intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi khi động cơ làm việc ở chế độ phụ tải thấp

Chia sẻ: Liễu Yêu Yêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

21
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi khi động cơ làm việc ở chế độ phụ tải thấp" nhằm cung cấp cho người sử dụng sự hiểu biết về cấu trúc của hệ thống Mitsubishi METVTI (sau đây gọi là hệ thống VTI) lắp đặt trên các tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi của động cơ chính và ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khi động cơ hoạt động ở các chế độ phụ tải thấp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi khi động cơ làm việc ở chế độ phụ tải thấp

  1. Kỷ yếu Hội thảo khoa học cấp Trường 2022 Tiểu ban Cơ khí động lực Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Hệ Thống VTI Đến Các Thông Số Làm Việc Của Tua Bin Tăng Áp Khí Xả MET – Mitsubishi Khi Động Cơ Làm Việc Ở Chế Độ Phụ Tải Thấp Phan Cao An Trường Nguyễn Văn Phúc Viện Hàng hải Viện Hàng hải Trường Đại học Giao thông vận tải Trường đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam truong.phan@ut.edu.vn phuc.nguyen@ut.edu.vn Tóm tắt – Bài báo nhằm cung cấp cho người sử dụng cải tiến cho các tua bin tăng áp khí xả MET trên các sự hiểu biết về cấu trúc của hệ thống Mitsubishi MET- tàu biển với chi phí thấp, hoạt động tin cậy, hiệu quả, VTI (sau đây gọi là hệ thống VTI) lắp đặt trên các tua giúp cải thiện các thông số làm việc của tua bin tăng bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi của động cơ chính áp và làm giảm lượng tiêu hao nhiêu liệu ở động cơ và ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm khi hoạt động ở các chế độ tải thấp khác nhau. việc của tua bin tăng áp khi động cơ hoạt động ở các chế độ phụ tải thấp. II. CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG Từ khóa – Tua bin tăng áp MET, hệ thống MET-VTI CỦA HỆ THỐNG VTI cho tua bin tăng áp, chế độ làm việc với phụ tải thấp. A. Cấu tạo của hệ thống VTI I. GIỚI THIỆU Hệ thống VTI dùng để điều chỉnh, thay đổi công VTI là thuật ngữ viết tắt của cụm từ Variable suất của tua bin tăng áp ở hai cấp khác nhau bằng cách Timing Inlet – điều chỉnh lượng khí xả cấp vào tua bin thay đổi vị trí của van điều khiển được lắp bên trong (turbine) tăng áp. Hệ thống VTI được lắp đặt mới hoặc phần vỏ dẫn khí xả vào tua bin. Hệ thống có thể thuận lắp đặt bổ sung trên đường khí xả cấp vào tua bin tăng tiện lắp đặt bằng cách thay đổi ở phần vỏ trong dẫn khí áp của các dòng tua bin MET thuộc hãng Mitsubishi, xả vào tua bin (Gas inlet inner casing) [1]. Nhật Bản. VTI có thể dễ dàng được lắp đặt bổ sung, Hình 1. Hệ thống VTI lắp đặt cho tua bin tăng áp khí xả MET, Mitsubishi [2]. 25
  2. Phan Cao An Trường, Nguyễn Văn Phúc B. Chức năng của hệ thống VTI xả từ động cơ dẫn đến phần vỏ trong đóng lại, do đó, Đường dẫn khí xả từ phần vỏ ngoài (Outer casing) công suất của tua bin tăng áp giảm xuống. Ngược lại, và phần vỏ trong (Inner casing) vào vành ống phun ở khi van điều khiển mở, khí xả đi vào cả phần vỏ ngoài tua bin tăng áp được trang bị hệ thống VTI, ngăn cách và vỏ trong, khi đó, công suất của tua bin tăng lên. Đó nhau bằng một vách ngăn trên phần vỏ trong, có van chính là chức năng hoạt động của hệ thống VTI dùng điều khiển ở giữa. Khi van điều khiển đóng, dòng khí để điều khiển lượng khí xả cấp vào các tua bin tăng áp khí xả MET của hãng Mitsubishi [1]. Hình 2. Chức năng làm việc của hệ thống VTI trên các tua bin MET [1]. C. Van điều khiển Van điều khiển được sử dụng trong hệ thống VTI lắp đặt trên các tua bin tăng áp khí xả MET do hãng SOMAS sản xuất. Van có cấu tạo gồm thân van, bộ thực hiện, bộ định vị và cơ cấu phản hồi, bên cạnh đó, trang bị màng lọc khí để ngăn chặn sự cố bó kẹt van trong quá trình chuyển động. Van được điều khiển đóng mở bằng khí nén và tín hiệu điện. Trạng thái của van có thể được kiểm tra thông qua cơ cấu phản hồi. Trong trường hợp mất tín hiệu điều khiển bằng khí nén hay tín hiệu điện, van lập tức mở hoàn toàn. Khí nén có áp suất từ 5,5 đến 7,0 bar được cung cấp bộ thực hiện và bộ định vị để điều khiển đóng, mở van [1]. Hình 3. Cụm điều khiển đóng mở van của hệ thống MET-VTI [2]. 26
  3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi… D. Thử nghiệm tại xưởng đặc tính của hệ thống VTI trên tua bin tăng áp khí xả MET Tiến hành lắp đặt thử nghiệm hệ thống VTI cho tua bin tăng áp khí xả MET66MA – Mitsubishi, trên động cơ Hitachi MAN 6S60MC-C7, công suất 12.950 KW ở vòng quay 101 vòng/phút. Hình 4. Tua bin tăng áp khí xả MET66MA có trang bị hệ thống VTI [1]. Hình 5 là đồ thị nén của tua bin tăng áp khí xả, thể  Các đường bao biểu diễn hiệu suất của tua bin hiện mối quan hệ giữa các thông số thuộc quá trình tăng áp (đường cong hiệu suất sẽ tăng dần vào phía tăng áp ở tua bin Mitsubishi MET66MA-VTI có trang trong); bị hệ thống VTI, lắp đặt trên động cơ Hitachi MAN  Đường nét đứt bên trái thể hiện giới hạn làm việc 6S60MC-C7. Trong đó: ho của máy nén;  Trục tung biểu diễn hệ số tăng áp của tua bin c  Các đường cong biểu diễn tốc độ quay nT của (từ 1 đến 5); rotor tua bin (từ 7.100 đến 14.300 v/p).  Trục hoành biểu diễn lưu lượng không khí nén cấp vào xy lanh (cylinder) động cơ) tính bằng m3/s ở nhiệt độ 20oC; Hình 5. Đồ thị nén của tua bin tăng áp xả [1]. Đồ thị hình 6 biểu dễn mối quan hệ giữa phụ tải của động cơ và hiệu suất toàn phần thuộc tua bin tăng áp có trang bị hệ thống VTI [2]. 27
  4. Phan Cao An Trường, Nguyễn Văn Phúc Hình 6. Đồ thị hiệu suất toàn phần của tua bin tăng áp có hệ thống VTI [1]. Hình 7 biểu diễn đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa giảm suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ từ 3 đến 5 áp suất khí quét và suất tiêu hao nhiên liệu theo phụ g/KWh và được mở ra khi phụ tải của động cơ đạt đến tải của động cơ. Cơ cấu VTI đóng khi động cơ làm 75%, giúp làm tăng áp suất khí quét lên 0,35 bar [2]. việc ở các chế độ phụ tải từ 25% đến 75%, giúp làm Hình 7. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất khí quét và suất tiêu hao nhiên liệu theo phụ tải của động cơ [1]. D. Kiểm tra ảnh hưởng của hệ thống VTI đến sự làm quả kiểm tra cho thấy vành ống phun, các cánh của tua việc của tua bin tăng áp khí xả bin, phần vỏ trong và vỏ ngoài dẫn khí xả vào tua bin Tiến hành tháo, kiểm tra tình trạng của tua bin tăng trong tình trạng tốt. Hoạt động đóng mở van điều áp khí xả MET66MA sau 4.830 giờ hoạt động. Kết khiển dễ dàng, không bị bó kẹt [2]. Hình 8. Kiểm tra tình trạng tua bin sau thời gian làm việc với hệ thống VTI [1]. 28
  5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi… E. Thử nghiệm cải tiến tua bin tăng áp khí xả MET71MA với hệ thống VTI trên động cơ Wartsila 7RTA82T Tiến hành thử nghiệm lắp đặt mới hệ thống VTI cho hai tua bin tăng áp khí xả MET71MA trên động cơ chính Wartsila 7RTA82T của tàu Maersk Ingrid [2]. Hình 9. Cải tiến lắp đặt hệ thống VTI cho tua bin tăng áp MET71MA [1]. Hình 10. Phần vỏ trong dẫn khí xả và cụm van điều khiển [1]. Hình 11. Màn hình giám sát hệ thống VTI và trạng thái đóng, mở van. Tiến hành thử hoạt động của tua bin tăng áp khi xả có trang bị hệ thống VTI trong hành trình chạy biển trong 3 ngày, thu được các kết quả sau [2]: 29
  6. Phan Cao An Trường, Nguyễn Văn Phúc Hình 12. Đồ thị nén của tua bin tăng áp sau khi lắp đặt hệ thống VTI [1]. Hình 13. Đồ thị áp suất khí quét và phụ tải của động cơ [1]. 30
  7. Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống VTI đến các thông số làm việc của tua bin tăng áp khí xả MET – Mitsubishi… Hình 14. Biểu đồ so sánh hiệu suất toàn phần của tua bin [1]. Hình 15. Nhiệt độ khí xả ra khỏi tua bin [1]. III. KẾT LUẬN Qua thực nghiệm cho thấy, khi lắp đặt hệ thống Hãng Mitsubishi – Nhà chế tạo tua bin tăng áp khí VTI cho tua bin tăng áp khí xả MET71MA trên động xả MET đã nghiên cứu và đưa ra một số cải tiến, áp cơ chính Wartsila 7RTA82T, các kết quả thu được như dụng cho hệ thống tua bin tăng áp khí xả MET lắp đặt sau: trên các động cơ chính, nhằm làm tăng hiệu quả của Từ đồ thị nén ở hình 12: hệ thống tăng áp, tăng áp suất khí quét, giảm nhiệt độ  Chế độ khai thác 75% tải, hệ thống VTI mở van, khí xả ra khỏi tua bin, giảm suất tiêu hao nhiên liệu hệ số tăng áp là 3,23, hiệu suất của tua bin đạt 85%; của động cơ… khi khai thác động cơ ở các chế độ phụ  Nếu chuyển sang chế độ khai thác ở mức 70% tải, tải thấp. hệ số tăng áp là 3,05 khi hệ thống VTI mở van và hệ Cải tiến bằng cách lắp đặt hệ thống VTI ở phần vỏ số tăng áp là 3,33 khi hệ thống VTI đóng van; trong dẫn khí xả vào tua bin chính là một trong các  Mức phụ tải giảm xuống 65%, hệ số tăng áp giảm biện pháp đơn giản, hiệu quả và tin cậy để đảm bảo 2,88 khi hệ thống VTI mở van và hệ số tăng áp là 3,13 chất lượng hoạt động của tua bin tăng áp khí xả MET, khi hệ thống VTI đóng van; Mitsubishi phù hợp với các chế độ phụ tải khác nhau của động cơ.  Với chế độ 50% tải, khi hệ thống VTI đóng van, hệ số tăng áp vẫn có thể duy trì ở mức 2,42; 31
  8. Phan Cao An Trường, Nguyễn Văn Phúc  Các trường hợp khai thác ở chế độ phụ tải thấp, ở chế độ phụ tải thấp (hiệu suất tua bin ở chế độ tải dưới 75% và hệ thống VTI đóng van, giới hạn ho của thấp vẫn cao hơn so với tua bin không có lắp đặt hệ máy nén ở khoảng dự trữ là 15,3%, đảm bảo cho hệ thống VTI). thống tăng áp khí xả làm việc tốt, hiệu quả, không xảy Sau cùng, qua đồ thị nhiệt độ khí xả ra khỏi tua bin ra hiện tượng ho ở máy nén. tăng áp ở hình 15, nhận thấy: Phân tích từ đồ thị áp suất khí quét ở hình 13 cho  Đối với tua bin tăng áp có lắp đặt hệ thống VTI, thấy: ở chế độ 50% tải, nhiệt độ khí xả ra khỏi tua bin có thể  Đối với tua bin tăng áp có lắp đặt hệ thống VTI, giảm đến 250oC, thấp hơn 24oC so với ở tua bin tăng khi khai thác động cơ ở mức từ 75% tải trở lên, áp suất áp không có VTI (274oC); khí quét tăng lên 0,13 bar so với hệ thống tăng áp  Khi khai thác ở chế độ 75% tải, nhiệt độ khí xả ra không có trang bị hệ thống VTI; khỏi tua bin có thể giảm đến 238oC, thấp hơn 7oC so  Đối với tua bin tăng áp có lắp đặt hệ thống VTI, với ở tua bin tăng áp không có hệ thống VTI (245oC). khi khai thác ở chế độ tải thấp (70% tải, giảm dưới  Hoặc khi khai thác ở chế độ 70% tải và van mức 75% tải) và chuyển trạng thái van từ mở sang chuyển trạng thái từ mở sang đóng, nhiệt độ khí xả ra đóng, làm áp suất khí quét tăng lên 0,3 bar; khỏi tua bin có thể đạt đến mức 223oC, giảm thấp hơn  Đối với tua bin tăng áp có lắp đặt hệ thống VTI, 16oC so với khi van ở trạng thái mở. khi khai thác động cơ ở mức 50% tải và van ở trạng TÀI LIỆU THAM KHẢO thái đóng, áp suất khí quét tăng lên 0,34 bar so với hệ [1] Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery thống tăng áp không có trang bị hệ thống VTI. & Engine Co., Ltd, “Varianle turbine VTI”, Trong khi đó, từ đồ thị hiệu suất của tua bin tăng Mitsubishi Heavy Industries Group, Tokyo, áp ở hình 14, qua so sánh cho thấy: Japan, 2013.  Đối với tua bin tăng áp không lắp đặt hệ thống [2] Mitsubishi Heavy Industries Ltd., “Mitsubishi VTI, hiệu suất toàn phần cao nhất của tua bin đạt được exhaust gas turbocharger MET-VTI system – là 69%, ứng với hệ số tăng áp là 3,3. Đối với tua bin Instruction manual”, Tokyo, Japan, 2013. tăng áp có lắp đặt VTI, hiệu suất toàn phần cao nhất [3] Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery của tua bin có thể đạt được là 71%, ứng với hệ số tăng & Engine Co., Ltd, “Mitsubishi MET áp là 3,4 khi van mở và hiệu suất tua bin vẫn được duy Turbochargers - Updates”, Mitsubishi Heavy trì trong khoảng trên 69% đến gần 70% khi van đóng Industries Group, Tokyo, Japan, 2016. 32
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2