Động cơ Diesel chính tàu thủy là trái tim của con tàu, nó quyết định đến tốc độ và khả năng khai thác hiệu quả của con tàu. Vì thế việc khai thác động cơ một cách an toàn, tin cậy, hiệu quả là vô cùng quan trọng.
Các chi tiết của động cơ Diesel tàu thủy được chế tạo từ các loại vật liệu khác nhau. Mỗi loại vật liệu chỉ làm việc được với một giới hạn nhiệt độ nhất định, vì vậy để đảm bảo an toàn cho các chi tiết của động cơ, trong thời gian động cơ Diesel làm việc phải được làm mát.
Theo công chất làm mát thì động cơ Diesel có hai loại: Động cơ Diesel làm mát bằng gió và động cơ Diesel làm mát bằng nước.
Trong một số trường hợp việc bố trí lắp đặt hệ thống làm mát bằng nước gặp khó khăn, chẳng hạn động cơ Diesel trên bộ, động cơ Diesel sử dụng làm máy phát sự cố ở trên tàu (động cơ được lắp đặt ở tầng trên cao so với mực nước biển). Trong những trường hợp này người ta thường trang bị động cơ Diesel công suất nhỏ làm mát bằng gió. Đối với động cơ làm mát bằng gió thì sơ my xilanh, sinh hàn dầu nhờn có cấu tạo dạng cánh tản nhiệt, làm mát bởi quạt gió được lắp ở phía đầu máy và do động cơ dẫn động.
Động cơ Diesel làm mát bằng gió
Đối với động cơ Diesel công suất lớn, hầu hết đều được làm mát bằng nước. Mặc dù so với làm mát bằng gió thì làm mát bằng nước rất dễ xảy ra ứng suất nhiệt, ăn mòn chi tiết, nhưng hiệu quả làm mát cao hơn. Có hai phương pháp làm mát bằng nước là làm mát trực tiếp và làm mát gián tiếp.
Hệ thống làm mát trực tiếp lấy nước biển từ ngoài tàu vào làm mát cho động cơ, sau khi làm mát được xả trực tiếp ra biển. Hệ thống làm mát có đặc điểm là: Hệ thống đơn giản, không cần trang bị sinh hàn nước ngọt, không cần bơm nước ngọt làm mát. Nhưng có nhược điểm là nhiệt độ nước làm mát ra khỏi động cơ không được vượt quá 55°C. Một số hạn chế của hệ thông này là:
- Khi tàu chạy ở vùng có nhiệt độ nước biển thay đổi lớn, làm cho nhiệt độ bề mặt làm mát thay đổi, dẫn đến làm tăng ứng suất nhiệt.
- Chất lượng nước làm mát kém, tăng đóng cáu cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt, tăng ăn mòn điện hoá, giảm khả năng trao đổi nhiệt, tăng ứng suất nhiệt.
- Nhiệt độ nước làm mát thấp làm tăng tổn thất nhiệt năng, giảm hiệu suất nhiệt, giảm công suất của động cơ.
Hệ thống làm mát gián tiếp là nước ngọt tuần hoàn làm mát động cơ và trao nhiệt cho nước biển làm mát thông qua sinh hàn nước ngọt làm mát. Hệ thống làm mát gián tiếp có đặc điểm là: Nâng cao được nhiệt độ nước làm mát ra khỏi động cơ, phạm vi điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát lớn, vì vậy giảm được tổn thất nhiệt, giảm ứng suất nhiệt, nâng cao công suất động cơ. Chất lượng nước làm mát cao, giảm được đóng cáu cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt, giảm ăn mòn. Tuy nhiên hệ thống có nhược điểm là cồng kềnh, phức tạp.
Hiện nay trên đội tàu biển Việt Nam, do trên tàu không trang bị máy chưng cất nước ngọt (trên các tàu trọng tải nhỏ) hay có trang bị nhưng việc khai thác không hiệu quả (trên các tàu trọng tải lớn) vì vậy, không chưng cất được nước ngọt hoặc không đủ cho sinh hoạt, cho nồi hơi, làm mát động cơ Diesel. Nước làm mát động cơ Diesel được mua từ trên bờ thường chất lượng kém, cáu cặn nhiều, mặt khác trình độ và ý thức của người khai thác còn hạn chế, thường dẫn đến những hậu quả sau đây:
- Các bề mặt làm mát nhanh bị bẩn, bám cáu cặn nhiều (sinh hàn, bề mặt bên ngoài sơ mi xi lanh, khoang làm mát xu páp xả);
- Hiệu quả trao đổi nhiệt kém, nhiệt độ nước làm mát, dầu nhờn cao;
- Các chi tiết động cơ bị nứt do ứng suất nhiệt;
- Các doăng làm kín khoang làm mát bị rò rỉ;
- Bề mặt làm mát, các gờ lắp doăng bị ăn mòn, rỗ nhiều;
Các biện pháp nâng cao hiệu quả làm mát động cơ Diesel tàu thủy
Việc nâng cao chất lượng làm mát quyết định đến hiệu quả trao đổi nhiệt, giảm ứng suất nhiệt cho các chi tiết động cơ, nâng cao công suất và kéo dài tuổi thọ cho động cơ. Để nâng cao chất lượng làm mát động cơ Diesel tàu thủy, các biện pháp cần được áp dụng triệt để như sau:
Nhóm biện pháp thứ nhất: Sử dụng nước làm mát có chất lượng cao
- Nhận nước từ nguồn nước trên bờ có chất lượng tốt;
- Sử dụng nước chưng cất có sẵn trên tàu.
Nhóm biện pháp thứ hai: Kiểm soát chất lượng nước và xử lý nước làm mát cho động cơ
- Định kỳ phân tích nước làm mát và xử lý nước làm mát bằng hóa chất;
- Khi bảo dưỡng, sửa chữa có xả nước làm mát ra khỏi động cơ, thì sau khi bảo dưỡng xong buộc phải phân tích và xử lý nước làm mát.
Nhóm biện pháp thứ ba: Nâng cao hiệu quả làm việc của sinh hàn nước ngọt làm mát
- Thường xuyên theo dõi khả năng làm việc của sinh hàn nước ngọt để có kế hoạch vệ sinh;
- Định kỳ vệ sinh sinh hàn và kiểm tra, thay thế kẽm chống ăn mòn;
- Duy trì bơm nước ngọt làm mát luôn ở trong tình trạng kỹ thuật tốt, đảm bảo lưu lượng, cột áp.
Nhóm biện pháp thứ tư: Khai thác nhiệt một cách hợp lý
- Duy trì chế độ hâm nước làm mát khi động cơ không hoạt động;
- Thay đổi tải của động cơ một cách từ từ, tránh đột ngột (đặc biệt khi động cơ mới hoạt động);
- Điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát hợp lý trong thời gian điều động tàu.
Tin từ Khoa Khai thác máy tàu biển – Trường cao đẳng Hàng hải I