BÀI GIẢNG KHAI THÁC HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.81 MB, 101 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

BÀI GIẢNG

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

CHƯƠNG 1

ĐẶC TÍNH CƠNG TÁC CỦA DIESEL TÀU THỦY

SỰ PHỐI HỢP CƠNG TÁC VỚI CHÂN VỊT TÀU THỦY

1.1 ĐẶC TÍNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU CÔNG TÁC CỦA DIESEL 
TÀU THỦY.

1.1.1 Khái quát chung

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.

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 cơng tác khác.

Đặc tính của động cơ dùng để đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật , an tồn tin
cậy trong qúa trình cơng 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 gơm các loại đặc tính như sau: đặc tính ngồi,
đặc tính chân vịt , đặc tính giới hạn …

1.1.2 Đặc tính tốc độ

Đặc tính biểu thị sự thay đổi các thơng số công tác của động cơ theo hàm
tốc độ quay hoặc tốc độ tàu gọi là đặc tính tốc độ.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

1.1.2.1 Đặc tính ngồi (dw = const)

Đặc tính ngồi là đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu công tác
của động cơ với số vịng quay của nó khi lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi
chu trình khơng thay đổi

Ne =f(n)

M = f(n) khi dw=const ta coù Ne = C1.n.dw

C1 =

3
,
632

60zQHηo z : hệ số kỳ , Q

H: nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Như vậy, khi duy trì lượng cấp Nhiên liệu trong một chu trình khơng thay
đổi, đặc tính ngịai động cơ là đường bậc nhất được biểu diễn như hình vẽ.

nmin nmax

n
dw2 = const

dw1 = const

nmin nmax

dw2 = const

dw1 = const

dw= dwn

Hình 1.1. Đặc tính ngồi của động cơ

Đặc tính ngồi của động
cơ thường có một số
dạng cơ bản như sau :
- Đặc tính ngồi giới

hạn (1) : biểu diễn các

chế độ khai thác giới hạn
của động cơ, biểu thi khả
năng phát ra công suất
của động cơ khi tay ga
bơm cao áp ở vị trí cấp
nhiên liệu cực đại.

Hình 1.2. Các đường Đặc tính ngồi

nmin nktnđmnmax

Nkt
Nđm

1 2

5
4

n
Nmax

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

-Đặc tính ngồi 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)ø trên cơ cấu điều
khiển cấp nhiên liệu.

Cho phép động cơ làm việc trên đặc tính này trong thời gian ngắn (khoảng 1-2
giờ)

- Đặc tính ngồi định mức (3) : các thông số khai thác động cơ theo đặc tính

này được nhà chế tạo đảm bảo khơng hạn chế thời gian .

- Đặc tính ngồi 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, sử dụng

trong các trường hợp tàu đi trong các luồng lạch, manơ điều động …

1.1.2.2 Đặc tính chân vịt

Đặc chân vịt là đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa các chỉ tiêu cơng tác
của động cơ với số vịng quay của nó khi động cơ làm việc với chân vịt ( lượng
nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình thay đổi)

Giả thiết công suất động cơ phát ra truyền hết cho chân vịt mối quan hệ
giữa mô men hay công suất với số vịng quay có quan hệ như sau:

Me = c’ nx-1

Ne = c nx

x = 2,5 ÷ 3,2 hệ số mũ phụ 
thuộc vào con tàu và hệ
động lực

c’ , c : hệ số phụ thuộc vào

chân vịt vỏ tàu và điều kiện
khai thác

Muốn có mối quan hệ trên,
khi tốc độ quay thay đổi cần
phải thay đổi lượng nhiên liệu

cung caáp cho chu trình.

Hình 1.3. Đặc tính chân vịt

n
C1

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

1.1.2.3 Đặc tính giới hạn

3
4

b
a

c 5

nmin nmax

n
C

100%

nđm

Hình 1.4. 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, khơng q 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.

Các đường đặc tính giới hạn thường gặp trong khai thác (hình 1.4) :
- Đặc tính giới hạn theo Pi acd (đường 1)

- Đặc tính giới hạn theo Nemax , Pemax (đường 4)

- Đặc tính giới hạn theo Nmin, nđm (đường 5, đường 6)

- Đặc tính giới hạn theo α

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6></div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

1.1.3 Đặc tính phụ tải:

Sự phụ thuộc của các chỉ tiêu cơ bản của động cơ vào phụ tải (Ne, Me hoặc

Pe) khi số vịng quay khơng đổi (n=const) gọi là đặc tính phụ tải.

Thường sử dụng cho các động cơ Diesel lai máy phát, máy bơm, máy
nén... truyền động điện lai chân vịt...

Trong thực tế khai thác, khi động cơ làm việc theo đặc tính phụ tải vịng
quay sử

dụng là vòng quay định mức nkt = nđm

Nghiên cứu quy luật thay đổi của đặc tính phụ tải cho phép đánh giá tính

kinh tế đặc điểm làm việc của động cơ, sự thay đổi của các thông số công tác
từ chế độ làm việc không tải ( Pe =0) đến chế độ định mức (Pe = Peđm)

Các chế độ đặc trưng bao gồm các chế độ sau :chế độ không tải; chế độ
100% tải và chế độ kinh tế

100

ηi

α
ge

100 Pe %

gi , ge ,α, η

(%)

100

100 Pe %
ηm
Ni , Ne (%)

Νn (Pn

)

Ne (P
e)
Ni (P

Hình 1.6. Đặc tính phụ tải

1.1.4 Đặc tình tổng hợp

Đặc tính này cịn gọi là đặc tính nhiều thơng số hoặc đường đặc tính liên
hợp.

Biểu thị sự tập hợp các đặc tính và chế độ công tác (chế độ tốc độ và phụ
tải) với số vòng quay.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Hình 1.7 Đặc tính động cơ MAN BW 6L60MC

1.1.5 Các chỉ tiêu đánh giá chế độ làm việc

Đánh giá chế độ làm việc của động cơ thông qua các chỉ tiêu cơ bản sau
đây:

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Hình1.8 Xác định các thông số làm việc cho động cơ hãng MAN BW

1. Aùp suất cháy lớn nhất; áp suất chỉ thị bình quân ; áp suất có ích bình qn 
2. Chỉ số thanh răng bơm cao áp; chỉ số điều chỉnh áp suất cháy lớn nhất 
3. Nhiệt độ khí xả ra khỏi xi lanh

4. Nhiệt độ khí xả vào và ra tua bin tăng áp 
5. Đối áp sau tua bin

6. Aùp suất khí xả ở bầu góp

7. Nhiệt độkhơng khí trước phin lọc 
8. Độ giảm áp suất khơng khí sau phin lọc

9. Độ giảm áp suất khơng khí tăng áp sau sinh hàn khí tăng áp 
10. Nhiệt độ nước làm mát vào và ra sinh hàn khí tăng áp 
11. Aùp suất khí tăng áp

12. Nhiệt độ khí tăng áp tại bầu góp khí qt. 
13. Nhiệt độ khí tăng áp trước sinh hàn 
14. Nhiệt độ khí tăng áp sau sinh hàn

15. Nhiệt độ nước ngọt làm mát ra khỏi xi lanh

1.1.5.2 Chỉ tiêu ứng suất cơ.

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Trong khai thác để đo trực tiếp ứng suất cơ rất khó khăn. Vì vậy, để phân
tích đánh giá các chỉ tiêu suất cơ thường thực hiện gián tiếp thơng qua áp suất
khí cháy, lực quán tính của các chi tiết chuyển động. Những thơng số đạc

trưng tính động lực học của chu trình.

Aùp suất cháy lớn nhất PZ

Tốc độ tăng áp suất theo góc quay trục khuỷu.

ϖ

=

Δ

Δ

ϕ

P

Có thể xác định gần đúng ΔP= PZ - PC

Δϕ= ϕZ - ϕC

Tỉ số tăng áp suất Z

C

P

λ

=

Đánh giá độ không đồng đều về phụ tải cơ giữa các xylanh
Z | Z

Max Min

Z Z

P TB P

Z

P

δ

=

−

≤ ⎣ ⎦

⎡

δ

⎤

(5%)

1.1.5.3 Chỉ tiêu ứng suất nhiệt.

Nhóm chi tiết Pison-xilanh tiếp xúc trực tiếp với khí cháy chịu phụ tải
nhiệt lớn nhất. Ơû những chi tiết đó sinh ra ứng suất nhiệt riêng.

Thường dựa vào các thông số sau để đánh giá:

Nhiệt độ khí xả, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ dầu nhờn, áp suất chỉ thị,
vị trí thanh răng nhiên liệu.

Độ khơng đồng đều phụ tải nhiệt giữa các xilanh

KX KX

Max Min

KX KX

T TB T

KX

T

δ

=

−

≤ ⎣

⎡

δ

⎤

⎦

(6%)

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11></div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

1.2 SỰ PHỐI HỢP CÔNG TÁC GIỮA ĐỘNG CƠ VAØ CHÂN VỊT. 
1.2.1. Điều kiện phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt

Phương thức truyền động từ động cơ tới chân vịt tàu thủy được thực hiện
theo hai phương pháp : truyền động trực tiếp và truyền động gián tiếp.

Truyền động trực tiếp
Ms = Me . ηtđ . ηP

Ns = Ne . ηtñ . ηP

n = ns

Truyền động gián tiếp

ns = n /i i: tỉ số truyền của bộ giảm toác

Ns = Ne . ηtñ . ηP . ηth . ηgt

Ms = i. Me . ηtñ . ηP .

1.2.2 Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt định bước.

Có thể coi Ne = Ns

n = ns

Trong quá trình khai thác, điều kiện công tác của tàu thay đổi làm cho các
thông số công tác của động cơ cũng thay đổi . do vậy người khai thác phải xác
định thông số hợp lý của hệ động lực đảm bảo an toàn, tin cậy cho hệ động lực
cũng như con tàu

1.2.2.1 Khi điều kiện khai thác không thay đổi ( hình 1.9)

Tàu đang cơng tác trong điều kiện ổn định: sóng gió, dịng nước, hướng
dịng chảy ổn định đặc tính chân vịt là Co

Động cơ làm việc với đặc tính ngồi (Mđm = const)

Điểm phối hợp công tác ở chế độ định mức D ( Nđm ,nđm )

Trong thực tế khai thác thường khai thác ở điểm K [ NK = (0,85÷0,95)Nđm, nK

]

Trong trường hợp điều kiện khai thác không thay đổi, muốn thay đổi điểm
phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt phải thay đổi lượng nhiên liệu
cung cấp cho chu trình ( thay đổi tay ga nhiên liệu)

1.2.2.2 Khi điều kiện khai thác thay đổi ( hình1.10)

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

A c

C d

n (% )
100

N (% )

e
f

100
N = C.nx

Hình 1.10

Như vậy, khi điều kiện khai thác thay đổi điểm phối hợp khai thác giữa động
cơ và chân vịt sẽ thay đổi nên trong quá trình khai thác chú ý quá tải cho động
cơ.

Hình 1.11

1
N

2
Cu

n
3

4
C3

C2 C4

1.2.2.3 Sự phối hợp công tác khi động cơ chính trang bị bộ điều tốc nhiều 
chế độ

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Đối với những loại hệ động lực này, việc điều khiển lượng nhiên liệu cung

cấp cho động cơ thực hiện gián tiếp thông qua bộ điều tốc.
Khi điều kiện khai thác thay đổi , mặc dù người sử dụng đặt tay điều

khiển ở một vị trí nhất định nhưng do phụ tải bên ngoài thay đổi ( sức cản tàu
thay đổi) làm cho đặc tính chân vịt thay đổi, khi đó điểm phối hợp cơng tác
giữa động cơ và chân vịt thay đổi. Trong trường hợp này bộ điều tốc có những
tác động làm tăng hoặc giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình để duy trì
sự cân bằng giữa động cơ và phụ tải ngoài (theo đường đặc tính điều chỉnh).

Khi điều kiện khai thác khó khăn hơn : điểm phối hợp công tác giữa động

cơ và chân vịt thay đổi từ (0) đến (1)

Khi điều kiện khai thác thuận lợi hơn : đó điểm phối hợp công tác giữa
động cơ và chân vịt thay đổi từ (0) đến (2)

C

h

2

0

1 h

U

n

N

Hình 1.12

1.2.3 Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt biến bước.

Chân vịt biến bước ngày càng được sử dụng rộng rãi trên các đội tàu biển
do tính ưu việt của nó so với chân vịt định bước. Cánh chân vịt biến bước có
thể xoay được , do đó có thể thay đổi tỉ số bước H/D .

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Đồng thời có thể thay đổi hành trình của tàu từ tiến sang lùi mà không cần

thay đổi chiều quay của chân vịt. Hành trình với tốc độ nhỏ hoặc dừng nhưng
động cơ vẫn làm việc ở vòng quay ổn định ( làm việc với H/D nhỏ ).Thời gian
làm việc ở chế độ định mức lớn (2 lần so chân vịt định bước) . Chất lượng
manơ cao hơn (thời gian hãm tàu, thao tác khi manơ). Hiệu suất của chân vịt

biến bước thấp hơn hiệu suất của chân vịt định bước khoảng 3-4% .

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

1.3 KHẢ NĂNG MỞ RỘNG PHẠM VI CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ 
DIESEL TÀU THỦY

1.3.1 Phạm vi công tác của Diesel tàu thủy

Phạm vi cơng tác của Diesel tàu thủy là vùng cơng tác mà ở đó động cơ
chính và chân vịt phối hợp làm việc. Biểu diễn phạm vi công tác trên đồ thị
thực chất là vùng được giới hạn bởi các đương đặc tính chân vịt , đặc tính ngồi
, các đường đặc tính giới hạn như sau:

- Đặc tính chân vịt khi thử tàu tại bến : Cu

- Đặc tính ngồi khai thác lớn nhất : hmax

- Đặc tính ngồi cực tiểu : hmin

- Giới hạn vòng quay nhỏ nhất : nmin

- Giới hạn vòng quay lớn nhất nhất : nmax

hmin

1
3

nmin nđm nmax

n
hkt

hđm

hmax

2
N

Hình 1.14 Phạm vi công tác của Diesel lai chân vịt tàu thủy

Phạm vi cơng tác giới hạn bởi các đường đặc tính : Cu, hmax, hđm, hkt, hm,

nmin, nmax

Sự phối hợp cơng tác giữa động cơ Diesel và chân vịt có thể chia thành ba
vùng cơ bản sau đây:

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Hình 1.15 Vùng cơng tác động cơ lai chân vịt động cơ hãng MAN BW

1.3.2 Khả năng mở rộng phạm vi công tác.

1.3.2.1 Nhiều động cơ lai 1 chân vịt

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Để nâng cao khả năng sử dụng công suất của động cơ , nguời ta thiết kế nhiều
động cơ lai 1 chân vịt.

A c

C d

n (% )
1 0 0

N (% )

e
f

1 0 0
N = C .nx

Hình 1.16 Phạm vi cơng tác của nhiều Diesel lai 1 chân vịt tàu thủy 
1 : đặc tính ngồi khi 1 máy lai chân vịt.

2 : đặc tính ngồi khi 2 máy lai chân vịt
3 : đặc tính ngồi khi 3 máy lai chân vịt

4 : đặc tính ngoài khi 4 máy lai chân vịt

Trường hợp này động cơ ln cơng tác gần với đặc tính ngồi định mức, do
đó nâng cao tính an tồn, kinh tế ; tính cơ động cao, có thể bảo dưỡng sửa
chữa được 1 máy…

1.3.2.2 Động cơ lai chân vịt qua hộp giảm tốc:

Khi sử dụng hộp giảm tốc mômen sinh ra của động cơ có thể thay đổi khi
truyền cho chân vịt , do vậy phù hợp với điều kiện khai thác.

Trang bị tàu hàng nhỏ, tàu
sông, đánh cá .Thơng thường bố
trí 2 cấp tiến ( sử dụng cho điều
kiện khai thác bình thường và
khó khăn ) và 1 cấp lùi

MS1 = i1.Mñm

MS2 = i2.Mñm

NC
NB

C1 C2 M2
C

A B

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

1.3.2.3 Truyền động điện lai chân vịt

Động cơ Diesel lai máy phát điện , do đó Diesel ln làm việc với vịng
quay định mức ( nkt = n đm )

Động cơ điện lai chân vịt việc thay đổi vòng quay chân vịt (ns ) nhờ động

cơ điện

Vùng công tác được mở rộng mở rộng (gạch chéo)

Ưu điểm : Mômen động cơ truyền cho chân vịt đều ( không nhảy bậc) , sử

dụng hết công suất của động cơ. Động cơ diesel quay 1 chiều kết cấu động cơ
đơn giản

Nhược điểm: Khả năng quá tải của động cơ điện kém, độ tin cậy hệ động

lực không cao chỉ áp dụng cho tàu nhỏ, tàu cơng trình ,giá thành cao.

n
d

C1 C2

C
ha

A
N

Hình 1.18 Phạm vi công tác của Diesel lai chân vịt tàu thủy sử dụng truyền động điện

1.3.2.4 Chân vịt biến bước

Khi thay đổi tỉ số bước H/D làm thay đổi điểm phối hợp công tác giữa động
cơ và chân vịt. Cho phép sử dụng tối ưu công suất phát ra của động cơ trong
các điều kiện khai thác khác nhau. Ln có khả năng thay đổi bước chân vịt và
đặc tính chân vịt cho tương ứng với đặc tính động cơ ( điểm phối hợp cơng tác)
do đó, khi điều kiện khai thác thay đổi có thể đưa về chế độ làm việc ban đầu
và sử dụng hết công suất của động cơ mà động cơ không bị bất cứ hình thức
quá tải nào.

Một số vấn đề lưu ý sau đây đối với hệ động lực lai chân vịt biến bước.

Công suất định mức chỉ đạt được khi H/D = (H/D )đm và n = nđm

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Có một dải tốc độ tàu ứng với tỉ số bước quay H/D sẽ gây hiện tượng xâm thực
mãnh liệt cho chân vịt.

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

1.4 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH CƠNG TÁC 
CỦA DIESEL TÀU THUỶ

1.4.1 Xây dựng đồ thị đặc tính của động cơ diesel lai chân vịt định bước

1.4.1.1 Xây dựng đồ thị đặc tính cơng suất:

Theo thực nghiệm, mơ hình trên nhiều tàu ta có
Ne = C.nx (1)

C: hệ số công suất phụ thuộc vào điều kiện khai thác
x: hệ số phụ thuộc vào con tàu và hệ động lực x=2,7 ÷ 3,2
Lấy logarit 2 vế cơng thức (1) ta có: lgNe = lgC + x.lgn

Trong cùng một điều kiện khai thác ta phải xác định được:(N1, n1, v1) và (N2, n2
,, v2)

Tàu ch
ạy bal

last
Tàu c

hở đa
ày hàn

g
Thử t

àu tạ
i bến

lgN
lgn
Hình 1.20

C
Cu
n1
n2
n3

n4 v

Do đó: lgN1 = xlgn1 + lgC (2)

lgN2 = xlgn2 + lgC (3)

Từ (2) và (3) ta xác định được :

1
2
1
2
1 2
1 2
l g
l g
x x
N
N
x
n
n
N N
C

n n
=
= =

Quan hệ tốc độ tàu: C = Cu – a.v

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

a: hệ số góc phụ thuộc vào số vòng quay chân vịt
Bằng thực nghiệm người ta chứng minh được rằng:

Hệ số Z

b
a

n

= b: heä số đặc trưng cho mỗi con tàu nhất định
z: hệ số mũ

Tương tự ta có: lga = lgb - zlgn

2
1
1
2
l g
l g
a
a
z

n
n
= 
1
1
2
2
u
u
C C
a
v
C C
a
v
−
=
−
=
Với

⇒ 2 1

1 2

a

v

a

=

v

Vaäy

2
1
2
l g
l g
v
v
z
n
n
=

1. 1 2. 2

z z

b = a n = a n

⇒

N

(

C

u

b

z

. ).

v n

x

n

=

−

⇒ø ( xu z . ). x

u

N b

N v

n n

= − n

Tóm lại : phương pháp xây dựng đồ thị đặc tính 
Thơng số thí nghiệmcần thiết

Điều kiện khai thác bình thường: (N1, n1, v1) và (N’1, n’1 ,, v’1)

Điều kiện khai thác khó khăn: N2, n2 v2

Điều kiện khai thác thuận lợi: N3, n3 v3

Chế độ thử buộc tàu tại bến : Nu, nu

Thơng số định mức của động co chính.

Các bước tiến hành xây dựng đồ thị đặc tính

1. Tính hệ số x

2. Tính hệ số C (ở các điều kiện khác nhau và khi thử tàu tại bến)
3. Tính hệ số a

4. Tính hệ số z
5. Tính hệ số b

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Tốc độ 
C.thức

n1 n2 n3 n……

Nu = Cu.nx

Ne = C.nx

u e

x z

N N

v

b n −

−
=

716, 2.N

M

n

8.Vẽ đồ thị đặc tính chân vịt, đặc tính ngồi động cơ trên trục N-n

Mñm
Mkt

vBvA

B
A
C1

v
C3

Hình 1.21

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

N C

1 C2 C3

v
A

Hình 1.22

10. Xây dựng đồ thị đặc tính chân vịt và đặc tính ngoài động cơ trên hệ trục toạ
độ ghép N-n, N-v (Bằng phương pháp chuyển dời điểm)

D'
C '

Mkt

D
B

A
C1 Cu

vB'

Mkt

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

G = Ne . ge (kg/h)

.

n n

n e

G

=

N g

e

ge : suất tiêu hao nhiên liệu có ích

g

en : suất tiêu hao nhiên liệu có ích định mức

Trên trục hồnh biểu diễn vịng quay của động cơ (vịng/phút)và tốc độ
của tàu (hải lý/giờ).

Dựa vào công suất ở bảng trên ta tính các giá trị tiêu hao nhiên liệu
theo vòng quay và tốc độ tàu.

Lập bảng giá trị biểu diễn kết quả tính được.

Vẽ đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu trên hệ trục toạ độ ghép G/Gn

.100%-n và G/Gn.100%- v. Phương pháp giống với phương pháp xây dựng đồ thị

đặc tính công suất.

M

n
C

n

M

G

n

C

D
B

C

C

1

G n

3 =const

C'
A'

v

n

2 =const

M

kt
B'
C2

Hình 1.24 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của Diesel lai chân vịt định bước.

Xây dựng đồ thị đặc tính tổng hợp:

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

IV
n
II

C' III

vB'

ge =f(n)

B'
B

Mkt

D
A

D'
Cu

C1 N

Mkt

Mn
I

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

1.4.2 Xây dựng đồ thị đặc tính của động cơ diesel lai chân vịt biến bước

1.4.2.1 Xây dựng đồ thị đặc tính cơng suất:

Theo thực nghiệm, mơ hình trên nhiều tàu ta có
Ne = C.nx (1)

C: hệ số công suất phụ thuộc vào điều kiện khai thác và tỉ số H/D
x: hệ số phụ thuộc vào con tàu và hệ động lực x=2,7 ÷ 3,2

Nếu chọn C1 là hệ số đặc trưng cho tỉ số (H/D)1 thì (1) trở thành

1
. x

C
N C n

C

Cùng điều kiện khai thác:
(N1, n1, v1) và (N2, n2, v2)

1
2
1
2
1 2
1
1 2
lg
lg
x x
N
N
x
n
n
N N
C
n n
=

= =

Theo thực nghiệm C/C1 có mối

quan hệ với H/D bằng

(H/D)min
(H/D)m ax

Ne(HP)

n(v/p)

phương trình trình sau: Hình 1.26

lg C m.(H) k

C = D +

m, k: là các hệ số tính tốn đặc
trưng cho loại chân vịt

Khi (H/D)=(H/D)1 thì C = C1

lg C m.(H) k 0

C = D + =

( )1

H
k m

D

= −

Khi thí nghiệm ở tỉ số bước (H/D) = (H/D)2 thì Hình 1.27

C = C2

1
1

C /C1

H /D

2 1

lgC m(H) m(H)

C D D

⎡ ⎤

= + −⎢ ⎥

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

2
2
1
1
lg
( ) ( )
C
C
m
H H
D D
⇒ =
−

Mối quan hệ giữa tốc độ tàu với vòng quay của chân vịt theo phương trình sau:
V = a + b.n

a: hệ số đặc trưng cho điều kiện khai thác của tàu.

a = 0 khi điều kiện khai thác bình thường (n sóng gió).
a < 0 khi điều kiện khai thác khó khăn (ngược sóng gió).
a > 0 khi điều kiện khai thác thuận lợi (xi sóng gió).

b: hệ số góc phụ thuộc vào tỉ số bước quay (H/D)
Khi (H/D) = (H/D)1, a = const khi đó b = b1

1
1

( ).

b

v a b

n

b

= +

1 1

2 1

v a b n

= +

⇒ 1 2

1
1 2
v v
b
n n
−
=
−
Thực nghiệm cho thấy:

.(

)

z

b

H

d

b

=

D

Trong đó: d, z các hệ số tính tốn Hình 1.28

lg

b

lg

d z

.lg

H

b

=

+

D

b/b1

H/D

Khi H/D =(H/D)1 thì b = b1
1

.( ) 1

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

2
2
2
1
1
2
2 1
1
2
1
2 1
( )
.( )
( )

lg lg ( ) lg ( )

lg ( ) lg ( )

z
z

z

H

b H D

d

H

b D

D

b H H

z

b D D

b
b
z
H H
D D
= =
⎡ ⎤
= ⎢ − ⎥
⎣ ⎦

⇒ =
−

sau khi xác định được z ta tính được d

Các thông số thí nghiệm cần thiết

1.Thơng số định mức của động cơ chính

2.Thông số thí nghiệm: - (H/D)=(H/D)1 : (N1, n1, v1) và (N’1, n’1 ,, v’1)

- (H/D)=(H/D)2 : N2, n2, v2

Các thông số trên lấy ở cùng một điều kiện khai thác.

Các bước xây dựng đồ thị đặc tính

1. Tính hệ số x

2. Tính hệ số C: C1, C2

3. Tính hệ số m
4. Tính hệ số k
5. Tính hệ số b1

6. Tính hệ số a
7. Tính hệ số b2

8. Tính hệ số z
9. Tính hệ số d

10. Tính C/C1, b/b1 theo các giá trò

H/D

11. Lập bảng số liệu . 
12. Vẽ đồ thị đặc tính N-n

v3
v2
(H/D)4
n(v/p)
(H/D)3
(H/D)1
M=Mn

Ne(HP) (H/D)2

Hình 1.29

1.4.2.2 Xây dựng đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

(H/D)4

n(v/p)

(H/D)3

(H/D)1

M=Mn

G/Gn(%) (H/D)2

ηcv

Hình 1.30

1.4.2.3 Xây dựng đồ thị đặc tính tổng hợp

Thông số thí nghiệm:
H/D = (H/D)1 :

N1 , n1 , v1 Ở cùng 1 điều kiện khai thác
' '

, ,

1 1

N n v

H/D = (H/D)2: N2 , n2 , v2

Động cơ chính có Nn, nn, gen

Các bước xây dựng như sau:

1) Xây dựng đồ thị đặc tính cơng suất ứng với H/D = const (giống phương
pháp xây dựng đồ thị đặc tính cơng suất chân vịt định bước). Góc phần tư thứ

nhất

2) Xây dựng đồ thị đặc tính cơng suất khi H/D thay đổi (góc phần tư thứ 2 )

1 1

.

x

C

.

(

C

N C

n

N

f N

C

=

1

)

3)Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ khi H/D thay đổi (góc phần tư thứ 3)

V = a+ b.n V = a + b1(b/b1).n

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

H/D =Var

f
d

H/D =Var

V

H/D =const(0,6)

N

1 c

0,6

Mn =c
onst

A'4

(H/D)max

A'2

K

n

(H/D)max

A'3

n

V

(H/D)min
A3

0,6

n

(H/D)min

K

K

K

n

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

1.4. 3 Xây dựng đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu bằng thiết bị thí 
nghiệm đơn giản

Khi tiến hành thí nghiệm cần chú ý sau:

Đối với hệ động lực: điều chỉnh các thông số công tác của động cơ ở chế
độ định mức theo các giới hạn trong lý lịch động cơ. Trong q trình thí nghiệm
khơng để cho động cơ bị quá tải, không thay đổi thiết bị truyền động hoặc tỉ số
bước H/D đối với chân vịt biến bước.

Điều kiện khai thác cần chú ý :
Lượng chiếm nước D
Chiều chìm của tàu T

Điều kiện khí hậu mơi trườngP, t, ϕ
Tình trạng mặt biến : sóng , gió…

Phương pháp thí nghiệm và xây dựng đồ thị:

1 6 5'

4

5

3

2 Chú thích:

1. Động cơ

2. Kết dầu trực nhật

3. Bình dầu thí nghiệm

4. Bơm

5, 5' Phin lọc

6. Bơm cao áp

Hình 1.32 Sơ đồ thí nghiệm xác định tiêu hao nhiên liệu.

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

Để đảm bảo độ chính xác, u cầu bình dầu phải đủ nhiên liệu cho động
cơ hoạt động ít nhất là 3 đến 5 phút. Nếu hệ động lực có trang bị lưu lượng kế
thì khơng cần bình dầu thí nghiệm 3. Chú ý chỉnh nhiệt độ nhiên liệu vì có thể
ảnh hưởng đến trọng lượng riêng ( γ )

Mỗi vòng quay tiến hành đo 3 lần và ghi vào bảng
Vẽ đồ thị G-n, và G-v.

n1=const

Cx Cy

G n3 =const

v
n2 =const

Cy Cx

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

CHƯƠNG 2

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC ỔN ĐỊNH CỦA DIESEL TÀU THỦY. 
SỬ DỤNG ĐẶC TÍNH TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC HỆ

ĐỘNG LỰC TAØU THUỶ

2.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHẾ ĐỘ LAØM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ

Chế độ làm việc của động cơ được đặc trưng bởi sự tổng hợp các chỉ tiêu,
các thông số kỹ thuật trong các điều kiện khai thác cụ thể.

Thông thường, thông số nào được chọn làm thông số cơ bản thì tên gọi và

giá trị của nó sẽ xác lập tên gọi chế độ làm việc. Ví dụ:

Chế độc tốc độ: n = nmin : chế độ làm việc với vòng quay tối thiểu.

Chế độ phụ tải : Pe, Me Pe = 0 chế độ không tải.

Để đánh giá chất lượng khai thác động cơ ở những chế độ làm việc khác
nhau,người ta thường so sánh các thông số thu được ở các chế độ khai thác với
các thông số định mức.

Chế độ làm việc ổn định của động cơ được đăc trưng bởi các thông số công

tác không thay đổi theo thời gian ( thường là mơ men và vịng quay). Chế độ
này có được khi phụ tải ổn định khơng thay đổi theo thời gian, ví dụ trong các
trường hợp sau:

-Tàu đi thẳng trong vùng nước sâu , lặng sóng, tàu khơng bị trịng trành …
-Đối với động cơ lai máy phát phụ tải của tàu không thay đổi theo thời gian

Các chế độ mà thông số công tác của động cơ thay đổi theo thời gian gọi là
các chế độ làm việc không ổn định ( thông số đặc trưng là mô men). Phổ biến 
là các chế độ chuyển tiếp của động cơ. Đó là tập hợp các chế độ làm việc của
động cơ từ chế độ ổn định này sang chế độ ổn định khác gọi là chế độ chuyển
tiếp : chế độ thay đổi tốc độ tàu, chế độ khởi động, sấy nóng , dừng động cơ…

2.2 CÁC CHẾ ĐỘ HÀNH TRÌNH ỔN ĐỊNH TRÊN BIỂN. PHƯƠNG 
PHÁP SỬ DỤNG ĐẶC TÍNH TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC

KHAÙC NHAU.

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

Công suất bảo đảm giữ được tốc độ hành trình cho trước gọi là cơng suất
khai thác.

NKT ≈ 0,85 ÷0,95 Nđm

Thơng thường các hãng chế tạo động cơ đưa ra các đồ thị , biểu đồ giới hạn
vùng khai thác động cơ . Đây là cơ sở để người khai thác lựïa chọn công suất
khai thác.

Việc lựa chọn chế độ khai thác phải đảm bảo cho động cơ khơng bị bất cứ
hình thức q tải nào , phụ tải giữa các xi lanh, các thông số công tác ở các xi
lanh phải có độ đồng đều cho phép.

Các thông số của hệ thống phục vụ động cơ phải tương ứng với những chế
độ khai thác bình thường.

Sau đây xác định các thơng số công tác hợp lý của hệ động lực trong các
điều kiện khai thác khác nhau.

2.2.1 Khi chiều chìm của tàu thay đổi.

Chiều chìm của tàu thay đổi có
thể do các nguyên nhân sau
đây:

- Số lượng hàng hóa chuyên
chở , đây là yếu tố chủ yếu.
- Lượng dự trữ trên tàu: dầu,mỡ
nước ...

- Tỷ trọng nước biển

Khi lượng hàng hóa xếp xuống
tàu thay đổi làm cho chiều
chìm của tàu thay đổi do vậy
sức cản tàu thay đổi (đặc tính
chân vịt thay đổi) . Thông số
công tác của động cơ thay đổi.

Nước mặn

D(tấn)

Nước ngọt

T(m)

Phương pháp xác định thông số

cơng tác hợp lý: Hình 2.1
- Giả sử ban đầu lượng hàng hóa Q1 ,

chiều chìm tàu là T1 , lượng chiếm

nước là D1

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

N

n

V

v

C2
A '
A
B

n

2
N

C

1

Hình 2.2

Sử dụng công thức thực nghiệm
N =

D
C

v
D2/3.

D: lượng nước chiếm của tàu
v: Tốc độ tàu

CD: Hệ số tính tốn

Do đó khi tàu khai thác với lượng hàng hố là Q1 thơng số làm việc của

động cơ là : N1 , V1 và n1

N1 = D V

CD
1
2 3
1
3
/
.

Khi tàu chở lượng hàng hóa Q2 , chiều chìm T2;lượng chiếm nước D2

N2 = D V

CD
2
2 3
2
3
/
.

Nếu duy trì tốc độ tàu khơng đổi V1 = V2 ta có:

)

(

)

(

)

(

2/3 2 1

1
2
1
2
3
/
2
1
2
1

N

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

Điểm phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt trong trường hợp này là
B (đặc tính chân vịt C2 và đặc tính ngồi Mdw2)

Đánh giá các thơng số công tác của động cơ tại điểm B , thông thường dễ
sảy ra quá tải nhiệt cho động cơ .

2.2.2. Tàu công tác trong vùng biển nông

Độ nơng sâu của biển khi tàu hành trình đánh giá bằng tỉ số giữa độ sâu của
biển và chiều chìm của tàu.

Biển nông H

T ≤ 15 ; H: độ sâu của biển ; T: Chiều chìm của tàu

A'
A
B

Hình 2.3

Tàu đi từ vùng biển sâu sang vùng biển cạn (biển nông) , sức cản tàu thay
đổi sẽ làm đặc tính chân vịt thay đổi

Khi đó : Csâu < Ccạn do Rsâu < Rcạn

Để đảm bảo chế độ công tác hợp lý cho hệ động lực cần phải xác định
thông số công tác trong trường hợp này. Xét ví dụ như hình trên (hình 2.3 )

- Khi tàu hoạt động ở vùng biển sâu: NA; VA, n2 đặc tính chân vịt C1 điểm

phối hợp công tác là điểm A

- Nếu tàu hoạt động vùng biển nông đặc tính chân vịt C2 điểm phối hợp

công tác là điểm B nếu ta tăng tay ga để duy trì tốc độ tàu VA = VB = cosnt B
- Nếu tàu hoạt động vùng biển nơng đặc tính chân vịt C2 điểm phối hợp

công tác là điểm A’ nếu ta duy trì vịng quay khơng đổi nA = nB = cosnt B
Cần phải xác định thông số công tác tại điểm B : NB, VB BB

Có thể xây dựng đặc tính chân vịt C2 C2 = N

n
B
B

x

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

2.2.3. Lượng nhiên liệu dự trữ trên tàu có hạn

Do nguyên nhân nào đó, lượng nhiên liệu trên tàu không đủ để đưa tàu về
cảng nếu giữ nguyên các thông số công tác khi tàu đang hành trình. Để đưa tàu
về cảng an tồn cần phải thực hiện như sau:

1) Đo đạc xác định lại lượng nhiên liệu thực tế còn lại trên tàu
2 Xác định lại thông số công

tác lợp lý trong điều kiện này

Giả sử :

- Quảng đường còn lại là S
- Lượng nhiên liệu còn lại là B
- Thông số công tác: NA, VA, nA,

Lượng nhiên liệu tiêu thụ BA

BA = GA . t = GA . S

VA

GA = NA . gc

Sau đó so sánh BA với B

Hình 2.4

MB =const

MA= const

v
GA

Nếu BA ≤ 0,95 B Cho tàu hoạt động bình thường theo chế độ đã chọn Nếu

BA > 0,95 B phải thay đổi chế độ công tác, giảm tốc độ tàu đến VA’ với GA’,

nA’ cho đến khi đạt được BA’ ≤ 0,95B.

Chú ý : phương pháp để xác định tiêu thụ nhiên liệu GA (kg/h) bằng cách

tính tốn hoặc tra đồ thị

2.2.5 Khi máy phát điện đồng trục làm việc.

Để tận dụng khả năng phát ra cơng suất của động cơ chính trong các điều
kiện khai thác khác nhau trên một số tàu được lắp đặt máy phát đồng trục do
máy chính lai.

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

Điểm công tác N (C1, Mkt) ứng với khi điều kiện khó khăn .Khi tàu hoạt

động trong điều kiện thuận lợi C2 , nếu giữ nguyên vòng quay ( n = cosnt ) khi

đó nN = nM điểm cơng tác sẽ là M. Nếu giữ nguyên lượng nguyên liệu cấp cho

chu trình khi đó ta có sẽ dư một lựng cơng suất ΔN:
ΔN = Ne – Ns

Ne = aùù1 . n

Ns = C . nx

Do vậy : ΔN = á1 . n - C. nx

Xác định vòng quay n để có ΔNmax để có lượng dư cơng suất lớn nhất ΔNmax

ΔNmax khi d N

dn
Δ
= 0

0
.
.
)
.
(
1
1
1
=
−
−
=
Δ
−
x
x
n
x
C
a
dn
n
C
n
a
d
dn
N
d

Choïn x = 3 C = Ndm
n3dm

a Ndm

ndm

1 = n =
a
C x
x

−1 n = ndm 3

3 ΔNmax =
2 3

9
.

Ndm

Khi khai thác ở vòng quay n = 3

3 ndm sẽ đạt được độ dư cơng suất lớn nhất.

Hình 2.5 Điểm phối hợp công tác khi gia tải máy phát đồng trục

N

100%

N

max

M

}

N

n

=n

n

N
N

C

N

M

n

2
Δ

N

}

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40></div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

Khi động cơ làm việc trong điều kiện sóng gió, vịng quay và phụ tải ln

thay đổi (vì nó có sự thay đổi lực đẩy và mơ men quay của chân vịt).

Sự thay đổi này gây ra do trạng thái mặt biển, hướng và lực của gió...

Động cơ chính làm việc trong trường hợp này ln có sự thay đổi phụ tải
nhiệt và cơ theo thời gian.

Tốc độ tàu cơng tác trong điều
kiện sóng gió giảm một lượng ΔV
phụ thuộc vào cấp gió WoB và

hướng gió ϕ.

Phương pháp xác định thông số
công tác như sau:

C1: Điều kiện khai thác bình thường

C2: Điều kiện khai thác khi sóng gió.

Giả sử đang cơng tác tại A (C1 ,MKT)

sóng gió lên B (C2, M’KT)

Xác định điểm công tác B và đánh
giá sự làm việc của động cơ.

cho nA = nB đồng thời sẽ có

VA = VB + ΔV tra đồ thị) Hình 2.7

N

V

M

V

n

V

v

n

C

1

xác đinh được NB sẽ xác định CB 2 =

B
x

B
n

N như vậy có thể xây dựng đặc tính

chân vịt trong điều kiện sóng gió

Khi cơng tác trong điều kiện sóng gió động cơ dễ xảy ra q tải mơ men,
q tải vịng quay, q tải nhiệt.

Để đảm bảo an tồn cơng tác cho động cơ thông thường phải giảm lượng
nhiên liệu cung cấp cho chu trình.

2.2.7 Xác định thơng số công tác hệ động lực lai chân vịt biến bước

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

Đối với hệ động lực lai chân vịt biến bước: thay đổi tốc độ tàu và chiều
chuyển động của tàu ngoài việc thay đổi vòng quay động cơ còn thay đổi tỉ số
bước H/D . Việc lựa chọn ( n , H

D ) có ý

nghóa quan trọng

trong quá trình khai thác hệ động lực lai
chân vịt biến bước

Cho phép khai thác hết công suất của
máy chính và tránh cho động cơ khơng bị
q tải

Xác định ( n , H

D ) hợp lý

2.2.7.1 Phương pháp gần đúng. 
 Hình 2.8

(H/D)4

n(v/p)

(H/D)3

(H/D)1

M=Mn

N (H/D)2

η

Việc xác định tỷ số bước quay của chân vịt và vòng quay chân vịt hợp lý là
đã xác định được đường cong hiệu suất lớn nhất của hệ động

ηHĐL = ηđc . ηcv . ηtđ

ηtd = cosnt

ηHĐL = ηđc . ηcv = 632, 3. .

. 75.

cv

c H cv

T V

g Q N

T: Lực đẩy chân vịt

Vcv: Tốc độ tiến thực chân vịt

Ncv: Công suất chân vịt.

v/p)
100%

Mn =

cons
t

η0max

ge=const

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

-Trong cùng một điều kiện khai thác nhất định, đặc tính hiệu suất của

chân vịt đạt giá trị lớn nhất khi cơng suất phát ra của động cơ là nhỏ nhất trên

cùng một tốc độ tàu. Nηcvmax = f (H/D, n)

khi N= Nmin; V = cosnt

-Đường hiệu suất chung lớn nhất của động cơ có thể xác định khi biết đặc

tính tổng hợp. Thực nghiệm cho thấy đường hiệu suất lớn nhất của động cơ là
đường nối các điểm có gc = cosnt nhưng cơng suất phát ra của động cơ là nhỏ

nhaát.

Nc ηñcmax = 2 . 2
( )

dm
e
dm
N

n
n

(H/D )m in

n(v/p)

(H /D )m ax

M kt

ηñcm ax
ηcvm ax ηhđlm ax

Khi đã biết ηđcmax và

ηcvmax có thể xác định

tương đối ηHĐLmax bằng

đường trung bình của 2
hiệu suất trên.

Hình 2.10 Đồ thị đường cong hiệu suất chung 
lớn nhất của hệ động lực lai chân vịt biến 
bước

2.2.7.2 Phương pháp đơn giản xác định (H/D-n) tối ưu

Tại một vận tốc tàu khơng đổi ta có thể chọn được một giá trị công suất
nhỏ nhất Ncvmin. Khi đó hệ số moment đạt được giá trị tối ưu nhất và được xác

định bằng công thức:

2 5 3 3 5
6 0 . 7 5

. . 2 . . .

M

to iu u M c v Nc v

K

n D n D

ρ π ρ

= =

Trong đó: Ncv (ml): cơng suất đo trên trục chân vịt

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

ρ =104,5 (KG.S2/m4): độ nhớt động lực học của nước biển

Khi xác định được KMtiuu ta tính được

5
3

.

24.000

cv

toiuu

Max

K

M

D

N

η

=

n

Ngoài ra 0

0, 07

toiuu
M

S
K

S

= (a)

S0: Diện tích thực của cánh chân vịt,

S: Diện tích hình chiếu của cánh chân vịt
Cơng thức (a) trên sẽ chính xác khi:

0, 26 dmayo 0, 31

D

≤ ≤ dmayo: Đường kính của mayơ chân vịt

Sau khi xác định đường cong hiệu suất chân vịt cực đại kết hợp với đường
cong hiệu suất động cơ cực đại ta xây dựng đường cong hiệu suất hệ động lực
cực đại.

ηcv(max) ηhñl(max)

ηhñl(max)

n(v/p)
N

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

2.3 CHẾ ĐỘ HÀNH TRÌNH NHỎ TẢI

Chế độ hành trình nhỏ tải đặc trưng bởi động cơ làm việc với vịng quay
nhỏ nhằm đảm bảo tính cơ động của con tàu khi điều động trong các luồng lạch
hẹp, ra vào cảng, qua kênh đào ...

Tính an tồn của con tàu khi điều động phụ thuộc rất lớn vào sự làm việc
của động cơ chính khi làm việc ở điều kiện này :

- Số vòng quay nmin ( đăng kiểm của quy định)

- Sự làm việc ổn định của động cơ với hmin (trên đặc tính chân vịt).

Vịng quay nhỏ nhất nmin là thông số cơ bản của chế độ này.

Đối với động cơ lai trực tiếp lai chân vịt nmin ≤ 0,3 nđm , đối với động cơ

thấp tốc nmin = (0,25 - 0,2) nđm một số động cơ đạt (0,15 - 0,17) nđm

Khi động cơ làm việc với nmin , động cơ cháy kém, sự làm việc không đồng

đều giữa các các xi lanh

nmin càng nhỏ, hệ động lực và con tàu hoạt động càng an tồn.

nmin phụ thuộc vào 2 yếu tố cơ bản sau:

Các yếu tố về kết cấu như : kết cấu của động cơ, hệ thống nhiên liệu, tăng
áp…

Các yếu tố về khai thác như : chế độ nhiệt, chế độ làm mát, chế độ bôi
trơn, điều chỉnh động cơ…

Trong khai thác , tìm biện pháp giảm nmin, cái thiện sự làm việc của động

cơ ở chế độ này, giảm độc tố khí xả chống ơ nhiễm môi trường.

2.4 CÁC CHẾ ĐỘ THỬ TAØU.

Các chế độ thử nghiệm đối với Diesel tàu thuỷ bao gồm một số hình thức
như sau : thử nghiệm trên bệ thử , thử nghiệm khi buộc tàu tại bến, thử hành
trình đường dài và một số thử nghiệm đặc biệt khác.

2.4.1 Thử nghiệm trên bệ thử

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

Trong các nhà máy chế tạo diesel thử nghiệm trên bệ thử cho các mục đích
sau:

Thử nghiệm khi sản xuất hàng loạt

Thử nghiệm động cơ theo kinh nghiệm (Hội đồùng kiểm nghiệm Quốc gia).

2.4.2 Thử buộc tàu tại bến

Nhằm kiểm tra sự hoàn hảo và độ tin cậy khi làm việc của tất cả các máy
móc thiết bị như : động cơ, thiết bị truyền động, chân vịt; các hệ thống phục vụ
các trang thiết bị và mối quan hệ giữa chúng đồng thời kiểm tra sự tương ứng
với hồ sơ kỹ thuật.

Thử nghiệm với sự có mặt của nhà máy, chủ tàu, đăng kiểm.
Tiến hành thử nghiệm phải tuân theo quy phạm

Động cơ chính thường thử nghiệm ở chế độ sau:
 Mthử (%) Thời gian (giờ)

Tieán 39 0,5 
 63 1,0 
 83 1,0 
 100 4,0 
 Luøi 0,5

Kiểm tra và ghi thông số của hệ động lực

Động cơ làm việc ở chế độõ buộc tàu là chế độ nặng nề nhất λp = 0, S = 100%.

Trong khai thác, động cơ làm việc gần với chế độ buộc tàu khi: tàu mắc cạn,
tàu vào vùng đóng băng.

Sau khi kiûm tra, khaĩc phúc các sai sót, khuyêt tt cụa h đng lực. Tiên hành
thử nghim đường dài.

2.4.3 Thử nghiệm đường dài

Thử nghiệm đường dài nhằm kiểm tra sự hoạt động của hệ động lực ở các
điều kiện khai thác theo yêu cầu của quy phạm.

Chế độ thử như sau :

Phụ tải (% Mđm) 25 50 75 100 Lùi 
Thời gian (giờ) 0,5 ÷ 1 0,5÷ 1 0,5÷ 1 6 ÷ 20 1 
nmin (giờ) 0,5 ÷ 1

2.4.4 Các thử nghiệm khác

Thử nghiệm khai thác nhằm đánh giá , kiểm tra động cơ trong khai thác.

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

2.5 CHẾ ĐỘ CHẠY RAØ ĐỘNG CƠ

Chế độ rà động cơ sảy ra trong thời gian khá dài từ khi đưa tàu vào khai
thác hoặc sửa chữa lớn , bao gồm các giai đoạn sau đây:

Các chi tiết chịu tải được chạy rà từng phần ở hệ thử của nhà máy chế tạo.
Thời gian thử tại bến (buộc tàu) và thử hành trình.

Thời gian đầu khai thác động cơ ( đối với động cơ mới 100% có thể kéo dài
khoảng 1 năm)

Trong thời gian chạy rà chú ý phụ tải động cơ, chế độ bôi trơn, làm mát ...
phù hợp theo hướng dẫn của nhà chế tạo đặc biệt đối với các xec măng , sơ mi
xi lanh

- Phụ tải đông cơ : ở giai đoạn đầu phụ tải Pe ≈ (0,6 ÷ 0,7) Pcđm sau đó tăng

từ từ theo mức độ chạy rà.

- Chế độ bôi trơn: bôi trơn cho xi lanh tăng khoảng 1,5 lần ( đầu tiên nên
dùng dầu khoáng) sau này sẽ giảm dần tuỳ thuộc vào động cơ.

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

Quy trình tăng phụ tải

Bôi trơn sơ mi xilanh

Tăng nhiệt độ nước làm mát

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

2.6 CHẾ ĐỘ KHAI THÁC KINH TẾ

Đánh giá tính kinh tế của động cơ chính tàu thủy là giải quyết vấn đề tận
dụng có ích lượng nhiên liệu đặc biệt đối với ngành vận tải biển.

Tốc độ tối ưu là hàm của nhiều biến số : lượng hàng hóa chuyên chở, thời
gian hành trình , giá trị hàng hóa, …

Hành trình kinh tế là hành trình mà thiết bị động lực làm việc với công suất
nhỏ hơn, nhưng tăng khơng nhiều thời gian hành trình.

Chế độ kinh tế là chế độ mà hệ động lực có lượng tiêu hao nhiên liệu nhỏ
nhất ở một hành trình và tải hàng nhất định.

Đối với hệ động lực lai chân vịt định bước, có mối quan hệ sau:
v ~ n

N ~ n3

G = N.ge có thể coi ge thay đổi không đáng kể , như vậy :

Tiêu thụ nhiên liệu của động cơ chính trong 1 giờ : G ~ n3 tương đương G ~ v3

Tiêu thụ nhiên liệu của động cơ chính trên một hành trình nhất định : B ~ v2

Tuy nhiên trong thực tế khai thác hệ động lực tàu thủy khi chọn chế độ khai
thác kinh tế phải xét đến khả năng làm việc bình thường của các thiết bị phụ
sử dụng năng lượng khí xả như tuabin tăng áp , nồi hơi khí thải…

Đối với hệ động lực lai chân vịt biến bước sự thay đổi diễn ra tương tự như
chân vịt định bước , tuy nhiên lưu ý việc giảm bước chân vịt làm tăng các tôn
thất năng lượng.

2.7 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI CƠNG TÁC

CỦA ĐỘNG CƠ CHÍNH TÀU THỦY

Đánh giá thơng qua đồ thị cơng chỉ thị và đồ thị công khai triển.
Đánh giá thông qua thiết bị thử khói

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

Để đo được đồ thị công chỉ thị người ta sử dụng indicator và chú ý như sau:
1. Chọn lị xo của indicator có áp suất cực đại cho phép lớn hơn áp suấ cáy

cực đại của động cơ.

2. Chỉ thực hiện đo đồ thị công khi đã làm việc ổn định ( phụ tải nhiệt và cơ)
3. Các đồ thị thu được cần chỉnh lại cho chính xác trước khi tính tốn.

Sau khi đo đạc người ta sẽ tính tốn được áp suất chỉ thị trung bình và cơng
suất chỉ thị.

Thông thường đánh giá thông qua giá trị áp suất chỉ thị trung bình.

1. Giá trị áp suất cực đại thu được không lớn hơn áp suất cực đại cho phép
2. Phân bố phụ tải phải đạt độ đồng đều cho phép giữa các xilanh

tb
i

i
i

i

P
P
P

p

min
max −

=
Δ

Nếu độ chênh lệch trên nằm trong giới hạn cho phép ,sự làm việc của động cơ
tốt cho động cơ làm việc bình thường. Nếu vượt quá giới hạn cho phép , cần
phải điều chỉnh lại động cơ cho phù hợp.

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

2.7.2 Đánh giá thông qua đồ thị công khai triển.

Để thu được đồ thị công khai triển , vẫn sử dụng indicator để đo nhưng phải
thay đổi truyền động ( lấy lệch pha 90 o so với đo đồ thị công chỉ thị )

Thơng qua đồ thị cơng khai triển có thể đánh giá q trình làm việc của
động cơ thơng qua các thông số sau:

1. Aùp suất cháy lớn nhất Pz
2. Aùp suất cháy nén nhất Pc

3. Thời điểm bắt đầu cháy của nhiên liệu

Sau khi đo được các đồ thị công khai triển cần phải so sánh các đồ thị đó
với đồ thị chuẩn hoặc giữa các đồ thị với nhau để đánh giá và điều chỉnh sự
công tác của các xi lanh và động cơ.

Một số ví dụ về đồ thị cơng khai triển

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

Hình 2.16 Một sốví dụ về đồ thi công khai triển trong khai thác.

Hình 1 : Áp suatá cháy cực đại cao, áp suất nén bình thường : nhiên liệu phun

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

Hình 2 : Áp suatá cháy cực đại thấp, áp suất nén bình thường : nhiên liệu phun

vào động cơ quá muộn hoặc vòi phun bị hư hỏng.

Hình 3 : Áp suatá cháy cực đại thấp, áp suất nén thấp : áp suất khí tăng áp thấp,

xéc măng hoặc van xả kém chất lượng…

2.7.3 Đánh giá thơng qua thí nghiệm thử khói.

Trong nhiều trường hợp có thể đánh giá sự làm việc trong xi lanh của
động cơ thông qua thí nghiệm thử khói kết hợp với các phương pháp đánh giá
khác đặc biệt là đối với các động cơ cao tốc hoặc các loại động cơ có kích
thước nhỏ khơng thể đo được đồ thị cơng chỉ thị và đồ thị khai triển.

2.7.3.1Thiết bị phân tích khói.

Khí xả của động cơ được đưa qua thiết bị phân tích khói hiện đại sẽ cho người
khai thác biết được thành phần của khí xả . Nhờ kết quả đó cho phép người
khai thác đánh giá được chất lượng quá trình cháy sảy ra trong xi lanh của động
cơ.

2.7.3.2 Thí nghiệm đơn giản.

Dùng thí nghiệm đơn giản để phân tích khí xả của động cơ . Thiết bị bao gồm
một ống thủy tinh hình trụ một đầu có thể lắp vào van chỉ thị của động cơ,
trong ống nghiệm ta đặt miếng giấy thử . Giấy thử nên chọn loại giấy màu
trắng , xốp , dễ bắt bụi. Khi động cơ đang làm việc người ta lắp thiết bị trên

vào van chỉ thị sau đó tiến hành mở van xả chỉ thị khoảng từ 10 đến 15 lần và
lấy giấy thử ra quan sát và đánh giá.

Dựa vào sự thay đổi màu và muội bám vào giấy thử cho phép đánh giá quá
trình làm việc sảy ra trong xi lanh của động cơ . một vài trường hợp điển hình
sau đây:

Chú thích:

1. Động cơ

2. Van chỉ thị

3. Ống nghiệm

4. Giấy thử

2

3

4

1

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

Hình 2.17 Sơ đồ thí nghiệm thử khói đơn giản

Giấy thử khơng bẩn hoặc bẩn ít : quá trình làm việc trong xi lanh động cơ tốt
Giấy thử có một lớp dầu mỏng : xéc măng của xi lanh đó kém hoặc bị gãy.
Giấy thử biến màu đen sẫm: quá trình cháy trong xi lanh kém.

Giấy thử không biến màu, nhưng khí xả có màu trắng đục : có nước lẫn vào xi
lanh động cơ

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

CHƯƠNG 3

CÁC CHẾ ĐỘ LAØM VIỆC KHƠNG ỔN ĐỊNH 
VÀ SỰ CỐ CỦA ĐỘNG CƠ

3.1 CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 
3.1.1. Các phương pháp khởi động

Động cơ Diesel tàu thuỷ sử dụng các phương pháp khởi động sau:
Khởi động bằng tay : hầu như không sử dụng

Khởi động điện : sử dụng cho động cơ công suất nhỏ.

Khởi động băng khộng khí nén , đây là phương pháp chủ yếu sử dụng dưới
tàu thủy để khởi động diesel chính và phụ

3.1.2. Phương trình cân bằng động của động cơ khi khởi động

Phương trình cân bằng động của trục động cơ khi khởi động có dạng

Mñ - Mm - Mc –Mlñ = 0

Mđ: Mô men đẩy trên trục động cơ được tạo nên bởi lực của khơng khí nén

Mm: Mô men do lực ma sát của các cặp ma sát khi khởi động tạo ra

Mc: Mô men do lực cản của nước khi chân vịt quay

Mlđ : Mô men cần thiết để lấy đà cho động cơ đạt đến tốc độ ãmin đảm bảo

cho động cơ khởi động thành công

Xét các thành phần ở phương trình trên

a. Mơ men đẩy: Mđ

Xác định theo đồ thị công chỉ thị Pi ( Pi= 3-7 Kg/cm2 )

Xác định gần đúng Pi= K ( Pkn- Pn)

Pkn : Aùp suất khơng khí nén trong xi lanh khi khởi động

Pn : p suất trung bình trong giai đoân nén Pn ≈ 0

K : Hệ số tỉ lệ K = 0,6 : 0,65

Mđ = Pi . D R

Z
P
P
K
R
Z
P
R

D i Kn n

4
.
.

)
(
.
.
4
2
2 π
π
π
π −
=
=

= δ (Pm - Pn) δ = cosnt đối với một động cơ

b. Mômen ma sát: Mm

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

Đối với động cơ thấp tốc β = 1 ÷ 1,2
Mơ men ma sát có thể xác định
Mm = 716. =716.A.nβ−1

n
Nm

c. Mô men cản: Mc

Mô men được tạo tra do lực cản của nước khi chân vịt quay.

Mc = 1 2

2
2
.
)
30
(
.
cv
cv
cv
cv
s
cv

cv Cn C C

N
ω
ω
π
η
η
η = = =

d. Mô men lấy đà: Mlđ

Mô men cần thiết để trục động cơ chuyển động từ n = 0 đến vòng quay tối 
thiểu cần thiết để khởi động.

Mlñ = dE

dϕ

ϕ: Góc quay của trục khuỷu

E: Động năng của tồn bộ cơ cấu chuyển động
Mlđ: Mơ men lấy đà đo lực quán tính tạo ra.

E = Et + Ecv + Emf

E = Iqd.
2

ω Iqd: Tổng mơmen qn tính quy dẫn đối với trục.

Mlñ = I nt

d
I
d
d
dE
qd
qd
cos
)
2
1

( 2
=
=
ϕ
ω
ϕ

Mld =

dT
d
I
d
dT
d
d
I
d
d
I
d
d
I
qd
qd
qd
qd ω
ϕ
ω
ϕ

ϕ
ω
ω
ϕ
ω
.
.
.
.
.
.
2
2
=
=
=

Từ phương trình trên , có thể mô men cản bằng không (Mc ~ 0) nếu ngắt ly

hợp hoặc đưa tỉ số bước về không đối với chân vịt biến bước (H/D ~ 0) khi
khởi động. Khi đó cơng suất chi phí khi khởi động nhỏ, chi phí khơng khí nén
bé, động cơ dễ dàng khởi động và đảm bảo độ tin cậy cho con tàu và hệ động
lực.

Công suất chi phí khởi động
Nkđ’ = M' .d n HP

, ( )
716 2

3.1.3 Số vòng quay nhỏ nhất đảm bảo cho động cơ làm việc với nhiên liệu.

Sự tự cháy của nhiên liệu phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ cuối kỳ nén Pc

Tc. Các yếu tố ảnh hưởng Pc, Tc bao gồm : trạng thái kỹ thuật nhóm piston -xi

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

Thực nghiệm cho thấy vòng quay nhỏ nhất đảm bảo cho động cơ làm việc
với nhiên liệu nkd phụ thuộc vào tốc độ trung bình của piston cm, thơng

thường cm = 0,9 ÷ 1,5 m/s

3.1.4. nh hưởng của chế độ khởi động đến độ bền của động cơ và tính 
an tồn khả năng điều động của con tàu.

Ở chế độ khởi động , động cơ làm việc rất nặng nề , rất dễ sảy ra quá tải
cơ ( áp suất cháy lớn nhất Pz và tỉ số tăng áp suất theo góc quay trục khuỷu

Δ
Δ

P

ϕ taêng cao).

Đồng thời chế độ khởi động ảnh hưởng trực tiếp chất lượng và an tồn
trong q trình ma nơ điều động của con tàu.

3.2 CHẾ ĐỘ LAØM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHI TĂNG HOẶC 
GIẢM TỐC ĐỘ TÀU.

Phương trình chuyển động của tàu được biểu diễn như sau.
Mq Mc

dt
d

I ω = −
T R

dt
dv
m = −

I: Mơ men qn tính khối lượng thân tàu và nước chuyển động theo tàu.
Mq : mô men quay của động cơ , Mc : mô men cản

T: Lực đẩy ; R: Lực cản

Muốn thay đổi tốc độ tàu tương ứng phải thực hiện trong hai trường hợp:
-Thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình dw (làm thay đổi Mq )

-Thay đổi mômen cản Mc

Sau đây chỉ xét thay đổi tốc độ tàu do việc lượng nhiên liệu cung cấp cho
chu trình dw (thay đổi từ hmin đến hmax).

3.2.1.Trường hợp động cơ không trang bị bộ điều tốc.

Xét quá trình tăng tốc độ tàu từ v1 đến v2 bằng cách tăng tay ga nhiên liệu

vào động tương ứng từ h1 đến h2. Cần chú ý quan hệ Mq = f (h) , MS = f (v)

Quá trình tăng tốc tàu chia thành hai giai đoạn.

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

Điểm 2 là điểm cơng tác ổn định của động cơ chính và chân vịt ứng với vị
trí tay ga mới h2 (V2).

Khi thay đổi vị trí tay ga càng lớn trong một đơn vị thời gian thì các thơng
số công tác của động cơ thay đổi càng nhiều và động cơ công tác càng nặng
nề. Đồng thời tạo nên sự mất cân bằng càng lớn giữa mô men quay của động
cơ và mô men quay của chân vịt.

Có thể thực hiện tăng tốc độ tàu theo kiểu nhảy bậc k = 2 hoặc 3 ... tùy
điều kiện cụ thể. Trong trường hợp này sự thay đổi các thông số công tác của
động cơ không lớn , động cơ sẽ làm việc bớt nặng nề hơn.

a'

ϖ

2 v

ϖ

1 a b

c

c'

b'

M

v

h

ϖ

h

C

Hình 3.1: Sự thay đổi các thông số công tác khi tăng tốc tàu ở động cơ không trang bị

bộ điều tốc

ϖ2

ϖ1

2
M

v2v

ϖ
h1

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

2.Trường hợp động cơ trang bị bộ điều tốc.

Hầu hết trên các tàu hiện nay đều lắp đặt động cơ có trang bị bộ điều tốc
nhiều chế độ.

Việc thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ được thực hiện gián
tiếp thông qua bộ điều tốc.

Việc thay đổi lượng nhiên liệu khi tăng tốc sẽ khác so với trường hợp động
cơ không trang bị bộ điều tốc.

Xét tăng tốc tàu từ v1 đến v2 ứng với thay đổi điểm phối hợp công tác từ

điểm1 đến điểm 2.

Ngay sau khi tăng ga, mômen quay của động cơ tăng nhanh và đạt cực đại 
tại a sau đó thay đổi a - b - c - d -2

Quá trình chia làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tốc độ góc của động cơ tăng nhanh , mơ men quay động cơ 
thay đổi theo 1 - a –b (v ≈ v1 = const) mômen quay của chân vịt tăng theo 1-b

Giai đoạn 2: Tốc độ góc của động cơ chính tăng chậm tạo nên sự cân bằng 
Mq ≈ Ms động cơ làm việc trên đường đặc tính giới hạn hmax .

Giai đoạn 3: Lượng cấp nhiên liệu từ từ giảm xuống hmax đến h2 theo đặc
tính điều chỉnh urr2 ; Mq, Ms cùng giảm đến điểm 2 là điểm làm việc mới Mq ≈

Ms ≈ Mc

Nhận xét: Khi tăng tốc tàu ở động cơ trang bị bộ điều tốc , điều kiện làm
việc của động cơ nặng nề hơn so với động cơ không trang bị bộ điều tốc . Quá
trình giảm tốc (ngược lại) (chú ý lượng cấp nhiên liệu cực tiểu (đoạn 3 - 4).

Việc chọn chương trình điều khiển cấp nhiều nhiên liệu theo thời gian h(t)
và đặc tính điều chỉnh ur sao cho lượng dư Mg của động cơ không lớn so với Ms

tránh cho động cơ không bị quá tải.

4'

c

d

a

1 Ur

a'

c'

2 M

v

h

Ur

h

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

1
U r1

U r2

2
b
M

ϖ
h2

Hình 3.4: Tăng tốc tàu khi lựa chọn dịch chuyển vị trí tay ga nhỏ.

3.3 CHẾ ĐỘ HÃM HỆ ĐỘNG LỰC

Mục đích

Sử dụng trong quá trình manơ điều động tàu, nhằm rút ngắc thời gian động
cơ khi cần đứng tàu hoặc thay đổi chiều chuyển động của tàu.

Các phương phảp hảm hệ động lực

1) Hãm bằng phương pháp cơ khí: ma sát, phanh hệ trục 
-Thời gian hãm nhanh

-Dễ gây biến dạng hệ trục
2) Hãm bằng gió nén

- Khơng làm biến dạng hệ trục, các chi tiết của động cơ.
- Thời gian hãm dài.

n(v/p)

t(s)
2 động cơ

1 động cơ

Hãm bằng

khí nén kđ
Hãm cơ khí

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

Hãm hệ động lực bằng gió nén

Q trình giảm bằng gió nén được thực hiện từ khi ngừng cấp nhiên liệu
vào động cơ và thay đổi cơ cấu cam phân phối (khí và nhiên liệu) theo chiều
ngược lại trong khi động cơ vẫn quay theo chiều cũ.

Khi thực hiện hãm động cơ bằng gió nén thì khơng khí nén được đưa vào xi
lanh của động cơ thông qua xu páp khởi động ở kỳ nén.

Hiệu quả của quá trình hãm phụ thuộc vào các yếu tố:
- Kết cấu van khởi động của động cơ

- Aùp suất khơng khí nén đưa vào xilanh động cơ.
- Giá trị vòng quay của động cơ khi bắt đầu hãm .

ĐCT

Đ CT ĐCT

Đ CT

ĐCD
ĐCD

Hút

Nén N ổ

X ả

Nổ

Xả Hút

Nén

V an xả
Van khởi
động

Van hút
Khí hãm

Hình 3.6: Biểu thị cơ cấu phân phối khí của động cơ khi đảo chiều.

Trục khuỷu Cam phân phối
1

2
2
1

1 1

1
2

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

ϕ

ĐCT
ĐCD

1' 2'

3 4

I
II

III

Hình 3.8 Các quá trình khi hãm hệ động lực.

Giả sử piston đi từ ĐCD lên ĐCT. Tại điểm A đóng cửa quét, piston tiếp

tục chuyển động đến điểm B xupap khởi động mở cấp khí nén vào xilanh, áp
suất bên trong xilanh tăng dần đến điểm C đóng xupap khởi động. Tại điểm J
đóng cửa xả. Aùp suất tiếp tục tăng lên đến điểm D, tại đó giá trị áp suất đủ lớn
để van an toàn mở, xả bớt một lượng khí nén ra ngồi (Giai đoạn DE có thể có
hoặc khơng phụ thuộc vào van an tồn..

EF: q trình giãn nở
Tại F cửa xả bắt đầu mở
FG: q trình xả

P

ϕ

ĐCT

ĐCD

H

I

C

D E

F

G

B

A

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

Công hãm được xác định như sau:
Lh = SABJCDEOA - SOEFG

Nếu lh > 0 thực hiện được quá trình hãm

Nếu lh ≤ 0 khơng thực hiện được q trình hãm.

3.4 CHẾ ĐỘ LAØM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHI THAY ĐỔI CHIỀU 
CHUYỂN ĐỘNG CỦA TAØU

Đối với hệ động lực tàu thủy, ở chế độ thay đổi chiều chuyển động của tàu,
phương pháp thực hiện như sau :

Đối với hệ động lực truyền động trực tiếp: thay đổi chiều chuyển động của
tàu phải đổi chiều quay của chân vịt do vậy phải thay đổi chiều quay của động
cơ. Ví dụ muốn thay đổi chiều chuyển động của tàu từ tiến sang lùi phải thực
hiện như sau : dừng động cơ , đảo chiều , khởi động theo chiều ngược lại.

Đối với hệ động lực truyền động gián tiếp , thay đổi chiều chuyển động
của tàu phải thay đổi chiều quay của chân vịt có thể thực hiện nhờ vào li hợp
lùi (khơng cần đảo chiều quay của động cơ chính). Ví dụ muốn thay đổi
chiều chuyển động của tàu từ tiến sang lùi như sau : giảm vòng quay , tách ly
hợp tiến , vào ly hợp lùi.

Đối với hệ động lực chân vịt biến bước muốn thay đổi chiều chuyển động
của tàu không cần phải thay đổi chiều quay của chân vịt mà có thể thực hiện
nhờ vào thay đổi bước chân vịt H/D.

Đây là q trình làm việc khơng ổn định của hệ động lực tàu thủy
-Không cân bằng giữa mô men của động cơ và mô men cản (Mq và Mc )

-Không cân bằng giữa lực đẩy của chân vịt và lực cản (T và R)
-Không cân bằng giữa công suất tua bin và máy nén ( NTB và NMN )

-Không cân bằng giữa lực tác dụng lên phần từ phản ứng và các phần tử
của hệ thống điều chỉnh.

</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

Thời gian quay của chân vịt và hệ trục tiếp tục cho đến khi có mơ men
hàm: hãm động cơ hoặc hệ trục.

Hình 3.10 Sự thay đổi thơng số công tác khi thay đổi chiều chuyển động của tàu.

Khi mô men hãm có tác dụng, vòng quay ns giảm nhanh và về không,và

bắt đầu quay theo chiều ngược lại . Tốc độ tàu giảm nhanh và đạt giá tri bằng
không , tại thời điểm này hệ động lực làm việc tương ứng với đặc tính chân vịt
khi buộc tàu tại bến, sau đó tốc độ tàu tăng dần đến khi xác lập chế độ công
tác mới cho tàu ở chế độ lùi.

3.5 CHẾ ĐỘ SẤY NĨNG VÀ DỪNG ĐỘNG CƠ.

Động cơ làm việc ở các chế độ không ổn định như sấy nóng động cơ khi
ma nơ cũng như làm nguội động cơ khi dừng động cơ, đặc trưng bởi sự thay đổi
ứng suất nhiệt theo thời gian.

</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

Vận hành động cơ ở chế độ này phải tuân theo hướng dẫn của nhà máy
chế tạo và quy tắc vận hành.

3.5.1 Chế độ sấy nóng động cơ.

Sau khi khởi động động cơ, để đảm bảo sự làm việc tin cậy của động
cơ ở các chế độ khác nhau, cần phải sấy nóng động cơ: chạy khơng tải và
sau đó tăng tải dầu.

Trạng thái nhiệt của động cơ được coi là ổn định khi nhiệt độ các chi tiết
chủ yếu, Tlm, Tdn không thay đổi theo thời gian. khoảng thời gian đến khi động

cơ đạt trạng thái nhiệt ổn định gọi là thời gian sấy nóng.
Khai thác hệ động lực trong trường hợp này cần chú ý sau:
- Nên sấy nóng dần và tăng dần vịng quay của động cơ.
- Tdn, Tlm là thông số quan trọng trong chế độ này.

- Nhiệt độ dầu bôi trơn ra khỏi động cơ là tiêu chuẩn để đánh giá khoảng
thời gian sấy nóng động cơ.

-Trước khi khởi động động cơ cần phải hâm nóng động cơ, Tlm ≈ 50o ,Tdn ≈

25 ÷ 32o C...

3.5.2 Chế độ dừng động cơ

Trong khai thác thường sảy ra hai trường hợp dừng động cơ : dừng đột ngột
và dừng từ từ

Dừng đột ngột: Thay đổi nhanh trạng thái nhiệt, nhiệt độ nhóm piston xi
lanh, nên kéo dài thời gian giảm tải của động cơ từ định mức đến khi dừng
khoảng 30 đến 60 phút và có chế độ làm mát thích hợp.

Sau khi dừng động cơ, tránh tăng nhiệt độ cao chi tiết cần tiếp tục bơm
dầu bôi trơn và làm mát khoảng 30 phút và quay trục khuỷu 4 - 10 phút.

3.6 CÔNG TÁC CỦA HỆ ĐỘNG LỰC TRONG NHỮNG 
ĐIỀU KIỆN ĐẶC BIỆT

3.6.1 Chế độ làm việc của động cơ khi một hoặc vài xi lanh bị sự cố.

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

Trong trường hợp này phải tiến hành ngắt nhiên liệu của xi lanh bị sự cố,
các xi lanh khác tiếp tục làm việc. có hai trường hợp sảy ra như sau :

- Tháo nhóm piston biên của xi lanh bị sự cố
- Khơng tháo nhóm piston biên.

Xác định thông số công tác hợp lý của hệ động lực khi khai thác động cơ
trong các trường hợp này.

1. Không tháo nhóm piston - biên.

Ta có: Nm = Ni - Nc

Nm = (1 - ηm)Ni = 1−ηηm

m
c
N

Khi không tháo nhóm piston có thể coi:

Nm ≈ cosnt

NiXL = N

i

Khi một xi lanh bị sự cố
Ni-1 = ( i - 1) NiXL

Đồùng thời Nmi-1 ≈ Nm

Nci-1 = Ni-1 - Nm

Điểm công tác thay đổi từ A đến A’

Đánh giá điểm cơng tác mới của động cơ

và chân vịt : Hình 3.11

n
Nm
Ne

- Động cơ thường bị quá tải về nhiệt khi đó

cần phải giảm tay ga nhiên liệu.

- Đặc biệt với động cơ tăng áp tua bin khí xả kiểu xung lượng sẽ gây ra tiếng
ồn phía cửa hút của máy nén và dao động vòng quay gây nên sự làm việc
không ổn định của tổ hợp tua bin tăng áp cũng như của động cơ chính.

2. Tháo nhóm piston biên.

Chỉ áp dụng trong trường hợp piston của xi lanh đó khơng thể tiếp tục hoạt
động được. Nếu tháo nhóm piston biên sẽ gây ra các hậu quả sau:

- Gây chuyển động không đồng đều của động cơ.

- Xuất hiện hiện tượng chấn động ngang đối với thân máy.
- Gây rung động và chấn động đối với vỏ tàu.

- Làm thay đổi vòng quay cộng hưởng.

Trong trường hợp này Nm giảm đi so với trường hợp đầu.

NmXL = N

i

m

Nmi-1 = Nm i

i

− 1

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

Ne
N

n
A'

A
Ns

100%
100%

A"
2

2' 2"

Hình 3.12 Phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt khi ngắt 
 xi lanh khi không tháo Piston

Trong trường hợp xi lanh bị sự cố, nếu điều kiện cho phép khơng nên tháo
nhóm piston biên. Thường phải giảm tay ga để khai thác ở vịng quay hợp lý
tính độ rung động và quá tải nhiệt cho động cơ.

3.6.2. Chế độ làm việc của động cơ khi tua bin tăng áp bị sự cố.

Hầu hết tất cả động cơ diesel tàu thủy hiện đại đều được tăng áp bằng tua bin
khí xả

Trong q trình khai thác hệ động lực có thể sảy ra trường hợp tua bin tăng áp
cho động cơ chính bị sự cố. Khi đó có thể bị sự cố ở một tua bin tăng áp hoặc
có thể sự cố ở tồn bộ các tua bin tăng áp.

Trong trường hợp này động cơ sẽ làm việc với áp suất khí trời hoặc áp suất
của hệ thống tăng áp sự cố.

Hậõu quả:

- Động cơ, tua bin máy nén rung động, ồn
- Giảm lượng khí nạp vàp xi lanh động cơ.

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

PK’: Aùp suất khí quyển hoặc của hệ thống tăng áp sự cố.

PK: Aùp suất tăng áp khi động cơ hoạt động bình thường.

Điểm phối hợp công tác giữa độngcơ và chân vịt là A'

100%

2'
2

2"
N

100% n

N
M
K

Hình 3.13 Phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt khi ngắt xi lanh khi tháo Piston

Trong thực tế khi làm việc tại A' động cơ rất dễ bị quá tải, nên phải giảm
lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ.

Thường phải khai thác động cơ tại A” để đảm bảo cho động cơ làm việc
an tồn.

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

CHƯƠNG 4

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ KHAI THÁC ĐẾN SỰ 
LAØM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ

Q trình cơng tác của động cơ đốt trong nói chung cũng như của Diesel
tàu thủy nói riêng chịu rất nhiều những ảnh hưởng của các yếu tố, có thể tổng
hợp thành một số nhóm yếu tố cơ bản sau đây:

1. Aûnh hưởng của điều kiện khí hậu mơi trường bên ngồi nơi động cơ làm
việc.

2. Aûnh hưởng của tình trạng kỹ thuật hiện tại của động cơ và các hệ thơng
phục vụ như : tình trạng kỹ thuật hiện tại của các chi tiết, nhóm chi tiết cơ bản
của động cơ piston, xéc măng, sơ mi xi lanh … của hệ thống nạp thải (sức cản

trên đường nạp và phản áp trên đường xả) hệ thống nhiên liệu đặc biệt là vòi
phun và bơm cao áp …

3. Aûnh hưởng của chế độ khai thác đến động cơ như chế độ nhiệt và chất
lượng nước làm mát chế độ bôi trơn , sự làm việc đồng đều giữa các xi lanh …

4. Loại nhiên liệu sử dụng

Khi xem xét đến những ảnh hưởng này đến quá trình làm việc của động cơ
trên các góc độ: khả năng phát ra công suất của động cơ, các chỉ tiêu kinh tế,
trạng thái kỹ thuật cũng nhưtính an tồn tin cậy khi động cơ làm việc.

4.1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TỚI Q TRÌNH 
 CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ.

4.1.1 Các yếu tố của khí hậu

4.1.1.1 Các yếu tố của khí hậu

Những yếu tố của khí hậu bao gồm : nhiệt độ, áp suất, độ ẩm môi trường .
ba yếu tố cơ bản này liên quan mật thiết với nhau, có quan hệ theo phương
trình trạng thái.

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

4.1.1.2 Phân vùng khí hậu :

Căn cứ vào các yếu tố của khí hậu người ta có nhiều cách khác nhau để phân
vùng khí hậu. Có phương pháp phân vùng khí hậu trên trái đất như sau : vùng
hàn đới, vùng ôn đới, vùng nhiệt đới khô, vùng nhiệt đới ẩm, vùng khí hậu cao
nguyên.

4.1.1.3 Khí hậu Việt Nam.

Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm , nhiệt độ cao kéo dài thường
xuyên từ 250C đến 300C chiếm khoảng 50% số ngày trong năm, độ ẩm cao

80% đến 90% chiếm khoảng 50% số ngày trong năm…

4.1.1.4 Vi khí hậu kỹ thuật.

Khí hậu bên ngồi kể trên gọi là đại khí hậu ( vành đai)

Động cơ cũng như các thiết bị kỹ thuật làm việc trong khơng gian nhỏ có
khép, khí hậu trong khơng gian này gọi là vi khí hậu kỹ thuật.

Thơng thường vi khí hậu kỹ thuật khơng giống đai khí hậu bao quanh
nhưng có quan hệ mật thiế với nhau và phụ thuộc vào độ kín khín của mơi
trường vi khí hậu.

Khơng gian vi khí hậu buồng máy tàu thủy có những đặc điểm sau: nhiệt
độ cao, độ ẩm lớn, nhiều hơi dầu, ồn, rung động …

4.1.2 Aûnh hưởng của các yếu tố khí hậu tới sự làm việc của động cơ.

4.1.2.1 Aûnh hưởng của áp suất khí quyển

Đại đa số các động cơ sản xuất ở điều kiện khí hậu như sau:
P = 760mmHg; T = 2930K ; ϕ = 60%

Cơng suất của động cơ có thể xác định như sau :
Ne = Ni - Nm

Ni = f(ηH, γb, ηi, α)

Ne : công suất có ích

Ni : công suất chỉ thị

Nm : cơng suất cơ giới

ηH hệ số nạp

γb : trọng lượng riêng của khơng khí nạp.

Ở điều kiện tiêu chuẩn Ni0 = k.
0

0
0
0. .

b
i
b
H
α
η
γ
η

Ở điều kiện khai thác Ni = k . η γ ηHα b i

b

. .

Ni = Ni

H b i b

0 0 0

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

η ε

ε γ ϕ

H a s

a s r

s
P T

T P

−1 −

1 1

. .

. . .( )

ε, γr , ϕs không đổi với một động cơ cụ thể.

ηH a
a

K P T
T P
0
0
0
0
0
= . .
.
ηH a

a

K P T
T P
= . .
.
0
0
1
1

pa PK P P

0 0 0

= −Δ −

ηH ηH a a

a a
P T
P T
P T
P T
=
0
1
1

0
0
0 0
0 0
. .
. .
.
.
W
W T

pa PK P P T T

1 = 1 −Δ 1− a0 = K0 + Δ Ta =TK + ΔT

Trọng lượng riêng khơng khí ở thời điểm nạp vào xy lanh (γb)

γb
K
K
P
T R
0
0
0
=

. => γ γ

b b

K K
K K
P T
P T
1 0
1 0
0 1
= .
.

γb K
K
P
T R
1
1
1
=
. '

Như vậy, sự thay đổi áp suất bên ngoài làm thay đổi trọng lượng riêng của
khơng khí nạp do đó làm thay đổi lượng khơng khí nạp vào động cơ và sẽ làm
thay đổi các thông số công tác của động cơ.

Thực nghiệm chứng minh rằng :

Khi P0 giảm 10mmHg sẽ dẫn tới γb , Pa giảm 1,3% , Pc giảm 1,3%

Xét hệ số dư lượng khơng khí α, hiệu suất chỉ thị ηi

ηi /α = a - b. α

a,b các hệ số thực nghiệm a=0,4
b=0,08

Khi áp suất khí quyển giảm có 2 khả năng
sảy ra:

-Sự cung cấp nhiên liệu cho động cơ không
đổi (δt = const)

-Hệ số dư lượng khơng khí α khơng đổi
(α = const)

Trường hợp (1) ηi giảm

Trường hợp (2) ηi ≈ const

Biết sự thay đổi ηi , γb , ηH có thể xác định P
o(mmHg)

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

2 : δt = const

3 : α , δt thay đổi.

Đối với động cơ tăng áp bằng tuabin khí xả , khi thay đổi áp suất mơi
trường P0 , sự ảnh hưởng tới quá trình làm việc của động cơ phức tạp hơn nhiều

bởi vì cùng với sự thay đổi của áp suất môi trường là chế độ làm việc của động
cơ và tổ hợp tua bin tăng áp.

0
0.
.
0 h
h
K
n

nT = T

K0: hằng số xác định bằng động hình học chuyển động tuabin

h, h0 : độ giáng áp suất của tuabin ở điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện thay đổi

Thực nghiệm chứng minh : khi áp suất môi trường P0 giảm 10mmHg dẫn

tới vòng quay tua bin nT giảm 5 đến10% , áp suất trước tua bin giảm 1%

Đối với động cơ 4 kỳ có tăng áp: khi áp suất môi trường P0 thay đổi

10mmHg công suất chỉ thị Ni giaûm 1% khi α = const ; Ni giaûm 0,75%

khi δt = const

Như vậy, ảnh hưởng của áp suất khí quyểûn đối với động cơ khơng tăng áp
nhiều hơn so với động cơ có tăng áp.

4.1.2.2 Aûnh hưởng của nhiệt độ khí quyển.

Nhiệt độ khí quyển T0 thay đổi ( giả thiết áp suất mơi trường khơng đổi P0

= const) có ảnh hưởng tới trọng lượng khơng khí nạp vào xi lanh do mật độ
khơng khí ở nhiệt độ khác nhau ( γb ) sau đó ảnh hưởng tới hệ số nạp ( ηH )

Sự thay đổi của trọng lượng khơng khí nạp cũng dẫn tới sự thay đổi hệ số
dư lượng không khí α cũng như hiệu suất chỉ thị của động cơ.

Xét sự ảnh hưởng của nhiệt độ khí quyển T0 đối với động cơ tăng áp bằng

tua bin khí xả.

Trường hợp làm mát khơng khí tăng áp trung gian , có thể điều chỉnh nhiệt
độ khí tăng áp khơng đổi vào động cơ do điều chỉnh công chất làm mát. Như
vậy, ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tới động cơ không đáng kể.

Trường hợp không làm mát trung gian khi tăng áp , nhiệt độ khơng khí tăng
áp trước khi vào động cơ được xác định như sau :

Tko = TK1

01
0
1
.
01
0
T
T

P
P m
m
K
K
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

Tko , Tk1 nhiệt độ khơng khí tăng áp ở điều kiện tiêu chuẩn và thay đổi.

Pko , Pk1 áp suất khơng khí mơi trường ở điều kiện tiêu chuẩn và thay đổi.

T0 , T01 nhiệt độ khơng khí mơi trường ở điều kiện tiêu chuẩn và thay đổi.

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

Tmt (T0) tăng 100C : Ne giảm 1% , NTBKX giảm 5% , γb giảm 3% , qe tăng

0,72%

α giảm 2.5% , Tkx tăng 3,5% , ηi giaûm 1%

0
50
60

90
80
70
100

ϕ = 80%
ϕ = 70%
ϕ = 60%
ϕ = 50%

20 60

Ne(%)

100
80

ϕ = 90%

t(

0C )
Để đảm bảo cho chế độ ứng suất nhiệt

của động cơ, cần giảm lượng cung cấp
nhiên liệu cho chu trình khoảng 1,75%

4.1.2.3Aûnh hưởng của độ ẩm môi trường

Từ biểu thức xác định độ ẩm tương đối

sau đây

ϕ ϕ
ϕ

= h =

h
W
W
P
P
max max

Có thể coi khơng khí bao gồm hơi
nước và khơng khí khơ

Khi độ ẩm mơi trường ϕ thay đổi
làm thay đổi thành phần của khơng khí ,
do vậy lượng khơng khí khơ thay đổi

khi độ ẩm tương đối thay đổi. Hàm lượng ô Hình 4.2

xy trong khơng khí thay đổi sẽ ảnh hưởng
tới quá trình cháy của động cơ .

1.1.2.4 Kết luận

Thơng thường cả ba yếu tố của khí hậu có liên quan chặt chẽ với nhau ,
biểu thị trạng thái của khơng khí liên quan với nhau bằng phương trình trạng

thái.

Khi cả 3 yếu tố môi trường P0, T0, ϕ đồng thời ảnh hưởng tới động cơ ,

bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh :

Độ ẩm môi trường thay đổi 10% làm cho Ne thay đổi khoảng 1% ; ge

thay đổi khoảng 1%

Nhiệt độ môi trường thay đổi 100C ở động cơ 4 kỳ N

e thay đổi 1% ; ge

thay đổi 1,1% ở động cơ 2 kỳ Ne thay đổi 1,2% ; ge thay đổi 1,4%

Aùp suất môi trường thay đổi 10mmHg Ne thay đổi 1% ; ge thay đổi 1,5%
khi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình khơng thay đổi

</div>
(75)<div class='page_container' data-page=75>

Để hạn chế ảnh hưởng của điều kiện mơi trường có thể có những biên
pháp sau đây:

1. Điều chỉnh động cơ theo hướng làm việc phù hợp với điều kiện khai thác
hiện tại như điều chỉnh góc phun sớm cho phù hợp…

2 . Khi mua động cơ chọn chủng loại tăng áp, buồng xoáy lốc, hệ số dư lượng
α lớn hoặc điều kiện khí hậu thiết kế giống điều kiện Việt Nam.

Khi điều kiện khí hậu nơi động cơ cơng tác thay đổi cần phải hiệu chỉnh 
lại công suất và các thông số của động cơ.

Trong khai thác thường sử dụng các phương pháp sau:
1. Tính nghiệm nhiệt động cơ

2. Dùng đồ thị, các biểu đồ của nhà máy chế tạo.
3. Dùng công thức thực nghiệm để hiệu chỉnh

Trên thực tế thường sử dụng các công thức thực nghiệm của nhà chế tạo
cũng như các cơ quan nghiên cứ đưa ra , tuy nhiên khi áp dụng các công thức
hiệu chỉnh cần chú ý đến mức độ chính xác của từng cơng thức khác nhau và
phạm vi áp dụng của các công thức từng loại động cơ .

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA SỨC CẢN TRÊN ĐƯỜNG NẠP VAØ PHẢN ÁP 
TRÊN ĐƯỜNG XẢ TỚI SỰ LAØM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ.

4.2.1 Aûnh hưởng sức cản trên đường nạp

4.2.1.1 Nguyên nhân làm tăng sức cản trên đường nạp

- Bầu lọc khơng khí bị tắc bẩn hoặc đặt khơng đúng vị trí
- Diện tích thơng qua bị hạn chế.

- Góc đóng mở xu páp không đúng.
- Hư hỏng trên đường ống nạp tắc,
bẩn.

Các nguyên nhân trên có thể do chế
tạo, sửa chữa, quá trình khai thác gây
nên.

4.2.1.2 Aûnh hưởng đên sự làm việc 
của động cơ

Tăng sức cản làm cho trọng lượng
khơng khí nạp vào động cơ γb giảm

làm cho hệ số dư lương khơng khí α
giảm , do đó q trình cháy trong xi
lanh lanh động cơ kém đi dẫn đến ηi

giaûm , công suất N, N giảm , nhiệt

Pz
Tkx

Ne, Pk,

Tk, Tkx

t( C ) 0

</div>
(76)<div class='page_container' data-page=76>

độ khí xả Tkx tăng , suất tiêu hao nhiên liệu ge tăng.

Hình 4.3

Đồng thời thời gian trì hỗn sự cháy τi tăng , động cơ làm việc với độ cứng cao

hơn (ΔP/Δϕ tăng) , cháy rớt trên đường giản nở, q trình qt thải kém, hệ số
khí sót tăng lên.

Nhà chê táo đưa ra bieặu đoă kèm theo hiu đính cođng suât đng cơ phú
thuc vào sức cạn náp đeơ laĩp đaịt tính toán hợp lý.

Trên đây là một trong các yếu tố đảm bảo công suất nhà chế tạo đưa ra.
Để khắc phục sự tăng sức cản nạp trong khai thác cần chú ý.

-Kiểm tra sức cản nạp, vệ sinh định kỳ hệ thống nạp.

-Khai thác ở gần chế độ định mức, điều chỉnh đúng các góc phân phối khí.

</div>
(77)<div class='page_container' data-page=77>

- Nhiều xi lanh làm việc chung bầu góp.
- Tắc bẩûn tuabin khí xả .

4.2.2.2 nh hưởng tới sự làm việc của động cơ

Tăng phản áp làm tăng sức cản thủy khí động lực của dịng xả làm tăng
áp suất của các xi lanh trong quá trình xả , do đó gây nên những tác hại sau
đây:

- Tăng hệ số khí sót γr

- Tăng nhiệt độ khơng khí nạp đầu kỳ nén Tatăng

- Tăng công đẩy khí ra ngồi
- Hạn chế q trình nạp khí vào
xi lanh động cơ…

Những hậu quả trên sẽ dẫn tới
làm giảm sự điền đầy khơng khí
sạch trong xi lanh, làm trọng lượng
không khi nạp γb giảm , hệ số dư

lượng khơng khí α giảm , cơng suất
chỉ thị và cơng suất có ích (Ni , Ne )

giảm , ge tăng , động cơ làm việc

cứng.

Như vậy, tính kinh tế, kỹ thuật của
động cơ xấu đi.

Đối với động cơ 2 kỳ sự ảnh hưởng
này lớn hơn do kết cấu hệ thống trao

đổi khí. Hình 4.5

Gnl

α

Tkx

Ne,α, Tkx

P

Thực nghiệm đã chứng minh giới hạn sau đây :

Động cơ 2 kỳ P

P
T
K

= 0 7,
Động cơ 4 kỳ P

P
T
K

=0 7, ÷0 8,
PK : áp suất khí quét

PT : áp suất thải

Đối với các loại động cơ có trị số đối áp khác nhau nhưng không vượt quá 100
- 150mmHg

Trong q trình khai thác nhiệt độ khí xả Tkx là một thông số quan trọng

đánh giá giới hạn tăng đối áp trên đường xả.

</div>
(78)<div class='page_container' data-page=78>

Khi cả hai yếu tố trên ( tăng sức cản trên đường nạp và đối áp trên đường
xả) cùng đồng thời sảy ra cho động cơ sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự công tác
của động cơ, động cơ làm việc càng xấu.

Trong quá trình khai thác phải chú ý sự xảy ra đồng thời của hai yếu tố
trên,trong những trường hợp này cần thiết phải giảm tay ga để giảm lượng
nhiên liệu cung cấp cho chu trình để tránh quá tải cho động cơ.

Thường xuyên kiểm tra hệ thống nạp, xả. Duy trì các giá trị trong giới hạn
cho phép. Khi có hiện tượng tăng sức cản trên đường nạp và đối áp trên đường
xả xảy ra với động cơ cần có biện pháp cụ thể để khắc phục.

4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ NHIỆT VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 
LÀM MÁT TỚI Q TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ.

Quá trình làm mát cho động cơ có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc của
động cơ. Động cơ Diesel tàu thủy sử dụng nhiều mạch làm mát khác nhau để
làm mát cho động cơ như : làm mát xi lanh - nắp xi lanh , piston , vòi phun…
Đồng thời cũng sử dụng nhiều loại công chất làm mát như : nước , nhiên liệu ,
dầu nhờn…Tuy nhiên hệ thống làm mát có ảnh hưởng chủ yếu tới động cơ là hệ
thống làm mát xi lanh - nắp xi lanh , công chất làm mát là nước . chúng ta xét ở

hai góc độ sau :

Aûnh hưởng của chế độ nhiệt tới sự làm việc của động cơ.
Aûnh hưởng của chất lượng nước đến sự làm việc của động cơ.

4.3.1 Aûnh hưởng của chế độ nhiệt

Chế độ nhiệt làm mát là yếu tố bên ngoài ảnh hưởng tới sự làm việc của
động cơ tới chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của động cơ.

Khi nhiệt độ làm mát thay đổi, làm thay đổi cường độ làm mát xi lanh nắp
xi lanh , thay đổi lượng nhiệt truyền qua vách xi lanh làm thay đổi các thông
số chỉ thị và có ích của động cơ.

Khi tăng nhiệt độ nước làm mát thì xảy ra 4 trường hợp sau đây:

1. Tăng độ nhiệt làm mát làm tăng độ nhiệt đầu quá trình nén sẽ làm giảm
trọng lượng khơng khí nạp (γa) giảm dẫn đến quá trình cháy xấu đi do đó hiệu

suất chỉ thị (ηi ) giảm, công suất chỉ thị (Ni ) giảm

</div>
(79)<div class='page_container' data-page=79>

3. Tăng độ nhiệt làm mát sẽ dẫn tới tăng nhiệt độ cuối quá trình nén (Tc tăng

) làm cho thời gian trì hỗn sự cháy giảm ( τI giảm ) động cơ làm việc mềm

hơn (ΔP/Δϕ giảm ) quá trìng cháy tốt lên , các thông số chỉ thị tốt lên.
4. Tăng độ nhiệt làm mát làm cho nhiệt

độ dầu bôi trơn tăng (Tdn tăng) ở các chi

tiết chuyển động làm cho độ nhớt dầu
giảm chi phí cho ma sát ( Nm giảm ) dẫn

đến Ne tăng, ge giảm.

Như vậy, khi tăng T0

lm có các xu

hướng đối lập như trên, người khai thác
phải năm được bản chất để duy trì chế độ
nhiệt hợp lý nâng cao tính kinh tế, kỹ
thuật của động cơ.

4.3.1.1 Aûnh hưởng của nhiệt độ nước 
làm mát tới công suất của động cơ

Công thức Petorop

Pm =μ F Cm

. .

0 P

T

Pm : lực ma sát

μ : độ nhớt của dầu bôi trơn Hình 4.6

F : diện tìch bề mặt ma sát 
Cm: tốc độ c/đ của chi tiết

δ : khe hở giữa hai chi tiết.

Nếu coi δ = const lực ma sát Pm phụ thuộc vào độ nhớt của dầu nhờn μ

Tăng nhiệt độ làm mát làm tăng nhiệt độ dầu nhờn sẽ làm giảm chi phí cơng
cho ma sát . Thực nghiệm đã chứng minh nhiệt độ làm mát Tlm tăng làm cho

Pm giảm ví dụ khi tăng Tlm lên 100C

- Theo Ameukin Nm giaûm 3,5%

- Theo M.K Guman Nm giaûm 5%

- Theo Pukapo Nm giaûm 1%

Thực nghiệm đã chứng minh khi nhiệt độ làm mát tăng 10o C , cơng suất có

ích Nc tăng 0,8 ÷ 1,2% tùy thuộc vào động cơ, loại dầu nhờn sử dụng và các

yeâu toẩ khai thaùc.

Đồng thời nhiệt độ làm mát tăng nhiệt độ thành vách xi lanh tăng , làm

tăng nhiệt độ đầu và cuối quá trình nén , làm giảm thời gian trì hỗn sự cháy,
làm cho động cơ làm việc mềm hơn (Δ

P

</div>
(80)<div class='page_container' data-page=80>

Xu hướng hiện nay chế tạo động cơ nhiệt độ làm mát tăng
Thực tế hiện nay nhiệt độ làm mát ra khỏi động cơ tối ưu Tra

lm = 80oC ÷ 95o C

4.3.1.2. Aûnh hưởng của Tlm tới ứng suất nhiệt các chi tiết trong động cơ.

Ưùng suất nhiệt các chi tiết tiếp xúc với mức nước phụ thuộc vào độ chênh
nhiệt độ 2 phía tiếp xúc với khí cháy và nước.

σ = ± E . α1 . m

m

t t

−
−

1 2

. (kG/m2)
E : Modun đàn hồi của vật liệu

α1 : Hệ số giãn nở dài

m : Hệ số Pốt xơng

Từ quan hệ trên khi nhiệt độ làm mát Tlmtăng ứng suất nhiệt giảm tuy

nhiên trong trường hợp này dễ làm tăng khả năng quá tải nhiệt của động cơ.

4.3.2. Aûnh hưởng của chất lượng nước làm mát tới sự làm việc của động cơ.

Hiện nay công chất làm mát sử dụng cho Diesel tàu thủy được sử dụng bao
gồm các loại sau : nước biển , nước ngọt , dầu nhờn , dầu đốt…

Yêu cầu đối với công chất làm mát : hệ số tải nhiệt cao, giá thành thấp,
sẵn có như nước sử dụng cho hệ thống làm mát xi lanh và nắp xi lanh đồng
thời đảm bảo các yêu cầu sau: chống đóng cáu cặn ,chống ăn mòn …

Đối với hệ thống làm mát bằng nước để nâng cao hiệu quả làm mát người
ta có các biện pháp sau:

1. Hệ thống làm mát kín: xử lý nước vào làm mát động cơ.

2. Hệ thống làm mát hở: dùng kẽm chống ăn mòn, định kỳ vệ sinh xử lý
bề mặt trao nhiệt.

Chú ý: nhiệt độ nước làm mát (Tlm ) ảnh hưởng đến ăn mịn và đóng cắu

</div>
(81)<div class='page_container' data-page=81></div>
(82)<div class='page_container' data-page=82>

CHƯƠNG 5

PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TAØU THUỶ VAØ KHAI THÁC 
SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT THẢI TRÊN TÀU.

5.1 PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUỶ

Phân bố nhiệt lượng khi đốt cháy nhiên liệu trong Diesel tàu thuỷ hiện nay
có thể phân chia như sau:

1. Nhiệt lượng biến thành cơng có ích khoảng 40% -50 %
2. Nhiệt lượng do khí xả mang đi khoảng 20%-25%
3. Nhiệt lượng do môi trường làm mát khoảng 20%-25%
4. Nhiệt lượng do tổn thất khác 5% -10%

Hiệu suất nhiệt của Diesel tàu thủy khoảng 36- 45%

Đặc trưng cho sự mất mát tiêu tốn cho các chi phí gọi là tổn thất nhiệt

Nghiên cứu sự phân bố trong các chu trình cơng táccủa Diesel .

q

1 q

2 T

3 S

q

5

4 q

3

2 P

q

4 q

1

5 V

Hinh 5.1 Đồ thị lý thuyết quá trình đơng cơ

</div>
(83)<div class='page_container' data-page=83>

việc ở nhữõng đoạn khác nhau của chu trình. Dùng phương pháp Entropi để xác
định tổn thất.

a) Nhiệt lượng cấp vào

-Nhiệt lượng cấp vào quá trình cháy
qvp = (u3 – u2) + (i4 - i3)

-Nhiệt lượng cấp trong quá trình giản nở
qgn= (u5 – u4) - R

n2 1− (T5 - T4)

Nhiệt lượng cấp vào: q = qvp +qdn

ξ ξ: hệ số sử dụng nhiệt

b) Nhiệt lượng biến thành cơng có ích trong xi lanh

Li = R [(T4 - T3) +
1
1

2 −

n (T4 - T5) -

n − - (T2 - T1)]

c) Nhiệt lượng tổn thất

- Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình cháy:
Πch = To. ΔS = To (S4 - S2) Có thể biểu diễn

Πch = qvp . T

T
o
m

Tm : Nhiệt độ trung bình trong quá trình cháy

Tm =

d
c
n
d
c
T
T
l
T

T −

Td : nhiệt độ đầu quá trình cháy

Tc : nhiệt độ cuối q trình cháy

Hoặc có thể tính như sau:
Tm =

P
v
P
m
v
o
S
S
S
T
S

T v p

Δ
+
Δ
Δ
+
Δ

TmV : Nhiệt độ trung bình quá trình cháy đẳng tích

TmP : Nhiệt độ trung bình q trình cháy đẳng áp

ΔSv : Độ giáng Entropi trong quá trình cháy đẳng tích

ΔSp : Độ giáng Entropi trong quá trình cháy đẳng áp

-Tổn thất nhiệt trong quá trình giãn nỡ.
Πdn = To (S5 - S4)

-Tổn thất nhiệt do khí xã

Πkx = To (S1 - S5) + (U5 - U1)

</div>
(84)<div class='page_container' data-page=84>

Πn = To (S2 - S1) + (U2 - U1) -
1

1 −

n
R

(T2 - T1)

-Tổn thất cho làm mát Πlm = (1 - ξ) q

Để giảm các tổn thất người ta sử dụng các biện pháp như: Cho quá trình
cháy mãnh liệt, Giảm ∝ , Tăng tỉ số nén ε, Tăng q trình hồ trộn, Tăng
lượng cấp cho cháy đẳng tích…

Bằng lý luận và thực nghiệm đưa ra kết luận sau:

1. Tất cả các biện pháp có liên quan đến việc giảm các tổn thất Πch, Πdn, 
Πn. không có hiệu quả nếu giữ ngun nhiệt độ trung bình của chu trình , các 
thơng số chỉ thị của động cơ thay đổi không đáng kể.

2 . Sử dụng tăng áp, làm mát khí tăng áp, tăng áp suất cuối kỳ nén (Pc )
không làm thay đổi đáng kể hệ số hoàn thiện nhiệt của động cơ, tuy nhiên các
chỉ tiêu vêà kinh tế, kỹ thuật có tốt lên

3. Hướng cơ bản hồn thiện hệ động lực tàu thuỷ : sử dụng các tổn thất
nhiệt cho các nhu cầu khác nhau trên tàu.

5.2 CÂN BẰNG NHIỆT TRONG DIESEL TÀU THUÛY

Khi đốt cháy nhiên liệu trong Diesel, nhiệt lượng tỏa ra chỉ một phần biến
thành cơng có ích, phần cịn lại là các tổn thất. Phương trình cân băng nhiệt
như sau:

Q = Qe +Qkx + Qlm+Qcg + Qcl

5.2.1 Nhiệt lượng sinh cơng có ích

Qe= ηe.QH

5.2.2 Nhiệt lượng do khí xả mang đi

Qkx = Gkx. Ckx

p .Tkx – Gkk. Cpkk . Tkk

Gkx,Gk2 : lượng khí xả, khơng khí cung cấp tương ứng cho 1 kg nhiên

lieäu

Gk2 = α.ϕ . L

o
Gkx = αϕ . Lo + 1

Lo = 1

0 21, ( 32)μ

0
32
4
12

</div>
(85)<div class='page_container' data-page=85>

Cpk2, Cpkx tỷ nhiệt đẳng áp của không khí và khí xã.

Cpk2 = 0,9852 + 0,000934 tkk

Cpkx = 0,03 + 0,000126 tkx

Qkx = (α1 . Lo + 1) Cpk2 . Tkx - α1 Lo Cpkx. Tk2

Chú ý: Tổn thất nhiệt cho khí xã khơng bằng tổn thất năng lượng cùng tên
với nó vì tổn thất năng lượng khí xả cịn tính đến cháy rớt trên đường giản nở

mất mát trên đường giản nỡ.

5.2.3. Nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi.

Qlm = Gn.Cn. T T

G

m va

nlieu

− o

Gn : Khối lượng nước tuần hoàn làm mát kg/h

Gh : Tiêu hao nhiên liệu cho động cơ kg/h

Tổn thất này phụ thuộc vào kiểu loại động cơ, cách thức và công chất làm mát.

5.2.4 Nhiệt lượng do dầu nhờn mang đi

Qlm = Gdn. Cdn . T

G
v

dn

nl

2.2.5 Nhiệt lượng tổn thất cịn lại khơng tính được (bức xạ, cháy khơng

hồn tồn) Qcl

Phương cân bằng nhiệtcó thể viết:

Qt = Qc + Qkx + Qxllm + Qbslm+ Qshlm + Qcg + Qcl

1 = qe + qkx + qxllm + qbslm + qshlm + qcg + qcl (%)

Việc chia nhỏ thành phần giúp dễ phân tích và tính tốn. Tuy nhiên việc
tính tốn thực tế sẽ khó khăn do phần này chuyển qua cho phần khác.

</div>
(86)<div class='page_container' data-page=86></div>
(87)<div class='page_container' data-page=87>

Hình 5.2 Sơ đồ cân bằng nhiệt động cơ 12K98MC/ME hãng MAN B&W

5.3 TỔN THẤT NHIỆT CHO KHÍ XẢ

Tổn thất nhiệt cho khí xả mang đi là một phần khá lớn chiếm khoảng 20%
đến 25% trong phương trình cân bằng nhiệt. Tổn thất này có thể tận dụng tùy
thuộc vào loại động cơ , thiết bị tận dụng và các chế độ làm việc của động cơ.

Nhiệt lượng do khí xả động cơ mang đi phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản
sau:

- Nhiệt độ khí xả

- Lượng khí xả (chủ yếu phụ thuộc α)

5.3.1 Nhiệt lượng khí xả mang đi.

Qkx = (α1.Lo + 1) Cpkx . Tkx - α1 Lo Cpkx . Tkx

qkx = Q

Q
kx
H

Động cơ làm việc theo đặc tính chân vịt Q = f (n)
tkx = tđmkx (n )

</div>
(88)<div class='page_container' data-page=88>

α = αñm (n )

ndn
m2

m hệ số thực nghiệm phụ thộc vào kiểu loại động cơ
m
1
2
⎫
⎬
⎭

Động cơ làm việc ở chế độ phụ tải (n = const)
tkx = ( a + b N

N t
c

c
dm
kx
dm
)
α = αñm ( N )

N
c
c
m
dm
tkx

α =560α− −48

1 11,

Động cơ tăng áp: a = 0,07 ; b = 0,93 m = -0,68

Động cơ không tăng áp : a = 0,12; b = 0,88 ; m = -0,95

Tổn thất nhiệt khí xã ở động cơ có tăng áp lớn hơn ở động cơ không tăng
áp mặc dù một phần năng lượng được sử dụng ở tua bin, tuy nhiên bé hơn tổng
lượng nhiệt khí xả mang đi.

Nhiệt lượng riêng tổn thất khí xả ứng với đơn vị cơng suất:
qkx

cs = qkx . ge . Qh

Qkx = qkxcs . Ne Ne = Neñm .

3
)
(
dm
n
n

5.3.2. Nhiệt lượng thiết bị phụ có tận dụng.

Khơng thể tận dụng hồn tồn lượng nhiệt do khí xả mang đi do những
nguyên nhân sau đây:

-Giới hạn hạ nhiệt độ khí xả ra khỏi thiết bị phụ Tkk không thể bằng nhiệt

độ môi trường T0.

-Đặt thiết bị phụ gây phản áp trên đường xã làm ảnh hưởng đến sự làm
việc của động cơ.

-Giới hạn nhiệt độ điểm sương tđs Nếu như thiết bị phụ làm việc ở nhiệt

độ điểm sương sẽ gây ăn mòn, nhiệt độ này phụ thuộc vào áp suất riêng phần
của hơi nước trong khí xả và hàm lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu. Nhiệt
độ điểm sương có thể xác định như sau:

tñs = tng + 98,5 3 S ( 140 ÷120oC)

</div>
(89)<div class='page_container' data-page=89>

ξmax = i i

i

C t C t

C t

kn p

kx

p kx p p p

kx
p kx
a
−
= −
min min
. .
.
Σ Σ
Σ
Gần đúng coi Ckx

p ≅ Clp

=> ξmax = t t

t

kx p

kx

− min

=> ξ = t t

t

kx p

kx

−

ξkx = 1 - t

t

p

kx

Nhiệt lượng thiết bị phụ có thể sử dụng :
Qp = qkxcs . Nc . ξ . gc . Qn

Đối với động cơ làm việc với chân vịt
tkx = tđmkx (n )

ndm

m1 Q

kx = f(n)

Nc = Ncñm ( n )

ndm

3 Q

p = f(n)

Muốn sử dụng nhiệt khí xã có hiệu quả phải nắm quy luật thay đổi cân
phải định ra chế độ khai thác thiết bị tận dụng có hiệu quả, cho các nhu cầu
khác nhau ứng với chế độ khai thác động cơ.

Phương án sảy ra: - a: Sử dụng ở một vùng khai thác
- b: Sử dụng toàn bộ vùng khai thác.

- c: Sử dụng ở một chế độ (khơng sử dụng).

Q

n

min
Qkx,
Qp

n

đm
n
4

Q

n

min

n

1

Q

Qkx,

a) b)

</div>
(90)<div class='page_container' data-page=90>

Hình 5.3 Các phương án sử dụng nhiệt khí xả

5.4 TỔN THẤT NHIỆT DO NƯỚC LAØM MÁT

Toơn thât nhit do nước làm mát là mt trong những toơn thât khá lớn ở đng cơ
đôt trong và chúng phú thuc vào kêt câu, cheẩ đ hốt đng cụa đng cơ,

nhit đ trung bình cụa nước mát và mt sô các yêu tô khaùc.

Động cơ Diesel tàu thủy hiện nay sử dụng chủ yếu hai kiểu hệ thống làm mát.

1.Hệ thống làm mát kín . Sử dụng nước ngọt tuần hồn làm mát cho động
cơ sau đó nước ngoài tàu sẽ làm mát cho nước ngọt. Ở hệ thông này , người ta
muốn nâng cao nhiệt độ nước làm mát cho động cơ nhằm nâng cao chất lượng
q trình cơng tác trong động cơ , đồng thời tạo thuận lơi cho việc tận dụng
nhuồn nhiệt tổn thất do nước làm mát mang ra ngoài.

2. Hệ thống làm mát hơû . Sử dụng nước ngoài tàu vào làm mát trực tiếp
cho động cơ . Ơû hệ thống này , nhiệt độ nước làm mát ra khỏi động cơ thấp ,
việc tận dụng nguồn nhiệt tổn thất do nước làm mát mang đi kém hiệu quả.

Ở các động cơ hiện nay có nhiều mạch làm mát riêng và sử dụng công chất
làm mát riêng tùy thuộc vào kiểu loại động cơ và hãng chế tạo:

- Làm mát xilanh, nắp xilanh : nước ngọt hoặc nước ngoài tàu
- Làm mát piston : nước ngọt, dầu nhờn

</div>
(91)<div class='page_container' data-page=91>

q

N
N
lm
dm

lm

c
dm

m

= ( ) 3 m

3 = -0,226

Nhiệt lượng riêng tổn thất làm mát ứng với đơn vị công suất:
qcs

lm = qlm . gc . QH

qcs

lm = qñmlm .( n ) . .

ndm g Q

m

c H

Qlm = qcslm . ( n ) .

ndm Ndm

Thực tế hệ số tận dụng nhiệt công suất làm mát luôn ξlm nhỏ hơn 1 do

khơng có khả năng tận dụng nhiệt ở một số vòng làm mát nhỏ như làm mát vòi
phun, piston ...

5.5 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG HỆ ĐỘNG LỰC TAØU THỦY

Hệ động lực tàu thủy là tổ hợp các thiết bị khác nhau dùng để biến đổi các
dạng năng lượng cho các mục đích khác nhau trên tàu.

Nguồn năng lượng cung cấp trên tàu chủ yếu là đốt cháy nhiên liệu lỏng.
 Nhiệt lượng tiêu thụ trên tàu : Q = QM + QA + QP hay viết dưới dạng

phần trăm 1 (100%) = x + y + z

QM năng lượng tiêu thụ của máy chính

QA năng lượng tiêu thụ của máy đèn

QP năng lượng tiêu thụ của thiết bị phụ

Nguồn năng lượng trên bao gồm để: đẩy tàu, phát điện và các nhu cầu
khác Các thành phần này thay đổi tùy theo chức năng của con tàu.

Thống kê lượngtiêu thụ riêng biệt ta có:

(qc + qlm + qkx + qcg + qcl) x + (qAc + qAt) y + (qpc + qpt) ξ = 1

t, qpt Nhiệt lượng tổn thất ở động cơ phụ và thiết bị phụ coi tổng các tổn thất

không sử dụng được và khơng tính được.
∑qt = (qcl + qcg) x + qAEt y + qpt z

Ta có phương trình

(qc + qlm + qkx) x + qAEc. y + qp.z + ∑qt = 1

Như vậy các thành phần x, y, z thay đổi phụ thuộc vào sơ đồ tận dụng.

1. Thay thế toán bộ hoặc một phần nồi hơi phụ bằng thiết bị tận dụng.
qkx . x . ζ ≤ qpe . z

2. Thay thế toàn bộ nồi hơi phụ bằng thiết bị tận dụng và một phần bằng
máy phát tua bin hơi.

</div>
(92)<div class='page_container' data-page=92>

3. Thay thế một phần hay toàn bộ Diesel lai máy phát bằng máy phát tua
bin hơi lấy hơi từ nồi hơi khí xả

qkx . x . ζ . ηp ≤ qAEe.y

4. Thay thế toàn bộ Diesel lai máy phát bằng máy phát tua bin hơi và 1
phần nồi hơi phụ bằng thiết bị tận dụng

qkx . x . ζ . ηp > qAEe . y

5. Thay thế toàn bộ Diesel lai máy phát bằng máy phát tua bin hơi và toàn
bộ nồi hơi phụ bằng thiết bị tận dụng

qkx . x . ζ . ηp ≥ qAEe . y + qpe . z

ηp : Hiệu suất trung bình hơi cơng tác với hơi từ nồi hơi khí xả.

Ngồi việc sử dụng nhiệt khí xả, năng lượng nước làm mát có thể sử dụng
cho các nhu cầu khác nhau như chưng cất nước ngọt từ nước biển, hâm nước
sinh hoạt hoặc nước cấp cho nồi hơi , đây là các giải pháp nâng cao hiệu suất
hệ động lực.

Như vậy năng lượng khí xả và nước làm mát có thể sử dụng cùng với năng
lượng có ích của hệ động lực . Các phương trình trên có thể viết như sau:

1. qkx . ζ . x + qlm . x . ζw ≤ qlc . z

Hệ số dự trữ Rz = q x q

q z

kx lm w

p
c
. . . .
.
x
ξ + ς

2.qkx . x . ζ + qlm . x . ζw > qpc . z

Hệ số dự trữ Ry ( . . . )
.

q x q x q

q y

kx lm w pc p

AE
c

ξ+ ς − ζ η

3. (qkx . x . ζ + qlm . x . ζw) ηp < qAEc . y

Hệ số dự trữ Ry ( . . . . )
.

q x q x

q y

kx lm w p

AE
c

ξ+ ς η

4. (qkx . x . ζ + qlm . x . ζw) ηp > qAEc . y

Hệ số dự trữ Ry ( . . . . ) . )
. .

q x q x q y

q z

kx lm w p

AE
c
AE
c p
ξ ς η
η
+ −

5. Sơ đồ này không cần sử dụng nhiệt của nước làm mát.

</div>
(93)<div class='page_container' data-page=93>

Tận dụng nguồn nhiệt thải trên tàu chủ yếu là nguồn nhiệt nước làm mát
và nhiệt khí thải.

Phương pháp 1: Nâng cao phần năng lượng có ích, tìm các biện pháp làm 
giảm các tổn thất:

- Hồn thiện q trình cơng tác trong động cơ .
- Hoàn thiện về kết cấu của động cơ.

Giảm tổn thất khí xả bằng cách kéo dài hành trình giản nở , đây khơng
phải là giải pháp hữu hiệu do làm tăng nhiều kích thước của động cơ.

0 ĐCD

Đ CT
P

ĐCD2

Lgn

Hình 5.4

Phương pháp 2:

Sử dụng nguồn nhiệt thải cho các thiết bị tận dụng phục vụ các nhu cầu
khác nhau trên tàu như : tua bin tăng áp , nồi hơi khí xả, thiết bị chưng cất nước
ngọt...

5.6.2 Các thiết bị tận dụng nhiệt thải thông dụng trên tàu.

Hiện nay , trên các tàu thủy , những thiết bị được sử dụng rộng rãi trên tàu
thuỷ như sau :

- Tua bin khí xa û (turbocharger )

- Nồi hơi kinh tế (exhaust gas boiller)

- Thiết bị chưng cất nước (fresh warter generator)

Ngoài ra tuỳ thuộc vào tàu,hệ động lực và các nhu cầu sử dụng có thể
trang bị các thiết bị sau : hâm sấy ( dầu, nước, khơng khí ...) , máy lạnh hấp
thụ…

Sơ đồ hệ thống các thiết bị tận dụng nhiệt thải trên tàu bao gồm :

</div>
(94)<div class='page_container' data-page=94>

- Hệ thống phục vụ cho các thiết bị: hệ thống van, đường ống, các thiết bị
điều khiển, động cơ chỉ báo, kiểm tra, ...

5.6.2.1 Thiết bị tận dụng nhiệt khí xả.

Thiết bị tận dụng nhiệt khí xả bao gồm: tua bia khí xã, nồi hơi khí xã, thiết
bị hầm sấy, máy lạnh hấp thụ.

a)Tua bin khí xả

Tua bin khí xả là ứng dụng phổ biến nhất sử dụng năng lượng khí xả. Sử
dụng tua bin khí xả mang lại những lợi ích sau:

1. Nâng cao khả năng phát ra công suất của động cơ
2. Hoàn thiện chế độ làm việc của động cơ

3. Nâng cao tính kinh tế của động cơ và của tồn hệ động lực

Tua bin khí xả áp dụng là các loại tua bin khí khác nhau đồng trục lai máy
nén khí tăng áp. Hiện nay sử dụng hai loại tua bin khí xả:

1. Tua bin đẳng áp
2. Tua bin biến áp

Thơng thường ở các loại động cơ còn lắp thêm quạt gió độc lập hoặc do
động cơ lai để nâng cao khả năng làm việc của động cơ ở chế độ nhỏ tải.

Khai thác tua bin tăng aùp.

Hoạt động của tua bin tăng áp phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ
chính ,tránh tình trạng chạy xấu ở động cơ chính sẽ làm tăng khả năng bám
muội bẩn kết cốc trên cánh tua bin.

Trong q trình động cơ chính làm việc cần chú ý vệ sinh lưới lọc ,tua bin
và máy nén theo hướng dẫn nhà chế tạo và tình trạng hiện tại của hệ động lực

Định kỳ kiểm tra, vệ sinh bảo dưỡng tua bin : thời gian phụ thuộc vào nhà
chế tạo, chế độ làm việc của máy chính.

Ví dụ: Mô tả lắp đặt dụng cụ làm sạch tuabin tăng áp NA57 (hình 5.5)

</div>
(95)<div class='page_container' data-page=95>

Khí vào (5 kg/cm2)

Hướng khí xả

Turbine tăng áp

Bầu góp khí xả

Voû turbine

(A). Két chứa.

(B). Đường chất rắn đi vào. 
(C). Đường ống.

(E). Hoïng phun. 
(1), (2), (3), (4). Van.

Hình 5.5 Sơ đồ làm sạch tua bin MITSUI - NA57 trong khai thác

Vật liệu rắn để làm sạch là những chất carbon có kích thước nhỏ thích hợp.
Hiệu quả của việc làm sạch phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, độ cứng và
tỷ trọng của loại vật liệu rắn đó. Nếu như sử dụng loại vật liệu khơng phù hợp
thì sẽ làm hư hỏng cánh turbine và ống phun. Kích thước thích hợp của loại vật
liệu này là từ 1.0 – 1.7mm. Không được dùng loại hạt có kích thước lớn hơn
1.7mm.

</div>
(96)<div class='page_container' data-page=96>

Hầu hết trên các tàu có cơng suất trung bình và lớn đều lắp đặt nồi hơi khí
xả (nồi hơi kinh tế) ,các nồi hơi khí xả thường lắp đặt sau tua bin khí xả. Thơng
thường ,đồng thời lắp đặt cả nồi hơi kinh tế và nồi hơi phụ (đốt dầu)

Ở chế độ nhỏ tải hoặc dừng động cơ: cho nồi hơi phụ hoạt động (khi đó nồi
hơi khí xả khơng hoạt động).

Kết cấu nồi hơi khí xả phụ thuộc vào cơng suất động cơ, hệ động lực, con
tàu . Yêu cầu chung đối với nồi hơi khí xả là đơn giản, gọn nhỏ.

Khai thác nồi hơi kinh tế.

Quy trình, quy phạm sử dụng giống như nồi hơi thông thường. Đồng thời sự
làm việc của nồi hơi khí xả cịn phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ
chính.

Hình 5.6 Sơ đồ hệ thống sử dụng nhiệt khí thải hãng MAN B&W

2.7.2 Thiết bị tận dụng nhiệt nước làm mát.

</div>
(97)<div class='page_container' data-page=97>

Hình 5.7 Sơ đồ tận dụng nhiệt khí xả và làm mát khí tăng áp động cơ cơng suất lớn. 
1.nồi hơi khí xả; 2-bơm; 3-bộ tách hơi; 4-bầu làm mát khơng khí tăng áp; 5- ngăn thứ 
nhất bầu làm mát khơng khí tăng áp; 6-bầu hâm nhiên liệu; 7-Thiết bị tiêu thụ nhiệt; 
8-đường vào bầu ngưng ngăn thứ 2 bầu làm mát khơng khí tăng áp; 9-bầu ngưng; 10-tua 
bin hơi lai máy phát.

Thiết bị chưng cất nước ngọt trên tàu thuỷ.

Nguyên lý làm việc của thiết bị chưng cất nước ngọt như sau:

1. Cho nước biển sôi ở nhiệt độ thấp (bầu cất ấp suất thấp) , sau đó nước biển
bay hơi và ngưng tụ, nước được chưng cất có độ tinh khiết tương đối cao.

</div>
(98)<div class='page_container' data-page=98></div>
(99)<div class='page_container' data-page=99>

CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lương Công Nhớ, Đặng Văn Tuấn. Khai thác hệ động lực tàu thủy;
Nhà xuất bản GTVT Hà Nội – 1995.

2. Lương Công Nhớ . Khai thác Diesel tàu thủy; nhà xuất bản GTVT
Hà nội 1998.

3. F.H Todd. Resistant and Propulsion (Sức cản và lực đẩy – Người
dịch : Lương Công Nhớ – Phạm Văn Trạch. Trường ĐHHH – 1997).
4. Phomin, Trần Hữu Nghị. Đặc tính và các chế độ cơng tác của

Dieden tàu thủy. Nhà xuất bản GTVT Hà Noäi – 1990.

5. Phomin, Trần Hữu Nghị. Xác định công suất Dieden tàu thủy. Nhà
xuất bản GTVT Hà Nội – 1990.

6. G.S Trần Hữu Nghị . Hỏi và đáp về khai thác hệ thống động lực
diesel tàu thuỷ – tâp I và tập II. Nhà xuất bản GTVT Hà Nội –
1993.

7. Các tài liệu kỹ thuật của các tàu thuỷ và các hãng chế tạo động cơ.
8. Model Course 7.04 – Engineer offcer in charge of a Watch – volume

2 – IMO 1997.

</div>
(100)<div class='page_container' data-page=100>

MUÏC LUÏC

Chương 1. Đặc tính cơng tác của diesel tàu thủysự phối hợp cơng tác với

chân vịt tàu thủy.

1.1 Đặc tính và các chỉ tiêu cơng tác của diesel tàu thủy 2
1.2 Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt. 12
1.3 Khả năng mở rộng phạm vi công tác của diesel tàu thuỷ 16
1.4 Phương pháp xây dựng đặc tính cơng tác của diesel tàu thuỷ 21

Chương 2. Các chế độ làm việc ổn định của Diesel tàu thủy . Sử dụng đặc 
tính trong vận hành khai thác.

2.1 Khái quát chung về chế độ làm việc của động cơ 34
2.2 Các chế độ hành trình ổn định trên biển . Sử dụng đặc tính trong 34
vận hành khai thác.

2.3 Chế độ hành trình nhỏ tải 46

2.4 Các chế độ thử tàu 46

2.5 Chế độ chạy rà động cơ 48

2.6 Chế độ khai thác kinh tế 50

2.7 Phương pháp đánh giá trạng thái công tác của 50
động cơ chính tàu thủy

Chương 3. Các chế độ làm việc không ổn định và sự cố của 
động cơ

3.1 Chế độ khởi động động cơ 56

3.2 Chế độ làm việc của động cơ khi tăng hoặc giảm tốc độ tàu 58

3.3 Chế độ hãm hệ động lực 61

3.4 Chế độ làm việc của động cơ khi thay đổi chiều chuyển 64
động của tàu

3.5 Chế độ sấy nóng và dừng động cơ 65

3.6 Công tác của hệ động lực trong những điều kiện đặc biệt 66

</div>
(101)<div class='page_container' data-page=101>

tới q trình cơng tác của động cơ.

Chương 5. Phân bố nhiệt trong diesel tàu thuỷ và khai thác sử dụng nguồn 
nhiệt thải trên tàu.

5.1 Phân bố nhiệt trong diesel tàu thuỷ 82

5.2 Cân bằng nhiệt trong diesel tàu thủy 84

5.3 Tổn thất nhiệt cho khí xả 87

5.4 Tổn thất nhiệt do nước làm mát 89

5.5 Cân bằng năng lượng hệ động lực tàu thủy 90

5.6 Sử dụng nguồn nhiệt thải trên tàu 93

</div>

BÀI GIẢNG KHAI THÁC HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

<b>BÀI GIẢNG </b>

<b>ĐẶC TÍNH CƠNG TÁC CỦA DIESEL TÀU THỦY </b>

<b>SỰ PHỐI HỢP CƠNG TÁC VỚI CHÂN VỊT TÀU THỦY </b>

)

ϖ

=

<sub>Δ</sub>

Δ

<sub>ϕ</sub>

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

λ

=

<i>P</i>

<i>P</i>

<i>P</i>

δ

=

−

<sub>≤ ⎣ ⎦</sub>

⎡

δ

⎤

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

δ

=

−

<sub>≤ ⎣</sub>

⎡

δ

⎤

<sub>⎦</sub>

C

C

C

h

h

2

0

1

h

U

n

N

<i>a</i>

<i>v</i>

<i>a</i>

=

<i>v</i>

<i>N</i>

(

<i>C</i>

<i>b</i>

. ).

<i>v n</i>

<i>n</i>

=

−

.

<i>G</i>

=

<i>N g</i>

<i>g</i>

M

n

M

G

n

C

C

<sub>C</sub>

G n

v

v

n

M