Giáo trình Hệ thống động lực tàu thủy 2 - Nghề: Sửa chữa máy tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẰNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐỘNG
LỰC TÀU THỦY 2
NGHỀ: SỬA CHỮA MÁY TÀU THỦY
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:
ngày tháng năm 2017 của
Hiệu trường Trường Cao đẳng Hàng hải I
Hải Phòng, năm……
1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách 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 cꢀm.
2
LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Hệ thống động lực tàu thủy 2 được biên soạn theo đề cương chi
tiết môn học “Hệ thống động lực tàu thủy 2” cho hệ Cao đẳng nghề Sửa chữa máy
tàu thủy - Trường Cao đẳng Hàng hải I.
Giáo trình này được dùng làm tài liệu giảng cho giảng viên dạy và học tập
của sinh viên nghề Sửa chữa máy tàu thủy.
Khi biên soạn giáo trình, chủ biên đã cố gắng cập nhật những kiến thúc mới
có liên quan đến môn học phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn
những nội dung lý thuyết với những vꢀn đề thực tế, để giáo trình có tính thực tiễn
cao.
Nội dung của giáo trình được biên soạn với dung lượng 03 chương tương
đương với 30 giờ.
Trong quá trình biên soạn, chủ biên đã nhận được sự giúp đỡ của Hội đồng
Khoa học & Đào tạo trường Cao đẳng Hàng hải I trong việc hiệu đính và đóng góp
thêm nhiều ý kiến cho nội dung giáo trình.
Mặc dù đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi khiếm khuyết. Rꢀt
mong nhận được ý kiến đóng góp của người sử dụng. Mọi góp ý xin được gửi về
địa chỉ: Khoa Cơ khí - Trường Cao đẳng Hàng hải I số 498 Đà nẵng – Quận Hải
An – Thành phố Hải Phòng.
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Ths. Trần Việt Dũng
3
MỤC LỤC
STT
Nội dung
Trang
1
2
3
4
5
Lời nói đầu
Mục lục
3
4
5
6
8
8
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Danh mục bảng, hình vẽ
Nội dung
Chương 1: Các hệ thống trong hệ động lực tàu thuỷ
1. Hệ thống nhiên liệu
8
15
24
31
2. Hệ thống làm mát
3. Hệ thống bôi trơn
4. Hệ thống khí nén
33
35
36
38
39
43
50
59
5. Hệ thống hút khô đáy tàu (lacanh) và hệ thống cứu đắm
6. Hệ thống nước dằn (ballast)
7. Hệ thống thông gió
8. Hệ thống khí thải, tiêu âm
9. Hệ thống phục vụ sinh hoạt
10. Hệ thống chữa cháy
11. Hệ thống của tàu đặc biệt
Chương 2: Bố trí buồng máy tàu thủy
1. Số lượng, kích thước,vị trí của buồng máy và quan hệ giữa vị
trí, kích thước buồng máy với việc thiết kế tàu
2. Bố trí các thiết bị máy trong buồng máy
3. Sử dụng hợp lý thể tích, diện tích buồng máy và các biện pháp
an toàn trong buồng máy
59
59
62
4. Quy trình bố trí buồng máy
64
65
5. Quy trình bố trí buồng máy
Chương 3: Đặc tính công tác của Diesel tàu thủy và sự phối hợp
công tác giữa động cơ với chân vịt
67
1. Khái niệm về chế độ làm việc và đặc tính của động cơ diezel
tàu thuỷ
2. Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chong chóng
3. Phạm vi công tác của động cơ lai chong chóng định bước và
khả năng mở rộng của nó.
67
71
74
79
6
Tài liệu tham khảo
4
DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH
Ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ
Giải thích
Đ/c Diesel
Dầu F.O
Ne
Động cơ Diesel
Dầu ma dút, dầu nặng
Công suꢀt có ích
Tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN
5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình vẽ
1 Hình 1.1. Hệ thống vận chuyển nhiên liệu
2 Hình 1.2. Hệ thống F.O phục vụ
TT
Trang
12
13
14
18
20
29
30
33
34
35
45
46
47
48
49
53
69
69
70
3 Hình 1.3. Hệ thống lọc F.O và D.O
4 Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nước biển làm mát
5 Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống nước ngọt làm mát
6 Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống vận chuyển và lọc dầu nhờn
7 Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống dầu nhờn phục vụ
8 Hình 1.8. Hệ thống không khí nén
9 Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống la canh buồng máy
10 Hình 1.10. Hệ thống dằn tàu
11 Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cꢀp nước bằng khí nén
12 Hình 1.12. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nước thải vệ sinh
13 Hình 1.13. Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn nước thải
14 Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn nước thải có sử dụng khí nén
15 Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thoát nước
16 Hình 1.16
17 Hình 2.1.
18 Hình 2.2.
19 Hình 2.3.
20 Hình 2.4.
21 Hình 2.5.
22 Hình 2.6.
23 Hình 2.7.
70
71
71
72
24 Hình 2.8.
25 Hình 2.9.
26 Hình 2.10.
27 Hình 2.11.
73
75
75
76
6
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Hệ thống động lực tàu thủy 2
Mã môn học: MH 6520131.18
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Vị trí: Môn học Hệ thống động lực tàu thủy 2 là môn học chuyên môn cho
nghề Sửa chữa máy tàu thủy, được bố trí học sau môn học Kết cꢀu tàu, môn học
máy phụ tàu thủy, môn học Động cơ Diesel 1,2 và môn học Hệ thống động lực tàu
thủy 1. Môn học này học trước mô đun Sửa chữa hệ trục tàu thủy, vận hành động
cơ Diesel.
- Tính chꢀt: Hệ thống động lực tàu thủy 2 là môn học chuyên môn nghề,
trang bị cho người học những kiến thức và một số kỹ năng cơ bản về các hệ thống
động lực trên tàu thủy.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học:
+ Trang bị kiến thức cho người học về hệ thống động lực tàu thủy.
+ Tạo kỹ năng bố trí được thiết bị động lực chính và các thiết bị phụ khácm
trên tàu thủy một cách hợp lý.
Mục tiêu của môn học:
- Về kiến thức:
+ Trình bày được khái niệm về hệ động lực tàu thủy, các loại hệ thống động
lực tàu, khái niệm về hệ trục và các thiết bị của hệ trục, các loại phương thức và
thiết bị truyền động thủy lực, các loại ly hợp ma sát, dao động trên tàu thủy. Trình
bày được kết cꢀu các bộ phận của hệ trục tàu thủy. Nhận biết được các loại hệ
thống động lực tàu thủy.
- Về kỹ năng:
+ Xác định được cách bố trí các thiết bị của hệ thống động lực tàu thủy.
+ Sử dụng các thiết bị của hệ trục, các loại ly hợp ma sát một cách hợp lý
trên tàu;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ và tính
khoa học trong tổ chức thực hiện các công việc cho sinh viên.
Nội dung môn học:
7
CHƯƠNG 1: CÁC HỆ THỐNG TRÊN TÀU THỦY
Mã chương: MH 6520131.18.01
Giới thiệu:
Chương này giới thiệu khái quát các thiết bị trong hệ động lực tàu thủy, các
hệ động lực tàu thủy cũng như đưa ra các yêu cầu hay cách thức khi chọn lựa hệ
động lực và động cơ chính.
Mục tiêu:
- Nêu được đầy đủ tên và chức năng các thiết bị của hệ thống động lực tàu
thủy;
- Giải thích được sơ đồ cꢀu tạo các loại trang trí động lực;
- Có thái độ đúng đắn trong học tập.
Nội dung chính:
1. Hệ thống nhiên liệu
1.1. Phân loại nhiên liệu
Khi thiết kế hệ thống nhiên liệu thì điều đầu tiên là phải xác định được loại
nhiên liệu dùng cho hệ thống, bởi vì tính chꢀt của từng loại nhiên liệu có ảnh
hưởng trực tiếp đến sự làm việc của động cơ và kết cꢀu của hệ thống nhiên liệu.
Nhiên liệu dùng cho trang trí động lực tàu diesel có hai loại: Loại thứ nhꢀt
có độ nhớt cao và tỷ trọng lớn, loại thứ hai có độ nhớt thꢀp và tỷ trọng nhỏ. Loại
đầu tiên còn gọi là dầu nặng (F.O), loại thứ hai gọi là dầu nhẹ (D.O).
Nhiệt trị của nhiên liệu tối thiểu vào khoảng 9800 (kCal/kg) (theo TCVN).
Nhiên liệu được khai thác ở nhiều nơi khác nhau, phương pháp chế biến khác
nhau, do đó mặc dù cùng là loại dầu nhẹ hoặc dầu nặng nhưng tính chꢀt lý hóa của
chúng lại rꢀt khác nhau. Một số loại dầu có tính năng rꢀt tốt, độ nhớt nhỏ nhưng
tính chꢀt hóa học của loại dầu lại kém, trong quá trình dự trữ thường hay tự phân
giải thành sáp hoặc đông cứng. Do đó để chọn được một loại dầu phù hợp cho hệ
thống nhiên liệu cần phải dựa trên những chỉ tiêu sau:
– Độ nhớt;
– Tỷ trọng;
– Điểm đông đặc hoặc điểm vân hóa;
– Nhiệt độ chớp lửa;
– Thành phần lưu huỳnh.
a. Độ nhớt
Đây là chỉ tiêu quan trọng nhꢀt khi chọn nhiên liệu. Chỉ tiêu này bị thay đổi
theo áp suꢀt và nhiệt độ. Khi áp suꢀt tăng thì độ nhớt tăng, khi nhiệt độ tăng thì độ
nhớt giảm. Đặc tính này rꢀt quan trọng khi thiết kế hệ thống. Với những loại nhiên
liệu có độ nhớt cao thì tính lưu động sẽ giảm, khi chảy qua các đường ống hay bầu
lọc sức cản thủy lực tăng lên, gây nên việc cꢀp nhiên liệu bị gián đoạn không liên
8
tục. Nhiên liệu có độ nhớt cao còn ảnh hưởng đến việc hóa sương của nhiên liệu
khi phun vào trong động cơ, hạt sương lớn, góc khuyếch tán nhỏ, quá trình cháy
không hoàn toàn, cháy nhiều trên đường giãn nở, động cơ xả khói đen, giảm công
suꢀt của động cơ, tăng suꢀt tiêu hao nhiên liệu, tính kinh tế của trang trí động lực
giảm. Nhiên liệu có độ nhớt thꢀp cũng có những hạn chế là hay bị rò gỉ ở chỗ nối
ống
b. Tỷ trọng
Tỷ trọng của nhiên liệu sẽ quyết định nhiên liệu nặng hay nhẹ. Nhiên liệu có
tỷ trọng càng lớn thì càng có nhiều tạp chꢀt cơ học, bụi và lưu huỳnh. Ngoài ra tỷ
trọng còn ảnh hưởng đến sức căng bề mặt của nhiên liệu. Nhiên liệu có tỷ trọng lớn
thì sức căng bề mặt càng lớn, đường kính trung bình hạt sương tạo thành sẽ lớn, độ
đâm xuyên của hạt sương cao, việc tạo thành hỗn hợp sương nhiên liệu và không
khí sẽ kém, dẫn đến quá trình cháy xꢀu đi.
c. Điểm đông đặc và điểm vân hóa
Điểm đông đặc của nhiên liệu là tại một nhiệt độ và áp suꢀt nhꢀt định, nhiên
liệu bắt đầu đông cứng, mꢀt tính lưu động.
Điểm vân hóa của nhiên liệu là tại một nhiệt độ và áp suꢀt nhꢀt định, nhiên
liệu bắt đầu phân giải thành các tinh thể sáp.
Điểm đông đặc và vân hóa đều gây trở ngại cho việc vận chuyển nhiên liệu
trong điều kiện nhiệt độ môi trường thꢀp. Khi nhiên liệu ở các trạng thái này sẽ
mꢀt hẳn tính lưu động, gây tắc trên hệ thống ống và bầu lọc, do đó quá trình cꢀp
nhiên liệu cho động cơ bị gián đoạn.
d. Nhiệt độ chớp lửa
Nhiệt độ chớp lửa là nhiệt độ mà tại đó nhiên liệu tự bốc cháy. Đây là chỉ
tiêu an toàn trong quá trình dự trữ và hâm nóng vận chuyển nhiên liệu. Nhiệt độ
chớp lửa phụ thuộc vào thành phần chưng cꢀt. Nhiệt độ chớp lửa của nhiên liệu
nặng trong phạm vi từ (60 – 90)oC, nhiên liệu nhẹ từ (50 – 55)oC.
e. Thành phần lưu huỳnh
Lưu huỳnh trong nhiên liệu gây mài mòn các chi tiết trong động cơ. Khi
nhiên liệu cháy, lượng lưu huỳnh sẽ cháy tạo nên khí SO3, gặp hơi nước sẽ tạo
thành axit H2SO4 gây ăn mòn các chi tiết. Khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải,
nhiệt độ thành vách xilanh cao, hơi nước không bám vào thành xilanh được, sẽ
theo khí thải đi ra ngoài, nên việc ăn mòn động cơ ít. Nhưng khi động cơ làm việc
ở chế độ thay đổi tải thường xuyên hoặc lúc bắt đầu khởi động động cơ, nhiệt độ
thành vách xilanh thꢀp, trên thành xilanh sẽ tạo thành axit gây ăn mòn nghiêm
trọng động cơ. Lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu dùng cho động cơ thường
được quy định không được lớn hơn 3.5% (đối với dầu nặng F.O) và không được
lớn hơn 0.25% (đối với dầu nhẹ D.O).
9
1.2. Nhiệm vụ của hệ thống
– Dự trữ và cung cꢀp nhiên liệu đảm bảo cho hệ động lực làm việc bình thường
trong suốt thời gian hành trình quy định.
– Hệ thống nhiên liệu có quan hệ mật thiết với động cơ và loại nhiên liệu sử dụng,
do đó hệ thống có một số chức năng nhꢀt định sau:
+ Cꢀp nhiên liệu: Đưa nhiên liệu từ các kho trên bờ xuống tàu hoặc từ các
phương tiện khác sang.
+ Dự trữ nhiên liệu: Dự trữ nhiên liệu trong các khoang, két, bể chứa, đáy
đôi trên tàu.
+ Vận chuyển và cung cꢀp nhiên liệu: Vận chuyển dầu từ khoang, két này
đến khoang, két khác, cung cꢀp nhiên liệu cho động cơ và các thiết bị tiêu thụ.
+ Lọc nhiên liệu: Hâm nóng, phân ly và lọc sạch các tạp chꢀt cơ học, nước
ra khỏi nhiên liệu.
+ Ghi số lượng: Đo, kiểm tra mức dầu dự trữ và lượng dầu tiêu thụ.
+ Vꢀn đề an toàn: Thông hơi, phòng hỏa hoạn, cháy nổ trong hệ thống.
+ Đảm bảo môi trường: Gom dầu bẩn, dầu thải về két chứa dầu riêng.
– Ngoài ra, tùy thuộc vào loại động cơ, loại nhiên liệu sử dụng và yêu cầu, công
dụng của trang trí động lực của từng tàu mà còn có thêm các yêu cầu khác.
1.3. Một số yêu cầu đối với hệ thống
Để đảm bảo được các chức năng nhiệm vụ như trên, hệ thống nhiên liệu phải
đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau:
– Hệ thống nhiên liệu phải đảm bảo cho động cơ làm việc liên tục bình thường
trong mọi trường hợp khai thác của tàu. Lúc tàu lắc ngang 15o và chúi dọc 5o, các
thiết bị của hệ thống vẫn đảm bảo cung cꢀp đầy đủ nhiên liệu cho động cơ và các
thiết bị tiêu thụ hoạt động lâu dài.
– Tꢀt cả các két nhiên liệu, các đường ống dẫn nhiên liệu không được bố trí phía
trên ống dẫn khí thải, cạnh bầu tiêu âm của động cơ, trên bảng phân phối điện, phía
dưới buồng ngủ. Nếu đường ống dẫn nhiên liệu buộc phải bố trí đi qua buồng ngủ
thì phải là ống liền và được lồng thêm ống bên ngoài để tránh han gỉ. Tuyệt đối
không được bố trí các ống nhiên liệu đi qua các két nước ngọt dùng cho sinh hoạt,
két nước nồi hơi. Các đường ống và các van phải được bố trí sao cho dễ kiểm tra,...
– Nhiên liệu thường được chứa trong các khoang két, không gian đáy đôi. Giữa các
khoang két phải có van thông, van chặn, phải lắp các cửa ngăn thao tác được.
– Tꢀt cả các khoang két đều phải có ống dẫn, ống tràn, thiết bị đo và kiểm tra, ống
thông hơi, ống xả nhiên liệu. Tiết diện của ống tràn phải lớn hơn hoặc bằng ống
nạp.
– Với ống thông hơi, trong bꢀt kỳ trường hợp nào đường kính ống cũng không
được nhỏ hơn 50 mm. Đầu ống thông hơi phải có thiết bị phòng hỏa đáng tin cậy,
đầu ống thông hơi được dẫn lên boong hở tại nơi thông gió tốt nhꢀt.
10
– Hệ thống phải có các ống nạp, phải lắp thiết bị cách li và bao ống, đồng thời
được đậy kín nắp khi đã đầy nhiên liệu. Trên đường ống nạp nên lắp kính quan sát
để theo dõi việc nạp nhiên liệu.
– Đối với các ống xả nhiên liệu, phải có đường kính không được nhỏ hơn 25 mm,
có lắp van xả, nhiên liệu xả phải được đưa về két dầu bẩn.
– Trong hệ thống ngoài cụm van thao tác, bơm cꢀp, và bơm vận chuyển nhiên liệu
phải có thiết bị điều khiển ở trên boong hoặc điều khiển từ xa.
– Giữa các két, khoang nhiên liệu phải có khả năng thông với nhau và có van cꢀp
hoặc ngừng cꢀp nhiên liệu cho hệ thống.
– Với hệ thống động lực có nhiều động cơ, tốt nhꢀt là mỗi động cơ có một hệ thống
cung cꢀp nhiên liệu độc lập nhưng vẫn có sự liên động lẫn nhau.
– Hệ thống phải được trang bị hệ thống phân ly, lọc sạch nhiên liệu trong các
trường hợp sau:
+ Có cꢀp thiết kế không hạn chế;
+ Nhiên liệu dự trữ chưa qua phân ly;
+ Nhiên liệu được dự trữ trong các khoang có thể được dùng làm khoang
dằn hoặc đáy đôi.
– Đối với hệ thống sử dụng nhiên liệu nặng còn phải có thêm các thiết bị sau:
+ Bộ hâm, thiết bị gia nhiệt cho nhiên liệu;
+ Phải dùng hai máy phân ly ghép nối tiếp hoặc phải sử dụng máy phân ly
có khả năng lọc sạch được tạp chꢀt cơ học và nước trong nhiên liệu;
+ Lượng nhiên liệu nhẹ trong hệ thống phải được dự trữ 20% tổng lượng
nhiên liệu dự trữ;
+ Nếu dùng hơi bão hòa để hâm nóng, áp suꢀt hơi không được lớn hơn 3
kG/cm2, nhiệt độ nhiên liệu được hâm nóng phải thꢀp hơn nhiên độ bắt lửa 15o C.
– Ống dẫn nhiên liệu nên dùng ống thép liền hoặc ống đồng không hàn, chỗ nối
ống phải đảm bảo kín khít. Với ống dẫn nhiên liệu nóng, phải có lớp bọc cách
nhiêt.
– Trước và sau bộ lọc, máy phân ly, ...phải lắp thiết bị tự động điều chỉnh, đồng hồ
đo áp suꢀt, nhiệt độ,...
1.4. Các thiết bị chính
– Các khoang, két, bể chứa dự trữ dầu (két chứa dầu F.O và D.O riêng nhau);
– Các bơm vận chuyển, bơm dự phòng (bơm F.O và D.O riêng nhau);
– Các két lắng, trực nhật, két chứa dầu bẩn, dầu thải (két lắng và két trực nhật của
F.O và D.O riêng nhau);
– Các bầu lọc (thô, tinh), máy lọc (F.O và D.O), thiết bị gia nhiệt (bằng hơi hoặc
bằng điện).
– Các loại van: Van thông, van ngắt, van đóng nhanh, xả nhanh, ...
– Các loại ống: Ống vận chuyển, ống thông hơi, ống đo, ...
11
– Các thiết bị chỉ báo: Đồng hồ đo nhiệt độ, áp suꢀt, kính quan sát,...
1.5. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
Một hệ thống nhiên liệu hoàn chỉnh phải gồm 3 hệ thống nhỏ sau:
+ Hệ thống vận chuyển nhiên liệu;
+ Hệ thống lọc nhiên liệu;
+ Hệ thống cung cꢀp nhiên liệu (hệ thống nhiên liệu trực nhật).
10
6
7
8
9
1
NO.2.FO.T (P)
NO.2.FO.T (S)
4
5
2
3
Hình 1.1. Hệ thống vận chuyển nhiên liệu
1-Bơm chuyển dầu; 2-Két F.O xả nước;3-Két D.O dự trữ phải; 4-Két D.O dự trữ trái;
5-Két treo D.O; 6-Két F.O trực nhật; 7-Két F.O lắng; 8-Két D.O trực nhật; 9- Két D.O
lắng; 10- Ống khói.
12
?
?
?
Hình 1.2. Hệ thống F.O phục vụ
1-Bơm F.O nồi hơi chính; 2-Bơm dầu f.O cho nồi hơi; 3-Bơm F.O mồi cho nồi hơi; 4-
Lò đốt rác; 5-Đường dẫn dầu có hơi hâm; 6-Bộ điều chỉnh độ nhớt động học;7-Bầu hâm
F.O; 8-Hệ thống bơm dầu F.O tuần hoàn;9-H.T bơm dầu F.O cung cấp; 10-Két dầu D.O
phục vụ; 11-két F.O phục vụ; 12- Lưu lượng kế;13-phin lọc;14- Phin lọc tinh.
13
Hình 1.3. Hệ thống lọc F.O và D.O
1.6. Tính toán hệ thống nhiên liệu
a. Tính lượng nhiên liệu
B= B
M
+ B
E
+ BO
(1.1)
Trong đó: B là tổng lượng nhiên liệu dự trữ. B
M
là lượng nhiên liệu mà động cơ
chính dung trong thời gian hành trình quy định.
B là lượng nhiên liệu mà các máy phụ (gồm các động cơ Diesel lai máy
E
phát điện , nồi hơi phụ, máy phát điện sự cố, bơm cứu hỏa sự cố, máy xuồng cứu
sinh…) tiêu thụ.
BO
là lượng nhiên liệu còn lại trong két. BO = (0,15-0,20). B
b. Các két dự trữ nhiên liệu
14
Thông thường phải có từ 02 két trở lên. Thể tích các két tùy thuộc vào tổng
lượng nhiên liệu dự trữ nhưng số lượng các két càng lớn thì hệ số an toàn càng cao.
Các két dự trữ phải được bố trí cân bằng, đối xứng nhau.
c. Các két lắng
Két lắng phải đảm bảo nhiên liệu được lắng trong két từ (2-5) ngày đêm,
thời gian cụ thể tùy thuộc vào chꢀt lượng nhiên liệu, điều kiện nhiệt độ.
Thể tích két lắng phụ thuộc vào suꢀt tiêu hao nhiên liệu của hệ động lực và
thơi gian lắng.
d. Két trực nhật
Thể tích két trực nhật phải đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục ở chế độ
toàn tải trong thời gian (4 - 24) giờ. Trên tàu dùng cả 02 loại dầu D.O và F.O thì
phải có két lắng và két trực nhật riêng.
e. Két dầu bẩn
Thể tích của két dầu bẩn được chọn bằng ¼ thể tích két trực nhật. Nếu có két
dầu hồi thì cũng chọn và tùy vào tình hình cụ thể để xác định thể tích két.
f. Bơm trực nhật
Bơm trực nhật có khả năng bơm dàu trong két trực nhật trong (0,5-1) giờ với
áp suꢀt bơm (2-4)KG/cm2. Sản lượng bơm được tính dựa trên lượng nhiên liệu mà
động cơ chính và các động cơ phụ tiêu thụ.
2.Hệ thống làm mát
2.1. Nhiệm vụ của hệ thống
Trong quá trình vận hành, các thiết bị máy móc của hệ động lực luôn nhả ra
ngoài những phần nhiệt lượng lớn. Lượng nhiệt này chủ yếu bao gồm phần nhiệt
lượng dư thừa sinh ra trong quá trình cháy của các động cơ, nhiệt lượng do ma sát
giữa các cặp chi tiết chuyển động. Và nếu như phần nhiệt lượng này không được
lꢀy ra khỏi các thiết bị máy móc thì sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự làm
việc an toàn của các thiết bị, như công suꢀt của các thiết bị không phát huy được,
phá hoại bề mặt ma sát giữa các cặp chi tiết chuyển động,...
Xuꢀt phát từ những yêu cầu trên, đòi hỏi hệ động lực phải có một hệ thống tải
phần nhiệt đó ra khỏi các thiết bị, máy móc, hay nói cách khác là phải có một hệ
thống làm mát các chi tiết, đảm bảo sự vận hành lâu dài tin cậy của các thiết bị.
– Hệ thống làm mát cho hệ động lực trên tàu có nhiệm vụ chủ yếu là làm mát động
cơ chính, động cơ phụ, máy nén khí, các gối trục chân vịt, các thiết bị truyền động,
...
– Trên cơ sở những nhiệm vụ như vậy, hệ thống làm mát có các chức năng chủ yếu
sau:
+ Tải nhiệt lượng sinh ra ra khỏi các thiết bị
15
+ Do trên tàu, công chꢀt tải nhiệt chủ yếu là nước biển, nên hệ thống phải
đảm bảo sự lưu thông nước biển một cách tuần hoàn, liên tục và ổn định.
+ Đo, kiểm tra, duy trì và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát theo từng chế độ
vận hành của các trang thiết bị.
+ Gia nhiệt cho hệ thống lꢀy nước ngoài tàu (vào mùa đông), đảm bảo cung
cꢀp nước liên tục cho hệ thống, đồng thời đảm bảo nhiệt độ của nước ngoài tàu vào
hệ thống.
– Ngoài các chức năng chủ yếu trên, tùy thuộc vào phương thức làm mát, công
chꢀt làm mát, mà hệ thống còn có những chức năng và nhiệm vụ khác.
2.2. Các thiết bị cấu thành hệ thống làm mát
- Két giãn nở nước ngọt làm mát.
- Két nước ngọt dự trữ và bình áp lực nước ngọt.
- Các bơm nước làm mát (thường dùng bơm li tâm) gồm : Bơm nước biển làm
mát (1-2 bơm) và các bơm nước ngọt làm mát (2 bơm ).
- Sinh hàn nước ngọt làm mát.
- Các van và hệ thống đường ống.
- Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát.
2.3. Một số yêu cầu đối với hệ thống
– Động cơ chính phải có một bơm làm mát chính đủ sản lượng để cung cꢀp nước
ổn định ở công suꢀt liên tục lớn nhꢀt của máy chính, và một bơm làm mát dự
phòng có sản lượng đủ cung cꢀp nước làm mát ở điều kiện hành hải bình thường.
– Khi có hai máy chính trở lên và mỗi máy có bơm làm mát chính có khả năng tạo
ra tốc độ hành hải ngay cả khi một bơm không làm việc thì có thể không cần có
bơm làm mát dự phòng với điều kiện là có một bơm dự trữ trên tàu.
– Động cơ lai máy phát điện, máy phụ cần có một cặp bơm làm mát. Trong đó có
một bơm làm mát chính và một bơm làm mát dự phòng đủ sản lượng để cung cꢀp
nước ổn định ở công suꢀt liên tục lớn nhꢀt của máy. Các bơm này phải được nối
với hệ thống để sẵn sàng sử dụng.
– Tꢀt cả các bơm dự phòng đều phải được dẫn động bằng nguồn năng lượng độc
lập
– Khi động cơ có lắp thiết bị tự động điều tiết nhiệt độ, bơm nước biển độc lập có
thể dùng để bơm nước làm mát nhiều động cơ.
– Nước biển lꢀy vào hệ thống phải được lꢀy qua ít nhꢀt hai cửa thông biển, một
cửa ở mạn, một cửa ở đáy. Trước van có lắp lưới lọc, có đường ống thông hơi, có
đường ống dẫn hơi nước hoặc khí nén áp suꢀt cao vào để làm vệ sinh.
– Sau hộp van thông biển phải bố trí bầu lọc rác.
– Nhiệt độ của nước biển sau làm mát không được vượt quá giới hạn 500 550 C
để tránh ăn mòn và tạo các cáu cặn trong đường ống và thiết bị.
– Ống dùng trong hệ thống có thể làm bằng đồng hoặc ống thép liền tráng kẽm, các
16
ống phải là ống liền.
– Các chi tiết vỏ thép và hợp kim đồng phải được lắp cực kẽm để bảo vệ.
– Đường ống xả ra ngoài mạn tàu phải được bố trí sao cho khi tàu lắc dọc 50 và
nghiêng ngang 150 vẫn làm việc bình thường.
2.4. Các phương thức làm mát
Có hai hình thức làm mát động cơ Diesel chủ yếu là làm mát gián tiếp và
làm mát trực tiếp. Do đó hệ thống làm mát của hệ động lực cũng được phân theo
hai hình thức này và cũng chia ra thành hệ thống làm mát gián tiếp và trực tiếp.
a. Hệ thống làm mát trực tiếp
Đây là hệ thống làm mát mà nước biển trực tiếp là công chꢀt tải nhiệt. Nước
biển được bơm làm mát nước biển hút qua hộp van thông biển, các bầu lọc rác, bộ
khử hơi khí, đưa vào các nhánh làm mát động cơ chính, làm mát động cơ phụ, các
tổ máy nén khí. Quá trình làm mát động cơ bắt đầu từ bầu sinh hàn dầu nhờn của
động cơ, sau đó qua bầu làm mát khí nạp tăng áp, rồi đi vào trong xi lanh, nắp xi
lanh, qua làm mát ống xả. Đối với các động cơ cưỡng tải, có thể có một nhánh
nước lên làm mát đỉnh piston, sau đó sẽ trở qua két ngoài với mục đích kiểm tra
tình hình làm mát các piston. Sau khi làm mát động cơ, một phần nước biển sẽ
được đưa qua làm mát các gối trục, thiết bị truyền động, một phần sẽ được đưa trở
lại hệ thống hòa trộn với nước biển sau bầu lọc rác để làm tăng nhiệt độ nước biển
trong giai đoạn đầu hệ động lực làm việc. Phần lớn nước biển sau khi làm mát
được xả ra ngoài mạn.
Hệ thống làm mát trực tiếp phải thỏa mãn những yêu cầu chung, mỗi bơm
nước biển phải có một bơm nước dự phòng. Trong trang trí động lực của tàu nhỏ,
bơm nước đáy tàu và bơm nước biển nên dùng cùng một loại bơm và do động cơ
lai. Khi bơm nước biển làm mát động cơ có sự cố có thể dùng bơm nước đáy tàu
để thay thế, nhưng không thể dùng bơm nước biển làm mát để thay nhiệm vụ cho
bơm nước đáy tàu.
Đặc điểm của hệ thống làm mát trực tiếp, đó là:
– Hệ thống đơn giản, ít thiết bị, thuận tiện cho khai thác vận hành.
– Nhiệt độ nước biển vào làm mát phụ thuộc vào nhiệt độ nước ngoài tàu, khi vào
làm mát có khả năng nhiệt độ nước quá thꢀp (vào mùa đông), gây ra độ chênh
nhiệt độ cao, dẫn đến làm rạn nứt xi lanh, nắp xi lanh, không những thế gây ảnh
hưởng xꢀu đến quá trình công tác bình thường của động cơ như quá trình bôi trơn
xꢀu, quá trình cháy không tốt, giảm công suꢀt của động cơ.
– Nhiệt độ nước ra khỏi động cơ bị khống chế, không quá 500 550 C, để tránh tạo
nên các cáu cặn trong đường ống và các thiết bị, ảnh hưởng không tốt tới hiệu quả
làm mát.
– Ngoài ra, trong nước biển luôn tồn tại các hợp chꢀt gây ra ăn mòn hóa học và ăn
mòn điện hóa, nên sau một thời gian hoạt động, đường ống bị ăn mòn nhanh. Để
17
hạn chế các hiện tượng này xảy ra, trên đường ống thường lắp thêm các cục kẽm
để bảo vệ.
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nước biển làm mát
*. Hệ thống làm mát gián tiếp
Trong hệ thống này, nước biển không trực tiếp lꢀy nhiệt từ động cơ hoặc các
thiết bị mà lꢀy thông qua lượng nước ngọt tuần hoàn trong hệ thống. Do vậy, hệ
thống này bao gồm hai vòng tuần hoàn:
+ Vòng tuần hoàn nước biển: Nước biển được bơm nước biển làm mát hút qua
hộp van thông biển, các bầu lọc rác, các bộ khử hơi, khí (nếu có) đưa qua các bầu
sinh hàn dầu nhờn, rồi đến các bầu làm mát nước ngọt của các động cơ và thiết bị
và được xả ra ngoài tàu. Sơ đồ của vòng làm mát này ở hình vẽ bên trên.
+ Vòng tuần hoàn nước ngọt: Nước ngọt tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm làm
mát nước ngọt. Sau khi lꢀy nhiệt từ động cơ hay thiết bị, nước ngọt được đưa qua
bầu làm mát nước ngọt. Tại đây, nước ngọt sẽ nhả nhiệt cho nước biển, nhiệt độ
của nước ngọt giảm xuống. Sau đó, nước ngọt được đẩy qua bầu làm mát khí nạp
của động cơ và quay trở lại động cơ. Trong hệ thống, nhiệt độ nước ngọt cao, có
18
khả năng sinh hơi giảm năng suꢀt tải nhiệt, bơm tuần hoàn dễ bị e, cho nên phải bố
trí một két giãn nở tránh tạo bọt khí trong hệ thống. Ngoài ra, két này còn có nhiệm
vụ bổ xung nước ngọt vào hệ thống trong quá trình làm việc.
Quy phạm quy định rꢀt chặt chẽ đối với hệ thống làm mát gián tiếp. Mỗi
động cơ phải có một bơm riêng, phải có bơm dự bị nước ngọt và nước biển, trong
trang trí nhiều động cơ có thể dùng một bơm dự bị (cùng một buồng máy) và sản
lượng của bơm phải đảm bảo nước cho động cơ lớn nhꢀt.
Đặc điểm của hệ thống làm mát trực tiếp, đó là:
– Nhiệt độ nước vào làm mát động cơ và thiết bị không phụ thuộc vào nhiệt độ
môi trường, quá trình làm mát ổn định.
– Có thể tăng được nhiệt độ nước vào làm mát trong động cơ, giảm độ chênh
nhiệt độ giữa nước làm mát và các chi tiết, nâng cao hiệu suꢀt động cơ, kéo dài tuổi
thọ của động cơ.
– Nước ngọt tuần hoàn trong hệ thống thường được đưa qua xử lý, loại bỏ các tạp
chꢀt gây ăn mòn và tạo cáu bẩn, bề mặt các chi tiết, khoang làm mát trong động cơ
ít bị đóng cáu tạo điều kiện cho việc truyền nhiệt tốt hơn, tăng tuổi thọ của động
cơ.
– Hệ thống làm mát gián tiếp có khả năng điều chỉnh được nhiệt độ nước làm mát
theo các chế độ vận hành của động cơ.
– Hệ thống làm việc an toàn, tính tin cậy cao, thiết bị dự phòng khá đầy đủ. Tuy
nhiên hệ thống này phức tạp, thiết bị nhiều và vận hành khó khăn.
19
Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống nước ngọt làm mát
1-Két giãn nở nước ngọt;2-Máy chính;3-Bơm nước ngọt làm mát;4-Bầu làm mát nước
ngọt máy chính;5-Bầu chưng cất nước ngọt;6- Bầu làm mát nước ngọt máy đèn;7-Máy
nén khí chính;8- Máy đèn.
2.5. Thiết kế hệ thống
a. Nguyên tắc
Trước khi tính toán và thiết kế hệ thống, cần phải xác định được hình thức
và cách thức bố trí đường ống trong hệ thống bởi vì chúng đều ảnh hưởng đến việc
tính toán các thiết bị cũng như số lượng thiết bị có trong hệ thống.
Tꢀt cả quá trình tính toán đều xuꢀt phát từ nhiệm vụ của hệ thống làm mát,
tức là lꢀy được nhiệt thừa ra khỏi động cơ và các thiết bị. Do đó công việc tính
toán đầu tiên là phải xác định được nhiệt lượng mà nước làm mát cần phải lꢀy đi.
Công việc này phụ thuộc nhiều vào nhiệt lượng tỏa ra của các thiết bị và cách thức
xây dựng hệ thống.
– Đối với hệ thống làm mát trực tiếp, nhiệt lượng mà nước biển cần lꢀy đi được lꢀy
trực tiếp từ động cơ, và các thiết bị sinh nhiệt. Trong hệ thống quá trình tính toán
tập trung vào việc tính chọn bơm tuần hoàn nước biển.
– Đối với hệ thống làm mát gián tiếp, bao gồm nhiều thiết bị cần tính toán hơn:
bơm tuần hoàn nước ngọt và nước biển, bầu sinh hàn dầu nhờn và bầu sinh hàn
nước ngọt.
b. Xây dựng hệ thống ống
20
Tải về để xem bản đầy đủ
80 trang
26/03/2022
5480
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hệ thống động lực tàu thủy 2 - Nghề: Sửa chữa máy tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_dong_luc_tau_thuy_2_nghe_sua_chua_may_ta.pdf
