CHƯƠNG 1. THỰC TẬP KẾT CẤU VÀ VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 1. Giới thiệu về các trang thiết bị phục vụ thí nghiệm Bài thí nghiệm được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Máy tàu thủy – Đại học Công nghệ GTVT (Cơ sở Vĩnh Phúc). Sơ đồ khối và và hình ảnh các hệ thống, trang thiết bị phục vụ cho quá trình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm động cơ bộ môn Máy tàu thủy được trình bày như trong (Hình1.1 và Hình1.
Sơ đồ khối các hệ thống, trang thiết bị phục vụ thí nghiệm 7 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi Hình 1. Hình ảnh các trang thiết bị phục vụ thực nghiệm 1. Động cơ diesel tàu thủy Yanmar S185L-ST Động cơ diesel tàu thủy Yanmar S185L-ST được sử dụng làm máy chính hoặc động cơ phụ dẫn động máy phát điện trên tàu thủy. Động cơ có công suất định mức theo thiết kế Ne = 442 kW tại vòng quayn = 900 vg/ph.
Các thông số kỹ thuật chính của động cơ được trình bày trong Bảng 1.1 Kết cấu cơ bản của động cơ bao gồm: - Động cơ diesel 4 kỳ, 6 xi lanh thẳng hàng, thứ tự làm việc của các xi lanh 1- 5-3-6-2-4, tăng áp bằng tuabin khí xả có làm mát trung gian,phun nhiên liệu trực tiếp, dùng bơm cao áp kiểu pít tông, khởi động bằng khí nén. - Kết cấu đường nạp bao gồm: Các đường ống nạp, bình lọc khí nạp, máy nén khí, két làm mát khí tăng áp, ống góp chung. - Kết cấu đường thải bao gồm: Các đường ống thải, ống góp. Ống góp trên đường thải được nối đến tua bin tăng áp.
8 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật chính của động cơ YanmarS185L – ST TT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Số xi lanh i 6 - 2 Đường kính xi lanh D 185 mm 3 Hành trình pít tông S 230 mm 4 Thể tích xy lanh Vxl 37,09 dm3 5 Tỷ số nén ε 13,6 - 6 Công suất định mức Ne 442 kW 7 Số vòng quay định mức ne 900 Vg/ph 8 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 272 g/(kW.h) 9 Góc mở sớm xu páp nạp φ1 60 độ 10 Góc đóng muộn xu páp nạp φ2 30 độ 11 Góc mở sớm xu páp xả φ3 50 độ 12 Góc đóng muộn xu páp xả φ4 60 độ 13 Góc phun sớm φs 17 độ 14 Trọng lượng của động cơ M 5000 kg 1. Bộ tiêu công suất ATE-705 LC Bộ tiêu thụ công suất ATE-705 LC (Hình 1.3) có dạng phanh thủy lực sử dụng ma sát của chất lỏng để tạo cản. Hệ thống tiêu công suất cơ bản bao gồm bánh cánh công tác ở trên trục chính. Trục chính được lắp đặt trên bộ phận xoay tiếp xúc với bạc đạn thân của 2 đầu vỏ thân.
Các cánh được gắn vào thân của bộ đo, trên mỗi bề mặt bánh công tác và cửa phải có đủ khe hở để chất lỏng hoạt động giữa bánh công tác và các vòng cánh. Các cửa chất lỏng có thể được điều chỉnh được bằng cách trượt các vách ngăn giữa bánh công tác và các vòng cánh. Thân và 9 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi trục truyền động của bộ đo công suất được gắn thẳng hàng trên 2 ổ bi đỡ và được quay tự do trên trục chuyển động. Các ống nước được gắn vào vỏ của bộ đo để cung cấp nước vào và ra.
Bộ chuyển đổi mô men từ vỏ làm thiết bị hút công suất theo hướng quay của bánh công tác. Bộ phận thay đổi tải bao gồm các cửa nước ra vào, cửa trục hoạt động, các ống lót trên cửa trục, bánh răng xích. Các cửa di chuyển ra vào nhờ sự di chuyển của các trục. Mỗi một trục được gắn với tâm của một cửa.
Khi trục chuyển động sẽ tương ứng với độ mở của cửa để quyết định lượng nước ra – điều này sẽ tương ứng với tải. Ở đầu và cuối hành trình của trục quay có gắn các công tắc hành trình để bảo vệ khi trục quay từ min tới max. Các thông số của bộ tiêu công suất như vòng quay, mô men và công suất tương ứng được hiển thị trên bảng chỉ báo tải kỹ thuật số nhờ cảm biến tải được gắn trên bộ tiêu công suất. 10 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi Hình 1.
Bộ tiêu thụ công suất ATE-705 LC Bộ tiêu công suất ATE-705LC có đường đặc tính được thể hiện trên Hình 1. 800 P, hp 700 600 500 400 300 200 100 0 0 1000 2000 3000 4000 n, vg/ph Hình 1. Đặc tính bộ tiêu công suất thủy lực ATE-705LC 1. Bảng điện điều khiển động cơ và bộ tiêu công suất Bảng điều khiển a(Hình 1.5) có chức năng hiển thị các thông số làm việc của động cơ như vòng quay của tuabin khí xả, vòng quay, công suất, mô men của động cơ.
Ngoài ra trên bảng điều khiển còn có các đèn tín hiệu, nút bấm tăng tải, giảm tải và dừng khẩn cấp động cơ. Bảng điện điều khiển máy chính và bộ tiêu công suất 11 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi 1. Hệ thống khí nén khởi động động cơ Hệ thống khí nén (Hình 1.6) có chức năng khởi động động cơ.Hệ thống gồm bảng điều khiển, máy nén khí, bình chứa khí nén (chai gió), đường ống dẫn khí, đồng hồ đo áp suất và các van điều khiển và van an toàn. Hệ thống khí nén khởi động máy chính 1.
Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu K400 (Hình 1.7) được lắp đặt trên đường ống cung cấp nhiên liệu cho động cơ. Thiết bị có dạng đồng hồ kỹ thuật số, có khả năng đo chính xác đến ml. Thời gian tiêu thụ 1 lít nhiên liệu được đo bằng đồng hồ bấm giây. Mỗi chế độ sẽ tiến hành đo 3 lần và lấy giá trị trung bình.
12 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi Hình 1. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu K400 1. Thiết bị đo nhiệt độ khí xả Nhiệt độ khí xả của động cơ được đo bằng nhiệt kế thủy ngân gắn trên đường ống xả ở vị trí ngay sau tuabin tăng áp (Hình 1.8) Mỗi chế độ của động cơ tiến hành đo 3 lần sau đó lấy giá trị trung bình. Nhiệt kế thủy ngân đo nhiệt độ khí xả.
13 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi 1. Nội dung các bài thí nghiệm 1. Thí nghiệm kết cấu và vận hành động cơ diesel tàu thủy YANMAR S185L-ST Bước 1: Chuẩn bị 1) Kiểm tra các vật cản xung quanh máy và bộ tiêu công suất, nếu có vật cản gì thì lấy ra. 2) Kiểm tra: - Két dầu DO của máy chính.
- Mức dầu bôi trơn trong cacte máy chính. - Mức dầu bôi trơn trong két dàn cò, dầu trong cacte tuabin, dầu điều tốc. - Mức nước trong két nước bổ sung làm mát tuần hoàn, van dầu, van nước, van gió, áp lực chai gió 20kg/cm2… - Kiểm tra khớp nối giữa bộ tiêu công suất và động cơ. - Kiểm tra mỡ bôi trơn 2 ổ đỡ của bộ tiêu công suất.
3) Chạy bơm nước cấp nước vào bộ tiêu công suất, điều chỉnh van vào và ra cho áp trên đồng hồ là 1kg/cm2 (điều chỉnh van nước ra của bộ tiêu công suất sao cho lượng nước đổ vào phễu kịp thoát và không bị tràn ra ngoài, cũng không được điều chỉnh van quá nhỏ sẽ làm nước nóng do không kịp tản nhiệt làm hỏng bộ tiêu công suất; điều chỉnh nước vào làm mát trung gian cho động cơ khoảng 0,5 kg/cm2; kiểm tra thanh răng tải của bộ tiêu công suất phải nằm ở vị trí min. 4) Bơm tay dầu bôi trơn cho máy chính khoảng 5 phút (xem áp lực dầu trên đồng hồ hiển thị lên khoảng 0,2 kg/cm2 là được), mở van biệt xả, via bánh đà bằng cây via tay, lăng xê máy bằng khí nén. 5) Đóng van biệt xả, mở van dầu, kiểm tra tốc độ đặt ban đầu của điều tốc (vị trí đặt khoảng 1,5 vạch – tương ứng khoảng 380 vòng/phút; không được đặt tốc độ ban đầu quá cao sẽ gây vượt tốc nguy hiểm cho động cơ và bộ thử tải). 14 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi 6) Bật bảng điện điều khiển máy chính để bảo vệ và quan sát các thông số.
7) Bật bảng điện điều khiển bộ thử tải. Chạy máy và thử bộ tiêu công suất 1) Mở van chai gió khởi động. Đưa tay trang khởi động từ vị trí Stop đến vị trí Start, khi động cơ nổ thì đưa tay trang ngay về vị trí Run. Đóng van chai gió lại.
2) Kiểm tra máy và bộ tiêu công suất xem có hiện tượng gì bất thường không? Nếu có phải lập tức xử lý, nếu thấy không an toàn thì lập tức tắt máy để xử lý. Kiểm tra các thông số, bao gồm: - Áp lực dầu bôi trơn máy chính (4 kg/cm2); - Áp lực bôi trơn dàn cò (0,5 kg/cm2); - Áp lực dầu đốt, áp lực nước làm mát; - Vòng quay máy chính khoảng dưới 400 vòng/phút; - Áp lực nước vào bộ tiêu công suất vẫn duy trì 1 kg/cm2; - Nhiệt độ các ổ đỡ của bộ tiêu công suất không được có hiện tượng bất thường; - Kiểm tra các xy lanh qua van biệt xả xác nhận rằng các xy lanh đều cháy bình thường. 3) Cho máy chạy khoảng 15 phút trước khi thử tải, thường xuyên kiểm tra các thông số, đặc biệt là nhiệt độ ổ đỡ của bộ thử tải xem có hiện tượng gì bất thường không để kịp thời xử lý. 4) Việc thử tải sẽ thực hiện ở các chế độ vòng quay khác nhau của động cơ.
Tiến hành thử tải ở vòng quay 350 vòng/phút, 400 vòng/phút; 450 vòng/phút; 500 vòng/phút; 550 vòng/phút để có thể vẽ được đồ thị công suất. Ứng với mỗi chế độ vòng quay tăng tải từ từ và quan sát các thông số: nhiệt độ khí xả của từng máy, nhiệt độ ổ đỡ của bộ tiêu công suất, độ sụt vòng quay của điều tốc máy chính, có thể kết hợp đo áp suất Pc, Pz; đo đồ thị 15 Báo cáo thực tập Bộ môn Tàu thủy và Thiết bị nổi công qua van biệt xả. Sau khi thử hết tải ở chế độ vòng quay 400 vòng/phút thì tiến hành giảm tải về min trước khi tăng vòng quay động cơ lên để thực hiện thử tải tiếp theo. Việc thực hiện thử tải tiến hành như sau: Đóng tải từ từ vào bộ tiêu công suất tư bảng điện điều khiển bằng cách nhấn nút “LOAD” và nhả tải ra nhấn nút “UNLOAD”.