phải dằn đuôi tàu, chọn vòng quay khai thác của động cơ sao cho các thông số của động cơ an toàn và kinh tế. 3. Khi động cơ làm việc quá tải. - Khi động cơ làm việc quá tải phải tuân theo đúng hướng dẫn của nhà chế tạo. - Chỉ cho phép động cơ làm việc với công suất và vòng quay vượt quá định mức khi có lệnh của buồng lái trong các trường hợp liên quan đến tính mạng và có nguy hiểm cho tàu. - Chỉ cho phép động cơ làm việc quá tải 10% công suất định mức và vòng quay không lớn hơn định mức 3% trong thời gian không quá 1 giờ. - Trong thời gian động cơ làm việc quá tải cần phải tăng cường theo dõi các thông số sau: Nhiệt độ khí xả, dầu bôi trơn trước và sau bầu làm mát, nước làm mát ra khỏi nắp xilanh và xilanh. Nhiệt độ khí xả, nước, dầu bôi trơn không vượt quá giới hạn cho phép ở chế độ quá tải. - Cứ 15 phút phải kiểm tra nhiệt độ của các gối đỡ, các chi tiết làm việc của động cơ, kịp thời phát hiện những tiếng ồn, tiếng gõ khác thường. 4. Khi động cơ làm việc ở chế độ thấp tải Trong thời gian động cơ làm việc ở chế độ thấp tải cần phải: - Kiểm tra xem các xi lanh có làm việc hay không. Nếu có xilanh nào không làm việc thì cần phải tăng số vòng quay của động cơ, điều chỉnh nhiệt độ nước, dầu làm mát ra khỏi các xi lanh đúng với trị số giới hạn cho phép. - Nếu động cơ làm việc thấp tải trong thời gian dài, có thể chuyển sang chế độ làm việc không cần tăng áp tuabin khí xả bằng cách cho khí xả không qua tuabin, không khí nạp lấy trong buồng máy 5. Động cơ làm việc trong trường hợp tắt một vài xilanh * Ngắt nhiên liệu cấp vào xilanh, không tháo nhóm piston. Cần ngắt xi lanh bị hỏng bằng cách tắt bơm cao áp tương ứng, giảm lượng dầu bôi trơn đến sơ mi xi lanh tương ứng. * Ngắt nhiên liệu cấp vào xi lanh và tháo nhóm piston - biên . Phải ngắt dầu bôi trơn, ngắt công chất làm mát, mở van chỉ thị của xilanh bị hỏng. Giảm và thiết lập số vòng quay động cơ sao cho các xilanh khác không bị quá tải. 3-3. Dừng động cơ và bảo dưỡng khi động cơ không làm việc I. Dừng động cơ: - Sau khi nhận được lệnh của buồng lái, buồng máy phải tắt động cơ theo trình tự trong bản hướng dẫn của nhà chế tạo máy. Trong trường hợp này, thuyền trưởng cũng nhu các sĩ quan trực ca boong có mệnh lệnh phù hợp với qui định. Không cho phép tắt động cơ ở tốc độ nhanh nếu không có gì cần thiết để đảm bảo an toàn cho động cơ. - Khi tắt động cơ, phải đưa tay ga của trạm điều khiển về vị trí "stop". - Tuỳ theo kết cấu động cơ làm việc trực tiếp với chân vịt, làm việc qua ly hợp (hộp số đảo chiều), động cơ truyển động lai chân vịt, phải có thao tác phù hợp với chỉ dẫn. - Sau khi dừng động cơ sĩ quan máy trực ca phải: đóng các van trên các két nhiên liệu hàng ngày và trên đường ống nhiên liệu đến BCA. Đóng các van trên các chai khí nén và trên đường ống khởi động. - Để làm nguội đồng đều động cơ, cần phải tiếp tục làm mát động cơ bằng các bơm làm mát dự trữ hoặc độc lập với khoảng thời gian qui định của nhà chế tạo. -Tiếp tục chạ bơm dầu bôi trơn và via máy cho tới khi nhiệt độ động cơ giảm xuống ổn địnhthì dừng công việc chạy bơm dầu bôi trơn và via máy. 25
26. Công việt làm mát bằng dầu coi là kết thúc nếu nhiệt độ dầu ra khỏi động cơ nằm trong khoảng 30- 35oC. - Tắt các bơm quét gió độc lập. - Mở nắp cácte để kiểm tra nhiệt độ các gối đỡ và các chi tiết chuyển động bằng cách sờ tay. Đối với động cơ 2 kỳ và động cơ tăng áp thì phải mở các vòi nước và dầu lắng đọng ra khỏi các khoang gió quét. Nếu động cơ dừng lâu trong thời gian dài thì phải đóng kín các van chỉ thị. - Chú ý để tránh nổ hơi dầu, nghiêm cấm mở nắp cacte sớm hơn 10-20 phút sau khi dừng động cơ. II. Bảo dưỡng khi động cơ không làm việc trong thời gian dài Việc bảo dưỡng theo đúng qui định của nhà chế tạo. Phải đảm bảo các chi tiết của động cơ không bị ăn mòn và phải giữ cho động cơ luôn luôn sẵn sàng hoạt động. Nghiêm cấm quay trục khuỷu bằng khí nén mà không khởi động tiếp theo để động cơ chuyển sang làm việc với nhiên liệu. 1. Khi động cơ không làm việc trong thời gian dài cứ 5 ngày một lần khởi động động cơ và cho động cơ làm việc trong khoảng 10-15 phút ở chế độ thấp tải. 2. Đối với động cơ không làm việc liên tục trong một tháng trở lên và không thể tiến hành khởi động được thì cần phải: - Lau sạch và bôi mỡ các chi tiết của động cơ. - Đổ nhiên liệu sạch để khử nước vào các bơm cao áp để chống ăn mòn. - Hàng tuần, phải khôi phục lại việc bôi trơn các chi tiết. Trong thời gian dài nếu trời quá lạnh khi nhiệt độ buồng máy nhỏ hơn 5 oc thì cần phải tháo hết nước ra khỏi khoang làm mát, đường ống: Ngay sau khi tháo nước phải làm khô động cơ nhờ việc thổi không khí nén. Câu hỏi ôn tập: 1. Nêu các công việc cần phải chuẩn bị trước khi khởi động động cơ Diesel ? 2. Nêu các bước để khởi động động cơ Diesel ? 3. Các thông số cần phải theo dõi trong quá trình động cơ Diesel hoạt động ? 4. Các chú ý khi khai thác động cơ ở chế độ định mức ? 5. Các chú ý khi khai thác động cơ ở chế độ đặc biệt ( Khi ma nơ điều động tàu, khi tàu hành trình trong điều kiện sóng gió ) ? 6. Các thao tác khi dừng động cơ Diesel ? Chương IV NỒI HƠI TÀU THỦY 4-1. Định nghĩa và phân loại nồi hơi tàu thuỷ. I. Định nghĩa nồi hơi - Hệ thống nồi hơi. 1. Định nghĩa nồi hơi. 26
27. Nồi hơi tàu thuỷ là thiết bị sử dụng năng lượng của chất đốt (hoá năng của dầu đốt, than, củi) biến nước thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao, nhằm cung cấp hơi nước cho thiết bị động lực hơi nước chính, cho các máy phụ, thiết bị phụ và nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên trên tàu. Bộ quá nhiệt Tua Nồi bin hơi Bầu ngưng Bơm Hình 4-1:.Sơ đồ nguyên lý của hệ động lực hơi nước - Trên sơ đồ nguyên lý một hệ thống động lực hơi nước bao gồm các thiết bị cơ bản sau đây. Nồi hơi là thiết bị sinh hơi, hơi khi ra khỏi nồi hơi là hơi bão hòa ẩm đi vào bộ phận quá nhiệt để sấy khô thành hơi quá nhiệt. Sau khi quá nhiệt hơi đi vào tuabin để giãn nở sinh công. Quá trình giãn nở đoạn nhiệt làm cho áp suất giảm xuống, khi đi ra khỏi tua bin hơi đi vào bầu ngưng được làm lạnh và ngưng thành nước. Nước được bơm đưa trở lại nồi hơi. Còn bầu ngưng được làm mát bằng nước biển. Để cấp nước vào nồi hơi bơm cần tạo ra một áp lực để thắng lực đẩy do áp lực của nước trong nồi hơi và lực cản của đường ống cấp nước. 2. Hệ thống nồi hơi * Hệ thống nồi hơi bao gồm: - Nồi hơi ( 1 hoặc nhiều cái): Là bộ phận tạo ra hơi nước. - Thiết bị cung cấp nhiên liệu: Gồm két chứa nhiên liệu, bầu hâm, van, ống dẫn, các súng phun nhiên liệu. - Thiết bị cấp nước cung cấp nước đã lọc sạch và hâm nóng vào bầu nồi hơi: Gồm các két chứa, két lọc nước, bơm cấp nước có áp suất đẩy lớn hơn áp suất trong bầu nồi. - Thiết bị cấp gió: Gồm quạt gió và quạt hút khói nhằm cung cấp đầy đủ và liên tục không khí phục vụ cho quá trình cháy của nhiên liệu và khắc phục sức cản để hút khói lò ra ngoài. - Thiết bị đo lường kiểm tra: gồm ống thuỷ, áp kế, nhiệt kế, van xả cặn, van xả khí. - Thiết bị tự động điều khiển và tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi: Gồm điều chỉnh mức nước nồi hơi, lượng nhiên liệu, lượng gió vào tuỳ theo tải trọng của nồi hơi, điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, áp suất hơi và các quá trình làm việc khác. - Các thiết bị tự động bảo vệ: Như van an toàn, đinh chì * Bản thân nồi hơi lại có thể có nhiều các bộ phận chính. II. Phân loại nồi hơi tàu thủy. 1. Phân loại theo công dụng người ta chia ra a) Nồi hơi chính: Là nồi hơi cung cấp hơi nước cho thiết bị đẩy tàu trong các máy hơi nước chính, hoặc tua bin hơi chính lai chân vịt và dùng cho các máy phụ, thiết bị phụ và các nhu cầu sinh hoạt. b) Nồi hơi phụ: Hơi của nó sinh ra dùng cho các máy phụ, thiết bị phụ và nhu cầu sinh hoạt. 27
28. c) Nồi hơi tận dụng: Là nồi hơi tận dụng nhiệt còn cao của khí xả của động cơ diezel chính để sản xuất hơi. Hơi của nó dùng cho việc hâm nóng dầu đốt, dầu nhờn và phục vụ sinh hoạt. 2. Phân loại theo cách quét khí lò và sự chuyển động của nước theo bề mặt đốt nóng a) Nồi hơi ống nước: Là nồi hơi hỗn hợp nước và hơi đi trong ống, còn ngọn lửa và khói lò quét ngoài ống. b) Nồi hơi ống lửa: Là nồi hơi ngọn lửa và khí lò quét trong ống còn hỗn hợp nước và hơi bao ngoài ống. c) Nồi hơi liên hợp: Là nồi hơi ống lửa mà trong đó bố trí thêm một số ống nước 3. Phân loại theo tuần hoàn nước nồi a) Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên: Sự tuần hoàn của nước và hơi trong nồi hơi tạo nên do sự chênh lệch về mật độ và do sự chênh lệch nhiệt độ gây nên. b) Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức: Sự tuần hoàn của hỗn hợp nước và hơi trong nồi hơi nhờ tác dụng của ngoại lực bên ngoài. 4. Phân loại theo áp suất nồi hơi a) Nồi nơi thấp áp: Áp suất công tác PN 6,4MPa 5. Phân theo loại cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng. a) Nồi hơi nằm. b) Nồi hơi đứng. Ngoài ra tuỳ theo kết cấu và đặc tính khác có thể phân loại nồi hơi theo dấu hiệu khác. 4-2. Các thông số chính của nồi hơi tầu thủy 1. Áp suÊt Bao gồm áp suất nồi hơi, áp suất của hơi sấy, áp suất hơi giảm sấy, áp suất nước cấp. Đơn vị (Kg/cm2, MPa, atm) - Áp suất nồi hơi (PN) là áp suất của nước và hơi bóo hoà chứa trong bầu nồi. - Áp suất hơi giảm sấy: (Pgs) là áp suất hơi sau bộ giản sấy có Pgs<Phs - Áp suất nước cấp: (Pnc) là áp suất sau bầu hâm, trước bầu nồi. Áp suất nước cấp cao hơn áp suất nước nồi hơi từ 3- 6 atm để thắng được sức cản để đẩy được nước vào nồi hơi. 28
29. Phs ,Ths Pn Pnc Pgs , Tgs Hình 4-2: Sơ đồ thông số áp suất và nhiệt độ của NH 2. Nhiệt độ - Nhiệt độ hơi bão hoà ( Ts ) là nhiệt độ của hơi bão hoà trong bầu nồi. - Nhiệt độ hơi sấy: ( Ths) là nhiệt độ của hơi sau bộ sấy hơi. - Nhiệt độ hơi giảm sấy: ( Tgs) là nhiệt độ của hơi sau bộ giảm sấy. - Nhiệt độ nước cấp: ( Tnc) là nhiệt độ nước cấp nồi sau bầu hâm trước bầu nồi. - Nhiệt độ khói: ( Tkl ) là nhiệt độ của khói lò ra khỏi nồi hơi. - Nhiệt độ không khí cấp: ( Tkk ) là nhiệt độ của không khí nhập vào buồng đốt. 3. Sản lượng hơi : Ký hiệu: DN Đơn vị: (Kg/ h, T/h) - Là lượng hơi lớn nhất sinh ra trong 1 giờ của dưới điều kiện NH cung cấp hơi ổn định, lâu dài. Sản lượng hơi chung DN = Dhs + Dgs + Dx Với Dhs sản lượng hơi sấy, Dgs sản lượng hơi giảm sấy, Dx sản lượng hơi bão hoà. Khi cần thiết, nồi hơi có thể quá tải đến sản lượng lớn nhất Dmax = (125 - 140%) DN 4. Nhiệt lượng có ích: Ký hiệu: Qi Đơn vị ( Kcal/h ; KJ/h) Là nhiệt lượng để dùng vào việc đun sôi,bốc hơi, sấy hơi nước trong 01 giờ của NH, tức là nhiệt lượng đã dùng để biến nước cấp thành hơi nước mà NH cung cấp trong 01 giờ. 5. Hiệu suất nồi hơi. Ký hiệu: N Lµ tû sè gi÷a nhiÖt l­îng cã Ých cho NH trªn tæng sè nhiÖt l­îng do chÊt ®èt to¶ ra. Qi B - Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 01 giờ ( Kg/ h) N = Qi - Nhiệt lượng có ích (Kcal/h) p p B.Q H Q H - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu ( Kcal/ kg) 6. Suất tiêu hao nhiên liệu. 29
30. Ký hiệu: ge đơn vị (Kg/ mlci. h) Là lượng chất đốt cần dùng để hệ động lực phát ra một mã lực có ích trong 01 giờ?. 7. Diện tích hấp nhiệt . Ký hiệu: S đơn vị (m2) Là bề mặt kim loại hấp nhiệt của chất trao nhiệt ( như khí lò, hơi sấy ) truyền cho chất nhận nhiệt ( nước, hơi nước, không khí). Diện tích hấp nhiệt tính về phía tiếp xúc với khí lò. Riêng với bộ sưởi không khí và bộ giảm sấy tính theo đường kính trung bình của ống. 8. Dung tÝch buång ®èt. 3 Ký hiệu: Vb® ®ơn vị (m ) Là dung tích của không gian đốt cháy nhiên liệu. 4-3. Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống lửa I. Nồi hơi ống lửa ngược chiều (Tuần hoàn tự nhiên) 1. Sơ đồ kết cấu 1. Thân nồi. 5. Không gian nước. 9. Hộp lửa. 2. Cụm ống lửa. 6. Nắp hộp lửa. 10. Buồng đốt. 3. Đinh chằng dài. 7. ống thuỷ. 11,13. Cửa kiểm tra. 4. Không gian hơi. 8. Đinh chằng ngắn. 12. Mặt sàng trước. 6 3 12 1 2 3 4 5 7 13 2 8 10 11 10 9 Hình 4-3. Sơ đồ nồi hơi ống lửa ngược chiều. * Bầu nồi: Có dạng hình trụ tròn được ghép từ 1, 2 hoặc 3 tấm thép bằng mối hàn hoặc đinh tán. ở trên bầu nồi có khoét các cửa hình elíp để thuận tiện cho vệ sinh, bảo dưỡng và sửa chữa. * Buồng đốt: Có cấu tạo hình lượn sóng để tăng bề mặt tiếp xúc, tăng độ cứng vững và bảo đảm có thể co dãn khi nhiệt độ thay đổi. * Hộp lửa: Có dạng hình hộp, phần đỉnh bị thu hẹp lại, số hộp lửa tương ứng với số buồng đốt. Phần trên đỉnh hộp lửa bố trí thanh gia cường bằng mã đỉnh hộp lửa. Một mặt của hộp lửa được khoét các lỗ để lắp 30
31. các ống lửa. Ba mặt còn lại của hộp lửa liên kết với nắp sau của bầu nồi và các mặt khác bằng các đinh chằng ngắn. *Ống lửa: Có 2 loại. - Ống lửa thường: Dẫn khí lò từ hộp lửa đến hộp khói và dùng để làm mặt hấp nhiệt. (chiếm 80-90% diện tích hấp nhiệt của nồi hơi). -Ống lửa chằng: Ngoài nhiệm vụ trên còn có tác dụng chằng giữ nắp trước nồi hơi với thành hộp lửa. Số ống lửa chằng bằng 20 - 30% tổng số ống lửa. * Đinh chằng: - Đinh chằng dài: Dùng để chằng giữ phần không gian có ống lửa với nắp sau của nồi và thân nồi. * Hộp khói: Khói lò đi ra khỏi ống lửa được dẫn vào hộp khói trước khi đi quét qua bộ sưởi không khí, bộ hâm nước tiết kiệm và đi ra ống khói. Phía trước hộp khói có cửa hộp khói, qua nó có thể tiến hành lau chùi muội hoặc bịt bỏ những ống lửa bị nứt vỡ. * Bầu khô hơi: Làm tăng chiều cao của không gian hơi trong thân nồi, do đó buộc các hạt nước lớn trong hơi nước rơi trở về không gian nước, kết quả làm tăng độ khô của hơi, miệng của bầu khô hơi được khoét ở thân nồi và được hàn vào thân nồi. 2. Nguyên lý hoạt động: - Nhiên liệu và không khí được đưa vào buồng đốt 10 thực hiện quá trình cháy tạo ra khí lò. Khí lò đi vào hộp lửa 9 cháy nốt phần nhiên liệu chưa kịp cháy trong buồng đốt và phân phối khí cháy cho các ống lửa. Khí cháy tiếp tục đi qua bộ sấy hơi rồi đi qua hộp khói, qua bộ hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không khí rồi ra ngoài. - Nước trong bầu nồi nhận nhiệt xung quanh buồng đốt, xung quanh hộp lửa và chủ yếu là ở các ống lửa, hoá hơi. Hỗn hợp nước và hơi có tỷ trọng bé hơn so với nước. Chính sự chênh lệch tỷ trọng đó tạo nên vòng tuần hoàn của nước ở trong nồi hơi ống lửa. - Hơi trích từ nồi thực hiện qua bầu khô hơi và qua bộ sấy hơi thành hơi quá nhiệt rồi tới các thiết bị tiêu thụ hơi. - Chú ý mực nước phải ngập hết các ống để tránh cháy ống. 3. Ưu nhược điểm * Ưu điểm: - Nhờ ống lớn và thẳng nên có thể dùng nước có chất lượng không cao chưa lọc hoặc có lẫn dầu. - Thân nồi chứa nhiều nước làm cho nồi hơi có năng lượng tiềm tàng lớn nên áp suất nồi hơi khá ổn định ngay cả khi đột ngột tăng giảm lượng hơi nước lấy từ nồi hơi. - Độ khô của nồi hơi tương đối cao do chiều cao của không gian hơi khá lớn. Không cần thiết bị khô hơi. - Kết cấu bền sử dụng đơn giản * Nhược điểm: - To nặng, trong khi thân nồi nắp nồi rất to, rất dày, mà không phải là bề mặt hấp nhiệt, cường độ bốc hơi yếu, do đó chỉ dùng cho loại nồi hơi bộ thông số thấp. - Thời gian nhóm lò lấy hơi rất lâu (6-10 giờ). - Khi nổ sẽ xé vỡ thân nồi tai nạn rất nguy hiểm . 31
32. Nồi hơi ống lửa thường chỉ được dùng làm nồi hơi phụ nhất là các tầu dầu (ở loại tàu này, trong nước cấp thường có lẫn dầu). Ngoài ra còn được dùng cho tàu máy hơi nước nhỏ nhất là các tàu lai dắt là loại tàu có tải trọng luôn biến đổi. 4-4. Nồi hơi ống nước. Nước tuần hoàn bên trong ống, khí lò quét qua bên ngoài ống. Có nồi hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức. Nồi hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên gồm có các loại: Kiểu khí lò đi chữ Z, kiểu chữ D nghiêng, chữ D đứng 3 bầu đối xứng, 3 bầu không đối xứng I. Ưu nhược điểm: 1. Ưu điểm Gọn nhẹ hơn nhiều so với nồi hơi ống lửa vì lượng nước ít ống nhỏ nên bố trí được bề mặt hấp nhiệt lớn, cường độ hấp nhiệt cao. - Thời gian nhóm lò, lấy hơi nhanh chóng (1,5-2 giờ) do lượng nước trong nồi ít và tuần hoàn tốt. - Có thể chế tạo từ loại nhỏ đến loại lớn, thông số hơi thấp đến thông số hơi rất cao. - Khi nổ vỡ không nguy hiểm lắm vì lượng nước ít và ống nước thường nứt vỡ trước bầu nồi. 2. Nhược điểm: - Do ống nhỏ, cong, cường độ trao đổi nhiệt cao thông số hơi cao nên cần nước cấp nồi chất lượng tốt. Việc coi sóc bảo dưỡng cần tốt hơn. - Do ít nước nên năng lượng ti?m tàng bé, khi nhu cầu về hơi nước đột ngột tăng giảm sẽ khó đảm bảo giữ áp suất hơi ổn định. - Chiều cao không gian hơi trong bầu bé, nếu không có thiết bị khô hơi thì độ ẩm của hơi nước khá cao. II. Nåi h¬i ống n­íc ch÷ D đứng. Sơ đồ nguyên lý của một loại nồi hơi đang sử dụng rộng rãi hiện nay trên hình vẽ. Nồi hơi ống nước đứng dạng chữ d đứng: 1. Sơ đồ nguyên lý: 1. Bộ sưởi không khí tiết kiệm. 5. Bầu góp. 2. Bộ hâm nước tiết kiệm. 6. Trống nước. 3. Trống hơi. 7. Cụm ống nước. 4. Thân nồi hơi. 2. Nguyên lý làm việc. Nhiên liệu được đưa vào buồng đốt nhờ thiết bị cung cấp nhiên liệu sau khi hoà trộn đồng đều với không khí và sấy nóng với nhiệt độ cao nhiên liệu đốt cháy tạo ra ngọn lửa và khói lò có nhiệt độ cao thực hiện quá trình trao đổi nhiệt cho cụm ống nước sôi thứ nhất, cụm nước sôi thứ hai và cụm vách ống. - Nước trong cụm ống nước sôi thứ nhất gần buồng đốt hơn sẽ có cường độ hoá hơi lớn hơn nên lượng sinh hơi sẽ lớn hơn cụm nước sôi thứ hai. Mật độ của hỗn hợp nước hơi trong cụm ống nước sôi thứ nhất nhỏ hơn ở cụm ống nước sôi thứ hai, bởi vậy sẽ tạo thành vòng tuần hoàn tự nhiên trong nồi hơi, khi lên tới bầu nồi, hơi nước sẽ thoát qua mặt sàng ở không gian hơi trong trống hơi. - Khói lò sau khi quét qua cụm ống nước sôi thứ nhất, qua bộ quá nhiệt (bộ sấy hơi), qua cụm ống nước sôi thứ hai sẽ quét qua bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sửa không khí tiết kiệm rồi ra ngoài. 32
33. 1 2 3 4 7 5 6 Hình 4-4: Sơ đồ NHON chữ D đứng. III. Nồi hơi ống nước chưc D Nghiêng 1. Trống hơi. 2. Vách ống. 3. Cụm ống nước lên. 4. Buồng đốt. 5. Hộp góp. 6. Lớp ống dưới đáy. 7. Trống nước. 8. Bộ sấy hơi. 9. Cụm ống nước xuống. 10. Bộ hâm nước tiết kiệm. 11. Bộ sưởi không khí. Hình 4-5: Sơ đồ NHON chữ D nghiêng. 1. Đặc điểm kết cấu: Kiểu nồi hơi này có 2 bầu ngoài ra còn có bầu góp vào vách ống, chỉ có một đường khí lò, ống của các cụm nước sôi dốc nghiêng 35 - 70oC. Có vách ống ba phía hoặc bốn phía. Bộ sấy hơi kiểu nằm có bộ hầm nước tiết kiệm và bộ sưởi không khí tiết kiệm. Có khi bầu dưới có đặt tấm dẫn để chia dòng nước cho cụm nước sôi và cụm vách ống. - Nồi hơi chỉ có 2 bầu, lại có vách ống nên giảm được diện tích các cụm ống nước sôi, nên gọn nhẹ, chiều ngang hẹp, rất tiện lợi bố trí hai nồi hơi trên tàu, giá thành chế tạo thấp. Bộ sấy hơi nằm ngang có thể rút ra phía vách trước nồi hơi để bảo dưỡng. -Ống có góc vuông lớn không cần tấm dẫn khí vẫn có thể đảm bảo khí lò quét khắp mặt hấp nhiệt. - Các ống to có góc nghiêng lớn nên mạch tuần hoàn tương đối bảo đảm. - Thành buồng đốt ít bị cháy bỏng vì có vách ống. - Do vậy kiểu nồi hơi này sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ. 2. Nguyên lý hoạt động 33
34. - Khí cháy sinh ra trong buồng đốt quét qua các mặt hấp nhiệt của cụm ống nước lên qua bộ sấy hơi, qua cụm ống nước xuống, qua các bộ tiết kiệm rồi đi ra ngoài. Nước trong cụm nước sôi thứ I gần buồng đốt hơn hấp được nhiều nhiệt cường độ hoá hơi lớn, một phần bốc thành hơi hình thành hỗn hợp nước hơi có tỷ trọng nhẹ, nước ở trong cụm nước số II hấp thụ được ít nhiệt nên nước trong các ống ấy không bị bốc hơi. Nước từ bầu 1 theo các ống 9 xuống vào bầu dưới 7 phần theo các ống lên 3 trở về bầu 1 ( 1 9 7 3 1 ). Một phần đi vào các ống nước đặt ở đáy 6 rồi đi vào bầu góp của vách ống 5, từ bầu góp theo các ống 2 lên ở vách ống và trở về bầu trên 1. (1 9 7 6 5 2 1). 4-5. nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần 1. Sơ đồ kết cấu 1. Bơm nước cấp. 2. Bầu phân ly hơi. 3. ống khói. 4. Bơm cấp nhiên liệu. 5. Súng phun. 6. Cụm ống ruột gà. 7. Quạt gió. 8. ống góp vào. 9. Buồng đốt. 10. Bơm nước tuần hoàn. 11. Két nước cấp. 12. ống góp ra. Hình 4-6: Sơ đồ NHON tuần hoàn cưỡng bức Đối với nồi hơi tuần hoàn tự nhiên, không cho phép chế tạo nồi hơi có thông số cao vì vậy đối với nồi hơi cao áp bắt buộc phải dùng nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức. Những nồi hơi thông số thấp, cần thật gọn nhẹ nên dựng nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức kiểu tuần hoàn nhiều lần (hoặc kiểu lưu động thẳng). 2. Nguyên lý làm việc và tuần hoàn cưỡng bức. Sự tuần hoàn của nước và hơi không phải là dựa vào đối lưu tự nhiên mà là nhờ cột áp của bơm tuần hoàn cưỡng bức 10. Nước từ bầu phân ly 2 được bơm tuần hoàn cưỡng bức 10 đưa tới ống góp vào 8 chia cho ống nước sôi ruột gà 6. Sau đó nước và hơi được đua tới cụm ống góp nước ra 12 rồi trở về bầu phân ly 2. Tại đây, nước và hơi được tách ra, hơi được lấy từ không gian phía trên đi tiêu dùng. Hơi bão hoà từ bầu 2 qua van hơi chính đi công tác. Khí cháy được tạo ra ở buồng đốt, quét qua các bề mặt trao đổi nhiệt của các cụm ống ruột gàảtuyền nhiệt cho nước trong ống. Nước đi trong ống nước sôi bốc thành hơi, hình thành hỗn hợp nước hơi đi vào bầu phân ly 2. Còn nước cấp vào nồi hơi được bơm cấp nước 1 hút nước tới két 11 đưa vào bầu phân ly 2. Lưu lượng nước bằng 6-8 lần lượng sinh hơi Ưu khuyết điểm và công dụng * Ưu điểm: 34
35. - Nhờ bơm với cốt áp 20-30 m H 2O khắc phục sức cản tuần hoàn do đó có thể tuỳ ý bố trí ống của các mặt hấp nhiệt có thể dùng ống ruột gà nên bề mặt trao đổi nhiệt tuỳ ý, nồi hơi rất gọn nhẹ dễ bố trí trên tàu. - Nhóm lò rất nhanh , lấy hơi nhanh (15 - 20 phút). - Làm việc ổn định khi tải thay đổi (tính cơ động tốt). * Khuyết điểm: - Bơm tuần hoàn phải chịu nhiệt độ cao (180- 320oC) nên tuổi thọ không cao. - Do ống ruột gà nên khó vệ sinh sửa chữa, do vậy cần nước phải chất lượng cao. Do đó nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức nhiều lần chỉ dùng làm nồi hơi phụ, nồi hơi khí xả với lượng sinh hơi 0,2 -12 tấn /giờ. 4-6. nồi hơi liên hợp phụ khí xả 1. Sơ đồ kết cấu * Nồi hơi liên hợp ống lửa - ống nước: Là nồi hơi ph? ống lửa, n?i hoi khớ x? ?ng nu?c. 1. Bom dầu đốt. 8. Ống góp vào. 2. Quạt gió. 9. Két nước cấp. 3. Cụm ống lửa. 10. Bơm nước cấp. 4. Không gian hơi. 11. Bơm nước tuần hoàn. 5. Van chặn . 12. Buồng đốt của NH phụ. 6Ống góp ra. 13Ống xả của động cơ Diesel chính. 7. Cụm ống ruật gà của NH khí xả Hình 4-7: Sơ đồ nồi hơi liên hợp phụ khí xả 2. Nguyên lý hoạt động: Hệ thống liên hợp nồi hơi khí thải tuần hoàn cưỡng bức nồi hơi phụ ống lửa ngược chiều. Khi động cơ diesl chính dừng mà cho nồi hơi phụ hoạt động. Thì quạt gió và bơm dầu sẽ cung cấp không khí và nhiên liệu vào buồng đốt tạo nên hỗn hợp khí cháy trong buồng đốt NH, khí cháy đi vào cụm ống lửa trao nhiệt cho nước để đun sôi nước tronớcnoif hơi rồi đi ra ống khói. 35
36. Khi tàu chạy, nồi hơi khí thải cung cấp hơi nước, còn nồi hơi phụ không đốt dầu và chỉ có tác dụng của một bầu phân ly hơi. Nước từ trong không gian nước của nồi hơi phụ qua van hút vào bơm tuần hoàn cưỡng bức 11, đưa tới ống góp vào 8 tới các ống ruột gà 7 của nồi hơi khí thải, hấp nhiệt của khí thải động cơ hình thành hỗn hợp nước hơi vào cụm ống góp ra trở về nồi hơi phụ tiến hành phân ly thành nước và hơi. Hơi nước được dẫn từ nồi hơi phụ theo đường hơi chính ra đến nơi tiêu dùng. Để giúp cho nồi hơi khí thải chóng cung cấp đủ hơi nước có thể đồng thời đốt NH phụ khi động cơ chính chạy ở chế độ nhở tải. 4-7. Các thiết bị an toàn và kiểm tra I. Van an toàn Nhiện vụ : Khi áp suất trong bầu nồi và áp suất trong buồng sấy hơi bắt đầu vượt quá áp suất quy định cho nồi hơi, van an toàn sẽ tự động xả bớt một phần hơi nước ra ngoài trời, bảo đảm an toàn cho nồi hơi. 1.Van an toàn kiểu đẩy thẳng không có vành điều chỉnh. a. Kết cấu 1. Đai ốc điều chỉnh. 2. Lò xo van an toàn. 3. Đường thoát hơi. 4. Trống hơi. 5. Đế van. Hình 4-8: Van an toàn kiểu đẩy thẳng b. Nguyên lý làm việc. Van an toàn được đóng bởi sức căng lò xo 2 ( là lực R) khi áp suất nồi hơi tăng đến P N + Δ P quá giá trị cho phép thì lực tác dụng của hơi nước lên nấm van có thể thắng được sức căng R làm cho van mở ra xả bớt hơi nước ra ngoài. Khi cần điều chỉnh áp suất làm việc quy định của NH thì vặn đai ốc 1 để điều chỉnh lực căng của lò xo 2 . Điều kiện mở van ra R Δ P = 0,04 PN Kết cấu loại này đơn giản nhưng quá trình đóng mở không dứt khoát, hay bị run giật làm hại mặt tỳ và nấm van. 36
37. 2. Van an toàn kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh 1. Cần đẩy. 2. Tay giật 3. Lò xo. 4. Ty van 5. Vành điều chỉnh. 6. Đế van. 7. Nấm van. 8. ống trượt. Hình 4-9:Van an toàn kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh Do sử dụng vành điều chỉnh, có thể thay đổi điểm tỳ của nấm van và thực tế làm tăng diện tích hơi nước tác dụng nên nấm van do v?y lực tác dụng của hơi nước lên nấm van tăng và có thể điều chỉnh sức căng lò xo lớn hơn . (R'>R) Điều kiện mở van R' 20 at thì van toàn kiểu đẩy thẳng có một số nhược điểm. - Lò xo của van lớn, khó chế tạo - Do thường xuyên bị nộn , lò xo của van dễ mất tính đàn hồi - Dễ bị rò nước, rò hơi 3. Van an toàn kiểu xung (hay kiểu có van phụ) a. Kết cấu 1. Nấm van chính. 2. Piston van chính. 3. Lò xo van chính. 4. Lò xo van phụ. 5. Pistin van phụ. 6. Đường dẫn hơi. 7. Bầu hơi. Hình 4-10: Van an toàn kiểu xung b. Nguyên lý lám việc Khi áp suất NH tăng lên quá giá trị qui định thì hơi sẽ đẩy Piston 5 của van phụ lên đưa hơi nước từ NH vào bên phải của piston 2. Bên phải của piston 2 và bên trái của nấm van 1 đều có hơi nước tác dụng, hơi 37
38. nước ấy có áp suất bằng nhau, nhưng diện tích của piston 2 lớn hơn diện tích của nấm van 1, làm cho lực tác dụng lên piston 2 thắng lực tác dụng lên nấm van 1 đẩy piston chính về bên trái, xả bớt hơi nước làm áp suất hơi nước giảm, đảm bảo an toàn cho NH. Khi hệ piston chính dịch chuyển về bên trái, lò so van 3 bị kéo khi áp suất NH giảm thì piston 5 van phụ lại đi xuống đóng đường dẫn hơi 6 vào bên phải piston 2 khử lực tác dụng hoi bên phải piston 2. Hệ 1-2 trở về vị trí cũ nhờ sức căng của lò so 3. Nấm van 1 bình thường được đóng lại nhờ áp suất hơi. - Ưu điểm: Làm việc ở áp suất cao mà chỉ cần lò so nhỏ. Van chính được đóng bởi áp suất hơi nên nhỏ gọn, bền chắc. Lò so của van chính thường xuyên ở trạng thái không làm việc nên bền. Việc đóng mở dứt khoát, không bị rung giật. II. Đinh chì 1. Lõi hợp kim thiếc. 2. Thân đinh chì bằng đồng thau. 3. Đỉnh hộp lửa Hình 4-11:.Đinh chì Là nút bằng hợp kim dễ nóng chảy (trên 99,3% là thiếc nguyên chất 0,5% đồng 0,1% chì, nhiệt độ nóng chảy 200- 260oC). Trên đỉnh hộp lửa của nồi hơi ống lửa thường có các nút này. Trường hợp cạn nước nồi hơi đỉnh hộp lửa bị cạn nhô lên khỏi mặt nước có nguy cơ bị cháy hỏng. Lúc ấy các định chì sẽ nóng chảy, hơi nước sẽ lập tức phun ra cho biết rằng nước đã cạn. Giúp cho người khai thác biết NH đã bị cạn nước. III. ống thuỷ Là 1 thiết bị dùng để theo dõi mực nước nồi hơi. Mỗi nồi hơi ít nhất phải có 2 ống thủy đặt sát ngay cạnh bầu trên để thấy rõ mực nước trong nồi hơi. 1.Ống thuỷ thông thường (ống thuỷ sáng) a. Kết cấu 1.?ng thuỷ thông thường (ống thuỷ sáng) a. Kết cấu: 1. Mặt bích. 2. Van hơi. 3. ống thuỷ. 4. Đai ốc. 5. Doăng đệm. 6. Van nước. H×nh 4-12: èng thuû th­êng b. Nguyên lý làm việc. Ống thủy làm việc theo nguyªn t¾c b×nh th«ng nhau, cã cét ¸p ë hai bªn b×nh b»ng nhau. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng cét ¸p: PN + h1γN = PN + h2 γN => h1 = h2 38
39. Nh­ vËy mùc n­íc ë èng thuû tinh chÝnh lµ mùc n­íc nåi h¬i. Thùc tÕ do sù mÊt m¸t nhiÖt ở bên ống thủy γN (èng thuû) > γN (nåi h¬i) => h2 cét c¸p bªn B ®Èy hÖ c©n b»ng vÒ nh¸nh B lµm HA gi¶m vµ HB t¨ng lªn. Khi mùc n­íc nåi gi¶m th× sÏ cã HB gi¶m. Nh­ vËy HB t¨ng gi¶m theo mùc n­íc nåi h¬i quan s¸t mùc n­íc nåi qua mùc chÊt láng nh¸nh B theo mét tû lÖ xÝch nµo ®ã. 4-8. N­íc nåi h¬i 39
40. §Ó ®¶m b¶o cho nåi h¬i lµm viÖc an toµn, tin cËy, kÐo dµi tuæi thä vµ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao, yªu cÇu n­íc cÊp NH ph¶i ®¶m b¶o chÊt l­îng vµ ®¶m b¶o c¸c tiªu chuÈn quy ®Þnh. I. C¸c tiªu chuÈn cña n­íc nåi h¬i. 1. §é vÈn ®ôc: Là c¸c h¹t l¬ löng g©y vÈn ®ôc n­íc nåi h¬i. 2. L­îng cÆn kh«: Lµ l­îng cña chÊt h÷u c¬ vµ v« c¬ tan ®Õn dạng ph©n tö ở d¹ng keo (mg/lit). 3. L­îng muèi chung: Lµ tæng sè muèi kho¸ng hoµ tan trong n­íc (mg ®­¬ng l­îng/lÝt). 4. L­îng dÇu: X¸c ®Þnh l­îng dÇu cã trong mét lÝt n­íc nåi h¬i (mg/lÝt). 5. L­îng khÝ: X¸c ®Þnh l­îng khÝ O2 vµ CO2 cã trong mét lÝt n­íc nåi h¬i. 6. §é Clorua: BiÓu thÞ l­îng muèi Clorua trong n­ớc là trị sè mg ion Cl- trong mét lÝt n­íc. 7. §é cøng: Tæng sè c¸c ion Ca++ vµ ion Mg++ Cña c¸c muèi can xi vµ magiª hoµ tan trong n­íc: - §é cøng t¹m thêi: BiÓu thÞ l­îng mèi bicacbonat canxi vµ magiª Ca(HCO)2 vµ Mg(HCO3)2. C¸c muèi nµy khi ®un s«i n­íc sÏ t¹o thành c¸u bïn l¾ng xuèng ®¸y bÇu nåi. - §é cóng vÜnh cöu: BiÓu thÞ c¸c muèi kh¸c cã trong n­íc nh­ CaSO 4, MgSO4 , CaCl2, CaSl03 ) C¸c muèi nµy khi ®un s«i sÏ t¹o thµnh c¸u cøng b¸m vµo c¸c bÒ mÆt trao nhiÖt cña nåi h¬i. Tæng sè ®é cøng t¹m thêi vµ ®é cøng vÜnh cöu b»ng ®é cøng chung. 8. ChØ sè PH: BiÓu thÞ ®Æc tÝnh cña n­íc th«ng qua chØ sè PH ta biÕt n­íc cã tÝnh axit, n­íc trung tÝnh hay n­íc cã tÝnh kiÒm. Trung tÝnh PH = 7 . TÝnh axÝt PH 7.NÕu n­íc cã tÝnh axÝt sÏ rÊt nguy hiÓm cho nåi h¬i v× khi nhiÖt ®é n­íc t¨ng, n­íc bÞ ion ho¸ m¹nh thªm, gây ăn mòn các chi tiết nồi hơi.Thông thường nước nồi hơi có độ PH = 8÷11. 9. §é kiÒm: Khi pha thuèc chèng c¸u vµo n­íc nåi h¬i sẽ ngăn được cáu đóng lên bÒ mÆt hÊp nhiÖt, ®ång thêi cßn tr¸nh ®­îc ph¶n øng g©y nªn bëi axit trong nåi. - -2 - -3 * §é kiÒm chung ®­îc biÓu thÞ tæng sè l­îng c¸c ion OH , CO3 , HCO3 , PO4 trong mét lÝt n­íc. * §é kiÒm phèt ph¸t Kp dïng ®Ó ®o dung l­îng Na3PO4 thõa trong n­íc nåi cã tÝnh dùa theo sè l­îng anhydric phètpho P2O5 trong mét lÝt n­íc. * §é kiÒm nit¬rat Kn dïng ®Ó ®o l­îng NaNO3 trong n­íc nåi. B¶ng tiªu chuÈn chän n­íc nåi h¬i Tiªu chuÈn ®¬n vÞ ®o NHON NHOL §é cøng mg ®l/ lÝt < 0,5 < 0,02 Hµm l­îng dÇu mg / lÝt <3 < 3 Hµm l­îng O2 mg / lÝt - < 0,05 Clorua (n­íc ng­ng) mg / lÝt < 50 < 2 Hµm l­îng muèi chung mg / lÝt < 13000 < 2000 Clorua (n­íc nåi) mg / lÝt < 8000 < 500 40
41. §é kiÒm nit¬rat mg / lÝt 150 300 120150 §é kiÒm phèt ph¸t mg / lÝt 2 5 1520 §é cøng vÜnh cöu mg / lÝt < 0,4 < 0,05 ChØ sè PH mg / lÝt 9,610 9,6 II. Xö lý n­íc nåi h¬i. 1. T¸c h¹i cña mét sè muèi vµ t¹p chÊt cã trong n­íc. a. Muèi trong n­íc - Muèi cøng t¹m thêi: Ca( HCO3)2 , Mg(HCO3)2 khi ®un s«i t¹o thµnh c¸u bïn vµ cã thÓ x¶ ®­îc nhê viÖc x¶ ®¸y nåi h¬i do vậy khi x¶ ®¸y ®Ó ®­a muèi cøng tạm thêi ra khái bÇu nåi ph¶i tèn mét l­îng n­íc và nhiệt. - Muèi cøng vÜnh cöu: CaSio3, MgSio3, CaSo4, MgSo4 khi n­íc ®­îc ®un s«i chóng l¾ng ®äng thµnh c¸c líp c¸u cøng b¸m lªn bÒ mÆt hÊp nhiÖt cña nåi h¬i lµm gi¶m c­êng ®é trao ®æi nhiÖt, gi¶m s¶n l­îng sinh hơi và hiệu suất nåi h¬i. b. DÇu: NÕu trong n­íc cã dÇu, dÇu sÏ b¸m lªn bÒ mÆt hÊp nhiÖt. HÖ sè dÉn nhiÖt cña b¶n th©n dÇu rÊt bÐ do đó t¨ng nhiÖt trë thµnh èng dẫn đến gi¶m c­êng ®é trao ®æi nhiÖt của thành vách ống. c. T¹p chÊt khÝ: C¸c chÊt khÝ hoµ tan trong n­íc nåi h¬i nh­ O2, CO2 lµm t¨ng qu¸ tr×nh ¨n mßn trong nåi h¬i, oxi g©y ¨n mßn trùc tiÕp thÐp cña NH. Cßn CO2 lµ c¸c chÊt xóc t¸c cña qu¸ tr×nh môc gØ thÐp cña nåi h¬i. d. T¹p chÊt c¬ häc: C¸c t¹p chÊt c¬ häc lµ trung t©m t¹o bät tÝch tô nhiÒu bãng h¬i lµm cho n­íc sñi bät g©y nªn hiÖu øng "tr­¬ng" n­íc nåi lµm n­íc ch¶y vµo c¸c thiÕt bÞ dïng h¬i g©y nªn hiÖn t­îng thuû kÝch. 2. Ph­¬ng ph¸p xö lý n­íc nåi h¬i. a. Xử lý nước ngoài nồi. * Khö cÆn c¬ häc: §­îc thùc hiÖn ë c¸c v¸ch läc (kÐt v¸ch) thùc hiÖn ë kÐt khö dÇu riªng).VËt liÖu läc dÇu lµ than ho¹t tÝnh, s¬ m­íp, kh¨n b«ng. * Khö khÝ NHOL khö ë v¸ch läc, NHON khö khÝ ë bÇu khö khÝ riªng. Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p khö khÝ nh­ ®un s«i n­íc lµm bay c¸c khÝ trong n­íc, dïng ho¸ chÊt ®Ó hÊp thô khÝ * Khö muèi cøng. Dïng ho¸ chÊt nh­ v«i Ca(OH)2 kiÒm NaOH, Na2CO3 biÕn muèi cøng vÜnh cöu thµnh muèi t¹m thêi và đun sôi tạo thành cáu bùn ®­îc x¶ ra ngoµi. b. Xö lý n­íc trong nåi. Dïng víi nåi h¬i cã chÊt l­îng h¬i th«ng th­êng cho ho¸ chÊt vµo trong nåi h¬i hoÆc dïng siªu ©m. * Dïng ho¸ chÊt. Cã thÓ ®­a trùc tiÕp vµo nåi h¬i, hoÆc cã thÓ pha trong kÐt cã chia vạch sau ®ã dïng b¬m ®Ó b¬m vµo nåi h¬i hoÆc ®Æt ho¸ chÊt chèng c¸u cÆn tr­íc ®­êng èng hót cña b¬m cÊp. * Dïng siªu ©m (chØ dïng cho NHOL vµ NHLH). Siªu ©m ph¸ ho¹i qu¸ tr×nh kÕt tinh cña muèi cøng lªn bÒ mÆt hÊp nhiÖt c¸u cøng vì thµnh c¸u bùn. 4-9. ChÊt ®èt cña nåi h¬i. 41
42. I. Yªu cÇu đối với chất đốt nåi h¬i. Chất đốt nåi h¬i lµ nh÷ng chÊt khi ch¸y cho ta nhiÖt l­îng cßn gäi lµ nhiªn liÖu nåi h¬i. Gåm nhiÒu lo¹i. * ChÊt r¾n: Than ®á, gç. * ChÊt láng: C¸c lo¹i dÇu ®èt. * ChÊt khÝ vµ n¨ng l­îng nguyªn tö. 1. Yªu cÇu: RÎ tiÒn, kinh tÕ, l­îng sinh nhiÖt cao, Ýt tro bôi vµ l­u huúnh, kh«ng tù bÐn ch¸y. Trªn c¸c tµu thuû hiÖn nay chñ yÕu chØ dïng dÇu ®èt (dÇu nÆng FO vµ dÇu nhÑ DO) v× cã c¸c đặc điểm. * Ưu ®iÓm: - HiÖu suÊt cña NH khi dïng dÇu ®èt lín h¬n (10- 18%) - Nhá gän h¬n, hiÖu qu¶ kinh tÕ cao h¬n. - TÝnh c¬ giíi vµ tù ®éng ho¸ cao h¬n. - TÝnh c¬ ®éng cao, thêi gian nhãm lß nhanh. * Nh­îc ®iÓm: - Gi¸ thµnh dÇu ®èt cao. - G©y môc, rØ, ¨n mßn ®iÓm s­¬ng. - G©y ¨n mßn vanadi. II. C¸c tÝnh chÊt cña dÇu ®èt nåi h¬i. 1. Tû träng. Lµ tû sè gi÷a träng l­îng mét ®¬n vÞ thÓ tÝch dÇu ®èt ë toC vµ träng l­îng mét ®¬n vÞ thÓ tÝch n­íc ë 40C. Tû träng phô thuéc vµo nhiÖt ®é, khi nhiÖt ®é t¨ng th× tû träng gi¶m. 2. §é nhít: Lµ néi lùc ma s¸t gi÷a c¸c phÇn tö chÊt láng khi chóng chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau. §©y lµ th«ng sè quan träng nhÊt v× ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng l­u ®éng chÊt l­îng phun của dầu và qu¸ tr×nh ch¸y của nó. §é nhít cµng cao th× l­u ®éng kÐm, qu¸ tr×nh ch¸y cµng kÐm. Khi nhiÖt ®é cao th× ®é nhít gi¶m. Ph¶i h©m dÇu khi sö dông dầu có độ nhớt cao. a. §é nhít Eng¬le (oE) Lµ tû träng gi÷a thêi gian ch¶y cña 200mml dÇu ë nhiÖt ®é 50oC (750C, 100oC) qua èng nhá giät cña nhít kÕ Eng¬le vµ thêi gian ch¶y cña 200mml n­íc ë 20 oC còng qua èng nhá giät Êy. §©y lµ ®é nhít t­¬ng ®èi . b. §é nhít Sentixtoc (0CSt) Lµ thêi gian ch¶y cña 60mml dÇu ë 38oc (660c , 100oc) qua èng nhá giät cña nhít kÕ xentixtoc. Nã lµ ®é nhít tuyÖt ®èi. 3. §iÓm ®éng ®Æc. Lµ nhiÖt ®é cao nhÊt mµ t¹i ®ã nhiªn liÖu b¾t ®Çu bÞ ®«ng ®Æc l¹i (khi nghiªng b×nh dÇu gãc 45o th× dÇu kh«ng thay ®æi b×nh d¸ng cña m×nh trong mét phót) .DÇu ®èt NH quy ®Þnh ®iÓm ®«ng ®Æc < 5oc. §iÓu nµy cã vai trß quan träng trong viÖc l­u chuyÓn cña dÇu (ë xø lạnh). 4. §iÓm bèc ch¸y vµ ®iểm ch¸y. 42
43. * §iÓm bèc ch¸y (bÐn ch¸y): Lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ khi ta ®­a nhän löa vµo gÇn hçn hîp s­¬ng dÇu vµ khÝ th× hçn hîp ®ã bèc ch¸y khi ta cÊt ngän löa ®i th× hçn hîp ®ã t¾t ngay. * §iÓm ch¸y: Lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt mµ t¹i ®ã khi ta ®­a ngän löa gÇn vµo hçn hîp s­¬ng dÇu vµ khÝ th× hçn hîp ®ã ch¸y. Khi cÊt ngän löa ®i th× hçn hîp tiÕp tôc ch¸y trong thêi gian Ýt nhÊt lµ 3 giây. 5. Hµm l­îng n­íc (W) Lµ l­îng n­íc chøa trong nhiªn liÖu. Lµm nhiÖt trị cña nhiªn liÖu bÞ gi¶m, qu¸ tr×nh ch¸y kh«ng æn ®Þnh thËm chÝ lµm sóng phun bÞ t¾t kh«ng ch¸y ®­îc. Ngoµi ra cßn lµm t¾c, rç súng phun. Quy ®Þnh cho dÇu ®èt nồi hơi W<1% 6. Hµm l­îng l­u huúnh vµ vanadi . §©y lµ 2 chÊt cã h¹i cña nhiªn liÖu. S - G©y ¨n mßn ®iểm s­¬ng hay ¨n mßn ë nhiÖt ®é thÊp.T≤140oc V- G©y ¨n mßn ë nhiÖt ®é cao.T ≥ 685oc. 7. T¹p chÊt r¾p trong nhiªn liÖu (A): Lµ c¸c chÊt tro, c¸t, bôi trong nhiªn liÖu chóng cã thÓ lµm t¾c lç súng phun, chãng mµi mßn lç súng phun. Quy ®Þnh cho dÇu ®èt nồi hơi A < 0,3%. 4-10. Khai th¸c vËn hµnh nåi h¬i Trong qu¸ tr×nh sö dông nåi h¬i ph¶i tuyÖt ®èi tu©n thñ c¸c quy ®Þnh trong vËn hµnh khai th¸c nåi h¬i. C¸c quy ®Þnh trong quy ph¹m, c¸c quy ®Þnh cña nhµ chÕ t¹o. I. ChuÈn bÞ ®­a nåi h¬i vµo ho¹t ®éng vµ quy tr×nh ®èt lß. 1. ChuÈn bÞ nhãm lß: * Tr­íc khi tiÕn hµnh nhãm lß, nhÊt thiÕt ph¶i kiÓm tra kü cµng tû mØ nåi h¬i tõ trong ra ngoµi xem cã vÕt rß vØ, vÕt nøt, c¸c biÕn d¹ng nåi h¬i, kiÓm tra sù ®Þnh vÞ cña nåi h¬i trªn bÖ ®ì, kiÓm tra c¸c thiÕt bÞ phô cã ë tr¹ng th¸i ho¹t ®éng b×nh th­êng ®­îc kh«ng. ViÖc kiÓm tra tr­íc khi nhãm lµ ®Æc biÖt quan träng ®èi víi nh÷ng nåi h¬i ®· dừng ho¹t ®éng trong thêi gian dµi, nåi h¬i võa míi söa ch÷a, b¶o d­ìng khi ph¸t hiÖn ra c¸c khuyÕt tËt h­ háng t×m c¸ch kh¾c phôc ngay. * KiÓm tra tay giËt van an toµn xem cã bÞ kÑt kh«ng. * Më van tho¸t kh«ng khÝ (cho ®Õn lóc thÊy h¬i n­íc bèc ra míi kho¸ l¹i). * Van cÊp h¬i chÝnh ta ®ãng vµo vµ mở l¹i mét gãc 1/4 vßng ®Ó tr¸nh bÞ kÑt do ®é d·n në kh«ng ®ång ®ều cña cÇn van víi th©n van. * KiÓm tra mùc n­íc nåi h¬i, b¬m n­íc vµo chó ý: - §èi víi NHOL cÊp ë mùc n­íc cao nhÊt cña èng thuû. - §èi víi NHON cÊp ë mùc n­íc thÊp nhÊt cña èng thuû (1/3 èng thuû) ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng tr­¬ng n­íc nåi. V× mùc n­íc nåi sÏ d©ng lªn rÊt nhanh khi h¬i n­íc b¾t ®Çu sinh ra. N­íc b¬m vµo nåi h¬i ph¶i ®­îc xö lý kü cµng, khi ®· ®¹t møc n­íc æn ®Þnh , kiÓm tra bé tự động điều chỉnh møc n­íc nåi h¬i. 2. §iÓm löa Sau khi kiÓm tra kü nåi h¬i ta tiÕn hµnh ®èt lß theo mét quy tr×nh ®· x¸c lËp.Th«ng th­êng khi ®èt lß sö dông dÇu nhÑ. 43
44. * Quy tr×nh ®èt b»ng tay + BËt qu¹t giã th«ng lß 30 giây đến 1 phút + BËt b¬m cÊp nhiªn liÖu + BËt c«ng t¾c cÊp tia löa ®iÖn + Sau khi nhiªn liÖu ch¸y, t¾t c«ng t¾c cÊp tia löa ®iÖn Chó ý : NÕu khëi ®éng 2 ®Õn 3 lÇn kh«ng ®­îc ta ph¶i tiÕn hµnh kiÓm tra thiÕt bÞ buång ®èt nåi h¬i ( Sóng phun, qu¹t giã, b¬m nhiªn liÖu, tÕ bµo quang ®iÖn). * Tr­íc khi khëi ®éng l¹i nhÊt thiÕt ph¶i th«ng gió trong buång ®èt ®Ó ng¨n ngõa hiÖn t­îng næ do l­îng nhiªn liÖu cßn l¹i qu¸ nhiÒu trong lß, sau ®ã thùc hiÖn quy tr×nh ®èt lß l¹i tõ ®Çu. * Thêi gian nhãm lß lÊy h¬i lµ thêi gian tÝnh tõ khi ®iÓm löa cho ®Õn khi nåi h¬i ®¹t ¸p suÊt quy ®Þnh trong qu¸ tr×nh nhãm lß lu«n gi÷ cho nhiÖt ®é n­íc, nhiÖt ®é kim lo¹i, nhiÖt ®é thµnh v¸ch buång ®èt t¨ng mét c¸ch tõ ®Ó tr¸nh øng suÊt nhiÖt. Thêi gian nhãm lß tuú thuéc theo kiÓu lo¹i, kÝch th­íc cña nåi h¬i do nhµ m¸y chÕ t¹o quy ®Þnh. Nhãm lß cã thÓ chia thµnh 2 giai ®o¹n. - Giai ®o¹n 1: §un s«i n­íc - Giai ®o¹n 2: N©ng ¸p suÊt h¬i lªn ¸p suÊt c«ng t¸c Ở giai ®o¹n 1: Van tho¸t khÝ më ra, khi b¾t ®Çu giai ®o¹n 2 nªn kiÓm tra l¹i mét lÇn n÷a c¸c èng thuû, kiÓm tra sù rß rØ cña nåi h¬i, khi ¸p suÊt ®· ®¹t 5  6 Kg/ cm2 cÇn kiÓm tra l¹i ho¹t ®éng cña van an toµn b»ng tay. * Ở nh÷ng nåi h¬i cã bé sÊy h¬i, bé söa kh«ng khÝ, bé h©m n­íc tiÕt kiÖm cÇn chó ý c¸c thiÕt bÞ nµy trong thêi gian nhãm lß. - B¶o vÖ bé sÊy h¬i: Khi nhãm lß vÉn cã khÝ lß ®i qua bé sÊy h¬i cã thÓ dïng n­íc s¹ch n¹p ®Çy bé sÊy h¬i hoÆc dïng h¬i cña nåi h¬i kh¸c ®Ó lµm m¸t bé sÊy h¬i khi nhãm lß. - B¶o vÖ bé s­ëi kh«ng khÝ: Khi nhãm lß, bé s­ëi kh«ng khÝ ®­îc lµm m¸t kÐm v× hÖ sè kh«ng khÝ thõa nhá, b¶o vÖ bé s­ëi kh«ng khÝ cã thÓ t¨ng hÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ lªn hoÆc dïng tÊm ng¨n ®Ó dÉn khÝ lß qua phÇn èng khãi kh«ng cã s­ëi kh«ng khÝ. * Tr­íc khi lÊy h¬i sö dông ta tiÕn hµnh sÊy ®­êng èng b»ng c¸ch hÐ më van cÊp h¬i chÝnh vµ ®i më c¸c van x¶ n­íc tho¸t ra rồi míi më to van h¬i chÝnh ra, sau đó ®ãng van x¶ n­íc cña ®­êng èng hơi chÝnh. * §èi víi tµu cã nhiÒu nåi h¬i: Tr­íc khi ghÐp hai hay nhiÒu nåi h¬i ta cho h¬i n­íc tõ nåi cã ¸p suÊt cao ®i sang nåi h¬i cã ¸p suÊt thÊp. Chê ®Õn khi røt h¼n tiÕng cña h¬i l­u ®éng ë van th«ng míi ®­îc më hÕt van hơi chÝnh. * Quan s¸t mÇu ngän löa trong buång ®èt - MÇu ngän löa cã mµu phít hång lê mê vÕt t­êng sau của buång ®èt lµ ch¸y tèt. - Ngän löa cã mÇu vµng nh¹t vµ thÊy râ vÕt t­êng sau cña buång ®èt lµ thõa «xy hoÆc ngän löa ng¾n vµ s¸ng loÐ. Ngän löa cã mÇu vµng da cam lµ thiÕu «xy, nÕu cã mÇu ®á ngän löa dµi lµ thiÕu qu¸ nhiÒu «xy. Ngoµi ra nÕu l­îng kh«ng khÝ ®­îc cung cÊp ®Çy ®ñ hoÆc hçn hîp t¹o kh«ng ®Òu, l­îng nhiªn liÖu cÊp vµo chç Ýt chç nhiÒu, mét Ýt nhiªn liÖu ®­îc c¸c n¬i xa cßn ®¹i bé phËn tËp trung ë gÇn sóng phun th× trong qu¸ tr×nh ch¸y ta thÊy ngän löa cã d¹ng h×nh sao nhiÒu c¸nh. * Quan s¸t khãi - NÕu khãi ®en: Ch¸y kh«ng hÕt nhiªn liÖu. NÕu khãi ra mÇu b¹c tr¾ng: Th× khói cã lÉn h¬i n­íc hoÆc qu¸ nhiÒu kh«ng khÝ. NÕu khãi mÇu h¬i x¸m lµ ch¸y tèt. 44