Khai thác 11 20

Khai thác
Câu 11: Trình bày diễn biến quá trình công tác của hệ động lực khi tăng tốc độ tàu,
thể hiện trên đồ thị đặc tính M-ω.
Để tăng vận tốc tàu, động cơ phải sinh ra thêm một lượng công suất thông qua việc tăng
lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Khi đó, lực đẩy phụ sinh ra sẽ thắng sức cản ban
đầu và tạo cho tàu tốc độ mới lớn hơn. Các lực tác dụng lên con tàu, động cơ trong quá
trình này phải thỏa mãn phương trình chuyển động của tàu:
dω
I
= M (ω , hG ) − M (ω , v )
dt
dv
m
= T (ω , V ) − R (v)
dt
Trong đó:
I: Mômen quán tính của khối lượng thân tàu và lượng nước chuyển động
theo thân tàu.
M(ω, hG): Mômen quay động cơ ω.
M(ω, v): Mômen cản trên đế chân vịt.
ω: tốc độ góc của hệ trục
v: tốc độ tàu
m: khối lượng tàu và lượng nước chuyển động theo tàu
T: lực đẩy tàu
R: Lực cản
Qua phương trình ta thấy, muốn thay đổi tốc độ tàu ta phải thay đổi lực đẩy T, thay đổi
Mômen sinh ra của động cơ M(ω,hG) thông qua việc thay đổi lượng cấp nhiên liệu vào
động cơ hay thay đổi tay ga hG.
Xét động cơ không trang bị BĐT:
Giả sử cần tăng tốc độ tàu từ V1->V2, hay nói cách khác là thay đổi điểm phối hợp công
tác giữa động cơ và chân vịt từ điểm 1->điểm 2.

M
M(ha 2, ω)

M(v1, ω)
bc

a

M(C0, ω)
2

d

M(ha 1, ω)
0

ω

M(v2,
ω)

1
ω1

Mha1,ha2: Đặc tính ngoài của động
cơ.
M(v1, ω): đặc tính đẳng tốc của
động cơ tại V1
M(C0, ω): đặc tính chân vịt ở điều

kiện khai thác C0.

ωb ωc

ω2

Quá trình tăng vận tốc tàu có thể chia thành 2 giai đoạn sau:
www.mkt46dh1.tk


GĐ1: Tốc độ tàu chưa thay đổi đáng kể.
-Tăng tốc độ quay của động cơ, chân vịt và các chi tiết chuyển động liên quan từ tốc độ
góc ω1-> ω b=0.95(ωc- ω1).
-Mômen chân vịt thay đổi theo đường cong 1-d.
-Mômen động cơ thay đổi theo đường cong 1-a-b.
GĐ2: Vận tốc tàu tăng dần từ V1->V2.
Mômen động cơ: b->c->2
Mômen chân vịt:d->c->2
Từ điểm c, Mômen động cơ và Mômen chân vịt bằng nhau
Điểm 2 là điểm công tác ổn định của HĐL, trong đó:
Mômen sinh ra của động cơ cân bằng với Mômen cản trên đế chân vịt.
Lực đẩy tàu cân bằng với lực cản tàu
Tàu chạy với vận tốc V2 ứng với tay ga ha2
Với loại động cơ không trang bị bđt như thế này thì việc thay đổi tay ga từ từ hay đột
biến nhay bậc ảnh hưởng lớn tới tình trạng khai thác động cơ tốt/xấu, vì nó dẫn đến sự
thay đổi lớn & nhanh hay nhỏ & từ từ của ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.
Theo kinh nghiệm khai thác thì khi thay đổi tay ga động cơ trong khoảng lớn thì động cơ
sẽ có giai đoạn làm việc trong trạng thái nặng nề, các thông số thay đổi nhiều. Do đó
trong quá trình tăng tốc độ tàu ta có thể tăng tay ga theo kiểu nhảy bậc với hệ số nhảy bậc
là k=2,3..

Xét động cơ không trang bị BĐT:
Đặt giả thiết: kéo tay ga nhanh chóng từ ha1->ha2.

M

b
M(hmax,
ω)

c

d

a
b’

M(C0,
ω)
2

M(ha 2,
ω)

Ur2: §Æc tÝnh ®iÒu
chØnh ë tèc ®é V2.
Ur1

0

ω

Ur1: §Æc tÝnh ®iÒu
chØnh ë tèc ®é V1.

M(ha 1,
ω)
M(v1,
ω)

Ur2

1
ω1

M(v2,
ω)
ωb ωc

hmax: §Æc tÝnh giíi
h¹n.

ω2

3 giai đoạn:
GĐ1: vận tốc tàu thay đổi không đáng kể.
Dưới tác dụng điều chỉnh của bđt, lượng nhiên liệu tăng nhanh, đưa động cơ làm việc ở
đặc tính ngoài max (1-a).

www.mkt46dh1.tk

Mômen động cơ tăng từ 1-a-b. Mômen chân vịt tăng 1-b’.
GĐ2:
Mômen động cơ tăng chậm b-c và Mômen chân vịt tiếp tục tăng b’-c. Từ điểm c, Mômen
động cơ và Mômen chân vịt cân bằng và động cơ làm việc trên đặc tính ngoài max.
GĐ3:
Tại d: bđt giảm lượng nhiên liệu từ hmax tới ha2 theo đặc tính điều chỉnh của bđt, Mômen
động cơ và Mômen chân vịt bằng nhau và cùng giảm dần. Tàu đạt vận tốc V2.
Nhận xét: Tăng tay ga đột ngột và trong khoảng lớn -> có khoảng thời gian động cơ làm
việc ở đặc tính hmax -> nặng nề.
Nếu tăng tay ga từ từ liên tục trong 1 khoảng lớn thì Mômen của động cơ và chân vịt
không kịp bằng nhau, động cơ sinh thừa công suất so với công suất cần tiêu thụ.
-> tăng tay ga từ từ, từng bậc nhỏ -> Mômen động cơ và Mômen chân vịt nhanh chóng
cân bằng nhau -> động cơ làm việc an toàn, tin cậy, kinh tế hơn (k làm việc trên hmax).
Câu 12: Trình bày diễn biến quá trình công tác của hệ động lực khi giảm tốc độ tàu.
Khi giảm tay ga nhiên liệu vào động cơ, lực đẩy tàu T giảm, tàu giảm dần tốc độ do lực
cản.
Với động cơ không có bđt.
GĐ1: tốc độ tàu hầu như không
đổi. Mômen động cơ giảm MA ->a>b. Mômen chân vịt giảm MA>b’(do lực cản).
GĐ2: tốc độ tàu giảm dần. Mômen
chân vịt và Mômen động cơ giảm
dần và bằng nhau thạu c, sau đó
tiếp tục cùng giảm tới B. Tại B tàu
chạy ở V2 tưng ứng với tay ga ở
ha2 ở cùng điều kiện khai thác C0.
Nhận xét: Ưs cơ, nhiệt giảm đột
ngột -> động cơ bị “gì”, nhiệt độ
BĐ giảm đột ngột->dễ chết máy.

www.mkt46dh1.tk


Với động cơ có bđt.
M(C0, ω)

M

1

b’
M(ha 1, ω)
M(v2, ω)

Ur1
Ur2

M(ha 2, ω)

0

2

ω2 d

b

a

ω1

ω

Giảm tay ga nhanh từ ha1->ha2 (khoảng rộng), do tác động của bđt, động cơ bị cắt nhiên
liệu. vận tốc góc trên trục động cơ giảm từ ωa-> ωb nhưng vận tốc tàu hầu như không đổi.
Mômen chân vịt giảm 1->b’, Mômen động cơ giảm ->0.
Do Mômen cản trên đế chân vịt làm vận tốc góc trục động cơ giảm xuống, tới ωd, gặp
đường đặc tính điều chỉnh của bđt, bđt đưa động cơ làm việc trở lại với nhiên liệu.
Nhận xét: giảm tay ga đột ngột -> có 1 giai đoạn động cơ bị cắt nhiên liệu, sau đó mới
khởi động lại -> không tin cậy, bị ứng suất nhiệt, cơ. Giảm tay ga theo từng bậc nhỏ.
Câu 13. Trình bày phương pháp hãm động cơ Diesel lai chân vịt bằng gió nén.
• Các yếu tố ảnh hưởng đến công hãm:
-Hãm HĐL = gió nén thường được sử dụng trong quá trình manơ, mục đích là rút
ngắn thời gian đảo chiều quay của động cơ -> đảm bảo động cơ hoạt động theo chiều
quay mới nhanh nhất và an toàn nhất.
* Sau khi ngừng cấp nhiên liệu vào động cơ và thay đổi cam phân phối khí và cam
nhiên liệu -> bắt đầu quá trình hãm.
Van gió khởi động: 1: bắt đầu mở; 2: kết thúc.
Ở những động cơ Diesel lai chân vịt trực tiếp, việc hãm được thực hiện = cấp gió
nén qua xupáp khởi động.
Để việc điều động tàu nhanh chóng và kinh tế -> việc hãm cần thực hiện ngay sau
khi giá trị của Mômen quay trên chân vịt = Mômen cản – Mômen quán tính

www.mkt46dh1.tk


dω
dt
Tức là khoảng 3->7s sau khi ngừng cấp nhiên liệu vào động cơ và số vòng quay
động cơ đã giảm xuống khoảng 0.5->0.7 nn.

để thực hiện hãm:
gió nén từ đĩa chia gió điều khiển, vào trong khoang điều khiển của xupap khởi
động ở KÌ NÉN với giá trị góc cấp khí khác nhau phụ thuộc đặc điểm kết cấu của
từng động cơ, khoảng 65-1000 góc quay trục khuỷu so với ĐCT
Tính chịu nén của không khí trong xylanh ở kì nén có tác dụng hãm động cơ khi
piston đi lên gần ĐCT. Nếu do sự tăng áp trong xylanh khi piston lên gần ĐCT
làm xupap khởi động bị đóng lại và khi piston qua ĐCT thì không khí ở kì giãn
nở sẽ làm tăng sự quay của động cơ -> việc hãm động cơ đạt hiệu quả kém (thực
chất việc giãn nở này tương đương việc nén có ích ở kì nén). Sau khi hãm, động
cơ sẽ dừng hằn và chiều quay đã chuyển sang chiều mới.
Việc hãm động cơ phụ thuộc và các yếu tố:
+ Áp suất không khí nén đưa và động cơ.
+ Giá trị của vòng quay động cơ khi hãm
(+kết cấu của van gió khởi động)
P
Các quá trình diễn ra khi hãm:
Ms = Mc − I

D
E
F1’
C

A’

F2
’

J
F1

F2

§CD

A
B
§CT
§CD
A: piston đi lên đóng cửa xả, kết thúc quá trình quét, bắt đầu nén
B: gió khởi động (hãm) được cấp
C: xupap khởi động đóng
D: nhảy van an toàn, xả bớt 1 lượng khí nén ra ngoài.
E: giãn nở khí trong xylanh
A’: cửa xả mở
Công hãm: Lh= F1- F2 có thể <0, =0, >0.

www.mkt46dh1.tk


Câu 14. Diễn biến quá trình thay đổi chiều chuyển động của tàu trên đồ thị đặc tính.
Dừng -> thay đổi chiều chuyển động của động cơ -> khởi động theo chiều mới.
Tàu thay đổi chiều chuyển động và tốc độ chuyển động>
Quá trình điều động tàu là quá trình HĐL công tác trong trạng thái không ổn định, đặc
trưng bằng sự không cân bằng giữa năng lượng nhập và năng lượng thoát:
Sự không cân bằng giữa:
Mômen động cơ sinh ra do lực khí cháy với Mômen cần thiết trên đế chân vịt.
Lực đẩy chân vịt và lực cản với vỏ tàu
Mômen quay của turbine và Mômen quay của máy nén

Lực tác dụng lên phần tử cảm ứng và các phần tử trong HT điều chỉnh
Năng lượng cấp ở phía trong thành vách xylanh và năng lượng do nước làm mát
mang ra.
Chế độ điều động tàu là chế độ mà động cơ phải thay đổi số vòng quay liên tục, thạm chí
thay đổi cả chiều quay với đông cơ lai chân vịt định bước trực tiếp. Quá trình thay đổi
chiều quay là quá trình phức tạp gồm: dừng, đảo chiều, khởi động động cơ theo chiều
quay mới.
Quá trình đảo chiều quay động cơ bắt đầu từ việc dừng cấp nhiên liệu vào động cơ, tàu
vẫn chuyển động trên hành trình của mình (tiến), khi đó chân vịt quay tự do và sau 1 thời
gian ngắn, nó làm việc như turbine và lai ngược lại động cơ -> động cơ vẫn quay theo
chiều bắt đầu (tiến). chân vịt và hệ trục tiếp tục quay theo chiều bắt đầu cho tới khi có tác
động của Mômen hãm lên động cơ và hệ trục (độ lớn của Mômen hãm phụ thuộc và tốc
độ của tàu).
Khi tác dụng hãm đã có hiệu quả -> chân vịt bắt đầu quay theo chiều ngược lại trong khi
tàu vẫn còn tiến theo quán tính. Do chân vịt quay theo chiều ngược lại -> tàu được hãm.
Tới khi tàu dừng lại, tại thời điểm tàu dừng, tải trọng của hệ động lực tương ứng với đặc
tính buộc tàu (v=0) Sau đó tàu bắt đầu tăng tốc độ theo chiều ngược lại cho tới khi xác
lập chế độ công tác mới cho chuyển chuyển động lùi (khi Vlùi= const).
Quá trình điều động tàu chia thành 4 giai đoạn (động cơ lai trực tiếp chân vịt định bước)
GĐ1: sau khi cắt nhiên liệu (a-b).
Mômen quay của động cơ giảm -> Mômen âm và giá trị bằng tổn thất cơ giới Ma’.
Vận tốc tàu thay đổi không đáng kể, chân vịt vẫn quay theo chiều tiến -> Mômen
quay của chân vịt giảm theo đường cong a-b, trong đó đoạn a-b’ Mômen có giá trị
(+), đoạn b’-b có giá trị (-), lúc đó chân vịt làm việc như turbine.
Trong giai đoạn này công hãm động cơ chủ yếu do tổn thất cơ giới (ma sát, tổn
thất ở các đường trục)
Do sự giảm vòng quay của chân vịt mà sự chênh lệch Mômen chân vịt (a-b’-b) và
Mômen quay của động cơ (a’-b) sẽ giảm dần và tại b thì Mômen chân vịt =
Mômen quay động cơ, tức là = Mômen lực ms nhưng ngược chiều.
Trong giai đoạn này lực đẩy tàu của chân vịt < lực cản -> tác dụng giảm vận tốc

tàu.
GĐ2: hãm tự do (do lực cản trên vỏ tàu)
Mômen chân vịt giảm theo đường cong Mômen ma sát của động cơ và hệ trục
Nếu không có gió hãm -> tàu chuyển động theo quán tính và dừng hẳn lại (do lực
cản vỏ tàu) (Mômen chân vịt và Mômen động cơ giảm theo b-c-0 -> lâu)

www.mkt46dh1.tk


Để giảm nhanh tốc độ tàu, tại c: tạo lực đẩy “âm” lớn, thông qua việc đưa khí hãm
vào xylanh
GĐ3: hãm bằng gió nén (bắt đầu từ điểm c tới khi vận tốc tàu =0)
Trong giai đoạn này Mômen chân vịt theo đường cong c-d-e. giá trị lớn nhất của
Mômen chân vịt trong giai đoạn này là tại d.
Để việc hãm có hiệu quả -> gió hãm phải tạo được Mômen quay trên trục động cơ
có giá trị > Mômen chân vịt max.
Đường cong thể hiện Mômen quay của động cơ c-c’-e’ phải nằm dưới đường cong
c-d-e.
Ngoài việc sử dụng gió hãm có thể dùng: phanh cơ khí trên hệ trục chân vịt.
GĐ4: đảo chiều chân vịt + cấp nhiên liệu và động cơ tăng vòng quay -> tàu dừng và
chuyển sang hướng ngược lại cho -> đạt trạng hoạt động ổn định ở dk công tác mới
(chạy lùi)
TH1: động cơ có bđt.
Mômen chân vịt: e-q-f-g-a’’
Mômen động cơ: e’-e’’-f’’-f’-f-g-a’’
Đoạn f’-f-g: đặc tính ngoài của động cơ
e’’-f: sự thay đổi Mômen động cơ.
o-a’’: biểu thị đặc tính chân vịt khi điều kiện công tác ổn định theo chiều quay lùi
Nhận xét: với động cơ trang bị bđt:
+tại vòng quay nhỏ: động cơ đã làm việc tại đặc tính cực đại -> ứng suất nhiệt và ưs

cơ cục bộ>
KP: giảm lượng nhiên liệu khi động cơ tăng tốc theo chiều quay mới nhưng có thể
dẫn tới khó nổ khi khởi động. Do đó có thể dùng thiết bị định lượng nhiên liệu khởi
động.
TH2: không có bđt.
Điều khiển động cơ trực tiếp bằng tay: sau khi khởi động, Mômen động cơ sẽ thay đổi
theo đặc tính bộ phận f’’-q-a’’, khi đó dk công tác của động cơ sẽ nhẹ nhàng hơn so với
trường hợp có bđt.
-

www.mkt46dh1.tk


M

C0

haT

Mn

a

0,8Vn

UrT

V= 0

-n

n

0
nn

b’
e

c

b

UrL

V=Vn

d
haL

e”

q

a”

e’
c’

f”

CL

g

a’

f
f’

-M

www.mkt46dh1.tk


Cõu 15. Nờu nh ngha v phng phỏp xõy dng c tớnh ngoi ca ng c
Diesel tu thy (c tớnh cụng sut khi lng nhiờn liu cung cp cho 1 chu trỡnh
khụng i)
Đặc tính ngoài
- Đờng đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa các chỉ tiêu, thông
số công tác của động cơ với số vòng quay của nó khi lợng cung
cấp nhiên liệu cho mỗi chu trình là không thay đổi (dw =
const) gọi là đặc tính ngoài.
- Hàm biểu diễn: Ne = f(n)
Me = f(n), với dw = const
Xây dựng đặc tính ngoài.
Giả định: Lợng nhiên liệu cấp vào động cơ trong mỗi chu trình là
không đổi (dw=const) và hiệu suất chung của động cơ không đổi
trong phạm vi toàn bộ chế độ tốc độ quay o=const, ta có: Ne =
C1.n.dw (*)

(C1=(60.z.QH. o)/632,3) (Ne=(G.QH. o)/632.3=(60.n.z.dw.Qh)/632,3)
Từ (*) ta thấy: Khi duy trì lợng cung cấp nhiên liệu cho mỗi chu trình
không thay đổi (dw = const) thì công suất phát ra của động cơ tỷ lệ
bậc nhất với tốc độ quay của nó.
Do đó đồ thị đặc tính ngoài sẽ có dạng bậc nhất có hình là đờng
thẳng. ứng với mỗi dw sẽ là 1 đờng đặc tính ngoài Ne-n.
Ta thấy rằng khi dw không thay đổi thì Mômen quay có ích (Me) và
áp suất có ích bình quân (Pe) cũng không đổi (không phụ thuộc n).
Thật vậy:
Ne=Me.n/716,2 -> Me=Ne.716,2/n=716,2.C1.dw=C2.dw
Ne=Pe.S.F.n.i.z/4500 -> Pe=C3.dw
Do đó ứng với mỗi giá trị dw, đồ thị Me, Pe là một đờng thẳng song
song với trục hoành (0 n)
Trong thực tế, vì hiệu suất động cơ giảm dần theo chiều tăng tốc
độ quay nên đờng đặc tính ngoài là đờng cong

Ne (ml)
Đờng lí thuyết
Đờng thực tế

0

nmin

nn

nmax

www.mkt46dh1.tk

n (v/ph)


và trong khai thác chúng đợc chia thành các đờng cơ bản sau:

Ne
Nmax
Nn
NKT

0
nmin
nmax n

1
2
4

3

5

nk nn

1:
Đặc tính giới hạn- là đặc tính công suất giới hạn độ bền của
động cơ (Ngh)
2:
Đặc tính lớn nhất- là đặc tính thể hiện khả năng phát ra công
suất lớn nhất của động cơ (Nmax) ở vòng quay lớn nhất.

3:
Đặc tính ngoài (đặc tính định mức)- là đặc tính thể hiện
khả năng phát ra công suất lớn nhất ổn định, kinh tế nhất của động
cơ (Nn) ở vòng quay định mức.
4:
Đặc tính khai thác- là đặc tính công suất đợc sử dụng rộng rãi
nhất trong quá trình khai thác động cơ (NKT). Thông thờng: NKT
=(0,85 ~ 0,95) Nn
5:
Đặc tính phụ tải (bộ phận) (Nbf) : là đặc tính công suất khi
động cơ phát ra công suất nhỏ hơn công suất khai thác, thờng sử
dụng trong điều kiện manơ...
Cõu 16. Nờu nh ngha v trỡnh by phng phỏp xõy dng c tớnh chõn vt (c
tớnh cụng sut khi lng nhiờn liu cung cp cho mt chu trỡnh thay i nhng ton
b cụng sut do ng c sinh ra c truyn ht cho chõn vt).
Đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số công tác của động
cơ lai chân vịt với tốc độ quay hoặc tốc độ tàu khi lợng nhiên liệu
cung cấp cho chu trình là thay đổi gọi là đặc tính chân vịt.
www.mkt46dh1.tk


Hàm biểu diễn: Ne = C.nx
Trong đó:
x:
là số mũ phụ thuộc vào kết cấu vỏ tàu và trang trí hệ động lực.
Với một con tàu cụ thể x = const. x=2,5 ~3,2 (x = 2,5 với tàu cao
tốc nh tàu lớt, tàu khách, ... x = 3,2 đối tàu hàng).
C:
là hằng số phụ thuộc tuyến hình vỏ tàu, chân vịt cũng nh tình
trạng của chúng và điều kiện khai thác.

Để xây dựng đợc đặc tính chân vịt ta phải giả định rằng lợng nhiên
liệu cung cấp cho mỗi chu trình là thay đổi và toàn bộ công suất
động cơ phát ra đợc truyền hết cho chân vịt.
Lấy logarit cơ số 10 hai vế phơng trình trên:
lg Ne = x.lg n +lg C
Để xác định đợc các hệ số x và C với một con tàu nhất định, trong
một điều kiện khai thác cụ thể lấy đợc 2 cặp thông số sau: (N1, n1,
V1), (N2,n2,V2)
Thay các giá trị trên ->
lg N1 = x.lg n1 +lg C
lg N2 = x.lg n2 +lg C
N1
N2
x=
n
lg 1
n2
lg

C=

N1
N
= x2
x
n1
n2

Mặt khác hệ số C với một con tàu cụ thể phụ thuộc vào điều kiện
khai thác, còn với 1 chân vịt cụ thể thì C phụ thuộc vào tốc độ quay

n và vận tốc tàu V qua biểu thức:
C = CU a.V (*)
Trong đó CU: hệ số thử tàu tại bến
a: hệ số góc phụ thuộc vào số vòng quay của chân vịt
( a=f(n))
Thực tế thí nghiệm trên các tàu, mối quan hệ giữa hệ số a và số vòng
quay là đờng thẳng trong hệ tọa độ logarit.
Phơng trình biểu diễn mối quan hệ giữa a và n:
lg a = -z.lg n + b
-> a = b/ nz
Trong đó: b: hệ số đặc trng cho mỗi tàu
z: hệ số mũ
a2
a1
z =
n
lg 1
n2
lg

www.mkt46dh1.tk


a1, a2 là các hệ số góc tng ứng với các giá trị vòng quay n1, n2.
(*) -> a = (Cu C) : V
->
C C
C C
a1 = u
; a2 = u

V1
V2
lg

a2
V
= lg 1
a1
V2

Do đó:

V1
V2
z=
n
lg 1
n2
lg

Thay giá trị z, a1, a2 -> b=a1.n1z=a2.n2z.
->
b

N = CU z .V .n x
n


N
b

= > N = Ux z .V .n x
nU n

Vận tốc tàu :

V=

N Bol N e
b.n x z

N1
N2
x
=
Các bớc tiến hành xây dựng đồ thị đặc tính côngn1 suất
lg
1. Tính số mũ x
n2
Với n= nU

lg

2. Tính hệ số C trong các điều kiện khác nhau:
Tàu chở đầy hàng trong điều kiện:
N
N
- yên sóng gió
C0 = x1 = x2
n1
n2

N
- buộc tàu tại bến C = U
U
nUx
- chạy xuôi gió

N
C x = xx
nx

- chạy ngợc gió
1 =
3. Tính hệ sốaa:

C ng =
Cu C
V1

V1
V2
z=
n
lg 1
n2

N
CE

N ng
nngx

lg

www.mkt46dh1.tk


4. Tính số mũ z:
5. Tính hệ số b: b = a1.n1z
6. lập bảng kết quả:...
7. Xây dựng đồ thị đặc tính chân vịt (theo số liệu ở bảng)
Theo Ne-n và Ne-V:

www.mkt46dh1.tk


Ne
CBol

CBol

C0

CH

CH

Ne

Nn

CE

nn

V
Đồ thị đặc tính chân vịt và đồ thị đặc tính ngoài trên hệ
tọa độ ghép Ne-n-V

Mn= const
CE

CH
C0

Ne

CBol

Nn

A

B

nn

CH

C0
A

0,85.Nn

MOP=
const

n

CBol

C0

Mn=
const
B

MOP=
const

CE

nn= const

V

Câu 17. Dựa vào những thông số nào trên đồ thị khai triển
để đánh giá đợc tình trạng công tác của một xylanh trong
động cơ. Phân tích tình trạng kĩ thuật của xylanh tơng ứng
với các đồ thị công khai triển sau:

www.mkt46dh1.tk

n


Phân tích trên đồ thị công chỉ thị.
Với động cơ diesel tàu thủy trung và chậm tốc cho phép ngời khai thác
vẽ đợc đồ thị công chỉ thị của từng xy lanh bằng thiết bị chuyên
dụng Indicator thông qua các biệt xả thông với buồng đốt.
Với động cơ 2 kì đồ thị vẽ đợc có dạng sau:

P

y1

y

Hình 3.8. Đồ thị công chỉ
thị và cách xác định Pi

2

Pi: áp suất chỉ thị bình quân

3

2

(KG/cm ).
Lg:Chiều dài đồ thị công (cm).

y
y
4

P

y
5

y

y7 y
8

6

y9 y

1

i

ĐCT

L
g

F .10
Pi = g Pi:

Ta có thể tính áp suất chỉ thị bình quân
L .C
g

S

(KG/cm2) (43)
Trong đó:
- Fg (cm2): Diện tích bao bởi đờng cong áp suất tức thời vẽ đợc. Đo
bằng thiết bị đo diện tích (Planimetor).
- CS (mm/at): Tỷ lệ xích lò xo.
Hoặc ta có thể chia đều
nhỏ đồ thị để tính trung bình:
10
yi

(KG/cm2)
i =1
Pi =
10.CS
Khi đó công suất chỉ thị của động cơ đợc tính:
Ni = 13,1.Pi .D2.S.z.i.n
Pi max Pi min
Độ chênh áp suất tơng đối của toàn động
Pi =cơ:
Pitb
Dựa vào các thông số xác định đợc và kinh nghiệm khai thác cho
thấy:
- Khi Pi 5% thì phụ tải phân bố trên các xy lanh đợc xem là đều,
động cơ hoạt động tốt.

www.mkt46dh1.tk

0

ĐCD


- Khi Pi > 5% Ngời khai thác cần điều chỉnh lại phụ tải cho các xy
lanh.
- Pi max đo đợc phải nhỏ hơn giá trị áp suất chỉ thị bình quân
định mức (Pi n).
Đồ thị công khai triển cũng đợc vẽ bằng thiết bị Indicator.
Qua đồ thị công khai triển ta có thể đánh giá đợc chất lợng công tác
của từng xy lanh và cả động cơ qua các thông số:
- áp suất cháy cực đại Pmax
- áp suất nén PC.

www.mkt46dh1.tk


- Thời điểm bắt đầu cháy của nhiên liệu.
Ta đem so sánh các giá trị xác định đợc với đồ thị chuẩn khi xuất xởng trong lí lịch, và so sánh với nhau
để rút ra kết luận về tình
trạng
tác của
MộT
Sốcông
dạng
Đồ động

THịcơ.KHAI TRIểN THờng gặp

Pz
6

Pc

Pz

6

Pc

1

2

CT

CT

Pz
Pc

CT

CT

www.mkt46dh1.tk
CT

3

4

5

www.mkt46dh1.tk


Hình 1: Đồ thị công khai triển tiêu chuẩn
Hình 2: Pc đảm bảo, Pz cao: nhiên liệu phun vào quá sớm
Hình 3: Pc đảm bảo, Pz thấp: Do nhiên liệu phun vào quá muộn/ vòi
phun hỏng
Hình 4: Pc thấp, Pz thấp: áp suất khi tăng áp thấp (khí quét); Rò lọt
khi cháy do séc măng hoặc van xả kém chất lợng/hỏng; đỉnh piston
bị cháy
Hình 5: Pc thấp, Pz cao:
Câu 18. Các yếu tố đặc trng cho vùng khí hậu. ảnh hởng của
nhiệt độ môi trờng đến các thông số công tác của động cơ.
Các YU T KHí HU:
Phân vùng khí hậu:
Khí hậu là một yếu tố quan trọng ảnh hởng trực tiếp tới đời sống con
ngời, sinh vật thiết bị kỹ thuật ... Để nghiên cứu sự ảnh hởng của khí
hậu tới các máy móc, trang thiết bị kỹ thuật ngời ta chia địa cầu theo
các vùng khí hậu cơ bản với 5 cách sau:
a) Căn cứ vào nhiệt độ (phơng pháp đơn giản): Có thể chia thành 3
vùng: Vùng nóng, vùng ôn đới và vùng lạnh. Phơng pháp này cha đề cập
đầy đủ các yếu tố khí hậu nên ít dùng trong kĩ thuật.

b) Căn cứ vào lợng ma và lợng bốc hơi (phơng pháp của Pensk): Đợc chia
thành 3 vùng sau: Vùng ẩm ớt (lợng ma lớn hơn lợng bốc hơi), vùng khô (lợng ma ít hơn lợng bốc hơi), và vùng có tuyết (ma dạng tuyết nhiều
hơn lợng bốc hơi)
c) Căn cứ vào nguyên nhân hình thành khí hậu (phơng pháp Alissov):
d) Căn cứ vào nhiệt độ và lợng ma (phơng pháp Coppen):
e) Phơng pháp phân vùng khí hậu của các nớc XHCN châu ÂAu:
Ra đời năm 1959 tại hội nghị Nâng cao chất lợng sản phẩm công
nghiệp điện dùng cho vùng nhiệt đới. Khí hậu Thế giới đợc chia thành
5 vùng dựa theo lợng ma, nhiệt độ, độ ẩm, độ mù, và chiều cao so với
mặt biển.
- Vùng hàn đới: Vùng này thuộc trên, dới 60o vĩ tuyến. Nhiệt độ trung
bình tháng lạnh nhất < -10oC. Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất
< -10oC, có lúc nhiệt độ dới -30o. Độ ẩm trung bình hàng tháng từ 3
-> 10 g/ m3.
- Vùng ôn đới: Bao gồm châu Âu, Bắc Mỹ, phần nhỏ Nam Mỹ, phần lớn
Trung á, và phía Nam châu úc.
Nhiệt độ trung bình hàng tháng mùa đông: - 5 -> 50C.
Nhiệt độ trung bình hàng tháng mùa hè: 15 -> 200C
Độ ẩm trung bình hàng tháng: 3 -> 12 g/ m3 không vợt quá 16 g/ m3.
- Vùng nhiệt đới khô: Bao gồm phía bắc và trung châu Phi, đông nam
và đông bắc châu Mỹ, một phần châu úc.
Nhiệt độ cực đại trong bóng dâm tới 550C
Nhiệt độ cực tiểu về ban đêm xuống tới -330C
www.mkt46dh1.tk


Độ ẩm trung bình hàng tháng từ 4 -> 18 g/ m3. Độ ẩm tơng đối tháng
khô nhất khoảng 30%, lợng ma hàng năm ít hơn 200mm, không khí
nhiều cát bụi.
- Vùng nhiệt đới ẩm: Bao gồm vùng rừng rậm châu Phi, phía bắc Nam

Mỹ và Đông Nam á.
Nhiệt độ trung bình hàng năm lớn hơn 180C.
Nhiệt độ cực đại không lớn hơn 400C
Nhiệt độ cực tiểu không nhỏ hơn 00C
Độ ẩm cao.
- Vùng khí hậu cao nguyên: vùng có độ cao so với mặt biển lớn hơn
2500mm. Biên độ dao động nhiệt độ đạt 400C, thơng có gió mạnh,
nhiều giông
Nớc ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm.
- Nhiệt độ cao và kéo dài thờng xuyên 25 -> 300C (chiếm 50% số
ngày trong năm)
- Độ ẩm cao và kéo dài = (80 -> 90%) (chiếm 50% số ngày trong
năm)
- Một năm có 199 ngày nhiệt đới (ngày có 12 giờ nhiệt độ không khí
cao hơn 200C và độ ẩm cao hơn 80%).
Nhiệt độ môi trờng:
Khi nhiệt độ môi trờng thay đổi mật độ không khí sẽ thay đổi làm
cho lợng không khí nạp vào xy lanh Gb thay đổi, hay hệ số nạp H =
var kết quả là thay đổi hệ số d lợng không khí cũng nh hiệu suất i
(vì i / = a -b. )
110(%)
ge
ge
Hình 1.3. Sự thay đổi các
Ne 100
thông số động cơ khi nhiệt
Ni
độ môi trờng thay đổi.
90
Ne

ge: Suất tiêu hao nhiên liệu có
Ni
ích.
80

/

110
i
Ni: Công suất chỉ thị.
i /
Ne: Công suất có ích.
100
b

i: Hiệu suất chỉ thị.

120
90
100

: Hệ số d lợng không khí.


b: Trọng lợng riêng của không
khí.

b

P 80

120
100
80

P: Độ giãn áp suất.
P
t( 0C)
www.mkt46dh1.tk


Với động cơ tăng áp bằng tuabin khí xả ta xét 2 trờng hợp:
*) Có làm mát khí tăng áp: Thì ta có thể điều chỉnh lu lợng nớc làm
mát để duy trì nhiệt độ không khí nạp không thay đổi, do đó sự
ảnh hởng của nhiệt độ môi trờng là không đáng kể.
*) Không làm mát khí tăng áp: Khi đó nhiệt độ khí nạp sau máy nén
đợc tính:
P
Tk = Tk 1 k
Pk 1

m 1
m

.

T0
T1

Trong đó: T0, T1 là nhiệt độ môi trờng ở điều kiện chuẩn và điều
kiện thay đổi.

Tk, Tk1 là nhiệt độ tăng áp ở điều kiện chuẩn và điều kiện
thay đổi.
Pk, Pk1 là áp suất tăng áp ở điều kiện chuẩn và điều kiện
thay đổi.
m là hệ số thực nghiệm.
Khi đó nhiệt độ không khí trớc tuabin tăng áp đợc xác định:
t1KX = x.t0KX + y.(tk1 + tk)
Trong đó: t0KX, t1KX là nhiệt độ khí xả trớc TB ở điều kiện chuẩn &
thay đổi.
tk, tk1 là nhiệt độ khí tăng áp ở điều kiện chuẩn và thay
đổi.
x, y thông số thực nghiệm
Ví dụ: Xét sự thay đổi các thông số động cơ khi nhiệt độ môi trờng
thay đổi ở động cơ 12H 20,7/ 2.25,4 có công suất định mức 3000
ml. Kết quả đợc ghi lại trên bảng 4.
Qua thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ môi trờng tăng lên 10oC thì:
- Công suất có ích giảm 1%
- Trọng lợng không khí nạp giảm 3%
- Hệ số d lợng không khí giảm 2,5%
- Hiệu suất chỉ thị giảm 1%
- Công suất tua bin khí xả giảm 5%
- Suất tiêu hao nhiên liệu tăng 0,72%
- Nhiệt độ khí xả tăng 3,5%
Để đảm bảo cho chế độ ứng suất nhiệt của động cơ cần giảm lợng
cung cấp nhiên liệu 1,75%.
Câu 19. Các yếu tố đặc trng cho vùng khí hậu. ảnh hởng của
độ ẩm môi trờng đến các thông số công tác của động cơ.
(nh câu 18)
Độ ẩm môi trờng:

P
=sauh =(%):h
Ta biết rằngcông thức xác định độ ẩm tơng đối nh
h max Ph max
www.mkt46dh1.tk


Độ ẩm tơng đối là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của không khí trên độ
ẩm cực đại không khí có thể chứa ở nhiệt độ đó. Việc thay đổi sẽ
làm cho lợng ô xy có trong không khí thay đổi làm ảnh hởng quá
trình cháy của động cơ.

Ne (%)
100
90

= 50%

80

= 60%

70

= 70%

60

= 80%
= 90%

Sự thay đổi công suất có
ích của động cơ khi độ
ẩm tơng đối thay đổi ở
các nhiệt độ khác nhau
khi giữ nguyên áp suất
môi trờng.

50
0

20

40

60

80

t0 (0C)

- thay đổi 10% thì công suất động cơ thay đổi 1% và gi, ge thay
đổi 1%.
Câu 20. Viết phơng trình cân bằng nhiệt trong động cơ
Diesel tàu thủy và giải thích các thành phần trong phơng
trình.
Cân bằng nhiệt trong diesel tàu thủy.
Nếu nhiệt trị thấp của nhiên liệu là QH, khi cháy sinh ra nhiệt lợng là
Qt, thì nó đợc phân chia theo công thức sau:
Qt = Qe + Qkx + Qlm + Qcg + Qcl

ở đây:
Qe :là nhiệt lợng biến thành công có ích.
Qkx: là nhiệt lợng do khí xả mang ra
Qlm:là nhiệt lợng mất mát cho môi trờng làm mát
Qcg:là nhiệt lợng do dầu nhờn mang ra
Qcl:là phần nhiệt lợng không tính đợc (do bức xạ, cháy không
hoàn toàn,)
Sau đây ta xác định từng thành phần trong phơng trình cân bằng
nhiệt vừa nêu trên.
1) Nhiệt lợng tơng ứng sinh công có ích: Qe = e.QH
2) Nhiệt lợng mất mát do khí xả mang đi:
Qkx = Gkx.Cpkx.Tkx
Gkk.Cpkk.Tkk

www.mkt46dh1.tk


- Gkx, Gkk: khối lợng khí xả, không khí cung cấp cho cháy 1kg nhiên
liệu
Gkk = .. Lo
Gkx = ..Lo + 1
- Lo : lợng không khí lý thuyết cần đốt cháy 1 kg nhiên liệu.
Lo =

1 C H S O
+ + à
0,21 12 4 32 32

hoặc
Lo =

C H S O
+ + à
1.PH 12 4 32 32

0,211
Po

1

Trong đó:
C, H, S, O : là thành phần cácbon, hydro, lu huỳnh, oxy có trong nhiên
liệu.
1 : độ ẩm môi trờng.
PH, Po : áp suất riêng phần hơi nớc và khí quyển.
: hệ số d lợng không khí quét phụ thuộc kết cấu động cơ.
Đối với động cơ 4 kỳ không tăng áp :
= 1,03 1,05.
Đối với động cơ 4 kỳ có tăng áp :
= 1,1 1,2.
Đối với động cơ 2 kỳ quét thẳng :
= 1,3 1,5.
Đối với động cơ 2 kỳ quét vòng :
= 1,5 1,8.
: hệ số d lợng không khí.
1 = . : là hệ số d lợng không khí tổng hợp.
Cpkk, Cpkx : tỉ nhiệt đẳng áp của không khí và khí xả xác định
theo công thức:
Cpkk = 0,9852 + 0,000934.tkk
Cpkx = 1,03 + 0,000126.tkx

tkx, tkk, Tkx, Tkk : nhiệt độ khí xả, không khí tính theo oC và oK
Cuối cùng ta có thể viết :
Qkx = (1.Lo + 1).Cpkx.Tkx 1.Lo.Cpkk.Tkk
Tổn thất nhiệt cho khí xả không bằng tổn thất năng lợng cùng tên với
nó vì tổn thất năng lợng còn tính đến quy trình cháy rớt trên đờng
dãn nở do đó dẫn đến mất mát trên đờng dãn
nở.
r
v
tn tn
3) Nhiệt lợng do nớc làm mát mang
Qlmđi:
= Gn .Cn
Gnl

(

)

Trong đó: Gn : khối lợng nớc tuần hoàn làm mát (Kg/h)
Cn : tỉ nhiệt của nớc
tnv, tnr : nhiệt độ nớc vào và ra khỏi động cơ.
Tổn thất này phụ thuộc vào kiểu loại động cơ, cách thức làm mát
cũng nh công chất làm mát cho các chi tiết khác nhau của động cơ.
Đối với động cơ cỡ lớn có các nhánh làm mát khác nhau có thể chia ra:
Qlm = Qlmxl + Qlmpis + Qlmcl

www.mkt46dh1.tk

Qlmxl, Qlmpis, Qlmcl: nhiệt lợng nớc (dầu) làm mát xi lanh, piston, và ở
những chỗ còn lại bao quanh khu buồng đốt mang đi. Ngoài ra con có
động cơ làm mát vòi phun, không khí tăng áp
r
v
t dn t dn
4) Nhiệt lợng do dầu nhờn mangQđi:
=
G
.
C
cg
dn
dn
Gnl

(

)

Trong đó: Gdn : khối lợng dầu nhờn tuần hoàn (Kg/h)
tdnv, tdnr : nhiệt độ dầu nhờn vào và ra khỏi động cơ
Gnl : lợng nhiên liệu chi phí cho 1 giờ (Kg/h)
Có thể chia nhỏ tổn thất cơ giới ra nh ở ổ đỡ, nhóm piston xilanh.
Tổn thất cho môi trờng làm mát (nớc hay dầu) phân tích trên phơng
diện cân bằng nhiệt không bằng tổn thất thực sự mà phải tính phần
nhiệt do khí xả truyền cho môi trờng làm mát.
Phơng trình cân bằng nhiệt còn có thể viết nh sau:
1 = ql + qkx + qlm + qcg + qcl
hoặc:

Qt = Ql + Qkx + Qlmxl + Qlmpis + Qcg + Qcl
1 = ql + qkx + qlmxl + qlmpis + qcg + qcl
Các giá trị q tính bằng %.
Việc chia nhỏ các thành phần ra sẽ dễ tính và phân tích. Tuy nhiên
thực tế cho rằng việc tính chính xác rất khó khăn vì ở phần này sẽ
chuyển qua cho phần khác.
Bằng các công trình thực nghiệm các bảng 9, 10, 11 cho ta thấy các
số liệu về các thành phần trong phơng trình cân bằng khác nhau tùy
thuộc kiểu loại động cơ, kết cấu các hãng và cách thức sử dụng công
chất làm mát

www.mkt46dh1.tk