Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự thay đổi các thông số công tác của động cơ mitsubishi 6UEC37LA lắp trên tàu Apollo Pacific khi thay đổi bước chân vịt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu sự thay đổi các thông số công tác của động cơ mitsubishi 6UEC37LA lắp trên tàu Apollo Pacific khi thay đổi bước chân vịt" được hoàn thành với mục tiêu nhằm nghiên cứu xây dựng các đặc tính làm việc của động cơ diesel hãng Mitshubishi 6UEC37LA khi thay đổi bước chân vịt. Từ đó đưa ra các giải pháp, các lựa chọn để khai thác động cơ diesel lai chân vịt biến bước một cách hiệu quả và an toàn nhất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự thay đổi các thông số công tác của động cơ mitsubishi 6UEC37LA lắp trên tàu Apollo Pacific khi thay đổi bước chân vịt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM --------- oOo -------- ĐẶNG NGUYÊN ĐĂNG NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 6UEC37LA LẮP TRÊN TÀU APOLLO PACIFIC KHI THAY ĐỔI BƯỚC CHÂN VỊT LUẬN ÁN THẠC SỸ KỸ THUẬT TP. HCM 9-2018 TỜ ĐẦU IN CHỮ NHŨ của luận văn xóa giúp e
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM --------- oOo -------- ĐẶNG NGUYÊN ĐĂNG NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 6UEC37LA LẮP TRÊN TÀU APOLLO PACIFIC KHI THAY ĐỔI BƯỚC CHÂN VỊT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. LÊ VĂN VANG TP.HCM – 09.2018
LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Lê Văn Vang Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Bùi Hồng Dương Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Nguyễn Sơn Trà Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Giao thông vận tải Tp. HCM ngày 28 tháng 09 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. PGS.TS Lê Hữu Sơn Chủ tịch Hội đồng; 2. PGS - TS. Bùi Hồng Dương Ủy viên, phản biện; 3. TS. Nguyễn Sơn Trà Ủy viên, phản biện; 4. PGS - TS. Bùi Xuân Lâm Ủy viên. 5. TS. Nguyễn Duy Trinh Ủy viên, thư ký; Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA MÁY TÀU THỦY PGS.TS Lê Hữu Sơn TS. Lê Văn Vang Trang sau trang phụ bìa, in sau khi bảo vệ luận văn xóa giúp e
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Lê Văn Vang. Các kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn nào và dưới bất cứ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn ĐẶNG NGUYÊN ĐĂNG 1
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy hướng dẫn TS. Lê Văn Vang, người đã tận tình hướng dẫn về phương pháp và nội dung nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn. Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô Khoa Máy tàu thủy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập tại Trường Đại học Giao thông Vận tải Tp. Hồ Chí Minh cũng như trong quá trình làm luận văn. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến tất cả người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tác giả trong qúa trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn. Do thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm khoa học còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi có những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô, chuyên gia, bạn bè và đồng nghiệp để luận án được hoàn thiện tốt nhất. 2
Mục lục MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 8 1. Tính bức thiết của đề tài ........................................................................................... 8 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .......................................................... 8 3. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................ 8 4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................................. 9 5. Bố cục đề tài ............................................................................................................. 9 Chương 1. SỰ PHỐI HỢP CÔNG TÁC GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ CHÂN VỊT TÀU THỦY ............................................................................................................................................ 10 1.1 Sức cản tàu thủy ..................................................................................................... 10 1.1.1 Các loại tàu thủy hiện nay ............................................................................... 10 1.1.2 Vỏ tàu và sức cản vỏ tàu ................................................................................. 10 1.1.3 Chân vịt tàu thủy ............................................................................................. 13 1.2 Đặc tính công tác của động cơ diesel lai chân vịt tàu thủy .................................... 14 1.2.1 Đặc tính ngoài ................................................................................................. 15 1.2.2 Đặc tính chân vịt ............................................................................................. 16 1.2.3 Đặc tính giới hạn ............................................................................................. 17 1.3 Phương pháp xây dựng đặc tính công tác của diesel tàu thủy ............................... 18 1.3.1 Xây dựng đồ thị đặc tính của động cơ diesel lai chân vịt định bước .............. 18 1.3.2 Phương pháp xác định thông số động cơ lai chân vịt biến bước .................... 20 1.4 Sự phối hợp làm việc giữa động cơ, chân vịt và vỏ tàu ......................................... 22 1.4.1 Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt định bước ............................. 22 3
1.4.2 Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt biến bước ............................. 25 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phối hợp công tác động cơ, chân vịt và vỏ tàu 26 Chương 2. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 6UEC37LA KHI LAI CHÂN VỊT BIẾN BƯỚC .............................................................. 35 2.1. Cơ sở đánh giá chế độ khai thác hệ động lực tàu thủy. ......................................... 35 2.2.1 Các thông số đánh giá về năng lượng, kinh tế ...................................................... 35 2.2.2 Các thông số đánh giá về ứng suất cơ ................................................................... 37 2.2.3 Các thông số đánh giá về ứng suất nhiệt ............................................................... 38 2.2.4 Các thông số đánh giá về chỉ tiêu môi trường ....................................................... 39 2.2. Đặc điểm của động cơ diesel Mitsubishi 6UEC37LA ........................................... 40 2.1.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ............................................................ 40 2.1.2 Các thông số áp suất và nhiệt độ ..................................................................... 41 2.1.3 Phương pháp xác định công suất động cơ Mitsubishi 6UEC37LA ................ 42 2.3. Đặc điểm của hệ thống điều khiển bước chân vịt .................................................. 47 2.2.1 Thông số kỹ thuật của chân vịt biến bước ...................................................... 48 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý của chân vịt biến bước ......................................................... 48 2.2.3 Các chi tiết chính của chân vịt biến bước ....................................................... 50 2.2.4 Hệ thống điều khiển chân vịt biến bước ......................................................... 51 Chương 3. SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ MITSUBISHI 6UEC37LA KHI THAY ĐỔI BƯỚC CHÂN VỊT .................................... 53 3.1. Điều kiện làm việc tối ưu của động cơ Mitsubishi 6UEC37LA ............................ 53 3.1.1. Khả năng phát ra công suất máy chính tàu thủy qua thời gian khai thác ....... 53 4
3.1.2. Vùng làm việc của động cơ 6UEC37LA ........................................................ 54 3.2. Phân tích các thông số động cơ 6UEC37LA khi thay đổi bước chân vịt .............. 55 3.2.1. Lựa chọn các thông số đánh giá chế độ làm việc của máy chính ................... 57 3.2.2. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 58 3.3. Mô phỏng hoạt động của hệ thống ......................................................................... 61 3.3.1. Giới thiệu về phần mềm Matlab...................................................................... 61 3.3.2. Nội dung của phần mềm matlab ..................................................................... 61 3.3.3. Lập chương trình tính toán xác định vùng làm việc của động cơ khi thay đổi bước chân vịt .............................................................................................................. 63 3.4. Các giải pháp để khai thác động cơ diesel lai chân vịt biến bước một cách hiệu quả và an toàn ................................................................................................................. 65 3.4.1 Giải pháp về trình trạng kỹ thuật .................................................................... 65 3.4.2 Giải pháp về vận hành, khai thác .................................................................... 65 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................... 66 Kết luận .......................................................................................................................... 66 Hướng phát triển............................................................................................................. 66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 67 5
MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1. Các loại chân vịt tàu thủy ............................................................................... 14 Hình 1.2. Các đường đặc tính ngoài của động cơ .......................................................... 15 Hình 1.3. Đặc tính chân vịt của động cơ lai chân vịt ..................................................... 17 Hình 1.4. Đặc tính của động cơ diesel tàu thủy ............................................................. 18 Hình 1.5. Đặc tính của động cơ lai chân vịt biến bước .................................................. 21 Hình 1.6. Đặc tính động cơ lai chân vịt định bước ........................................................ 23 Hình 1.7. Phối hợp giữa động cơ chân vịt khi điều kiện khai thác thay đổi .................. 24 Hình 1.8. Đặc tính của động cơ trang bị bộ điều tốc nhiều chế độ ................................ 24 Hình 1.9. Khả năng điều động của chân vịt biến bước .................................................. 26 Hình 1.10. Khả năng điều động tàu của chân vịt định bước......................................... 26 Hình 1.11. Biểu đồ prôfin của vỏ bao thân tàu ............................................................. 29 Hình 1.12. Sự phụ thuộc hệ số cản ma sát của tấm vào độ nhám tương đối ................ 32 Hình 1.13. Lượng thay đổi tương đối của chiều cao đỉnh nhám .................................. 33 Hình 1.14. Lượng tăng hệ số cản ma sát CF .............................................................. 33 Hình 1.15. Lượng tổn thất tốc độ của tàu dầu do hà bám ............................................. 33 Hình 2.1. Biểu đồ hệ số mô men- thanh răng bơm cao áp UEC37LA .......................... 44 Hình 2.2. Biểu đồ hệ số mômen K – chỉ báo tải LI ....................................................... 46 Hình 2.3. Biểu đồ hiệu chỉnh nhiên liệu......................................................................... 47 Hình 2.4. Sơ đồ chân vịt biến bước ................................................................................ 49 Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống điều khiển chân vịt biến bước ............................................... 51 6
Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống điều khiển chân vịt biến bước ............................................... 52 Hình 3.1. Suy giảm tình trạng kỹ thuật của máy chính .................................................. 53 Hình 3.2. Vùng làm việc của động cơ 6UEC37LA ....................................................... 55 Hình 3.3. Các thông số của động cơ tại vòng quay 202 vòng/phút ............................... 60 Hình 3.4. Kết quả mô phỏng .......................................................................................... 65 7
MỞ ĐẦU 1. Tính bức thiết của đề tài Ngày nay, ngành hàng hải ngoài vấn đề hiệu quả kinh tế, áp lực của vấn đề ô nhiễm môi trường thì điều kiện hàng hải ngày càng bất lợi, điều kiện thời tiết thay đổi lớn. Việc khai thác tàu cần đảm bảo an toàn trong mọi điều kiện đồng thời công suất động cơ được khai thác một cách tối đa, do đó chân vịt biến bước được nhiều hãng tàu lựa chọn. Mặc khác ngoài các nguyên nhân, tác động khác nhau thì trong quá trình vận hành, khai thác thường xuyên bộc lộ và nảy sinh các vấn đề liên quan đến việc suy giảm hiệu quả khai thác. Đồng thời nhằm giúp cho sinh viên tiếp cận và quen dần với thiết bị điều khiển hệ động lực hiện đại. Luận văn đi sâu nghiên cứu sự thay đổi các thông số công tác của động cơ Mitsubishi 6UEC37LA lắp trên tàu Apollo Pacific khi thay đổi bước chân vịt để nghiên cứu sự thay đổi các thông số làm việc của động cơ diesel, tránh động cơ làm việc quá tải, lựa chọn vùng làm việc tối ưu và phát huy hết công suất của động cơ. Qua đó, hướng tới các giải pháp giảm lượng tiêu hao nhiên liệu để từ đó tăng hiệu quả kinh tế và đồng thời giảm ô nhiễm môi trường, đồng thời giúp sinh viên tiếp cận được với các công nghệ tự động, phù hợp với nhu cầu thị trường và xu thế phát triển của ngành công nghiệp tàu thủy hiện nay. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đối tượng nghiên cứu của đề tài là động cơ diesel 6UEC37LA của hãng Mitsubishi lai chân vịt biến bước lắp trên tàu Apollo Pacific. 3. Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài Nghiên cứu xây dựng các đặc tính làm việc của động cơ diesel hãng Mitshubishi 6UEC37LA khi thay đổi bước chân vịt. Từ đó đưa ra các giải pháp, các lựa chọn để khai thác động cơ diesel lai chân vịt biến bước một cách hiệu quả và an toàn nhất. 8
Làm tài liệu cho sinh viên, thuyền viên trong lĩnh vực khai thác động cơ diesel lai chân vịt. 4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5. Bố cục đề tài − Phần mở đầu − Chương 1. Tổng quan về sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt tàu thủy. − Chương 2. Phân tích đánh giá sự làm việc của động cơ Mitsubishi 6UEC37LA khi lai chân vịt biến bước. − Chương 3. Sự thay đổi các thông số công tác của động cơ Mitsubishi 6UEC37LA khi thay đổi bước chân vịt − Kết luận và kiến nghị 9
Chương 1. SỰ PHỐI HỢP CÔNG TÁC GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ CHÂN VỊT TÀU THỦY 1.1 Sức cản tàu thủy 1.1.1 Các loại tàu thủy hiện nay Theo loại hàng hóa hoặc theo phương thức bốc dỡ hàng, tàu có thể được phân loại như sau: Bảng 1. Các loại tàu thủy hiện nay Thể loại hàng Tên tàu Phân loại Viết tắt hóa Tăng két Tàu chở dầu Tàu dầu thô cỡ lớn VLCC Tàu dầu thô cực lớn ULCC Tàu chở dầu thành phẩm Tàu chở Gas Tàu chở khí thiên nhiên hóa lỏng LNG Tàu chở hóa chất Tàu chở khí hóa lỏng PLG Container Tàu container Tàu chở container Tàu Roll On - Roll off Hàng rời Tàu chở hàng rời Hàng lạnh Tàu chở hàng lạnh Tàu chở hàng đông lạnh Hành khách Phà Du thuyền 1.1.2 Vỏ tàu và sức cản vỏ tàu Vỏ tàu là một phần quan trọng của con tàu ảnh hưởng trực tiếp đến máy chính và chân vịt. 10
Các thông số cần quan tâm đến vỏ tàu: Chiều dài, chiều rộng, đường mớn nước và chiều cao thân tàu. Sức cản vỏ tàu là phản lực của chân vịt để đẩy tàu di chuyển trong nước. Việc tính toán sức cản vỏ tàu đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và lựa chọn máy chính. Sức cản của một con tàu bị ảnh hưởng bởi tốc độ tàu, hướng dịch chuyển và thân tàu. Tổng sức cản của con tàu được ký hiệu là R và do nhiều nguồn và có thể chia làm 3 nhóm chính: - Sức cản ma sát - Sức cản không khí - Các sức cản còn lại Ta nhận thấy rằng, sức cản do ma sát thì phụ thuộc vào diện tích của con tàu chìm dưới nước. Còn sức cản do gió thì phụ thuộc vào diện tích thân tàu nằm trên mực nước. Theo quan điểm này thì sức cản không khí ảnh hưởng nhất định lên các tàu container chở lượng lớn container trên boong tàu. Khi tính toán sức cản vỏ tàu, người ta quan tâm đến thông số K được định nghĩa là lực mà áp suất động của nước với tốc độ của tàu V xuất hiện trên bề mặt bằng diện tích ướt của thân tàu. Bề mặt của bánh lái cũng được bao gồm trong khu vực ướt. Công thức tính K được xác định như sau: ρ. V 2 . As K= 2 Trong đó: - ρ: độ nhớt động học của nước - V: tốc độ tàu - As : diện tích ướt thân tàu 11
1.1.2.1 Sức cản ma sát Sức cản ma sát được ký hiệu là R F phụ thuộc vào diện tích ướt thân tàu As và hệ số CF . Ma sát vỏ tàu sẽ tăng theo thời gian do hà bám vào thân tàu, do vỏ tàu bị xâm thực, … Một nổ lực để tránh cho vỏ tàu không tăng hệ số ma sát CF là sử dụng sơn chống hà. Các loại sơn có chứa TBT (tributyl thiếc) là chất diệt khuẩn chính, rất độc hại, đã thống trị thị trường trong nhiều thập kỷ, nhưng lệnh cấm sử dụng TBT cho các ứng dụng mới từ ngày 1 tháng 1 năm 2003 và lệnh cấm hoàn toàn từ ngày 1 tháng 1 năm 2008, có thể liên quan đến việc sử dụng các lựa chọn thay thế mới và có thể là sơn chống bám bẩn trên nền đồng. Khi tàu di chuyển trong nước thì sức cản ma sát tăng lên theo bình phương tốc độ tàu. Sức cản ma sát chiếm khoản 70% đến 90% sức cản của con tàu đối với tàu tốc độ thấp như (tàu chở hàng rời, tàu chở dầu) và đôi khi ít hơn 40% đối với tàu chở khách. Sức cản ma sát được xác định qua công thức sau: R F = K. CF 1.1.2.2 Sức cản không khí Sức cản không khí ký hiệu là R A và có giá trị tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ tàu và diện tích mặt cắt ngang của con tàu nằm phía trên đường mớn nước. Trong điều kiện thời tiết tốt thì sức cản không khí thường chiếm khoản 2% tổng sức cản của con tàu. Sức cản không khí được xác định qua công thức sau: CA . ρkk . V 2 . Akk R A = K. CA = 2 Trong đó: - ρkk : độ nhớt động học của không khí - Akk : diện tích mặt cắt ngang của thân tàu phía trên mớn nước. 12
1.1.2.3 Các sức cản khác Các sức cản khác tác động lên con tàu là sức cản do sóng và sức cản do xoáy. Sức cản do sóng đề cập đến tổn thất năng lượng do sóng tạo ra trong quá trình đẩy tàu, trong khi kháng xoáy đề cập đến sự mất mát do sự phân tách dòng chảy tạo ra xoáy, đặc biệt là ở cuối đuôi tàu. Sức cản do sóng ở tốc độ thấp tỷ lệ thuận với bình phương của tốc độ tàu, nhưng tăng nhanh hơn nhiều ở tốc độ cao hơn. Về nguyên tắc, điều này có nghĩa là một rào cản tốc độ được áp đặt, khi đó ta tăng thêm sức đẩy cho tàu cũng không dẫn đến tốc độ cao hơn vì tất cả năng lượng sẽ được chuyển thành năng lượng sóng. Sức cản này thường chiếm 8-25% tổng sức cản đối với tàu tốc độ thấp và tới 40-60% cho tàu cao tốc. Và được xác định qua công thức sau: R R = K. CR 1.1.2.4 Tổng sức cản tác động lên con tàu Tổng sức cản của con tàu khi di chuyển với tốc độ V được xác định như sau: RT = 𝑅 𝐹 + 𝑅 𝐴 + RR Khi đó công suất cần thiết để di chuyển tàu có tốc độ V trong nước được xác định như sau: PE = V. R T 1.1.3 Chân vịt tàu thủy Để di chuyển con tàu trong nước cần phải có một chân vịt, đôi khi là hai và trong trường hợp cần thiết thì tàu có nhiều chân vịt. Lực đẩy T cần thiết của một con tàu di chuyển với tốc độ V thường lớn hơn tổng sức cản vỏ tàu R T vì lý do dòng chảy và các lý do khác. Chân vịt tàu thủy được chia thành hai nhóm chính sau: 13
- Chân vịt định bước (FP-propeller) - Chân vịt biến bước (CP-propeller) Chân vịt loại định bước được đúc trong một khối thống nhất và thường được làm bằng hợp kim đồng. Vị trí các cánh và bước chân vịt được cố định không thay đổi trong quá trình vận hành. Điều này có nghĩa rằng, trong quá trình khai thác khi điều kiện thời tiết thay đổi thì đường cong đặc tính chân vịt sẽ thay đổi. Hình 1.1. Các loại chân vịt tàu thủy Chân vịt biến bước khi thiết kế có củ chân vịt lớn hơn so với chân vịt định bước bởi vì củ chân chân vịt biến bước phải có không gian để xoay cánh chân vịt. 1.2 Đặc tính công tác của động cơ diesel lai chân vịt tàu thủy Khai thác hệ động lực tàu thủy được tiến hành trong các điều kiện khác nhau rất đa dạng được đặc trưng bởi các yếu tố khai thác do đó mà kèm theo sự thay đổi của các thông số công tác của động cơ cũng như của hệ động lực tàu thủy. Để đánh giá chất lượng làm việc của động cơ ở các chế độ khác nhau, người khai thác thường so sánh các thông số thu được trong các chế độ khai thác cụ thể với các thông số định mức của động cơ. 14
Các thông số làm việc của động cơ trong khai thác được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau tùy thuộc vào động cơ chính và hệ động lực của con tàu đặc biệt đối với các thế hệ tàu đóng trong những năm gần đây, việc xác định các thông số công tác tương đối dễ dàng và thuật lợi. Đặc tính động cơ là hàm số biểu thị sự thay đổi một trong các thông số công tác chủ yếu của động cơ so với các chỉ tiêu công tác khác. Đặc tính của động cơ dùng để đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật, an toàn tin cậy trong qúa trình công tác của động cơ. Đặc tính của Diesel tàu thủy thường được chia thành các loại sau: Đặc tính tốc độ; đặc tính phụ tải; đặc tính tổng hợp Trong đó đặc tính tốc độ bao gồm các loại đặc tính như sau: đặc tính ngoài, đặc tính chân vịt, đặc tính giới hạn … 1.2.1 Đặc tính ngoài Đặc tính ngoài là đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu công tác của động cơ với số vòng quay của nó khi lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình không thay đổi. N 1 2 3 4 5 n(v/p) nmin nkt nđm nmax Hình 1.2. Các đường đặc tính ngoài của động cơ 15
Như vậy, khi duy trì lượng cấp nhiên liệu trong một chu trình không thay đổi, đặc tính ngoài của động cơ là đường bật nhất và có một số dạng như sau: - Đặc tính ngoài giới hạn (1): biểu thị khả năng phát ra công suất của động cơ khi tay ga bơm cao áp ở vị trí cấp nhiên liệu cực đại. - Đặc tính ngoài khai thác lớn nhất (2): gọi là đặc tính hạn chế theo bơm cao áp, lượng cấp nhiên liệu được hạn chế bởi thiết bị (chốt tỳ) trên cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu. Đặc tính ngoài khai thác lớn nhất cho phép động cơ làm việc trên đặc tính này trong thời gian ngắn (1-2 giờ) - Đặc tính ngoài định mức (3): các thông số khai thác động cơ theo đặc tính này được nhà chế tạo đảm bảo không hạn chế thời gian. - Đặc tính ngoài khai thác (4): được sử dụng rộng rãi trong quá trình khai thác động cơ, đi qua điểm Nkt = Nđm, nkt = nđm - Đặc tính bộ phận (5): lượng cấp nhiên liệu cho chu trình nhỏ hơn, đặc tính này được sử dụng trong các trường hợp khi tàu đi trong luồng, khi ma nơ điều động, … 1.2.2 Đặc tính chân vịt Đặc tính chân vịt là đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu công tác của động cơ đối với vòng quay của nó khi động cơ làm việc với chân vịt (lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình thay đổi) Đối với đặc tính này, nếu bỏ qua các tổn thất thì công suất của động cơ truyền cho chân vịt có mối quan hệ giữa mô men hay công suất với vòng quay có mối quan hệ như sau: Me = c1 nx−1 (1.1) x Ne = c2 n Trong đó: 16
c1 , c2 : Hệ số phụ thuộc vào vỏ tàu và điều kiện khai thác x: hệ số phụ thuộc vào đặc tính hệ động lực và con tàu. Ở các tàu thương mại thì x = 2,5 − 3,2. Muốn có mối quan hệ trên, khi tốc độ quay thay đổi cần phải thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình. N C1 C2 C3 n Hình 1.3. Đặc tính chân vịt của động cơ lai chân vịt Khi điều kiện khai thác thay đổi thì hệ số C thay đổi tương ứng sẽ có các đường đặc tính thay đổi tương ứng (C1, C2, C3). Ngoài ra, đặc tính chân vịt còn phụ thuộc vào hình dáng và thủy động học của chân vịt. 1.2.3 Đặc tính giới hạn Trong đặc tính được đặc trưng bởi các thông số công tác cho phép động cơ làm việc ở chế độ lâu dài mà không vượt quá giá trị định mức ứng với các chế độ bất kỳ đươc gọi là đặc tính giới hạn. Đặc tính giới hạn đặt ra giới hạn cho phép các chế độ khai thác đảm bảo sự làm việc tin cậy, không quá tải động cơ. Đặc tính giới hạn do nhà máy chế tạo quy định, dùng để kiểm tra các chế độ làm việc của động cơ. 17