Giáo trình Máy tàu thủy - Ngành: Điện tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: MÁY TÀU THỦY
NGÀNH: ĐIỆN TÀU THỦY
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCDN ngày tháng năm của Tổng
cục trưởng Tổng cục Dạy nghề)
ị
Hải Phòng, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
2
LỜI GIỚI THIỆU
Hiện nay cùng với sự phát triển của Khoa học kỹ thuật và công nghệ, động cơ
Diesel tàu thủy, các loại bơm và tất cả các thiết bị phục vụ dưới buồng máy tàu
thủy cũng như các thiết bị trên boong tàu thủy đã và đang được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là nghành giao thông đường thủy.
Nhằm trang bị cho sinh viên ngành Điện tàu thủy kiến thức tổng quát về động
cơ Diesel tàu thủy, về các thiết bị phục vụ cho hệ thống động lực tàu thủy, từ đó
sinh viên vận dụng các kiến thức về máy tàu thủy vào việc lựa chọn, lắp đặt các
thiết bị điện, đảm bảo các máy móc và hệ thống trên tàu thủy hoạt động hiệu quả
và an toàn, Giáo trình Máy tàu thủy đã được biên soạn nhằm đáp ứng cho công
tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu cho giảng viên, sinh viên ngành Điện tàu
thủy của trường CĐHH1.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo khoa Cơ khí-Trường Cao
đẳng Hàng hải I, cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoàn thành giáo trình
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hải Phòng, ngày 15 tháng 10 năm 2017
Chủ biên: Th.s Hoàng Thị Kim Thúy
3
MỤC LỤC
TT
1
Nội dung
Trang
3
Lời giới thiệu
Mục lục
2
4
3
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Danh mục hình vẽ
8
4
9
5
Nội dung
11
12
12
12
12
14
14
14
16
16
6
Chương 1. Khái niệm chung về hệ động lực tàu thủy
1. Khái niệm và các thiết bị của hệ thống động lực tàu thủy.
1.1. Khái niệm chung hệ động lực tàu thủy
1.2.Các thiết bị của hệ động lực tàu thủy
2. Phân loại hệ động lực tàu thủy
2.1. Hệ động lực hơi nước
2.2. Hệ động lực Diesel
Chương 2. Động cơ diesel tàu thủy
1. Khái niệm, phân loại và các yêu cầu đối với động cơ diesel tàu
thủy
1.1. Khái niệm động cơ đốt trong và động cơ diesel
11.2. Phân loại động cơ đốt trong
16
17
19
19
19
20
22
22
23
24
24
1.3. Các yêu cầu đối với động cơ diesel
2. Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ
2.1.Sơ đồ cấu tạo
2.2.Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ
3. Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ
3.1.Sơ đồ cấu tạo
3.2.Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ
Chương 3. Hệ trục tàu thủy
1.Khái niệm hệ trục và các thành phần của hệ trục
4
1.1.Khái niệm về hệ trục
24
25
25
26
26
26
26
27
27
27
29
31
31
31
32
32
32
33
33
33
35
35
35
35
37
37
37
38
1.2. Sơ đồ hệ trục 1 đường trục
1.3. Các thành phần của hệ trục
2. Nguyên tắc bố trí hệ trục tàu thủy
2.1.Chân vịt
2.2. Vị trí đường trục
2.3. Vị trí các gối trục
Chương 4. Một số bơm thông dụng trên tàu
1. Khái niệm chung về máy thuỷ lực và phân loại.
1.1. Khái niệm chung máy thủy lực
1.2. Phân loại máy thuỷ lực
2. Bơm ly tâm
2.1. Sơ đồ cấu tạo
2.2. Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm
3. Bơm piston
3.1. Sơ đồ cấu tạo
3.2. Nguyên lý làm việc của bơm piston
4. Bơm bánh răng
4.1. Sơ đồ cấu tạo
4.2. Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng
Chương 5. Nồi hơi tàu thủy
1.Khái niệm, phân loại và các yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy
1.1.Khái niệm nồi hơi tàu thủy
1.2.Phân loại nồi hơi tàu thủy
1.3.Các yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy
2. Nguyên lý hoạt động của nồi hơi liên hợp ống lửa nằm
2.1. Sơ đồ cấu tạo
2.2. Nguyên lý hoạt động
5
3. Nguyên lý hoạt động của nồi hơi liên hợp ống nước đứng
3.1. Sơ đồ nguyên lý
38
38
38
39
39
40
41
41
41
43
45
45
45
48
48
48
48
49
50
50
50
51
53
53
53
53
55
55
3.2. Nguyên lý hoạt động
4. Nguyên lý hoạt động của nồi hơi liên hợp phụ-khí xả
4.1. Sơ đồ nguyên lý
4.2. Nguyên lý hoạt động
Chương 6. Máy lạnh tàu thủy
1.Giới thiệu chung về máy lạnh tàu thủy
1.1.Giới thiệu chung
1.2. Các thiết bị chính trong hệ thống lạnh
2. Hệ thống điều hòa không khí
2.1.Giới thiệu chung
2.2. Hệ thống điều hòa không khí trung tâm một kênh thấp áp
Chương 7. Máy nén và quạt gió
1. Máy nén
1.1.Công dụng của khí nén
1.2. Phân loại máy nén khí
1.3.Máy nén khí pít tong một cấp
2. Quạt gió
2.1. Công dụng của quạt gió
2.2. Quạt gió ly tâm
2.3. Quạt gió hướng trục
Chương 8. Thiết bị trao đổi nhiệt
1.Bầu làm mát
1.1.Khái niệm và phân loại
1.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bầu làm mát dầu nhờn
2. Bầu hâm và bầu ngưng
2.1.Bầu hâm nước
6
2.2.Bầu ngưng
56
57
57
57
57
57
59
59
59
60
62
62
62
65
65
65
65
67
67
67
68
68
68
70
70
70
72
Chương 9. Thiết bị trên boong
1.Thiết bị lái
1.1.Nhiệm vụ
1.2.Các bộ phận chính của thiết bị lái
1.3.Một số loại máy lái tàu thủy
2. Thiết bị tời-neo
2.1.Nhiệm vụ
2.2.Các bộ phận chính của thiết bị tời-neo
2.3. Một số loại máy tời – neo
3. Thiết bị làm hang
3.1. Khái niệm
3.2. Một số hệ thống làm hang
Chương 10. Các hệ thống phục vụ tàu thuỷ
1. Hệ thống dằn tàu (ballast)
1.1.Nhiệm vụ
1.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc
2. Hệ thống hút khô đáy tàu (lacanh)
2.1.Nhiệm vụ
2.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc
3. Hệ thống cứu hoả
3.1.Nhiệm vụ
3.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc
4. Hệ thống nước sinh hoạt
4.1.Nhiệm vụ
4.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc
Tài liệu tham khảo
6
7
Bảng danh mục ký hiệu, chữ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Ký hiệu, chữ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Giải thích
Điểm chết trên
Điểm chết dưới
ĐCT
ĐCD
8
Bảng danh mục hình vẽ
Tên hình vẽ
STT
1
Trang
19
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ Diesel 4 kỳ.
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo của động cơ Diesel 2 kỳ.
Hình 3.1: Sơ đồ hệ trục một đường trục.
2
21
3
24
4
Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo bơm ly tâm
30
5
Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo bơm Piston một hiệu lực.
Hình 4.3: Sơ đồ cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp ngoài.
Hình 4.3: Sơ đồ cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp trong.
Hình 5.1: Sơ đồ cấu tạo nồi hơi ống lửa nằm.
Hình 5.2: Sơ đồ cấu tạo nồi hơi ống nước đứng.
31
5
32
6
33
7
36
8
37
9
Hình 5.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống liên hợp nồi hơi phụ- khí thải
tuần hoàn cưỡng bức.
38
10 Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa không khí trung tâm
một kênh thấp áp.
45
11 Hình 7.1: Sơ đồ nguyên lý máy nén piston một cấp.
12 Hình 7.2: Sơ đồ cấu tạo quạt gió ly tâm.
13 Hình 7.3: Sơ đồ cấu tạo quạt gió hướng trục.
14 Hình 8.1: Sơ đồ cấu tạo bầu làm mát dầu nhờn.
15 Hình 8.2: Sơ đồ cấu tạo bầu hâm nước.
16 Hình 8.3: Sơ đồ cấu tạo bầu ngưng tụ.
48
49
50
53
54
55
57
57
58
59
59
60
61
62
17 Hình 9.1: Sơ đồ cấu tạo máy lái tay.
18 Hình 9.2: Sơ đồ cấu tạo máy lái điện.
19 Hình 9.3: Sơ đồ cấu tạo máy lái thủy lực.
20 Hình 9.4: Neo không có ngáng ( Neo Holl).
21 Hình 9.5:Neo có thanh ngáng (Neo hải quân).
22 Hình 9.6: Sơ đồ cấu tạo máy tời neo do động cơ điện lai.
23 Hình 9.7: Sơ đồ nguyên lý máy tời neo thủy lực.
24 Hình 9.8: Sơ đồ nguyên lý máy tời cẩu điện.
9
25 Hình 9.9: Sơ đồ nguyên lý máy tời cẩu thủy lực.
26 Hình 10.1: Sơ đồ hệ thống ballast.
62
65
66
68
68
69
27 Hình 10.2: Sơ đồ hệ thống la canh.
28 Hình 10.3: Sơ đồ hệ thống cứu hỏa bằng nước biển.
29 Hình 10.4: Sơ đồ hệ thống cứu hỏa dùng khí CO2.
30 Hình 10.5: Sơ đồ hệ thống nước ngọt sinh hoạt.
10
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Máy tàu thủy
Mã số môn học: MH 6520228.10
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Vị trí: Môn học Máy tàu thủy là môn học chuyên môn cho ngành Điện tàu thủy.
Môn học có thể bố trí trước hoặc sau các môn cơ sở khác trước các mô đun.
- Tính chất: Môn học Máy tàu thủy là môn học bắt buộc học thuộc nhóm “ Các mô
đun, môn học chuyên môn nghề“.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học:
Môn học cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về cấu tạo và nguyên
lý hoạt động của động cơ diesel, một số loại bơm, nồi hơi, máy lạnh tàu thủy và
các hệ thống phục vụ tàu thủy.
Mục tiêu môn học:
- Về kiến thức:
+ Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel, một số loại
bơm, nồi hơi, máy lạnh tàu thủy.
+ Trình bày được nhiệm vụ và nguyên lý làm việc của hệ thống phục vụ tàu thủy.
- Về kỹ năng:
+ Nhận biết được các loại động cơ diesel, một số loại bơm, nồi hơi, máy lạnh tàu
thủy và các hệ thống phục vụ tàu thủy.
+ So sánh được sự khác biệt về cấu tạo của các loại động cơ diesel, một số loại
bơm, nồi hơi, máy lạnh tàu thủy và các thiết bị lắp đặt trong các hệ thống phục vụ
tàu thủy.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và vận dụng các kiến thức về máy
tàu thủy vào việc lựa chọn, lắp đặt các thiết bị điện, đảm bảo các máy móc và hệ
thống trên tàu thủy hoạt động hiệu quả và an toàn.
Nội dung môn học:
11
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
Mã chương: 6520228.10.01
Giới thiệu:
Hệ động lực tàu thủy là tổ hợp bao gồm các thiết bị động lực chính và
các thiết bị phụ khác nhằm đảm bảo năng lực hoạt động của tàu, an toàn và sinh
hoạt của thuyền viên trên tàu trong mọi điều kiện khai thác. Các thiết bị này chủ
yếu được lắp đặt dưới buồng máy tàu thủy và một số thiết bị khác được lắp đặt trên
boong.
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm và tên các thiết bị hệ động lực tàu thủy;
- Phân biệt được các thiết bị của hệ động lực tàu thủy;
- Rèn luyện tính ham hiểu biết, cẩn thận tỉ mỉ, chính xác trong học tập và công việc
trên tàu.
Nội dung chính:
1. Khái niệm và các thiết bị của hệ thống động lực tàu thủy
1.1.Khái niệm chung hệ động lực tàu thủy
Là tổ hợp bao gồm các thiết bị động lực chính và các thiết bị phụ khác nhằm
đảm bảo năng lực hoạt động của tàu, an toàn và sinh hoạt của thuyền viên trên tàu
trong mọi điều kiện khai thác.
1.2. Các thiết bị của hệ động lực tàu thủy
1.1.1. Thiết bị động lực chính
- Là hệ thống các thiết bị đảm bảo tốc độ và phương hướng điều động của tàu, bao
gồm: Động cơ chính, thiết bị đẩy, hệ thống truyền động, nồi hơi chính, thiết bị tải
công chất.
- Động cơ chính: Là động cơ phát ra công suất truyền cho thiết bị đẩy. Thông
thường sử dụng các loại động cơ chính sau: Động cơ diesel, động cơ hơi nước,
tuabin hơi, tuabin khí, máy phát và mô tơ điện.
- Thiết bị đẩy: Là thiết bị tạo ra lực đẩy tàu khi tàu hoạt động. Hiện nay tàu thuỷ
thường trang bị thiết bị đẩy là chân vịt định bước và chân vịt biến bước.
- Hệ thống truyền động: Truyền công suất từ động cơ chính tới thiết bị đẩy, gồm
có hệ trục và các thiết bị và các hệ thống kèm theo chúng.
- Nồi hơi chính: Dùng để cung cấp hơi nước cho các mày hơi chính và các máy
phụ khác công tác bằng hơi nước. Nồi hơi chính dùng cho các tàu có trang trí hệ
12
động lực chính là hơi nước.
- Thiết bị tải công chất: Tải hơi nước, khí cháy đến động cơ chính, bao gồm các hệ
thống ống hơi, ống khí cháy.
1.1.2. Thiết bị phụ
- Có nhiệm vụ cung cấp công chất cho tàu lúc hành trình, trong sinh hoạt, để dự
trữ, bao gồm: Tổ máy phát điện, hệ thống khí cao áp, hệ thống nước cao áp, nồi
hơi phụ.
- Tổ máy phát điện: Cung cấp điện cho toàn tàu, thường dựng trạm phát là động cơ
Diesel. Riêng đối với tàu chạy bằng hệ động lực hơi nước sử dụng tuabin hơi hoặc
máy hơi.
- Hệ thống khí cao áp: Cung cấp và dự trữ khí nén cho toàn tàu, dùng để khởi động
động cơ, dùng trong sửa chữa, hệ thống điều khiển từ xa và dùng cho còi tàu. Hệ
thống gồm có các máy nén khí, các chai gió, đường ống và các van.
- Hệ thống nước cao áp: Cung cấp nước cao áp cho việc cứu hoả ở trên tàu hoặc vệ
sinh trên mặt boong tàu khi cần.
- Nồi hơi phụ: Cung cấp hơi để hâm dầu nặng, hâm nước ( nước sinh hoạt và nước
làm mát cho máy chính trước khi khởi động động cơ), sưởi không khí, sấy khí,
hoặc có thể dùng để phục vụ việc nấu ăn trên tàu.
1.1.3. Thiết bị an toàn
- Đảm bảo an toàn cho con tàu, an toàn cho hàng hóa, an toàn cho thuyền viên và
hành khách, bao gồm: Hệ thống hút khô, hệ thống ballast, hệ thống báo động
phòng cháy và chữa cháy, thiết bị phòng độc, thiết bị phục vụ cho sửa chữa.
- Hệ thống hút khô và hệ thống dằn tàu:
+ Hệ thống hút khô: Đảm bảo cho buồng máy và các hầm hàng trên tàu luôn khô
ráo, giảm nồng độ khí độc và cải thiện điều kiện làm việc cho con người khi làm
việc trong buồng máy và trong các hầm hàng.
+ Hệ thống dằn tàu: Dùng để cân chỉnh tàu, giúp cho tàu luôn ở trạng thái cân
bằng, tăng tính ổn định cho tàu.
1.1.4. Thiết bị sinh hoạt
- Bao gồm hệ thống thông gió, hệ thống điều hòa nhiệt độ, hệ thống vệ sinh, hệ
thống nước sinh hoạt, hệ thống chiếu sáng.
1.1.5. Thiết bị tàu bè
- Bao gồm: Các thiết bị neo, lái, thiết bị xếp dỡ hàng hóa và các thiết bị chuyên
13
dùng đặc biệt.
2. Phân loại hệ động lực tàu thủy
2.1. Hệ động lực hơi nước
2.1.1. Khái niệm
- Hệ động lực hơi nước là hệ động lực mà quá trình hình thành công cơ giới là do
quá trình sử dụng nhiệt khí cháy khi nhiên liệu cháy tạo thành hơi trong nồi hơi,
sau đó hơi nước được giãn nở sinh công trong máy hơi hoặc tuabin hơi.
2.1.2. Phân loại
- Hệ động lực hơi nước trực tiếp lai chân vịt.
- Tuabin hơi truyền động lai chân vịt.
- Hệ động lực gián tiếp như bộ giảm tốc cơ giới lai chân vịt.
2.2. Hệ động lực Diesel
- Hệ động lực Diesel là hệ động lực chính dành cho tàu thủy ngày nay.
- Hệ động lực Diesel phân loại theo phương thức truyền động được chia thành:
+ Hệ động lực Diesel trực tiếp lai chân vịt.
+ Hệ động lực Diesel gián tiếp lai chân vịt.
+ Hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vịt.
2.2.1. Hệ động lực Diesel trực tiếp lai chân vịt
a. Đặc điểm
- Ở hệ động lực Diesel trực tiếp lai chân vịt có tốc độ, chiều quay của chân vịt
giống như tốc độ, chiều quay của động cơ chính.
- Động cơ chính là động cơ thấp tốc (thường là động cơ 2 kỳ) có tăng áp, tự đảo
chiều quay và dùng nhiên liệu FO.
- Thường được trang bị cho tầu dầu, tầu chở hàng khô, hàng thùng… chạy đường
xa.
b. Ưu - Nhược điểm
- Ưu điểm :
+ Hiệu suất truyền động cao, ngoài tổn thất trên hệ trục thì không còn tổn thất
nào khác.
+ Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ chính thuộc loại động cơ công suất lớn
vòng quay thấp, đạt từ 150 ÷ 160 g/ml/h, thấp hơn so với động cơ trung cao tốc từ
6 ÷ 12%.
+ Hiệu suất làm việc của chân vịt cao khi tầu làm việc ổn định ở chế độ khai
thác nhất định.
+ Trang trí động lực đơn giản, thiết bị chắc chắn, tin cậy, tuổi thọ cao, quản lý
và sử dụng dễ dàng, làm việc ít chấn động.
14
- Nhược điểm:
+ Kích thước động cơ chính lớn, không thuận tiện cho các tàu có kích cỡ
trung bình và nhỏ, thể tích buồng máy hạn chế.
2.2.2. Hệ động lực Diesel gián tiếp lai chân vịt
- Đặc điểm cơ bản: Động cơ chính không liên hệ trực tiếp với chân vịt mà qua bộ
giảm tốc đảo chiều quay và ly hợp.
- Trang thiết bị phức tạp, hiệu suất truyền động thấp so với truyền động trực tiếp.
2.2.3. Hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vịt
- Đặc điểm cơ bản:
+ Giữa động cơ chính và chân vịt không có sự liên hệ trực tiếp bằng cơ giới mà
động cơ ở trạm phát cung cấp điện năng cho mô-tơ lai chân vịt.
+ Hệ trục không cần trục trung gian, trục chân vịt ngắn.
+ Trạm phát có thể đặt ở vị trí tùy thích.
+ Việc thay đổi vòng quay, chiều quay của trục chân vịt dựa vào việc thay đổi
chế độ của động cơ điện.
+ Động cơ không bị hạn chế bởi đặc tính chân vịt, do đó dùng được loại động
cơ quay một chiều.
- Hệ động lực phức tạp, tính kinh tế thấp (vì phải 2 lần chuyển hóa năng lượng)
hiệu suất truyền động thấp, giá thành cao, yêu cầu kỹ thuật của trang thiết bị và
người sử dụng cao.
- Trang bị cho tàu cần tính ổn định cao, có yêu cầu tính linh hoạt, tầu có trạng thái
khai thác thường xuyên thay đổi.
Câu hỏi ôn tập:
1. Nêu khái niệm hệ động lực tàu thủy và các thiết bị của hệ động lực tàu thủy?
2. Trình bày phân loại hệ động lực tàu thủy?
3. Nêu ưu nhược điểm của hệ động lực Diesel trực tiếp lai chân vịt?
4. Nêu đặc điểm của hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vịt?
15
CHƯƠNG 2 : ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY
Mã chương: 6520228.10.02
Giới thiệu:
Hiện nay, trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, quốc phòng và giao
thông vận tải vv... nhất là ngành vận tải bằng đường thuỷ, động cơ Diesel được sử
dụng rộng rãi và chiếm một vị trí rất quan trọng. Đây là thiết bị chính được bố trí
trong buồng máy tàu thủy.
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm động cơ đốt trong và nguyên lý hoạt động của động cơ
Diesel 4 kỳ và 2 kỳ;
- So sánh được sự giống và khác nhau về nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel
4 kỳ và 2 kỳ;
- Rèn luyện tính chịu khó tìm tòi, ham hiểu biết cho sinh viên, vận dụng các kiến
thức về động cơ Diesel để áp dụng công việc trên tàu.
Nội dung chính:
1. Khái niệm, phân loại và các yêu cầu đối với động cơ Diesel tàu thủy
1.1. Khái niệm động cơ đốt trong và động cơ Diesel
1.1.1. Khái niệm động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt. Có nhiệm vụ biến nhiệt năng của
nhiên liệu lỏng thành cơ năng. Quá trình chuyển từ nhiên liệu lỏng thành khí cháy
xảy ra trong buồng đốt của động cơ nên gọi là động cơ đốt trong.
- Nếu nhiệt năng của khí cháy, được chuyển sang cơ năng bằng cách tác dụng lên
piston trong xilanh của động cơ thì gọi là động cơ đốt trong kiểu piston.
- Còn nếu nhiệt năng của khí cháy, được sử dụng dưới dạng dòng tốc độ tác dụng
lên các cánh lắp trên đĩa công tác, làm cho đĩa quay tròn thì gọi là tua bin nhiệt.
1.1.2. Khái niệm động cơ Diesel
Động cơ Diesel là một trong những loại động cơ nhiệt thuộc loại động cơ
đốt trong kiểu piston. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí được cháy bên trong xilanh
của động cơ, khí cháy dãn nở đẩy piston chuyển động, thông qua một cơ cấu đặc
biệt gọi là thanh truyền và trục khuỷu, để biến chuyển động thẳng thành chuyển
động quay sinh ra công.
Trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, quốc phòng và giao thông vận
tải vv... nhất là ngành vận tải bằng đường thuỷ, động cơ Diesel được sử dụng rộng
16
rãi và chiếm một vị trí rất quan trọng.
1.1.3. Ưu, nhược điểm của động cơ đốt trong
*Ưu điểm:
- Hiệu suất có ích cao: Đối với động cơ diesel hiện đại hiệu suất có ích có thể đạt
40 45 %, trong khi đó hiệu suất của thiết bị động lực tua bin hơi chỉ 2228%, của
thiết bị máy hơi nước không quá 16% và của thiết bị tua bin khí khoảng 30%.
- So với động cơ đốt ngoài thì động cơ đốt trong gọn nhẹ hơn nhiều (vì không cần
các thiết bị phụ khác như động cơ đốt ngoài, như nồi hơi, buồng cháy, máy nén,
thiết bị ngng hơi..)
- Tính cơ động cao: Khởi động nhanh và luôn ở trạng thái sẵn sàng khởi động. Có
thể điều chỉnh kịp thời công suất theo phụ tải.
- Dễ tự động hóa và điều khiển từ xa.
- ít gây nguy hiểm khi vận hành (ít gây hỏa hoạn và nổ vỡ thiết bị)
- Nhiệt độ xung quanh tương đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy làm việc.
- Không tốn nhiên liệu khi dừng động cơ.
- Không cần nhiều người vận hành bảo dưỡng.
*Nhược điểm:
- Khả năng quá tải kém (thuờng không quá 10% công suất, 3% vòng quay trong
thời gian 1h)
- Không ổn định khi làm việc ở tốc độ thấp
- Rất khó khởi động khi đã có tải.
- Công suất lớn nhất của thiết bị không cao lắm.
-Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tương đối khắt khe và đắt tiền.
- Cấu tạo của động cơ đốt trong tơng đối phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao.
- Động cơ làm việc khá ồn, nhất là động cơ cao tốc.
- Yêu cầu người khai thác phải có trình độ kỹ thuật cao.
1.2. Phân loại động cơ đốt trong
1.2.1. Theo phương pháp thực hiện chu trình công tác
- Động cơ 4 kỳ: Là động cơ trong đó một chu trình công tác được hoàn thành trong
4 hành trình của piston hay 2 vòng quay của trục khuỷu, nếu tính theo độ thì phải
quay 7200.
17
- Động cơ 2 kỳ: Là động cơ trong đó một chu trình công tác được hoàn thành trong
2 hành trình của piston hay 1 vòng quay của trục khuỷu, nếu tính theo độ thì phải
quay 3600.
1.2.2.Theo phương pháp nạp không khí vào xi lanh
- Động cơ không tăng áp: Là động cơ việc nạp không khí hoặc hỗn hợp khí vào xi
lanh được tiến hành ở áp suất khí trời bên ngoài (nhờ tạo ra độ chân không trong xi
lanh chênh lệch áp suất với áp suất khí trời bên ngoài) ở hành trình hút.
- Động cơ tăng áp: Là loại động cơ việc nạp không khí hoặc hỗn hợp khí vào xi
lanh được tiến hành ở áp suất cao hơn áp suất khí trời do được nén trước trong máy
nén, với mục đích tăng lượng khí nạp vào xi lanh do đó có thể nâng cao công suất
của động cơ.
1.2.3. Theo loại nhiên liệu dùng cho động cơ
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng nhẹ: như xăng, dầu hỏa, ben zôn …
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng nặng: như dầu ma dút, dầu diesel…
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí: như khí thiên nhiên, khí lò ga…
- Động cơ chạy bằng nhiên liệu khí + lỏng (trong đó nhiên liệu khí là chính, nhiên
liệu lỏng để làm mồi): như động cơ gazôdiesel.
1.2.4. Theo khả năng thay đổi chiều quay của trục khuỷu
- Động cơ chỉ quay được một chiều nhất định:
+ Động cơ quay phải: Với động cơ tàu thủy, nhìn từ phía bánh đà (nhìn từ
đuôi tàu đến mũi tàu) thì chiều quay của động cơ thuận chiều kim đồng hồ. Còn
đối với động cơ ô tô, máy kéo hay các động cơ khác thì nhìn từ phía đầu tự do.
+ Động cơ quay trái: Trục khuỷu động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ.
- Động cơ quay được hai chiều: Trục khuỷu của động cơ thay đổi được chiều
quay nhờ cơ cấu đảo chiều.
1.2.5. Theo công dụng của động cơ
- Động cơ tĩnh tại: đặt ở một nơi cố định, như trạm bơm, trạm phát điện…
- Động cơ tàu thủy: gồm
+ Động cơ chính lai chân vịt hoặc lai máy phát điện trong truyền động điện lai
chân vịt;
+ Động cơ phụ dùng để dẫn động các cơ cấu phụ như máy phát điện, máy nén
khí…
18
- Động cơ tàu hỏa
- Động cơ ôtô, máy kéo
- Động cơ máy bay
- Động cơ dùng cho các máy móc nông nghiệp, xây dựng và các máy móc khác.
1.3. Các yêu cầu đối với động cơ diesel tàu thủy
1.3.1. Yêu cầu đối với động cơ chính lai chân vịt
- Động cơ có thể thay đổi tốc độ quay trong phạm vi rộng.
- Làm việc ổn định ở tốc độ quay nhỏ nhất và có thể khởi động dễ dàng ở bất kì
điều kiện nào.
- Động cơ có tính cơ động cao ( khả năng khởi động máy, đảo chiều quay, dừng
máy, thay đổi chế độ nhiều lần 1 cách nhanh chóng ).
- Đảm bảo công suất động cơ khi chạy lùi phải lớn hơn 85% khi chạy tiến.
- Phải có cơ cấu điều chỉnh tốc độ nhiều chế độ để đảm bảo động cơ làm việc ở
mọi chế độ tải trọng quy định.
- Có hệ thống điều khiển từ xa và hệ thống tín hiệu báo trước hư hỏng.
- Phải tuân thủ đúng các quy định của đăng kiểm.
- Tuổi thọ cao.
- Có tính kinh tế: suất tiêu hao dầu đốt và dầu nhờn phải nhỏ nhất trong bất kì chế
độ nào.
- Phải cân bằng lực quán tính.
- Không có vòng quay tới hạn trong khoảng tốc độ sử dụng.
- Phải có thiết bị quay trục.
1.3.2. Yêu cầu đối với động cơ trong tổ máy phát
- Chuẩn bị khởi động nhanh.
- Có cơ cấu điều chỉnh chính xác đảm bảo cho tổ máy làm việc.
- Có bộ phận tự động dừng động cơ trong trường hợp cơ cấu chính bị hỏng.
- Có khả năng điều khiển từ xa.
- Có các thiết bị phục vụ cho hoạt động của động cơ được bố trí ngay trên động cơ.
2. Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ:
2.1. Sơ đồ cấu tạo (Hình 2.1):
19
ĐCT
φ5
6
3
7
φ
φ1
5
4
e
xả
c
3
2
nạp
a
1
nén
φ
b
dãn nở
d
φ2
φ4
ĐCD
)
b
a)
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ Diesel 4 kỳ
a.Sơ đồ cấu tạo:
1- Trục động cơ
2- Xilanh
3- Thanh truyền
4 - Piston
5- Xupáp nạp
6- Vòi phun
7- Xupáp xả
b. Đồ thị tròn của động cơ Diesel 4 kỳ
2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ Diesel 4 kỳ
* Hành trình thứ nhất (Hành trình nạp):
- Ở hành trình nạp piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, xupáp nạp mở, xupáp xả đóng.
- Khi piston ở ĐCT toàn bộ thể tích buồng nén chứa đầy sản phẩm cháy còn sót lại
của chu trình trước (được gọi là khí sót), áp suất khí sót gần bằng áp suất khí trời
bên ngoài.
- Khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD, do thể tích không gian phía trên piston tăng,
nên trong xi lanh hình thành chân không. Dưới tác dụng của hiệu số áp suất ngoài
và trong xi lanh, không khí được hút vào xi lanh qua xupáp nạp, lúc này xupáp thải
đóng. Khi piston đến ĐCD xupáp hút đóng lại, kết thúc hành trình nạp khí.
- Trong thực tế xupáp nạp được mở sớm hơn một chút trước khi piston tới ĐCT,
một góc 1 gọi là góc mở sớm của xupáp nạp (thường 1 = 100 ÷ 200, giá trị lớn
ứng với động cơ cao tốc), làm như vậy là để khi piston đến ĐCT thì xupáp nạp đã
mở tương đối lớn, tiết diện lưu thông của xupáp nạp tương đối rộng, do đó giảm
được sức cản và nạp được nhiều không khí mới hơn. Đồng thời xupáp nạp đóng
20
Tải về để xem bản đầy đủ
72 trang
26/03/2022
7040
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Máy tàu thủy - Ngành: Điện tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_may_tau_thuy_nganh_dien_tau_thuy.docx
