Xem mẫu
- Chương 5
CÁC CHẾ ĐỘ SẤY NÓNG VÀ DỪNG ĐỘNG CƠ
5.1. Ý nghĩa của chế độ sấy nóng
Chế độ sấy nóng là chế độ không ổn định, các thông số liên tục biến đổi
theo thời gian... đòi hỏi người khai thác phải hết sức chú ý. Chế độ sấy nóng có ý
nghĩa:
- ổn định trạng thái nhiệt của động cơ sau khi khởi động, trước khi nhận tải
để tránh ứng suất đột ngột...
- Việc sấy nóng động cơ được đảm bảo bằng sự nâng dần nhiệt độ các chi
tiết, nhiệt độ dầu bôi trơn (đến khoảng 400C), nước làm mát … đảm bảo cho động
cơ nhận tải mà không tăng đột ngột ứng suất cơ và nhiệt...
5.2. Sự thay đổi nhịêt độ của các chi tiết và ứng suất nhiệt
5.2.1. Đặc điểm chung về sự thay đổi nhiệt độ và các ứng suất nhiệt
- Sự thay đổi nhiệt độ của nắp xy
lanh, ống lót xy lanh và pít tông phụ thuộc t(
250)
vào thời gian sấy nóng và tải trọng cuối0 1
2
cùng mà động cơ sau khi khởi động đạt đến, 20 3
0
cũng như nhận các số liệu ban đầu để đánh 15 τ (p
giá các ứng suất nhiệt. 0 5
10 15 20
Hình 5.1. Sự thay đổi nhiệt độ
các phần bị đốt nóng nhất của
Hình 5.1. chỉ ra các đường cong thay đổi nắp máy (1), pít tông (2) và lót xy
c ủa
các nhiệt độ các lanh (3) phụ thuộc vào thời gian,
khi đưa điêzen 11Д tới chế độ
phần bị đốt nóng nhất của nắp xy lanh,67%tông và nắp xy lanh động cởi 11 ? (6?
pít công suất ngay sau khi kh ơ
30/38) khi đưa nó tới chế độ 67% công suất toàn bộ ngayộng khi khởi động.
đ sau
Ta thấy rằng nhiệt độ các chi tiết tăng mạnh nhất ở 40-60 giây đầu, sự đốt
nóng các chi tiết xảy ra hầu như đồng bộ. Sau đó tốc độ tăng nhiệt độ theo thời
gian bị giảm, qua 5-6 phút nhiệt độ trở nên gần ổn định.
- Tốc độ tăng nhiệt độ phụ thuộc vào chế độ sấy nóng đã chọn. Tải trọng
mà động cơ đạt đến ngay sau khi khởi động càng lớn thì sự đốt nóng xảy ra càng
mạnh, nhiệt độ bị tăng càng nhanh gần đến trị số cuối cùng, nhưng tốc độ tăng
nhiệt độ càng cao.
- - Mức độ ổn định cuối cùng của nhiệt độ các chi tiết nhóm xy lanh - pít tông
thực tế không phụ thuộc vào thời gian sấy nóng, còn khi các điều kiện tương
đương khác thì được xác định chỉ bằng công suất và số vòng quay mà động cơ đạt
đến. Ví dụ: khi đưa động cơ 11? tới cùng một chế độ (N e = 67%Neđm, n = 87%nđm)
với trường hợp đầu là 60 phút và trường hợp thứ hai là ngay sau khi khởi động,
nhiệt độ cuối cùng của đáy nắp xy lanh trong cả hai trường hợp được thiết lập
hầu như đồng nhất (212 và 2100C).
- Trị số ứng suất nhiệt trong vật liệu chi tiết bị đốt nóng được xác định theo
công thưc:
, kG/cm2 (5.1)
Trong đó: α - Hệ số giãn nở dài, cm/đo; E - Mô đun đàn hồi, kG/cm 2; ∆t - Độ
giảm nhiệt độ giữa các vách của chi tiết bị đốt nóng, 0C; µ - Hệ số Poát xông.
Từ công thức 5.1 thấy rằng độ giảm nhiệt độ trên một chi tiết khi đốt nóng
càng lớn thì ứng suất nhiệt trong nó càng cao.
- Những chênh lệch nhiệt độ lớn, và do đó những ứng suất nhiệt cao nhất
xuất hiện trong giai đoạn đầu sấy nóng.
5.2.2. Sự thay đổi nhiệt độ, ứng suất nhiệt trong các chi tiết của động cơ
a. Nắp xy lanh:
Các chênh lệch nhiệt độ đặc
1
biệt cao khi sấy nóng xuất hiện 5
trong nắp xy lanh ở vùng nối giữa
van thải và vòi phun. Độ sụt nhiệt 1
độ trong nắp xy lanh được chỉ ra 0
trên hình 5.2 và hình 5.3.
t 0C 100
- Khi sấy nóng, trên bề mặt đáy 50
Hình 5.2. Độ giảm nhiệt độ theo chiều
nắp xy lanh từ phía
dày đáy nắp xy lanh trong vùng nối giữa
khí cháy và từ phía làm mát có ứng supáp thải và vòi phun giữa 10 s sau khi có ứng
xu ất nén, còn trong phần qua theo chiều dày
khởi động, khi đưa động cơ 11Д tới chế
suất kéo, ở trung tâm đáy nắp - ứng suất nén, trên chu vi - ứng suất kéo.
độ 67% công suất ngay sau khi khởi động
- Nếu không tuân theo hướng dẫn t(
0
)
mà đưa động cơ nguội đột ngột nhận tải
10
thì ứng suất tổng từ áp suất khí, sức căng 0
của các gu jông nắp máy và sự thay đổi 50
nhiệt độ có thể vượt qua các giới hạn cho
D/2 150 100 50 0
phép và trong vật liệu nắp máy bị xuất
50 100 150 D/2
hiện các vết nứt. Hình 5.3. Độ giảm nhiệt độ trong đáy
nắp xy lanh theo hướng kính qua 10s sau
b. Pít tông: khởi động, khi đưa động cơ 11Д tới
67% công suất toàn bộ ngay sau khi khởi
- Mức độ nhiệt cực đại, tốc độ tăng các nhiệt độ và các ứng suất nhiệt trong pít
động
tông nhỏ hơn trong nắp xy lanh (hình 5.4).
Phần dẫn hướng của pít tông nhiệt độ tăng chậm hơn đầu pít tông bởi vì đầu pít
tông chịu tác dụng trực tiếp của khí cháy, còn phần thân dẫn hướng bị đốt nóng chỉ do sự
dẫn nhiệt của vật liệu.
l (mm)
Các ứng suất nhiệt trong pít
tông có giá trị lớn, nhưng đối với các
pít tông chế tạo bằng hợp kim nhôm
chúng không đến nỗi nguy hiểm do
tính dẻo cao của vật liệu. Các vết
nứt trong các pít tông ở giai đoạn sấy
nóng xuất hiện sớm hơn trong các
nắp máy.
25 50 75 t
c. Lót xy lanh: 0
( C)
Phần bị đốt nóng nhất của ống lót xy5.4. Độở đóm nhiệt đhiện độ giảm lớn nhất
Hình lanh và giả cũng xuất ộ trong pít
của nhiệt độ là phần không được làm máttheo chiều ủa nó, trong khu vkhởi ặt bích đỡ
tông phía trên c cao qua 30s sau ực m
động, khi đưa động cơ 11Д tới 67%
(hình 5.5).
công suất tồn bộ ngay sau khi khởi động
Khi sấy nóng, tốc độ tăng nhiệt độ và các ứng suất nhiệt trong vật liệu ống lót nhỏ
hơn trong nắp xy lanh và trong pít tông.
Với mục đích giảm các ứng suất nhiệt khi sấy nóng, rút ngắn thời gian sấy nóng và
nâng cao độ tin cậy khởi động người ta thực hiện sấy nóng sơ bộ động cơ trước khởi
động bằng cách bơm cưỡng bức qua động cơ nước nóng từ động cơ phụ đang làm việc
hoặc từ bộ sấy nóng nước.
- Sấy nóng sơ bộ động cơ đến 45-500C làm giảm ứng suất nhiệt 1,5-2 lần.
5.3. Sự thay đỉi khe hở giữa pít tông và xi lanh
Cùng với sự nâng cao nhiệt độ các chi l (mm)
tiết của động cơ, khi sấy nóng xảy ra sự thay
đổi các kích thước độ dài của chúng, các kích
thước này được xác định theo công thức:
D1 = D2 (1 + α∆t) (7.2)
ở đây:
D1 và D2 - Các kích thước độ dài ban
đầu và cuối cùng của chi tiết khi bị đốt nóng;
α - Hệ số dãn nở dài, mm/độ; 10 30 50
t( C)0
∆t – Sự thay đổi nhiệt độ khi đốt nóng,
0
C.
Sự giãn nở vì nhiệt của các chi
Hình 5.4. Độ giảm nhiệt độ trong
tiết dẫn đến thay đổi các khe hở giữa chúng. Những thay đổi lớn ều cao
ống lót xy lanh theo chinhất trong đại
lượng các khe hở là ở giữa pít tông và xy lanh. 30s sau khởi động, khi đưa
qua
động cơ 11Д tới 67% công suất
Việc sấy nóng chúng không đều và không ộồngay ời dẫn đkhởi động bị giãn
tồn bđ ng th sau khi ến pít tông
nở nhanh hơn ống lót xy lanh, và khe hở giữa chúng giảm đi. Việc giảm lớn khe hở
và không truyền đủ dầu đến các chi tiết nhóm xy lanh - pít tông khi sấy nóng có thể
gây ra xây xát pít tông. Điều này xảy ra khi khởi động động cơ nguội và cho nhận
tải lớn và vòng quay cao nhanh trong lúc nhiệt độ dầu bôi trơn thấp. Bởi vì dầu
nguội có độ nhớt cao đến bôi trơn ống lót xy lanh, đầu nhỏ thanh truyền hay làm
mát đáy pít tông với số lượng không đủ nên gây ra sự quá nóng cục bộ các phần
riêng biệt của pít tông và triệt tiêu hoàn toàn khe hở.
Theo mức độ sấy nóng và giãn nở của ống lót, khe hở nhận được giá trị bình
thường và được ổn định. Nếu sự sấy nóng động cơ được thực hiện khi tăng dần
tải trọng, thì khe hở được duy trì trong các giới hạn qui định cho phép và không gây
ra các xây sát chi tiết.
- 5.4. Sự thay đỉi nhiưt độ dầu bôI trơn và nưíc làm mát
Khi nhiệt độ giảm độ nhớt của dầu bôi trơn tăng và
việc chuyển dầu đến các bề mặt làm việc bị khó khăn.
Việc cung cấp không đủ dầu có thể gây ra nóng chảy
các ổ đỡ hoặc xây sát chúng. Cần phải coi việc đạt t (0C)
được nhiệt độ định mức của dầu bôi trơn sau khi khởi
80
động động cơ nguội là tiêu chuẩn quan trọng nhất để
xác định thời gian sấy nóng. 3
Nếu giả sử sự ổn định của nhiệt độ dầu, vách xy lanh và nước làm mát xảy ra
60
đồng thời thì việc xác định thời gian sấy nóng không có gì2 khăn.
khó
1
40
Nhưng sự sấy nóng dầu xảy ra chậm hơn nhiều so với sấy nóng vách xy
lanh và nước làm mát. Hình 5.6 giới thiệu các đường cong thay đổi nhiệt độ của
dầu và nước làm mát phụ thuộ20 thời gian sấy nóng.
c vào
Sự ổn định của nhiệt độ n0 c làm mát đạt được qua 10 phút, còn của dầu là
ướ
1 giờ. Qui luật thay đổi nhiệt độ dầu 10 nước gần giống nhau đối với các kiểu
và 30 50 70
τ (ph)
động cơ khác nhau. Hình 5.6. Sự thay đổi nhiệt độ của dầu (1),
Khả năng làm việc tin cậy của độngncơ sau khởộđộng đ(2) c đảước rabằng
ước vào đi ng cơ ượ và nm bảo
khỏi động cơ (3) phụ thuộc vào
nhiệt độ cực tiểu nào đó của dầuờiảo đảm cung a ấp ng cơ u9Д itới ững bộ ế độ xa
th b gian, khi đư c độ đủ dầ tớ nh ch phận
nhất. công suất tồn bộ sau 10 phút
Mặc dù các giới hạn thay đổi độ nhớt trong mối phụ thuộc vào nhiệt độ của
các loại dầu khác nhau thì không giống nhau song theo nguyên tắc, khi nhiệt độ
thấp hơn 15-200C thì xảy ra hiện tượng tăng đột ngột độ nhớt, vì vậy để rút ngắn
thời gian sấy nóng động cơ cần phải sấy nóng thêm cho dầu trước khi khởi động
động cơ.
Sấy nóng dầu đến nhiệt độ 15-200C không cho được hiệu quả cần thiết bởi
vì khi đi vào két tuần hoàn vào động cơ, dầu được tiếp xúc với các bề mặt nguội
và nhiệt độ dầu bị giảm nhiều. Để nhiệt độ dầu ra khỏi động cơ nằm trong giới
hạn 18-200C, cần phải sấy nóng trực tiếp cho dầu trong thùng chứa đến nhiệt độ
40-450C. Đối với các động cơ chậm tốc hay nặng có khối lượng kim loại lớn và
lượng dầu tuần hoàn cũng lớn thì thời gian sấy nóng yêu cầu phải dài hơn so với
động cơ cao tốc nhẹ.
5.5. Các chế độ sấy nóng ĐCĐT tàu quân sự
Chế độ sấy nóng được xác định bằng thời gian cần thiết để sấy nóng động
cơ.
- Thời hạn sấy nóng phụ thuộc vào kiểu động cơ, trạng thái nhiệt ban đầu của
nó, tả i tr ọ ng hiện tạ i củ a độ ng cơ khi sấ y nóng,… Thờ i gian sấ y nóng dao
độ ng trong giới hạ n từ 2 đế n 45 phút.
Thời gian sấy nóng và trình tự tăng tải trọng động cơ do nhà máy chế tạo quy
dịnh trên cơ sở các thử nghiệm đặc biệt. Các số liệu này ủã cho trong các hướng
dẫn khai thác. Động cơ được coi là đã sấy nóng và sẵn sàng nhận tải toàn bộ khi
với Ne và n ổn định đã cho thì nhiệt độ nước và dầu vào và ra khỏi động cơ được
nâng đến các giá trị quy định trong hướng dẫn và sau đó không thay đổi.
Thời gian sấy nóng là một trong các yéu tố xác định việc con tàu sẵn sàng nhổ
neo hoặc tăng hành trình đến toàn bộ. Sấy nóng có thể là bình thường hay khẩn
cấp.
- Khi sấy nóng bình thường, tải trọng được tăng từng cấp với việc duy trì thời
gian làm việc của động cơ trên mỗi cấp tải trọng.
- Khi sấy nóng khẩn cấp, thứ tự và thời gian đưa động cơ tới công suất toàn
bộ được xác định trong các hướng dẫn của nhà máy chế tạo.
Trong các trường hợp khẩn cấp, việc rút ngắn thời gian sấy nóng có thể đạt
được bằng cách giảm thời gian từng cấp riêng biệt khi sấy nóng; bằng cách
chuyển một phần nước làm mát vào khoang hút của bơm tuần hoàn ngoài động cơ,
giảm lượng nước ngoài mạn.
Khi đó cần phải nhớ rằng động cơ được sấy nóng càng nhanh thì ứng suất
nhiệt trong đó càng cao. Nếu khi sấy nóng bình thường có đủ dự trữ bền trong các
chi tiết về ứng suất, thì khi sấy nóng khẩn cấp dự trữ này bị dẫn đến cực tiểu, và
việc làm sai sót nhỏ nhất so với hướng dẫn có thể dẫn đến các gãy vỡ hay hư
hỏng động cơ.
Chuẩn bị khẩn cấp các động cơ chính vào khởi động và sự sấy nóng khẩn cấp
được thực hiện trong các trường hợp đặc biệt và chỉ theo lệnh của thuyền trưởng.
Trong mỗi trường hợp sấy nóng khẩn cấp cần phải có ghi chép trong lý lịch máy.
Khi thực hiện sấy nóng khẩn cấp, ngành trưởng cơ điện phải thi hành các biện
pháp bổ sung để bảo đảm sự làm việc bình thường của động cơ.
Dưới đây dẫn ra các số liệu về nhiệt độ cuối cùng hoặc thời gian dự định cho
sấy nóng của một số động cơ điêzen tàu chiến:
- 1. Động cơ M -503: được coi là hoàn toàn được sấy nóng và sẵn sàng nhận tải
toàn bộ, khi nhiệt độ dầu vào không thấp hơn 600C còn nhiệt độ nước ra không
thấp hơn 750C.
2. Động cơ 40?M: thời gian dự định từ trạng thái nguội được dẫn đến công
suất toàn bộ là 13 phút.
3. Động cơ 6?H 30/38: thời gian dự định đưa động cơ từ trạng thái nguội đến
nhận công suất toàn bộ là 13 phút.
4. Động cơ 37?: thời gian dự định đưa động cơ từ trạng thái nguội đến nhận
công suất toàn bộ là 45 phút; khi sấy nóng khẩn cấp, thời gian này có thể rút ngắn
còn 25 phút.
5. Động cơ kiểu 61: trước khởi động, nước và dầu được sấy nóng sơ bộ đến
nhiệt độ 400C sau đó động cơ được đưa đến công suất toàn bộ sau 15 phút; trong
các trường hợp khẩn cấp, thờ i gian sấ y nóng có thể đượ c rút ngắ n còn 10 phút.
5.6. Giảm tải và dừng động cơ
Dừng động cơ cũng như sấy nóng nó, là chế độ không ổn định, khi đó nhiệt
độ các chi tiết, nước làm mát và dầu bôi trơn, các khe hở lắp ghép của các chi tiết
và các thông số của quá trình công tác bị thay đổi.
Khi cho động cơ chính trên tàu ngừng hoạt động, đầu tiên cần phải giảm đều
số vòng quay đến hành trình nhỏ nhất và cho động cơ làm việc ở chế độ này 5-8
phút, và sau đó dừng máy. Các động cơ cao tốc có khớp trục đảo chiều được dừng
ở hành trình chạy không tải khi tách khớp trục đảo chiều.
Dừng đột ngột động cơ đang làm việc gần hay ở công suất toàn bộ, gây ra đốt
nóng các chi tiết nhóm xylanh - pít tông do ngừng tuần hoàn dầu và nước. Các ứng
suất nhiệt cao xuất hiện do các chi tiết nguội đi không đồng đều. Vào giai đoạn
đầu tiên sau khi dừng điêzen, ứng suất sẽ đạt cực đại, bởi vì chính trong thời kỳ
này tốc độ giảm nhiệt độ của các bề mặt bị đốt nóng sẽ lớn nhất. Các ứng suất
nhiệt độ cao khi dừng đột ngột động cơ có thể là nguyên nhân xuất hiện các vết
nứt trong các pít tông và nắp xylanh.
Ngoài ra sau khi dừng đột ngột, nhiệt độ các bề mặt nóng nhất của nắp máy,
pít tông và ống xy lanh bắt đầu giảm, còn nhiệt độ các bề mặt được làm mát khi
làm việc khi đó sẽ bị tăng lên do ngừng được nước làm mát. Điều này gây nên hiện
- tượng tạo keo cốc của dầu trong các rãnh xéc măng, trong các khoang trong của pít
tông được làm mát và trên bề mặt làm việc của xylanh.
Để giảm các ứng suất nhiệt xuất hiện khi dừng đột ngột động cơ nóng và
ngăn ngừa sự tạo keo cốc dầu, sau khi dừng phải bơm sục dầu cho động cơ trong
khoảng 4 ÷ 5 phút đồng thời quay trục khuỷu bằng thiết bị quay trục.
nguon tai.lieu . vn
