Câu 8: Phương pháp chọn điểm phối hợp công tác hợp lí giữa Diesel và chân vịt khi một hoặc một số xi lanh bị hư hỏng

Trong quá trình khai thác động cơ chính tàu thủy có thể bị hỏng một hay vài xylanh, nh­ưng trong trường hợp không cho phép dừng tàu mà buộc vẫn khai thác với số xylanh còn lại. Trong trường hợp này người khai thác phải xác định lại thông số công tác của động cơ và quan tâm đặc biệt tới các xi lanh còn lại.

Một vài nguyên nhân dẫn đến phải ngắt bỏ xi lanh chẳng hạn như: Kẹt cặp piston bơm cao áp, vỡ đường ống cao áp, vòi phun bị kẹt do nhiên liệu bẩn, hoặc do hỏng hóc nhóm piston biên, bạc biên, v.v... Tùy theo mức độ hư­ hỏng mà ta có thể ngắt bỏ xylanh đó theo 2 phư­ơng pháp sau:

a) Cắt nhiên liệu nh­ưng vẫn để nhóm piston - biên chuyển động theo.

Giả sử động cơ có một xy lanh bị hỏng, ta đã biết đ­ược Ni và Ne tương ứng là các đường cong (1) và (2).

Công suất cơ giới có thể đư­ợc tính theo các cách sau:

Dựa theo số liệu kinh nghiệm ta có thể chọn được hiệu suất cơ giới hm ở vòng quay định mức, khi đó:Nm=(1-ηm)Ni=(1-ηm).Ne/ηm (45)

Hoặc tính theo công thức:

Nm= A.nβ

Trong đó: b: Số mũ b với động cơ thấp tốc: β= 1 -> 1,2; với động cơ cao tốc: β= 1,5 -> 2,0 Hằng số A bằng:

A=An=N.mn/nn^β

Nếu xem công suất các xylanh là đều nhau ta tính đ­ược công suất mỗi xylanh bằng:

Ni XL = Ni / i(46)

Khi hỏng một xy lanh thì công suất toàn động cơ Ni’ còn lại:

N’i =(i-1).Ni XL= [(i-1)/i].Ni(47)

Do không tháo nhóm piston- biên nên Nm đ­ược xem không đổi và công suất có ích của động cơ với các xylanh còn lại được tính:

Ne’ = Ni’ - Nm(48)

Do cắt bỏ một xy lanh thì dù tay ga vẫn giữ nguyên như­ng công suất động cơ bị giảm xuống Ne’ và điểm công tác từ A chuyển về A’. Vòng quay động cơ bị giảm xuống và được tính theo công thức sau:

nA’=nA.can(Pe’/Pe) (49)

Tuy nhiên trong thực tế khi ngắt bỏ 1 xylanh nếu ta vẫn giữ nguyên tay ga thì động cơ khai thác dễ bị quá tải, không nên khai thác động cơ với thời gian dài. Để an toàn cho động cơ ta nên giảm tay ga nhiên liệu xuống điểm công tác A”. Việc chọn điểm công tác A” phụ thuộc vào tỷ số xy lanh làm việc với số xylanh ngắt bỏ của động cơ, sự xuất hiện rung động do mất cân bằng ở động cơ cũng nh­ư tình trạng kỹ thuật của động cơ, điều kiện khai thác v.v...

Đối với động cơ lắp đặt tuabin tăng áp kiểu xung áp thì trong trường hợp này còn có hiện tượng tiếng ồn lớn ở phía máy nén, vòng quay tuabin bị dao động. Do đó phải tiếp tục giảm tay ga cho đến khi mất hiện tượng trên hoặc xả bớt một phần khí tăng áp ở bầu góp khí nạp.

Mô tả cách xác định điểm phối hợp công tác của động cơ khi ngắt bỏ xi lanh nh­ưng vẫn cho nhóm piston- biên chuyển động theo.

A: Điểm phối hợp công tác khi động cơ bình th­ờng.

A’: Điểm phối hợp công tác khi một xylanh bị hỏng.

A”: Điểm phối hợp công tác khi đã giảm tay ga nhiên liệu.

b) Cắt nhiên liệu và tháo bỏ nhóm piston - biên.

Chỉ thực hiện khi nhóm piston - biên bị hư­ hỏng không thể cho tiếp tục chuyển động theo. Lúc này sẽ gây ra một số ảnh hưởng sau:

- Gây nênchuyển động không đồng đều trên trục khuỷu.

- Gây hiện tượng chấn động ngang đối với thân máy.

- Gây rung động và chấn động với vỏ tàu.

- Làm thay đổi giá trị vòng quay cộng hư­ởng.

Do tháo bỏ nhóm piston - biên nên chi phí cơ giới cũng giảm xuống và được xác định:

Nm’ =Nm -NmXL = [(i-1)/ i].Nm(50)

Khi đó công suất có ích đ­ược xác định:

Ne’ = Ni’ - Nm’

Nếu so với tr­ường hợp a) thì về mặt năng lượng Ne’ sẽ lớn hơn chút ít nhưng động cơ sẽ bị mất cân bằng nhiều hơn. Động cơ, vỏ tàu sẽ rung động trong quá trình công tác. Do vậy cũng như trường hợp a) ng­ời khai thác phải giảm tay ga động cơ cho đến khi giảm hẳn hiện t­ợng rung động ở động cơ cũng như vỏ tàu. Ngoài ra còn phải chú ý tới sự mất cân bằng ở tổ hợp tua bin tăng áp.

Mô tả cách xác định điểm phối hợp công tác của động cơ khi ngắt bỏ xi lanh và tháo nhóm piston- biên..

Đặc tính (1) và (1’) biểu diễn Ni và Ni’ tr­ước và sau khi hỏng xylanh.

Đặc tính (2) và (2’) biểu diễn Ne và Ne’ trước và sau khi hỏng xylanh.