Tổ hợp tuabin tăng áp là một trong những bộ phận quan trọng nhất của hệ thống động lực chính của con tàu. Hiện tượng gây rung động mạnh và tiếng ồn lớn ở tuabin tăng áp (ho tuabin) là một hiện tượng ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của tổ hợp tăng áp và làm giảm hiệu suất của tổ hợp. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu mọi thứ về hiện tượng ho tuabin.
Ho tuabin là gì?
Ho tuabin tăng áp có thể được định nghĩa là rung động mạnh của tạo ra mức âm thanh lớn đến từ phía đầu quạt gió hoặc máy nén của tổ hợp tăng áp.
Kinh nghiệm cho thấy nó thường xẩy ra ở động cơ diesel thấp tốc, và bất kỳ một sỹ quan máy tàu viễn dương nào cũng từng được nghe thấy âm thanh “gào to” này tạo ra từ động cơ ít nhất một lần trong sự nghiệp làm việc trên tàu biển của mình.
Bất cứ khi nào xảy sự gián đoạn dòng khí chảy trong tổ hợp tăng áp, khí quét sẽ đảo ngược thổi qua bộ khuếch tán và cánh máy nén đi ngược bên vào trong ở phía quạt gió, gây ra rung động và tiếng ồn.
Nói một cách đơn giản, một khối lượng lớn luồng không khí dao động có thể gây ra rung động cho cánh quạt máy nén của tuabin tăng áp và các cánh hướng của nó, khiến máy nén không thể hoạt động bình thường. Như một phản ứng, điều này tạo ra tiếng ồn lớn, được gọi là ho (kèm theo rung động) máy nén.
Ảnh minh hoạc của ABB (abb.com)
Các thuật ngữ khác, chẳng hạn như tăng áp bị ho hoặc tăng động cơ bị ho, cũng có thể được sử dụng để mô tả hiện tượng này, nhưng hiện tượng ho là thành phần liên quan trực tiếp là máy nén của tổ hợp tăng áp hoặc máy nén tuabin.
Phía tuabin hoặc phía khí xả của bộ tăng áp không đóng vai trò trực tiếp gây ra quá trình ho. Tuy nhiên, nó chắc chắn có thể ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của cả tổ hợp tăng áp, điều có thể dẫn đến ho tuabin tăng áp.
Hình ảnh minh họa tổ hợp tuabin tăng áp
Trong quá trình động cơ hoạt động trên biển, một số hiện tượng ho có thể xảy ra vì chúng cũng phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài như trạng thái mặt biển, điều kiện thời tiết, thay đổi động cơ đột ngột trong ma-nơ, điều động dừng tàu tránh va, v.v... Trong những trường hợp này hiện tượng ho máy nén như vậy là có thể chấp nhận được.
Tuy nhiên, sĩ quan máy trên tàu phải đảm bảo rằng tình trạng của ổ đỡ trục rô-to tua bin tăng áp và dầu bôi trơn ở trong tình trạng làm việc tốt.
Nếu hiện tượng ho xảy ra trong quá trình hoạt động bình thường của động cơ và tần suất ho tua bin của động cơ gia tăng cao, nó có thể dẫn đến hư hỏng ổ đỡ trục và trong một số trường hợp, có thể gây hỏng hóc cơ khí cho rô-to máy nén. Do đó, tuabin tăng áp ho là kết quả của các bộ phận khác nhau của động cơ không hoạt động đồng bộ.
Sơn mi xi lanh động cơ hoặc hệ thống cung cấp nhiên liệu bị mòn có thể dẫn đến ảnh hưởng trong hoạt động của động cơ và tổ hợp tăng áp. Điều này sẽ dẫn đến lưu lượng dòng không khí đến máy nén có áp suất thấp hơn so với áp suất ngược tăng cao (áp suất cản), làm cho máy nén bị ho.
Do đó, tổ hợp tăng áp phải phù hợp với mức độ tiêu thụ không khí của động cơ và áp suất khí quét trên phạm vi hoạt động của động cơ và không được vượt quá giới hạn gây ho máy nén.
Đường đặc tính giới hạn ho
Như thể hiện trong biểu đồ, đường đặc tính khai thác của động cơ phải duy trì áp suất và thể tích của khí nạp tại điểm A để duy trì trạng thái cân bằng và hoạt động hiệu quả của tổ hợp tăng áp. Giả sử thể tích khí nạp tăng; Áp suất dòng khí sẽ giảm trên đường tốc độ tàu không đổi. Để duy trì trạng thái cân bằng, tức là duy trì ở trên đường đặc tính khai thác, thì khối lượng khô khí phải giảm.
Biểu đồ minh hoặc đặc tính giới hạn ho của máy nén
Tuy nhiên, nếu khối lượng không khí dịch sang điểm B (ở cùng áp suất với điểm A) giảm nhẹ, áp suất trên đường tốc độ không đổi sẽ giảm. Ở giai đoạn này, máy nén sẽ không thể duy trì áp suất cần thiết và lượng không khí sẽ giảm xuống ít hơn nữa, dẫn đến máy nén sẽ bị ho.
Các thuật ngữ liên quan đến tổ hợp tăng áp bị ho
Ho tuabin khi áp suất giảm: Chu kỳ ho có độ giảm áp suất cụ thể và nếu chu kỳ tiếp tục mà không thay đổi điểm hoạt động, mức độ giảm áp suất sẽ giữ nguyên.
Thời gian của chu kỳ ho: Thời gian ho tuabin bắt đầu cho đến khi điểm khai thác được thay đổi để đạt đến trạng thái cân bằng lại, tức là kết thúc đợt biến động ở động cơ.
Thay đổi nhiệt độ khi ho: Khi xảy ra ho tuabin, luồng không khí nạp sẽ quay đảo ngược, dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ của dòng ngược.
Thay đổi tốc độ quay tuabin tăng áp khi ho: Trục của tổ hợp tăng áp gắn cánh máy nén và vành bánh cánh tuabin cũng sẽ bị thay đổi tốc độ trong quá trình máy nén bị ho.
Do đó, bộ tăng áp phải phù hợp với mức độ tiêu thụ không khí nạp của động cơ và áp suất trên phạm vi hoạt động của động cơ và không được giảm xuống vùng giới hạn ho.
Phân cấp mức độ ho tuabin tăng áp
Ho nhẹ: Mức độ ho xảy ra ở mức độ nhẹ và không đáng kể. Chúng có thể phát sinh do không có sự đảo ngược dòng chảy không khí và dao động nhỏ về áp suất.
Ho vừa phải: Mức độ ho vừa phải xảy ra do rung động tần số thấp với mức dao động áp suất dòng khí đáng kể hơn.
Ho mạnh: Đây là tình trạng nghiêm trọng khi sự đảo ngược của dòng khí khối lượng lớn xảy ra trong máy nén, dẫn đến tuabin rung động, ho mạnh.
Vincent Nguyễn
Nguồn: marineinsight
