Giáo trình Nhiên liệu, chất bôi trơn và nước - Nghề: Khai thác máy tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: NHIÊN LIỆU,
CHẤT BÔI TRƠN VÀ NƯỚC
NGHỀ: KHAI THÁC MÁY TÀU THỦY
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
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.
LỜI GIỚI THIỆU
Tàu biển là một phương tiện vận tải hoạt động độc lập và dài ngày trên biển. An
toàn của con tàu phụ thuộc chính vào chất lượng của hệ động lực, trong đó động cơ
Diesel chính đóng vai trò vô cùng quan trọng và được ví như trái tim của con tàu.
Nhiên liệu, dầu bôi trơn và nước làm mát là các nguyên nhiên liệu không thể
thiếu và quyết định đến chất lượng cũng như hiệu quả hoạt động của động cơ Diesel.
Vì vậy đòi hỏi người vận hành, khai thác động cơ phải nắm rõ và đầy đủ kiến thức về
nhiên liệu, dầu bôi trơn và nước làm mát.
Giáo trình Nhiên liệu, chất bôi trơn và nước được biên soạn bởi nhóm tác giả là
những Thạc sỹ, Máy trưởng tàu biển có nhiều kinh nghiệm thực tiễn và nhiều năm
tham gia giảng dạy, huấn luyện trong nhà trường, mong muốn cung cấp cho người
học những kiến thức cơ bản nhất về nhiên liệu, dầu bôi trơn và nước làm mát cho
động cơ Diesel tàu thủy, từ đó người học có thể vận dụng vào thực tiễn nhằm khai
thác động cơ Diesel nói riêng và con tàu nói chung một cách an toàn, tin cậy và đạt
hiệu quả kinh tế cao.
Vì thời gian biên soạn có hạn nên không thể tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả rất
mong nhận được ý kiến tham gia, đóng góp quý báu của các Thầy cô, bạn bè, đồng
nghiệp để cuốn sách ngày càng hoàn thiện hơn, phục vụ tốt hơn cho sự phát triển
chung của nhà trường.
Hải Phòng, ngày 19 tháng 9 năm 2017
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Ths, Mtr. Trần Thành Bình
3
MỤC LỤC
Stt
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 bảng, biểu
6
4
7
5
Nội dung
8
Chương 1. Nhiên liệu
9
1. Dầu mỏ
9
2. Đặc tính của nhiên liệu
12
16
17
19
23
23
24
26
28
30
35
37
42
42
44
46
50
3. Nhiên liệu dùng cho động cơ Diesel
4. Ảnh hưởng của chất lượng nhiên liệu đến hoạt động của động cơ
5. Chọn nhiên liệu cho động cơ Diesel
Chương 2. Chất bôi trơn
1. Công dụng của dầu bôi trơn
2. Đặc tính của dầu bôi trơn
3. Phương pháp sản xuất dầu bôi trơn
4. Chất phụ gia của dầu bôi trơn
5. Chọn dầu bôi trơn cho động cơ Diesel
6. Thay thế và tái sinh dầu bôi trơn
7. Phân loại dầu bôi trơn
Chương 3. Nước dùng cho động cơ
1. Thành phần và tính chất của nước
2. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản của nước
3. Xử lý nước làm mát cho động cơ
Chương 4. Lập kế hoạch nhận nhiên liệu
4
1. Tính toán nhiên liệu
50
52
56
56
57
58
66
2. Lập kế hoạch nhận nhiên liệu
Chương 5. Nhận nhiên liệu
1. Công việc chuẩn bị nhận nhiên liệu
2. Công việc nhận nhiên liệu
3. Công việc sau khi nhận nhiên liệu
Tài liệu tham khảo
6
7
Các phụ lục, tài liệu đính kèm
5
DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH
Stt
1
Ký hiệu, viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
TSOT - Trị số ốc tan
2
TSXT - Trị số xê tan
3
TBN - Độ kiềm tổng
4
SAE - Society of Automotive Engineer
ISO - International Standard Organization
5
6
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU
Stt
1
Hình vẽ, bảng biểu
Trang
13
Bảng 1.1. Các thông số cơ bản của nhiên liệu dùng trên tàu thủy
Bảng 1.2. Một số tính chất chung của nhiên liệu diesel
Bảng 2.1. Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt của SAE
Bảng 2.2. Phân loại dầu bôi trơn theo độ nhớt của ISO
Bảng 4.1. Tra thể tích nhiên liệu theo số đo của két
Bảng 4.2. Hiệu chỉnh tỷ trọng theo nhiệt độ
Bảng 4.3. Kế hoạch nhận nhiên liệu
2
15
3
36
4
36
5
47
6
48
7
50
8
Hình 3.1. Giản đồ trạng thái của nước
40
9
Bảng 5.1. Bảng ghi tình trạng két dầu
55
10 Bảng 5.2. Bảng tính cấp nhiên liệu
57
11 Bảng 5.3. Danh mục kiểm tra khi nhận nhiên liệu
58
7
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Nhiên liệu, chất bôi trơn và nước
Mã môn học: MH.6840111.28
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Vị trí: Môn học được thực hiện sau khi học xong các môn học, mô đun: Động cơ
Diesel tàu thủy, Máy phụ tàu thủy.
- Tính chất: Nhiên liệu, chất bôi trơn và nước là môn học chuyên môn trình độ cao
đẳng, nghề khai thác máy tàu biển.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Mô đun trang bị cho sinh viên kiến thức về nhiên
liệu, chất bôi trơn và nước dùng trên tàu biển. Cung cấp kỹ năng tính toán, lập kế
hoạch nhận nhiên liệu, dầu nhờn. Thực hiện công việc nhận nhiên liệu, dầu nhờn lên
tàu đảm bảo an toàn cháy nổ và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường.
Mục tiêu của môn học:
- Về kiến thức: Cung cấp các kiến thức về nhiên liệu, chất bôi trơn và nước.
Phương pháp tính toán, lập kế hoạch nhận nhiên liệu, dầu nhờn và quy trình nhận
nhiên liệu, dầu nhờn ở trên tàu.
- Về kỹ năng: Cung cấp kỹ năng tính toán, lập kế hoạch nhận nhiên liệu, dầu nhờn.
Kỹ năng nhận nhiên liệu, dầu nhờn lên tàu đảm bảo an toàn về cháy nổ và ngăn ngừa
ô nhiễm môi trường.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức kỷ luật cao, tác phong công
nghiệp, nghiêm túc tuân thủ các quy định về an toàn và ngăn ngừa ô nhiễm môi
trường.
Nội dung của môn học:
8
CHƯƠNG 1. NHIÊN LIỆU
Mã chương: MH.6840111.28.01
Giới thiệu: Chương nhiên liệu cung cấp các kiến thức liên quan đến nhiên liệu sử
dụng cho động cơ Diesel và các thiết bị trên tàu thủy, nhằm khai thác động cơ, thiết bị
sử dụng nhiên liệu một cách an toàn và hiệu quả nhất.
Mục tiêu:
- Về kiến thức: Người học hiểu được về dầu mỏ nói chung, nhiên liệu dùng cho động
cơ Diesel tàu thủy nói riêng; Ảnh hưởng của chất lượng nhiên liệu và cách lựa chọn
nhiên liệu cho động cơ Diesel;
- Về kỹ năng: Vận dụng vào thực tiễn sử dụng và bảo quản nhiên liệu trên tàu đảm
đảm bảo an toàn, hiệu quả;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức kỷ luật cao và trách nhiệm bảo vệ
môi trường biển.
Nội dung chính:
1. Dầu mỏ
1.1. Nguồn gốc của dầu mỏ
Dầu mỏ là hỗn hợp chất lỏng của nhiều loại cacbua hydro (R-H), cháy được,
thường có màu tối hoặc màu vàng hoặc không màu, có mùi đặc trưng, được khai thác
từ các mỏ nằm sâu trong lòng đất (ngoài khơi và đất liền).
Nguồn gốc của dầu mỏ được xác định bởi 2 giả thiết:
1.1.1. Giả thiết 1: Dầu mỏ là các hợp chất vô cơ được hình thành thông qua các phản
ứng của hơi nước hay hydro với các bon dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao
trong lòng đất.
1.1.2. Giả thiết 2: Nguồn gốc của dầu mỏ là do sự biến đổi qua hàng triệu năm của
trái đất, trong quá trình đó đã xảy ra những biến đổi về địa tầng, hình thái địa lý, có sự
tích tụ rất nhiều xác các sinh vật, rồi dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất và sự phân
huỷ của vi khuẩn mà các lớp xác sinh vật này chuyển hoá từ thế kỷ này qua thế kỷ
khác thành dầu mỏ.
1.2. Thành phần của dầu mỏ
1.2.1. Thành phần hoá học
9
Thành phần của dầu mỏ chủ yếu từ 2 nguyên tố C và H, ngoài ra còn một số
nguyên tố khác như ôxi, lưu huỳnh, nitơ, nhưng với tỷ lệ rất nhỏ.
Hàm lượng phần trăm theo khối lượng của các nguyên tố nằm trong khoảng:
C: 8287%; H: 1114%; O: Gần 1% ; N: Gần 1%; S: 15%
Ngoài ra trong dầu mỏ còn có các nguyên tố kim loại như K, Ca, Na…và một số hợp
chất ôxít của chúng.
1.2.2. Hợp chất cacbuahydro
Hợp chất cacbuahydro chiếm chủ yếu trong dầu mỏ và có ba loại sau:
a. Cacbuahydro paraphin: là cacbuahydro no, chiếm từ 42% 55% trong dầu mỏ.
Công thức tổng quát: Cn H2n + 2: là cacbuahydro no, mạch thẳng.
+ Đặc điểm:
- Dầu mỏ càng chứa nhiều paraphin thì khi đốt cháy nhiệt lượng toả ra càng nhiều.
- Do liên kết C- C, C- H là liên kết no, tính phân cực yếu, ở điều kiện thường paraphin
tương đối bền với các hoá chất.
- Loại cacbuahydro paraphin mạch thẳng cháy tốt trong động cơ Diesel, loại mạch
nhánh cháy tốt trong động cơ có bộ chế hoà khí.
- Với n<5: Paraphin tồn tại ở thể khí.
- 5 <n <17: Paraphin tồn tại ở thể lỏng.
- n18: Paraphin tồn tại ở thể rắn.
b. Cacbuahydro naften: là cacbuahydro vòng no, chiếm 19% 25% trong dầu mỏ với
công thức tổng quát: CnH2n ; Cn H2n - 2 ; Cn H2n - 4
+ Đặc điểm:
- Nhiệt trị thấp hơn R-H nhóm paraphin.
- Có tính ổn định tương đối tốt, nhưng khi tiếp xúc với ôxi ở nhiệt độ cao thì dễ biến
thành axít naftenic.
c. Cacbuahydro thơm: Là hợp chất vòng không no, chiếm 24% 31% trong dầu mỏ
với công thức tổng quát: Cn H2n - 6 ; Cn H2n - 12
+ Đặc điểm:
10
- Dầu mỏ chứa nhiều R-H thơm thì dễ hút ẩm, khi cháy không hoàn toàn tạo nhiều
muội than.
- Nhiệt trị thấp hơn paraphin nhưng có khả năng chống kích nổ cao hơn.
- Nhiệt độ tự cháy cao, do đó cháy tốt trong động cơ có bộ chế hoà khí.
1.2.3. Các hợp chất khác
Các nguyên tố S, O, N không tồn tại ở trạng thái riêng mà nằm dưới dạng hợp chất
hữu cơ. Hàm lượng của chúng rất nhỏ nhưng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tinh chế
và tính chất của sản phẩm dầu mỏ.
a. Hợp chất chứa ôxi: Hàm lượng ôxi trong dầu mỏ rất ít, chỉ chiếm khoảng 1%. Các
hợp chất chứa ôxi chủ yếu gồm axit naftenic, keo và nhựa đường. Axit naftenic có
trong dầu sẽ gây ăn mòn các chi tiết làm bằng kim loại Fe, Pb, Zn…
b. Hợp chất chứa lưu huỳnh
- Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu mỏ chiếm khoảng 1%5%.
- Lưu huỳnh có thể tồn tại ở thể tự do, khí H2S↑, sunfua kim loại…Khi cháy tạo ra khí
SO2, SO3rất độc hại, cùng với hơi nước tạo thành các axit gây ăn mòn kim loại.
c. Hợp chất chứa ni tơ: Hàm lượng nitơ chiếm khoảng 1%.
- Là hợp chất không có hại nên không cần tách ra khỏi dầu mỏ.
d. Các chất keo, nhựa
Có kết cấu phức tạp, nó làm ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng như tạo màu tối, tạo
tàn và tạo cốc, thường tạo cặn cứng trong cặp piston- xi lanh.
1.3. Các phương pháp chế biến dầu mỏ
1.3.1. Phương pháp chưng cất
Dầu mỏ là hỗn hợp của nhiều loại R-H có nhiệt độ sôi khác nhau và trong một
phạm vi rộng, vì vậy người ta dùng phương pháp chưng cất để tách các chất dựa vào
nhiệt độ sôi của chúng.
Từ dầu thô ta có thể chưng cất được các sản phẩm sau:
- Nhiệt độ từ 40C 150C chưng cất được xăng thô (xăng máy bay và xăng
thường).
- Nhiệt độ từ 150C 300C chưng cất được dầu hoả và dầu diesel
- Nhiệt độ trên 300C chưng cất được dầu mazut
11
1.3.2. Phương pháp cracking
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc xúc tác, những R-H no mạch dài bị bẻ gẫy ra
thành những R-H mạch ngắn hơn, có nhiệt độ sôi thấp hơn.
Ví dụ: C4H10 C3 H6 CH4
Chất xúc tác thường được dùng trong cracking là các hợp chất như cao lanh có
công thức phân tử là: Al2O3 .2SiO2, bôxit Al2O3 .4SiO2 . nH2O
2. Đặc tính của nhiên liệu lỏng
2.1. Khái niệm nhiên liệu
Nhiên liệu là những chất khi ôxi hoá mãnh liệt thì toả ra nhiều nhiệt. Tuy nhiên
không phải bất cứ chất nào khi cháy toả ra nhiều nhiệt đều là nhiên liệu, mà theo quan
điểm sử dụng, nhiên liệu phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
- Phải sẵn có trong tự nhiên
- Có năng suất toả nhiệt lớn
- Sản phẩm cháy ít gây độc hại đối với con người, không gây ô nhiễm môi trường.
Nhiên liệu tồn tại ở thể rắn, thể lỏng và thể khí. Trong phạm vi tài liệu này chỉ xét đến
nhiên liệu lỏng.
2.2. Đặc tính của nhiên liệu lỏng
2.2.1. Tính bốc hơi
Bay hơi hay bốc hơi là một dạng hóa hơi của chất lỏng trên bề mặt. Một dạng
hóa hơi khác là đun sôi, loại này thường xảy ra trên toàn bộ khối lượng chất lỏng.
Tính chất bay hơi, bốc hơi của nhiên liệu diesel ảnh hưởng rất lớn tới quá trình
cháy nhiên liệu trong động cơ. Tính chất bay hơi của nhiên liệu diesel quyết định đến
tốc độ bay hơi và khả năng hòa trộn với không khí trong buồng đốt của động cơ
Diesel. Nhiên liệu có tính bay hơi tốt thì sau khi phun sương sẽ hòa trộn tốt với không
khí trong buồng đốt của động cơ và kết quả là hỗn hợp sẽ được đốt cháy hoàn toàn,
động cơ sẽ hoạt động tốt hơn. Nhiên liệu có tính bay hơi tốt cũng giúp cho động cơ dễ
khởi động hơn.
2.2.2. Độ nhớt
Độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho mức độ đặc, loãng của nhiên liệu. Độ nhớt của
nhiên liệu thay đổi lớn theo nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao độ nhớt càng giảm và ngược
lại. Căn cứ vào đặc tính này của nhiên liệu để người ta chọn loại nhiên liệu và điều
12
chỉnh nhiệt độ hâm của nhiên liệu trong khai thác động cơ (đối với dầu nặng H.F.O).
Độ nhớt ảnh hưởng đến những yếu tố sau:
- Tính lưu thông của nhiên liệu, khả năng bơm chuyển nhiên liệu;
- Khả năng bay hơi của nhiên liệu;
- Quá trình lắng, lọc dầu;
- Khả năng phun sương của nhiên liệu.
Trong thực tế thường dùng theo độ nhớt động học, kí hiệu là δ, đơn vị là cst.
2.2.3. Nhiệt độ bén lửa và nhiệt độ tự cháy
Nhiệt độ thấp nhất tại đó khi hơi dầu bốc lên hỗn hợp với không khí bắt cháy khi
gặp tia lửa điện gọi là nhiệt độ bén lửa (nhiệt độ bắt cháy).
Nhiệt độ bén lửa là khả năng cháy được của nhiên liệu khi hơi nhiên liệu hỗn hợp
với không khí và gặp tia lửa.
Nhiệt độ thấp nhất tại đó hơi dầu bốc lên hỗn hợp với không khí và cháy được gọi
là nhiệt độ tự cháy.
Nhiệt độ tự cháy là khả năng cháy được của hơi nhiên liệu khi ở nhiệt độ và áp
suất nhất định mà không cần tia lửa.
2.2.4. Phẩm chất cháy
Là khả năng bốc cháy, cháy hoàn toàn và khả năng sinh nhiệt khi bị đốt cháy. Trị
số octan (Octane number) là một đại lượng quy ước đặc trưng cho tính chống kích nổ
của nhiên liệu. Nhiên liệu là xăng có trị số ốc tan (TSOT) càng cao thì khả năng
chống kích nổ càng mạnh. Nhiên liệu là diesel có trị số xê tan (TSXT) cao thì càng dễ
tự cháy.
Nhiên liệu có chất lượng tốt thì nhiệt trị càng cao và ngược lại.
2.2.5. Tính gây ăn mòn thiết bị
Tính gây ăn mòn thiết bị là khả năng ăn mòn kim loại khi tiếp xúc với nhiên liệu.
Thành phần của lưu huỳnh trong nhiên liệu là tác nhân chính gây ăn mòn các chi tiết
của động cơ, thiết bị.
2.2.6. Hàm lượng tro
Hàm lượng tro là lượng các chất khoáng không cháy được còn lại sau khi đốt cháy
nhiên liệu. Hàm lượng tro càng nhiều sẽ làm cho chi tiết động cơ nhanh bị mòn hỏng.
13
2.2.7. Tỷ trọng
a. Trọng lượng riêng: Trọng lượng riêng của chất lỏng là trọng lượng của một đơn vị
thể tích chất lỏng đó
= G/ V kG/m³; G/cm³
Trong đó: G là trọng lượng chất lỏng
V là thể tích chất lỏng
b. Mật độ khối lượng riêng: Mật độ là khối lượng của một đơn vị thể tích chất lỏng.
= m/V= G/gV= V/gV= /g kg/m³ (1.2)
Trong đó: là mật độ chất lỏng
(1.1)
: trọng lượng riêng
g: gia tốc trọng trường
c. Tỷ trọng: Là tỷ số giữa mật độ nhiên liệu ở 20C với mật độ của nước nguyên chất
ở 4C được kí hiệu là d20/4 hoặc 20/4. Tỷ trọng là một đại lượng không có thứ nguyên,
nó cho biết chất lỏng đang xét nặng hơn hay nhẹ hơn nước bao nhiêu lần.
- Khi nhiệt độ tăng, tỷ trọng giảm và ngược lại. Để tính tỷ trọng của nhiên liệu ở nhiệt
độ t bất kỳ ta dựa vào công thức sau:
t/4 = 20/4 - t -20
Trong đó: t/4 : tỷ trọng của nhiên liệu ở nhiệt độ t
: hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của tỷ trọng (tra bảng)
(1.3)
- Ở Anh, Mỹ, tỷ trọng được xác định bởi tỷ số giữa mật độ của nhiên liệu ở 60F (tức
là ở 15,5C) với mật độ của nước nguyên chất cũng ở 15,5C và được kí hiệu là
d15,5/ 15,5
.
Để tính tỷ trọng ở nhiệt độ t bất kì ta cũng tính tương tự:
dt/15,5 = d15,5/15,5 - t-15
(1.4)
(1.5)
Công thức chuyển đổi giữa F và C:
C = F- 325/9
d. Ý nghĩa của tỷ trọng:
- Giúp ta đánh giá sơ bộ chất lượng của nhiên liệu;
14
- Tính toán được chính xác được lượng nhiên liệu thực tế, khả năng dự trữ;
- Đánh giá một cách tương đối nhiệt trị thấp;
- Chọn đĩa tỷ trọng của máy lọc ly tâm;
- Đánh giá sự thay đổi chất lượng trong quá trình dự trữ, khai thác.
Bảng 1.1. Các thông số cơ bản của nhiên liệu dùng trên tàu thủy
MARINE OIL INTERNATIONAL LTD;
P.O.BOX 3152, ROAD TOWN, TORTOLA, BRITISH VIGIN ISLAND
BUNKER DELIVERY NOTE/RECEIPT
N0:
2K-170336
IMO N0: 9717735
VESSEL:
DATED:
28/06/2017
M/V TRUONG MINH DRAGON
BANGKOK
SUPPLY DATE:
AGENT NAME:
29/06/2017
PORT OF DELIVERY:
DELIVERY BARGE:
ANCHORE MARINE
INTERNATIONAL BUNKER
SERVICES, LTD
ALONG SIDE AT: 10:30 HRS
FOR ACCOUNT OF
SAMPLE SEAL N0:
DEPARTURE AT: 18:00 HRS
SUPPLIER: 10767-68
SHIP:
10769-70
QUANTITY AND GRADE OF OIL SUPPLY AS PER BELOW
PRODUCT NAME TRADE CODE
TEMP
°C/F
30
FACTOR
VOLUM
LITRES @15°C
METRIC
TONS
MARINE GAS OIL
MGO
IFO
0,9875
58845
50,000
INTERMEDIATE
FUEL OIL
LUBRICATING
OIL
DENSITY@15°C
0,8497
VISC@40°C 2,108
FLASH POINT OVER
60°C
SULPHUR CONTENT %Wt 0,420
REMARKS: BEFORE AND AFTER DISCHARGING C/E IS REQUESTED TO TAKE SOUNDING WITH
SUPPLIERʹS REPRESENTATIVES
THE FUEL OIL SUPPLIED IS IN COMFORMITY WITH REGULATION 14(1) AND REGULATION 18(1) OF
MARPOL 73/78 ANNEX VI.
MASTERʹS OR CHIEF ENGINEERʹS CERTIFICATE
RECEIVED ABOVE OIL IN GOOD CONDITION
SIGNED BY:...................................................................
SUPPLIERʹS CERTIFICATE
RECEIVED ABOVE OIL IN GOOD CONDITION
SIGNED BY:...............................................................
15
3. Nhiên liệu dùng cho động cơ Diesel
3.1. Nhiên liệu nhẹ
3.1.1. Dầu GO (Gas Oil)
Là sản phẩm sạch thu được từ quá trình chưng cất. Dầu gas oil có màu trắng, chất
lượng cao, tỷ trọng nhỏ, độ nhớt thấp, hàm lượng tạp chất thấp.
- Nhiệt trị cao.
- Giá thành cao.
Dầu GO được sử dụng cho động cơ cao tốc, công suất nhỏ, động cơ dùng trong
mục đích quân sự. Khi sử dụng cho động cơ Diesel và các thiết bị khác không cần
hâm sấy.
3.1.2. Dầu DO (Diesel Oil)
Là sản phẩm sạch thu được từ quá trình chưng cất. Dầu DO có màu hơi vàng và có
chất lượng thấp hơn dầu GO.
- Có độ nhớt, hàm lượng tạp chất thấp.
- Nhiệt trị thấp, giá thành thấp hơn dầu GO.
- Đặc điểm là cháy tốt, sản phẩm cháy tương đối sạch.
Dầu DO được sử dụng rộng rãi cho các động cơ Diesel công suất vừa và lớn. Khi
sử dụng dầu DO không cần hâm sấy.
3.1.3. Dầu MDO (Marine Diesel Oil)
- Có màu sẫm.
- Độ nhớt, hàm lượng tạp chất cao hơn so với dầu DO.
- Giá thành rẻ.
- Thường dùng cho động cơ Diesel có công suất lớn.
- Khi sử dụng không cần hâm sấy.
3.2. Nhiên liệu nặng HFO - Heavy Fuel Oil
- Là loại nhiên liệu có tỷ trọng, độ nhớt, hàm lượng tạp chất lớn.
- Có khoảng thay đổi rộng của độ nhớt theo nhiệt độ, vì vậy chỉ cần thay đổi nhiệt
độ hâm ta sẽ được độ nhớt thoả mãn yêu cầu khai thác.
- Là loại nhiên liệu giá thành thấp.
16
- Phải sử dụng máy lọc ly tâm để tách nước và cặn bẩn.
- Sản phẩm cháy không hoàn toàn so với nhiên liệu nhẹ.
Vì vậy nhiên liệu nặng thường được sử dụng cho máy chính công suất lớn, nồi
hơi, tua bin khí…
3.3. Nhiên liệu hòa trộn (Blended Oil)
- Là loại nhiên liệu được hòa trộn theo một tỷ lệ nhất định giữa nhiên liệu nặng
và nhiên liệu nhẹ để nâng cao tính kinh tế khi sử dụng nhiên liệu.
- Phải hâm sấy trước khi sử dụng.
Bảng 1.2. Một số tính chất chung của nhiên liệu diesel
GO
DIESEL
HFO
Số
Đơn
vị
Thông số kĩ thuật
(chỉ tiêu)
Giá trị
Giá trị Giá trị
Giá trị
TT
trung bình trung bình cao nhất giới hạn
1 Trị số xêtan (TSXT)
-
45
35-50
35
35
2
g/cm3 0,83 - 0,86 0,84 - 0,90 0,92
0,976
Tỉ trọng 200C
3
4
cst
cst
4,0 - 6,0
1,4 - 2,8
5,0 - 15,0
3,4 - 8,1
27,0
14,0
70
30
Độ nhớt, 200C
Độ nhớt, 37.80C
5 Độ tro
%
%
0,01 - 0,02 0,01- 0,02 0,02
0,2
16
6 Độ cốc
0,1- 0,35
2 - 3
0,1 - 0,5
1- 3
0,5
5
7 Độ axit, mg KOH/100ml
8 Hàm lượng lưu huỳnh, S
%
0,1 -0,3
-20 -10
0,2- 1,0
-10 -5
1,5
-15
3,0-4,5
9
0C
Nhiệt độ đông đặc, Td0d
-5 0
4. Ảnh hưởng của chất lượng nhiên liệu đến hoạt động của động cơ
4.1. Ảnh hưởng của độ nhớt
Độ nhớt ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ. Độ
nhớt phù hợp là độ nhớt mà nhà chế tạo đưa ra trong lý lịch máy.
+ Nếu độ nhớt cao quá: Dẫn đến chất lượng phun sương kém, sự hoà trộn hơi nhiên
liệu với ôxi trong động cơ kém đi, quá trình cháy không hoàn toàn, giảm hiệu suất
17
nhiệt của động cơ, tạo muội trong buồng đốt, bẩn cặp piston- xi lanh, bẩn tua bin khí
xả…
+ Nếu độ nhớt thấp quá: Chất lượng phun sương tốt, quá trình cháy sẽ hoàn toàn hơn,
nhưng lại làm tăng sự dò lọt ở bơm cao áp, vòi phun, làm giảm lượng nhiên liệu cung
cấp cho động cơ, tăng khả năng kẹt kim phun.
- Để khắc phục ảnh hưởng này ta làm như sau:
+ Đối với dầu nhẹ: Chọn nhiên liệu có khoảng độ nhớt phù hợp với lý lịch máy.
+ Đối với dầu nặng: Điều chỉnh nhiệt độ hâm dầu trước khi vào máy để đạt được độ
nhớt phù hợp theo yêu cầu trong lý lịch máy. Có 2 phương pháp điều chỉnh đó là sử
dụng bộ điều chỉnh độ nhớt tự động (Automatic Viscocity Control Unit), hoặc tra đồ
thị để chọn nhiệt độ hâm nhiên liệu.
4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ bén lửa, nhiệt độ đông đặc, trị số xê tan
4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ bén lửa
Nhiệt độ bén lửa là đại lượng đặc trưng cho sự an toàn về cháy nổ khi sử dụng và
bảo quản nhiên liệu. Vì vậy nhiệt độ hâm sấy dầu đốt ở các thùng két hở phải thấp
hơn nhiệt độ bén lửa ít nhất là 10C.
4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đông đặc
Nhiệt độ đông đặc của nhiên liệu cho biết khả năng bơm chuyển nhiên liệu qua hệ
thống đường ống mà không cần hâm sấy. Vì vậy cần lưu ý khi tàu hành trình trong
các vùng lạnh.
4.2.3. Ảnh hưởng của trị số xê tan TSXT
- Trị số xê tan là đại lượng đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu Dầu
nhẹ có TSXT lớn, dầu nặng có TSXT nhỏ.
- TSXT càng lớn thì thời gian trì hoãn sự cháy càng ngắn, động cơ càng dễ khởi động.
- Nhiên liệu chất lượng tốt có TSXT nằm trong khoảng 40 55.
4.3. Ảnh hưởng của các thành phần khác trong nhiên liệu
Hàm lượng của lưu huỳnh (S), cốc, tro xỉ, tạp chất cơ học và nước chứa trong
nhiên liệu có ảnh hưởng không tốt đến quá trình khai thác động cơ.
4.3.1. Lưu huỳnh
18
Ở điều kiện nhất định, lưu huỳnh sẽ kết hợp với ôxi, nước tạo thành axit sunfuaric
(H2SO4) gây ăn mòn các chi tiết của hệ thống nhiên liệu, ăn mòn bơm cao áp, vòi
phun, ăn mòn nhóm piston- xi lanh, cơ cấu phân phối khí,…
- Làm tăng lượng muội bám trong buồng đốt, làm tăng mài mòn các chi tiết động.
- Để tăng tuổi thọ cho động cơ thì hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu phải nằm
trong giới hạn cho phép. Phải dùng chất phụ gia để làm giảm tác hại của lưu huỳnh.
4.3.2. Hàm lượng cốc
Sử dụng nhiên liệu có hàm lượng cốc cao sẽ dẫn đến bám muội xung quanh các lỗ
của vòi phun, buồng đốt, các xu páp, các cửa hút, cửa xả, tạo muội trên bề mặt piston-
xi lanh, rãnh xéc măng, làm tăng mài mòn cơ học, bó xéc măng, tạo thành các vết
xước ở bề mặt piston- xi lanh.
4.3.3. Hàm lượng tro xỉ
- Làm tăng độ mài mòn của nhóm piston- xi lanh.
- Làm bẩn các xu páp, làm giảm tiết diện cửa hút, cửa xả.
- Làm bẩn cánh động, cánh tĩnh, dẫn đến làm việc mất cân bằng của tua bin khí xả.
4.3.4. Tạp chất cơ học
Tạp chất cơ học có trong nhiên liệu làm tăng sự mài mòn nhóm piston- xi lanh,
làm kẹt kim phun, làm bẩn dẫn đến mài mòn cặp piston xi lanh của bơm cao áp, làm
bẩn các phin lọc,…
4.3.5. Hàm lượng nước
- Nhiên liệu có lẫn nước làm cho động cơ khó khởi động, nếu nhiều nước động cơ
không thể khởi động được.
- Gây mòn, rỗ các bề mặt xu páp hút, xu páp xả.
5. Chọn nhiên liệu cho động cơ Diesel
5.1. Yêu cầu chung của việc chọn nhiên liệu
Việc chọn nhiên liệu sử dụng cho động cơ Diesel phải tuân theo một số yêu cầu
chung về phẩm chất, về đặc tính kĩ thuật như sau:
- Nhiên liệu sử dụng cho động cơ Diesel phải có đặc tính cháy và tính bay hơi phù
hợp với động cơ, bao gồm TSXT, thành phần tạp chất, nhiệt độ tự cháy, nhiệt độ bắt
cháy, tính bền kích nổ và nhiệt cháy. Nếu đạt được yêu cầu này thì việc khởi động
động cơ sẽ dễ dàng và không xuất hiện sự nổ rung.
19
- Nhiên liệu sử dụng cho động cơ Diesel phải có độ nhớt phù hợp với yêu cầu của
động cơ trong mọi điều kiện làm việc, điều kiện khí hậu thay đổi khác nhau, đảm bảo
chất lượng phun sương, tạo hỗn hợp trong xi lanh và luôn cháy tốt ở mọi chế độ làm
việc.
Hai yêu cầu trên đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt, nhiên liệu cháy hoàn toàn, ít
tạo muội ở vòi phun, buồng đốt, xu páp, hạn chế khả năng mài mòn các chi tiết trong
động cơ.
- Hàm lượng tạp chất trong nhiên liệu phải nằm trong giới hạn quy định, nhiên liệu
không được lẫn nhiều cặn bẩn, tạp chất gây ăn mòn, tạp chất cơ học. Mục đích bảo vệ
các chi tiết của động cơ như bơm cao áp, vòi phun,...khỏi bị tắc, kẹt và hạn chế ăn
mòn.
Nhiên liệu có đạt được ba yêu cầu trên hay không, không thể dùng phương pháp
trực quan mà phải sử dụng các phương tiện kĩ thuật để đánh giá chính xác trước khi
quyết định có sử dụng loại nhiên liệu đó hay không. Hơn nữa, khi chọn nhiên liệu
dùng cho từng loại động cơ, thiết bị máy móc phải đánh giá chất lượng thông qua các
đặc tính kĩ thuật, tính chất sử dụng cụ thể sau:
5.2. Yêu cầu đánh giá chất lượng cụ thể
Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật cần thiết phải sử dụng đến những phương pháp
phức hợp kỹ thuật - chuyên môn để đánh giá chất lượng nhiên liệu theo yêu cầu cụ thể
trong việc chọn nhiên liệu đưa vào sử dụng:
5.2.1. Tính chất bay hơi
- Thành phần phần cất: Các giá trị phần cất 10%; 50%; 90% và 98%.
- Áp suất hơi bão hoà.
- Sự phụ thuộc của tỉ tệ thành phần hơi- lỏng vào nhiệt độ: Các giá trị này cho phép
đánh giá xu hướng tạo nút hơi, hay là sự xuất hiện bọt khí.
5.2.2. Đặc tính cháy
- Nhiệt độ và nồng độ giới hạn của sự bốc cháy; đối với xăng là nhiệt độ bùng cháy,
bắt cháy; đối với nhiên liệu diesel chủ yếu là nhiệt độ tự cháy.
- Giới hạn cháy ổn định (còn gọi giới hạn của sự cháy bền): hệ số dư lượng không khí
α, thể tích không khí cần thiết của sự cháy L.
- Nhiệt cháy Q (còn gọi nhiệt trị) của nhiên liệu.
- Tính bền kích nổ: Trị số ốc tan (TSOT), các cấp kích nổ (theo từng loại nhiên liệu
20
Tải về để xem bản đầy đủ
66 trang
27423
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Nhiên liệu, chất bôi trơn và nước - Nghề: Khai thác máy tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nhien_lieu_chat_boi_tron_va_nuoc_nghe_khai_thac_m.pdf
