Nghiên cứu phương pháp xác định thực nghiệm sức cản thông qua cặp thông số tốc độ tàu và số vòng quay chân vịt, chương 7 potx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (223.18 KB, 11 trang )

1
Chương 7: Đặc tính phụ
t
ả
i
Đặc tính phụ tải là đặc tính biểu thị sự thay đổi suất tiêu
hao nhiên li
ệu có
í
ch
và các chỉ tiêu khác theo giá trị công suất,
momen hay áp su
ất có ích trung bình
P
e
khi động cơ làm việc
ở các chế độ có số vòng quay không đổi khác nhau n =
cons
t
.
Đối với động cơ Diesel, nếu giữ số vòng quay không đổi thì
khi mu
ốn thay đổi
t
ả
i
cần thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp
cho chu trình và
đảm bảo góc phun
sớm
thích hợp nhất đối

v
ới từng chế độ số vòng quay, khi đó các giá trị phụ tải của
động
cơ như công suất có ích N
e
, mômen có ích M
e
và áp suất
có ích trung bình Pe
ở
chế
độ số vòng quay không đổi tăng
theo t
ỷ lệ giống nhau và xác định phụ tải của
động
cơ. Qua
đường đặc tính phụ tải có thể xác định được các thông số kinh
t
ế của
động
cơ như suất tiêu hao nhiên liệu có ích g
e
, lượng
tiêu hao nhiên li
ệu giờ G đối
vớ
i
từng chế độ số vòng quay,
su
ất tiêu hao nhiên liệu ít nhất g

min
, lượng nhiên liệu
g
i
ớ
i
hạn
cung c
ấp cho mỗi chu trình, từ đó có thể xác định được chế độ
khai thác hợp
lí
theo công suất số vòng quay ở điều kiện khai
thác th
ực tế và sự thay đổi các
t
hông
số công tác động cơ từ
chế độ không tải P
e
= 0 cho đến chế độ tải định mức P
e
=
P
eH
. Trong thực tế các động cơ Diesel thường làm việc theo
đặc tính phụ tải
nên
trong quá trình khai thác đặc tính phụ tải
th
ường dừng ở vòng quay định mức n

H
=
const. Trường hợp
n
H
= const và bộ chế tốc độ giữ mức độ không đều trong
2
khoảng
(3 – 5)% số vòng quay định mức thì khi đó đặc tính
ph
ụ tải gọi đường đặc tính
đ
i
ều
chỉnh. Kinh nghiệm khai thác
nh
ận thấy khi làm việc ở chế độ phụ tải thì số
vòng
quay động
c
ơ bao giờ cũng phải thay đổi từ (2 – 3)% số vòng quay định
m
ức để
phù
hợp với sự tăng giảm của phụ tải. Khi đó việc
điều chỉnh số vòng quay trở lại
ổn
định được thực hiện nhờ
bộ điều chế tốc tác động lên thanh răng bơm cao áp
để

cung
c
ấp lượng nhiên liệu phù hợp phụ tải. Các chế độ tải đặc trưng
nh
ất cho
quá
trình làm việc của động cơ Diesel là chế độ
không tải P
e
= 0, chế độ toàn tải P
e
=
100% và chế độ phụ tải kinh tế
nhất g
e
=
g
emin
.
3
2.4. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒ THỊ VẬN HÀNH
TÀU TRONG
ĐIỀU
KIỆN THỰC
TẾ.
Từ trình bày trình bày trên đây, có thể đề xuất phương
pháp xây d
ựng đồ
t
h

ị
vận hành tàu trong điều kiện khai thác
th
ực tế dựa trên cơ sở đường đặc tính
hoạ
t
động chi tiết của
chân v
ịt theo trình tự như
sau
:
1) Xây dựng đường đặc tính hoạt động chi tiết của chân
v
ịt
sạch
:
- Lựa chọn đồ thị thiết kế chân vịt tổng hợp các đường
đặc tính hoạt
động
phù hợp với chân vịt đang tính để xác định mối
quan h
ệ giữa
các
h
t
ông
số
K
T
,K

Q
=f(J). Ví dụ trên (hình 2-9) là cách thức xác định mối
quan h
ệ K
T
,K
Q
=
f(J)
theo đồ thị thiết kế chân vịt của
Papmen.
- Các số liệu xác định từ mối quan hệ đồ thị K
T
,K
Q
=
f(J)
đã được trình
bày
trong phần trên, tính và xây dựng đường
đặc tính hoạt động chi tiết chân
v
ịt
K
T
,K
Q
=f(V,n) là các đường
th
ẳng qua gốc toạ độ dưới dạng các đường

K
T
,K
Q
=cons
t
trong
h
ệ toạ độ (V,n). Ví dụ ở (bảng 2) là bảng tính và xây dựng
đường đặc
tí
nh
hoạt động chi tiết của chân vịt sạch theo đồ thị
thiết kế chân vịt của
Papmen.
4
Hình 2-11: Xác định mối quan hệ K
T
, K
Q
=f(J)
theo
đồ thị
Papmen
30
Bảng 2: Bảng tính xây dựng đường đặc tính hoạt động chi
ti
ết chân vịt
sạch
G

i
á
t
r
ị
h
ệ
số
mome
n
G
i
á
t
r
ị
h
ệ
số
tiến J
t
h
e
o
T
ố
c
đ
ộ
quay

chân vịt
n
(
v
/
s
)
T
ố
c
đ
ộ
chân
vịt
V
P
=
(
n
D
)
T
ố
c
đ
ộ
t
àu
V
P

V
t

1


K
Q1
J
1
n
1
1
n
2
1
…
V
p
11
V
p
21
…
V
t
11
V
t
21

…
K
Q2
J
2
n
1
2
n
2
2
V
p
12
V
p
22
V
t
12
V
t
22
…
.
…
.
…
.
K

Qn
J
n
n
1
n
n
2
n
…
V
p
1n
V
p
2n
…
V
t
1n
V
t
2n
…
Do đường đặc tính hoạt động chi tiết của chân vịt sạch và
b
ẩn trùng nhau
nên
từ cặp giá trị vận tốc tàu V và tốc độ quay chân vịt n ở điều
ki

ện khai thác thực
t
ế,
có thể tính giá trị các hệ số K
T
, K
Q
của
chân v
ịt bẩn trong các chế độ tải trọng
khác
nhau dựa theo
đường đặc tính hoạt động chi tiết K
T
, K
Q
= f(V,n) của chân
v
ịt
sạch
tương ứng đã xây dựng được trong phần
t
rên.
2) Xây dựng đường đặc tính chân vịt ở điều kiện khai thác
th
ực
t
ế
:
Đường đặc tính chân vịt của động cơ N

P
= f(n), tức là
đồ thị biểu diễn
mố
i
quan hệ giữa công suất đòi hỏi N
P
(ml)
v
ới tốc độ quay n (s
-1
) của chân vịt được
xác
định theo công
t
hức
:
31
N
P
=
C
n
3
(
2
-
Vớ
i
C

=
2

K
Q
D
5
(2-
22
)
Trong đó K
Q
là hệ số momen của chân vịt, xác định theo công
t
hức
:
32
M
11,936
N
P
Trong
đó
:
K
Q






n
2
D
5

n
3
D
5
(2-23)
M - momen quay chân vịt
(KG.m)
n - tốc độ quay chân vịt
(v
/
s)
D - đường kính chân vịt
(m)
 - khối lượng riêng của nước biển.(  = 104,5
KG.s
2
/
m
4
).
3) Xây dựng đồ thị vận hành tàu trong điều kiện khai thác
th
ực
t

ế
:
Xây dựng một hệ toạ độ tổng hợp gồm bốn phần khác
nhau, trong đó
phần
phía trên bên trái là công suất - tốc độ
quay (N,n), phần phía trên bên phải là hệ
t
oạ
độ công suất - tốc
độ (N,V), phần phía dưới bên trái là hệ toạ độ lực - tốc độ
quay
(P,n) và phần phía dưới bên phải là hệ toạ độ lực - tốc độ
(P,V) (hình
2-10).
1. Xây dựng trong hệ toạ độ công suất - tốc độ quay (N,n)
các đường đặc
tí
nh
chân vịt N = f(n)(đường 1”) ở các chế độ
khai thác khác nhau theo công
t
hức(2-21),
thường tính cho ba
chế độ tải trọng là 100% tải, 110% tải, 85%
t
ả
i
.
2. Xác định giá trị công suất yêu cầu của chân vịt từ công

th
ức (2-23) theo
g
i
á
trị hệ số momen K
Q
tương ứng với tốc độ
quay chân vịt n trong liên hợp tàu ở
các
chế độ tải khác nhau,
c
ơ sở để xây dựng đường đặc tính công suất thực tế thể
h
i
ện
mối quan hệ giữa công suất và tốc độ quay của động cơ
33
trong liên hợp đang
xé
t
(đường
3).
3. Trong hệ toạ độ (N,n), xác định mối quan hệ N = f(n) ở
các giá trị V =
cons
t
hoặc N = f(V) ở các giá trị n =
cons
t

.
4. Trong hệ toạ độ (N,V), xây dựng đường đặc tính
công suất chân
v
ịt
(đường1). Trong hệ toạ độ (P,V), xây dựng
đường đặc tính lực đẩy (đường 1’)
t
heo
tốc độ quay không đổi
n = const.
Để xây dựng được đường này cần tính theo
bảng
tính xây dựng đồ thị vận hành tàu theo đường đặc tính chi tiết
chân vịt (bảng 3),
có
thể trình bày thứ tự xây dựng bảng này
như
sau
:
- Từ cặp giá trị vận tốc tàu và tốc độ quay chân vịt ở điều
ki
ện khai thác
li
ên
hợp đang xét, xác định theo đường đặc
tính hoạt động chi tiết của chân vịt
sạch
34


n
N
K
Q
= f(V,n) K
T
= f(V,n), xác định giá trị hệ số momen K
Q
và h
ệ số lực đẩy K
T
của
chân vịt bẩn ở điều kiện khai thác thực tế đang
xé
t
.
- Từ giá trị hệ số lực đẩy K
T
của chân vịt đã được xác
định, tính công
suấ
t
thực tế của động cơ N
e
, lực đẩy chân vịt
P và s
ức cản tàu R ở điều kiện làm
v
i
ệc

đang xét, phụ thuộc
vào v
ận tốc tàu V theo các công thức đã
b
i
ế
t:
P = K
T
 n
2
D
4
(2-24)

2
4
N
e


K
T
n
D
V
P
75
P
(2.25)

2
 
5
hoặc

K
q
D
.
3
e
75


(2.26)
5. Từ mối quan hệ giữa các đại lượng công suất N, vận
t
ốc tàu V và tốc
độ
quay chân vịt n, dựng trên hệ toạ độ công
suất - vận tốc, đường công suất kéo có
í
ch
EPS = f(V) ở các
chế độ tải trọng khác nhau (đường 2), tương ứng với đường
đặc
tính chân vịt
1”.
6. Trong hệ toạ độ (P,V), xây dựng đường đặc tính lực
kéo (

đường 3’)
t
heo
tốc độ quay n bằng phương pháp chiếu
từ đường đặc tính công suất động
cơ
(đường
3).
7. Từ các kết quả tính lực đẩy chân vịt P và sức cản tàu
R tính
ở trên,
xây
dựng trên hệ toạ độ lực - vận tốc ở phần
dưới của đồ thị vận hành tàu đường
cong
sức cản vỏ R = f(V)
(
đường 2’) ở các chế độ tải trọng khác
nhau
35
Hình 2.12: Đồ thị vận hành tàu trong điều kiện khai
thác th
ực
t
ế.
1,1’ - Đường đặc tính công suất chân vịt và lực đẩy theo tốc
độ quay n =
cons
t
2,2’ – Đường công suất kéo EPS = f(V) và đường cong sức

c
ản R =
f
(V).
3,3’ - Đường đặc tính công suất động cơ và lực kéo theo tốc
độ quay
n.
1” - Đường đặc tính chân vịt của động
cơ.
Quá trình tính đồ thị vận hành tàu thực tế theo đường đặc
tính ho
ạt động
ch
i
tiết chân vịt được trình bày dưới bảng
3
:
36
Bảng 3: Bảng tính đồ thị vận hành tàu thực tế theo đường
đặc tính hoạt động
ch
i
tiết chân
v
ịt
.
G
i
á
t