Giáo trình mô đun Nồi hơi, tua bin tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: NỒI HƠI, TUA BIN
TÀU THỦY
NGHỀ: KHAI THÁC MÁY TÀU THỦY
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
Hải Phòng, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại 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 cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Nồi hơi là thiết bị sinh hơi chính trong hệ động lực hơi nước. Với hệ động
lực hơi nước trên bờ, hơi nước được cấp cho tua bin hơi để lai máy phát điện. Với
hệ động lực hơi nước dưới tàu biển, hơi nước được cấp cho tua bin hơi để lai chân
vịt tàu thuỷ. Hiện nay ở những tàu sử dụng hệ động lực Diesel, khi mà động cơ
Diesel là thiết bị động lực chính lai chân vịt tàu thuỷ thì nồi hơi được sử dụng như
một thiết bị phụ phục vụ cho những mục đích như: hâm dầu, sấy không khí… Nói
chung, nồi hơi, tua bin là những thiết bị năng lượng quan trọng dưới tàu thuỷ. Một
kỹ sư khai thác máy tàu biển để có thể hoàn thành tốt công việc thì cần phải nắm
vững nguyên lý hoạt động cũng như cách thức khai thác, vận hành các thiết bị này.
Cuốn sách này dùng để làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên cao đẳng các
ngành liên quan. Do đó, để giúp sinh viên tiếp cận kiến thức chuyên môn được tốt
chúng tôi đã cố gắng trình bày một cách logic, đơn giản, dễ hiểu với nội dung
được chia thành các chương, mục rõ rệt. Để học tốt môn học này, sinh viên cần
nắm vững kiến thức cơ sở chuyên ngành về nhiệt động học kỹ thuật và cần luyện kỹ
năng đọc bản vẽ kỹ thuật.
Trong quá trình biên soạn, tác giả đã nhận được sự đóng góp ý kiến và giúp
đỡ tận tình của các thầy, cô giáo đồng nghiệp. Tuy nhiên chắc chắn sẽ còn có
nhiều khiếm khuyết về cả hình thức và nội dung. Vì vậy tác giả rất mong nhận
được sự đóng góp ý kiến của tất cả mọi người để chúng tôi sẽ hoàn thiện hơn trong
những lần suất bản sau.
Hải Phòng, ngày 20 tháng 10 năm 2017
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Ths.Phạm Quang Vinh
Ths. Tống Thị Xuyên
3
MỤC LỤC
TT
Nội dung
Trang
1
2
3
4
5
Tuyên bố bản quyền
Lời giới thiệu
2
3
Mục lục
Danh mục hình vẽ
Nội dung
4
5
7
Bài 1.Nồi hơi tàu thủy
8
Bài 2.Kết cấu nồi hơi tàu thủy
Bài 3. Các hệ thống phục vụ nồi hơi
Bài 4. Vận hành nồi hơi
Bài 5. Bảo dưỡng, sửa chữa nồi hơi
Bài 6. Tua bin tàu thủy
Bài 7. Kết cấu tua bin tàu thủy
Bài 8. Vận hành tua bin
15
26
42
49
55
60
75
81
85
Bài 9.Bảo dưỡng, sửa chữa tua bin
Tài liệu tham khảo
6
4
DANH MỤC HÌNH VẼ
Tên hình
Trang
9
Số TT
1.
Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý của một số loại nồi hơi
Hình 1.2.Sơ đồ nguyên lý hệ thống hơi trên tàu thuỷ
Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống lửa
11
2.
3.
12
Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống lửa-ống nước
12
4.
Hình 1.5.Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ 13
5.
D nghiêng
Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống lửa
15
6.
7.
Hình 2.2.Ứng suất xé dọc và ứng suất xé ngang của bầu hình 16
trụ
Hình 2.3.Kết cấu các loại buồng đốt hình gợn sóng
16
8.
9.
Hình 2.4.Một số kết cấu nắp cửa người, nắp cửa tay của nồi 18
hơi
Hình 2.5.Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ 19
10.
Z
Hình 2.6.Nồi hơi khí thải tuần hoàn cưỡng bức
Hình 2.7.Nồi hơi liên hợp ống nước đứng.
21
23
24
27
29
30
31
32
33
33
34
35
36
37
40
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Hình 2.8.Nồi hơi liên hợp ống lửa nằm
Hình 3.1.Hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn
Hình 3.2.Hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn
Hình 3.3.Sơ đồ nguyên lý làm việc của súng phun cơ học
Hình 3.4.Sơ đồ nguyên lý của súng phun ly tâm kiểu quay
Hình 3.5.Hệ thống cấp nước nồi hơi
Hình 3.6.Thiết bị cảm ứng mức nước kiểu phao
Hình 3.7.Thiết bị cảm ứng mức nước kiểu que cảm ứng
Hình 3.8.Hoạt động của thiết bị cảm ứng kiểu que cảm ứng
Hình 3.9.Bộ điều chỉnh mực nước kiểu 3 xung
Hình 3.10.Ống thủy sáng và các phương án bố trí ống thủy
Hình 3.11.Ống thủy tối
Hình 3.12.Van an toàn kiểu đẩy thẳng
Hình 3.13.Nguyên lý làm việc của van an toàn kiểu đẩy thẳng 40
có vành điều chỉnh
Hình 3.14.Van an toànkiểu xung
41
45
46
27.
28.
29.
Hình 4.1.Sơ đồ hệ thống đốt lò của nồi hơi tàu thuỷ
Hình 4.2.Biểu đồ thời gian của hệ thống tự động đốt lò và tự
5
động điều khiển quá trình cháy trong nồi hơi
Hình 5.1.Ống nước bị nứt vỡ
53
53
57
58
58
60
62
63
63
64
65
66
66
67
68
68
68
70
71
72
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
Hình 5.2.Ống bị xâm
Hình 6.1.Sơ đồ nguyên lý của tua bin xung kích 1 tầng
Hình 6.2.Sơ đồ nguyên lý của tua bin phản kích 1 tầng
Hình 6.3.Các lực tác dụng lên cánh của tầng phản kích
Hình 7.1.Kết cấu thân tua bin
Hình 7.2.Ống phun được lắp kiểu hàn
Hình 7.3.Ống phun chế tạo rời
Hình 7.4.Ống phun ở các tầng trung gian
Hình 7.5.Các loại trục tua bin
Hình 7.6.Các kiểu kết cấu của trục dạng đĩa
Hình 7.7.Kết cấu trục tua bin dạng trống
Hình 7.8.Kết cấu của các loại cánh động
Hình 7.9.Các phương pháp lắp cánh động lên trục tua bin
Hình 7.10.Vành cố định cánh động kiểu tán đinh
Hình 7.11.Vành cố định cánh động kiểu hàn
Hình 7.12.Các dây đai cố định cánh động tua bin
Hình 7.13.Sơ đồ tua bin khí cấp nhiệt đẳng tích
Hình 7.14.Sơ đồ tua bin khí cấp nhiệt đẳng áp
Hình 7.15.Sơ đồ kết cấu bánh cánh công tác và ống phun
Hình 7.16.Sơ đồ lưu động dòng khí từ ống phun vào bánh cánh 72
tua bin hướng trục
Hình 7.17.Các cánh ống phun dạng cánh thẳng hoặc cong
73
82
51.
52.
Hình 9.1.Sơ đồ mặt cắt tua bin tăng áp
Hình 9.2.Đo dịch dọc trục
84
53.
6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: NỒI HƠI, TUA BIN TÀU THUỶ
Mã mô đun:MĐ. 6840111.26
Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành: 36 giờ;
Kiểm tra: 04)
Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: Mô đun được thực hiện sau khi học xong các môn học, mô đun: Tổ chức
và CNSC, Khai thác máy lạnh.
- Tính chất: Khai thác nồi hơi, tua bin tàu thuỷ là mô đun chuyên môn nhằm
trang bị cho sinh viên các kiến thức về nồi hơi và tua bin trên tàu thủy.
Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức: Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại
nồi hơi và tua bin dưới tàu thuỷ; trình bày được quy trình vận hành các loại nồi hơi
và tua bin dưới tàu thuỷ; trình bày được quy trình bảo dưỡng, sửa chữa các loại nồi
hơi và tua bin dưới tàu thuỷ.
- Kỹ năng: Bảo dưỡng và sửa chữa được các loại nồi hơi và tua bin dưới tàu
thuỷ đúng quy trình, an toàn và hiệu quả; khai thác được các loại nồi hơi và tua bin
dưới tàu thuỷ đúng quy trình, an toàn và hiệu quả; xử lý được các hư hỏng thường
gặp.
- Năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp
và bảo vệ môi trường; rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ và nghiêm túc trong công việc.
Nội dung mô đun:
7
BÀI 1. NỒI HƠI TÀU THỦY
Mã Bài: MĐ. 6840111.26.01
Giới thiệu: Hệ thống nồi hơi tàu thủy dùng để cung cấp hơi nước cho máy chính,
máy phụ, các hệ thống của tàu tua bin hơi, tàu máy hơi nước, cung cấp hơi cho một
số máy phụ hơi nước, một số hệ thống hâm sấy và nhu cầu sinh hoạt trên tàu.
Mục tiêu:
- Kiến Thức: Trình bày được khái niệm, công dụng và phân loại của nồi hơi
tàu thuỷ;
- Kỹ năng: Trình bày được sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống hơi tàu
thủy;
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn, vệ sinh công nghiệp và
bảo vệ môi trường. Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ và nghiêm túc trong công việc.
Nội dung chính:
1. Giới thiệu chung về nồi hơi tàu thủy
1.1 Hệ thống nồi hơi tàu thủy
Hệ thống nồi hơi tàu thủy dùng để cung cấp hơi nước cho máy chính, máy
phụ, các hệ thống của tàu tua bin hơi, tàu máy hơi nước, cung cấp hơi cho một số
máy phụ hơi nước, một số hệ thống hâm sấy và nhu cầu sinh hoạt trên tàu. Hệ
thống nồi hơi và thiết bị trao đổi nhiệt lợi dụng năng lượng của chất đốt (hóa năng
của dầu đốt, năng lượng hạt nhân, điện năng) biến nước thành hơi nước có áp suất
cao và nhiệt độ cao.Trường hợp sử dụng hóa năng: chất đốt được đốt cháy tạo
thành khí lò, có nhiệt độ cao, tiến hành trao đổi nhiệt bức xạ cho các bề mặt hấp
nhiệt bức xạ xung quanh buồng đốt, sau đó quét qua các bề mặt hấp nhiệt đối lưu
của nồi hơi (các ống nước sôi, bộ sấy hơi, bộ hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không
khí) tiến hành trao nhiệt đối lưu, rồi theo ống khói bay lên trời.
Hệ thống nồi hơi tàu thủy có thể gồm có: Nồi hơi (một hoặc nhiều cái), thiết
bị buồng đốt, các thiết bị điều khiển và kiểm tra, thiết bị thông gió (quạt gió, quạt
hút khói) thiết bị cấp nước (bơm cấp nước nồi, bầu hâm nước nồi). Thiết bị lọc
nước, thiết bị khử khí, thiết bị cấp chất đốt (bơm dầu đốt, thiết bị lọc dầu đốt, thiết
bị hâm dầu đốt), thiết bị tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi.
1.2. Phân loại nồi hơi tàu thủy
Nồi hơi được phân loại dựa trên: mục đích sử dụng hơi; kết cấu nồi hơi; loại
nhiên liệu dùng cho nồi hơi; thông số hơi; tuần hoàn của nước trong nồi hơi.
1.2.1. Phân loại nồi hơi dựa trên mục đích sử dụng hơi
8
- Nồi hơi chính: nồi hơi chính có nhiệm vụ sinh ra hơi cung cấp cho máy
chính (tuốc bin hơi, hoặc máy hơi), cung cấp hơi cho các máy phụ, cho mục đích
hâm sấy và cho nhu cầu sinh hoạt,
- Nồi hơi phụ: nồi hơi phụ có nhiệm vụ cung cấp hơi cho các máy phụ, cho
mục đích hâm sấy và cho nhu cầu sinh hoạt.
1.2.2. Phân loại dựa trên kết cấu
- Nồi hơi ống lửa (NHOL), là nồi hơi mà khí xả đi trong ống, còn nước bao
bọc bên ngoài ống,
- Nồi hơi ống nước (NHON), là nồi hơi mà nước đi trong ống, còn khói lò đi
ngoài ống,
- Nồi hơi liên hiệp ống lửa-ống nước.
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của một số loại nồi hơi.
a - nồi hơi ống nước đứng tuần hoàn tự nhiên; b - nồi hơi ống lửa ngược chiều;
c - nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z.
1.2.3. Phân loại dựa trên loại nhiên liệu dùng cho nồi hơi
- Nồi hơi đốt dầu.
- Nồi hơi đốt than.
- Nồi hơi khí xả, tận dụng năng lượng trong khí xả của động cơ.
- Nồi hơi dùng năng lượng nguyên tử.
1.2.4. Phân loại dựa trên thông số hơi
- Nồi hơi cao áp, áp suất của nồi hơi Pn ≥ 45 kG/cm2,
- Nồi hơi trung áp, áp suất của nồi hơi Pn = 20 ÷ 45 kG/cm2,
- Nồi hơi thấp áp, áp suất của nồi hơi Pn ≤ 20 kG/cm2.
1.2.5. Phân loại dựa trên tuần hoàn của nước trong nồi hơi
- Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên,
- Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức.
1.3. Các yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy
Nồi hơi tàu thuỷ có các yêu cầu như sau:
- An toàn trong sử dụng
9
Sử dụng an toàn là yêu cầu quan trọng nhất, vì rằng không những khi nồi hơi
hỏng làm cho tàu không chạy được, thậm chí gây ra tai nạn cho tàu, do đó nồi hơi
chỉ được dùng các kiểu nồi hơi cấu tạo bền, chắc, đã qua thử thách lâu dài.
- Kích thước, trọng lượng nhỏ
Gọn, nhẹ, dễ bố trí lên tàu nhằm tăng trọng tải, mở rộng tầm xa hoạt động
của tàu. Do đó nồi hơi dùng loại có nhiệt tải dung tích lò lớn, suất bốc hơi lớn, lưu
tốc khí lò nhanh, số bầu nồi ít, đường kính bầu nồi và ống bé để giảm độ dầy và
trọng lượng.
- Kết cấu đơn giản
Cấu tạo đơn giản, cách bố trí tiện việc coi sóc sửa chữa, ít mục rỉ, sử dụng
đơn giản vì người đốt lò trên tàu thường thay đổi luôn, bảo đảm điều kiện làm việc
cho họ được thoáng mát.
- Tính kinh tế cao
Đảm bảo hiệu suất ở toàn tải, hiệu suất giảm ít khi nhẹ tải, loại nồi hơi lớn
đốt dầu nên đạt hiệu suất 9193%. Nồi hơi của tàu dân dụng thường có hiệu suất
cao vì nói chung yêu cầu về mặt trọng lượng và kích thước không cao lắm.
- Tính cơ động cao
Thời gian nhóm lò lấy hơi nhanh có thể nhanh chóng tăng giảm tải để thích
ứng với sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ. Khi điều chỉnh vị trí tàu, áp suất
và nhiệt độ hơi nước vẫn tương đối ổn định, mặc dù khi ấy nhiệt độ nước cấp nồi
thường biến đổi. Nồi hơi cần có năng lượng dự trữ lớn, buồng đốt ít quán tính. Khi
cần thiết có khả năng quá tải 2540%. Khi tàu nghiêng lắc ngang 300, nghiêng lắc
dọc 120 bảo đảm các mặt hấp nhiệt không bị nhô lên khỏi mặt nước. Khi được
cung cấp nhiều loại chất đốt ở nhiều cảng, vẫn làm việc trong trạng thái tương đối
tốt.
Chú ý rằng yêu cầu của các loại tàu không giống nhau: tàu khách, tàu hàng
chạy định tuyến được cung cấp đều đặn một loại chất đốt, có điều kiện kiểm tra
sửa chữa ở cảng, thời gian điều chỉnh vị trí tàu (manơ) ít, hầu hết thời gian làm
việc đều ở toàn công suất nên cần bảo đảm hiệu suất cao khi tàu chạy bình thường
(toàn tốc độ). Tàu kéo, tàu cá, tàu công trình... nhiều lúc kéo nhẹ lại cần lai dắt nên
yêu cầu cơ động tốt và bảo đảm hiệu suất cao kể cả khi kéo nhẹ. Tàu chiến yêu cầu
thời gian nhóm lò lấy hơi thật ngắn, tính cơ động cao.
Yêu cầu đối với nồi hơi tàu thủy khác xa so với nồi hơi trên bộ: Kích thước
trọng lượng, cấu tạo phải gọn nhẹ, đơn giản hơn, chất đốt tốt hơn. Song nồi hơi tàu
thủy thường dừng lò luôn nên có điều kiện thường xuyên rửa nồi và sửa chữa (còn
trên bộ thường trên một năm mới dừng lò tiến hành sửa chữa).
Các yêu cầu kể trên có thể không hoàn toàn thống nhất với nhau, ví dụ
lượng nước nồi ít sẽ rút ngắn được thời gian nhóm lò, giảm trọng lượng nồi hơi,
song mực nước nồi và áp suất hơi nước có thể kém ổn định
10
2. Sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống hơi trên tàu thuỷ
2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống hơi
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống hơi trên tàu thuỷ
2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống hơi trên tàu thuỷ
Nước được cấp vào nồi hơi qua 1 trong 2 bơm cấp nước, một bơm luôn ở
trong trạng thái làm việc, bơm còn lại dùng để dự phòng chạy thay thế khi bơm kia
bị hỏng hoặc sửa chữa. Khi nước trong nồi hơi được đun sôi lên chất lỏng sẽ
chuyển trạng thái từ thể lỏng sang thể hơi, đấy chính là hơi nóng có nhiệt độ cao và
chúng được đưa tới thiết bị tách hơi, tại đây những hạt hơi nước lớn kết hợp với
nhau tạo ra những hạt nước lớn hơn và rơi trở lại đáy bình, còn lại là hơi nước bão
hoà có nhiệt độ cao sẽ được dẫn tới các thiết bị tiêu thụ. Tại đây hơi sẽ thực hiện
quá trình trao đổi nhiệt, giảm nhiệt độ và được đưa tới bầu ngưng ngưng tụ chuyển
trạng thái thành thể lỏng, nước này sẽ được đưa trở về két vách, được lắng lọc, xử
lý rồi lại được bơm tuần hoàn và bơm cấp nước nồi cung cấp vào trong nồi hơi
11
2.3. Một số nồi hơi thường được sử dụng trên tàu thuỷ
- Nồi hơi ống lửa ngược chiều
Nguyên lý làm việc
Dầu đốt và không khí được cấp vào buồng đốt (2) cháy, sinh ra khí lò, khí lò
đi vào hộp lửa 3, sau đó đi vào các ống lửa 4, trao nhiệt cho nước bao bọc chung
quanh buồng đốt, hộp lửa, ống lửa hoá thành hơi. Khói lò đi tiếp qua hộp khói, bộ
hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không khí.
Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống lửa.
1- thân nồi hơi; 2- buồng đốt; 3- hộp lửa; 4- ống lửa; 5- đinh chằng ngắn;
6- đinh chằng dài; 7- bầu khô hơi; 8- mã đỉnh hộp lửa.
- Nồi hơi ống lửa - ống nước
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của nồi hơi liên hiệp ống lửa-ống nước được thể hiện
trên hình 2.3.
Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống lửa-ống nước.
12
1- thân nồi hơi; 2- buồng đốt; 4 - ống lửa; 6- đinh chằng dài; 7- hộp khói;
9- bộ sưởi không khí; 10- bộ hâm nước tiết kiệm; 11- bầu khô hơi; 12- ống dẫn
hơi đi sử dụng; 13- ống góp nước; 14- các ống nước; 15- ống góp hơi.
- Ưu nhược điểm
Nồi hơi liên hiệp ống lửa-ống nước đơn giản hơn nồi hơi ống lửa, tuần hoàn
tốt hơn, trọng lượng nhẹ hơn nhưng vẫn còn nhiều khuyết điểm lớn của nồi hơi
ống lửa.
- Nồi hơi chữ D nghiêng
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D nghiêng (hình
1.5): khí lò đi ngoài ống trao nhiệt cho nước ở trong ống để sinh ra hơi.
Nồi hơi có 2 mạch tuần hoàn tự nhiên:
- Mạch tuần hoàn I:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4 vào bầu 2, sau đó vào các ống lên 6, nhận
nhiệt hoá hơi. Hỗn hợp nước hơi trong ống 6 có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nước
ở các ống xuống 4, bị nước đẩy lên bầu 1.
- Mạch tuần hoàn II:
Nước từ bầu 1 đi xuống các ống 4, vào bầu nước 2, đi vào các ống 5 ở đáy
nồi hơi, vào hộp góp 3, đi lên các ống 7 bố trí ở quanh vách buồng đốt nồi hơi, hấp
nhiệt bức xạ của khí lò sinh ra hơi, hỗn hợp nước - hơi ở các ống 7 bị nước có tỷ
trọng cao hơn ở các ống xuống 4 đẩy về bầu 1.
Lớp ống lên 7 được lắp kín quanh buồng đốt ngoài nhiệm vụ nhận nhiệt bức
xạ của buồng đốt để sinh hơi, còn có nhiệm vụ bảo vệ vách buồng đốt không bi
cháy hỏng.
Hình 1.5.Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống nước 2 bầu kiểu chữ D nghiêng.
1 - bầu nước - hơi; 2- bầu nước; 3- ống góp nước; 4- các ống nước xuống;
13
5 - các ống nước; 6 - các ống nước-hơi lên; 7- các ống nước-hơi lên-vách ống;
8 - bộ sấy hơi; 9- bộ hâm nước tiết kiệm; 10 - bộ sưởi không khí.
- Ưu nhược điểm
Ưu điểm:
Nồi hơi có đầy đủ các ưu nhược điểm của nồi hơi ống nước đứng. Ngoài ra
nồi hơi chữ D nghiêng còn có các ưu nhược điểm sau:
- Nồi hơi chỉ có 2 bầu. Vách ống giảm được diện tích các ống nước sôi 6 dẫn
đến nồi hơi gọn nhẹ, tiện lợi dễ bố trí 2 nồi hơi trên một tàu.
- Bộ sấy hơi được đặt nằm nên có thể rút ra vệ sinh, sửa chữa dễ dàng.
- Các ống nước sôi có góc nghiêng lớn 35÷700, nên không cần tấm dẫn khí
khói lò vẫn quét khắp các bề mặt hấp nhiệt.
- Tuần hoàn của nồi hơi khá đảm bảo.
- Do có vách ống làm mát nên gạch buồng đốt ở các vách ít bị cháy hỏng.
- Do có các ống làm mát sàn buồng đốt, nên gạch sàn buồng đốt ít bị cháy
hỏng.
Nhược điểm:
- Đòi hỏi chất lượng nước cao, xử lý kỹ càng.
- Cần phải có bộ tự động cấp nước.
Câu hỏi ôn tập
1. Trình bày công dụng của hệ thống nồi hơi tàu thuỷ? Các cách phân loại nồi hơi
tàu thuỷ?
2.Trình bày các thông số chính của nồi hơi tàu thuỷ?
3.Trình bày các yêu cầu đối với nồi hơi tàu thuỷ?
4. Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống hơi trên tàu thuỷ?
14
BÀI 2. KẾT CẤU NỒI HƠI TÀU THỦY
Mã Bài: MĐ. 6840111.26.02
Giới thiệu: Nồi hơi tàu thủy dùng để cung cấp hơi nước cho máy chính,
máy phụ,tua bin hơi, tàu máy hơi nước, cung cấp hơi cho một số máy phụ hơi
nước, một số hệ thống hâm sấy và nhu cầu sinh hoạt của tàu diesel. Nồi hơi dưới
tàu có kết cấu đa dạng như: Nồi hơi ống lửa, ống nước, khí xả, liên hợp...
Mục tiêu:
- Kiến Thức: Mô tả được các bộ phận, chi tiết cơ bản của các loại nồi hơi
thường được lắp đặt trên tàu thủy.
- Kỹ năng: Đọc được các bộ phận, chi tiết cơ bản của các loại nồi hơi thường
được lắp đặt trên tàu thủy.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn, vệ sinh công nghiệp và
bảo vệ môi trường. Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ và nghiêm túc trong công việc.
Nội dung chính:
1. Nồi hơi ống lửa
1.1. Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống lửa ngược chiều
Dầu đốt và không khí được cấp vào buồng đốt (2) cháy, sinh ra khí lò, khí lò
đi vào hộp lửa 3, sau đó đi vào các ống lửa 4, trao nhiệt cho nước bao bọc chung
quanh buồng đốt, hộp lửa, ống lửa hoá thành hơi. Khói lò đi tiếp qua hộp khói, bộ
hâm nước tiết kiệm, bộ sưởi không khí.
15
Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống lửa.
1- thân nồi hơi; 2- buồng đốt; 3- hộp lửa; 4- ống lửa; 5- đinh chằng ngắn;
6- đinh chằng dài; 7- bầu khô hơi; 8- mã đỉnh hộp lửa.
1.2. Đặc điểm kết cấu
* Thân nồi hơi
Thân nồi hơi hình trụ tròn, do 1, 2, 3 tấm thép nồi hơi hàn hoặc tán lại, mối
hàn hoặc tán dọc thân nồi hơi không nên ở cùng mức nước nồi hơi để để tránh gây
nên ứng suất nhiệt và hiện tượng mỏi, không nên tỳ lên bệ nồi hơi vì khó kiểm tra
và mối nối chóng bị mục gỉ.
Cửa chui khoét trên thân nồi hơi có hình bầu dục, trục ngắn theo hướng
đường sinh của thân nồi vì bầu hình trụ có ứng suất xé dọc δd lớn gấp đôi ứng suất
xé ngang δn (hình 3.2), nên nồi hơi dễ bị xé dọc hơn xé ngang.
Hình 2.2.Ứng suất xé dọc và ứng suất xé ngang của bầu hình trụ.
* Nắp nồi hơi
Nồi hơi có nắp trước và nắp sau. Nắp trước còn gọi là mặt sàng trước, vì có
các lỗ khoét để lắp buồng đốt, ống lửa, đinh chằng dài.
* Buồng đốt
Buồng đốt bị tác dụng của nhiệt độ cao, của lực nén khí cháy, phía ngoài bị
tác dụng của áp lực nước và bị võng xuống bởi chính trọng lượng bản thân. Do đó
buồng đốt có kết cấu hình trụ, để đảm bảo độ bền tốt (chịu lực tốt).
Buồng đốt có thể là hình trụ tròn, có thể là hình trụ gợn sóng [hình 2.3].
Hình 2.3.Kết cấu các loại buồng đốt hình gợn sóng.
a - buồng đốt hãng Foxa; b - buồng đốt hãng Morrisona;
c - buồng đốt hãng Deightona.
16
Buồng đốt hình trụ gợn sóng có các ưu điểm: làm tăng bề mặt hấp nhiệt của
buồng đốt lên 8÷12%, khử được giãn nở nhiệt khi nhiệt độ thay đổi, buồng đốt
hình trụ tròn phải có kết cấu khử giãn nở nhiệt riêng (như một đầu buồng đốt di
động).
Buồng đốt hình trụ gợn sóng tăng được độ dẻo theo hướng dọc trục, và tăng
độ cứng theo hướng kính, đảm bảo chịu được áp suất cao.
Số lượng buồng đốt tuỳ thuộc vào diện tích bề mặt hấp nhiệt, thông thường
nồi hơi có 1, 2, 3 buồng đốt.
Buồng đốt có thể là hình trụ đúc liền, có thể là do 2, 3 tấm thép nồi hơi ghép
lại.
* Hộp lửa
Hộp lửa dùng để tiếp tục đốt số chất đốt chưa kịp cháy hết trong buồng đốt,
dung tích của hộp lửa không nhỏ hơn dung tích của buồng đốt để đảm bảo cháy hết
chất đốt, diện tích mặt cắt ngang của hộp lửa nên bằng diện tích mặt cắt ngang của
tất cả các ống lửa thuộc hộp lửa đó.
Thành trước của hộp lửa được gọi là mặt sàng sau.
Vách sau và vách bên của hộp lửa được cố định với thân nồi hơi và với hộp
lửa khác bằng các đinh chằng ngắn.
* Mã đỉnh hộp lửa
Hộp lửa tiếp xúc với ngọn lửa có nhiệt độ cao, lại có kết cấu hình hộp, nên
không có lợi cho việc chịu lực vì vậy đỉnh hộp lửa có gắn mã gia cường, còn gọi là
mã đỉnh hộp lửa.
* Ống lửa
Ống lửa dẫn khói lò đi từ hộp lửa vào hộp khói và trao nhiệt cho nước bao
bọc bên ngoài để hoá thành hơi. ống lửa là bề mặt hấp nhiệt chủ yếu của nồi hơi
(chiếm 80÷90%). Có 2 loại ống lửa: ống lửa thường và ống lửa chằng. ống lửa
chằng ngoài nhiệm vụ dẫn khói lò, còn có nhiệm vụ chằng giữ nắp trước của nồi
hơi với thành trước của hộp lửa (chằng giữ 2 mặt sàng).
Ống lửa thường có độ dày 2,5÷4,5 mm và tuỳ thuộc vào áp suất của nồi hơi.
Hai đầu mút của ống lửa thường được nong hoặc hàn lên các mặt sàng. Đầu mút
phía hộp lửa phải được bẻ mép.
Ống lửa chằng dày 5÷9,5 mm, 2 đầu mút của ống lửa chằng được hàn hoặc
bắt ren ốc vào các mặt sàng. Ống lửa chằng chiếm khoảng 30% tổng số các ống lửa
và được bố trí xen kẽ với các ống lửa thường.
* Đinh chằng ngắn, đinh chằng dài
Đinh chằng ngắn dùng để chằng giữ thành hộp lửa với nhau, chằng giữ
thành hộp lửa với nắp sau của nồi hơi. Đinh chằng ngắn có thể được cố định bằng
cách ren hàn hoặc tán đinh.
17
Đinh chằng dài để chằng giữ nắp trước và nắp sau của nồi hơi (phần không
có ống lửa). Đinh chằng dài được cố định bằng cách hàn hoặc bắt ren ốc. Đinh
chằng dài có đường kính bằng 50÷90 mm.
* Bầu khô hơi
Bầu khô hơi làm tăng chiều cao của không gian hơi, làm cho các hạt nước có
trọng lượng lớn hơn phải rơi trở lại nồi hơi, làm tăng độ khô của hơi.
* Nắp cửa người và nắp cửa tay
Hình 3.4 thể hiện các nắp cửa người và cửa tay khác nhau, dùng cho nồi hơi.
Nắp cửa người (còn gọi là nắp cửa chui) để người sử dụng có thể chui vào
bên trong nồi hơi kiểm tra, vệ sinh, sửa chữa nồi hơi. Nắp cửa người có vành gia
cường phía bên trong nồi hơi.
Nắp cửa tay dùng để luồn tay vào lau chùi, vệ sinh và sửa chữa bên trong
nồi hơi.
Nắp cửa người, nắp cửa tay đều được đóng từ phía trong ra [hình 2.4], để lợi
dụng áp suất trong nồi hơi làm tăng độ kín của cửa. Nắp cửa người và nắp cửa chui
đều có hình bầu dục, nếu nắp được khoan ở phần hình trụ của thân nồi, thì trục
ngắn hướng theo hướng đường sinh của thân nồi.
Hình 2.4.Một số kết cấu nắp cửa người, nắp cửa tay của nồi hơi.
a - dùng cho nồi hơi có áp suất p ≥ 25 kG/cm2; b - dùng cho nồi hơi có áp
suất p > 25kG/cm2; c - dùng cho nồi hơi có áp suất p >> 25 kG/cm2;
1 - ren bắt nắp nồi hơi; 2 - bulông;
3 - phần bên dưới của nắp nồi hơi; 4 - bộ làm kín nắp nồi hơi.
1.3. Ưu, nhược điểm
* Ưu điểm:
- Nhờ ống lớn và thẳng nên có thể dùng được nước xấu, chưa lọc hoặc nước
lẫn dầu.
- Bền, sử dụng đơn giản.
- Thân nồi chứa nhiều nước, năng lực tiềm tàng lớn, áp suất nồi hơi khá ổn
định, ngay cả khi thay đổi tải đột ngột.
18
- Chiều cao của không gian hơi khá lớn nên độ khô của hơi nước khá cao x
= 0,95÷0,98, do đó không cần phải có thiết bị khô hơi.
* Nhược điểm:
- To, nặng, chứa nhiều nước.
- Cường độ bốc hơi yếu.
- Nước nhiều, nên thời gian nhóm lò lấy hơi lâu từ 6÷10 giờ, nồi hơi chính
lên đến 24÷48 h.
- Khi nổ vỡ khá nguy hiểm.
2. Nồi hơi ống nước
Nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ z
- Nguyên lý làm việc
Dầu đốt và không khí được cấp vào buồng đốt cháy sinh ra khí lò, khí lò quét
qua các bề mặt hấp nhiệt, trao nhiệt cho nước ở bên trong ống. Nước từ bầu 2, đi
xuống ống góp nước 3 vào các ống nước lên 4, nhận nhiệt sinh ra hơi, hỗn hợp
nước-hơi đi vào ống góp hơi 5, đi lên các ống hơi lên 6 và về lại bầu 2.
Khí lò nhờ có các tấm dẫn khí 10, nên đi theo hình chữ Z, do đó nồi hơi được
gọi là nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z. Vận tốc của khí lò chuyển động trong
nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z lớn gấp 3 lần khi chuyển động trong nồi hơi
ống nước nằm khí lò đi thẳng (không có tấm dẫn khí 10).
Tuần hoàn của nước trong nồi hơi là tuần hoàn tự nhiên, do sự chênh lệch tỷ
trọng của nước và của hỗn hợp nước - hơi gây nên.
Hình 2.5.Sơ đồ nguyên lý nồi hơi ống nước nằm khí lò đi chữ Z.
a) Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi.
1 - buồng đốt; 2 - bầu nồi; 3 - ống góp nước; 4- các ống nước lên;
5- ống góp hơi; 6 - ống hơi lên; 7 - bộ hâm nước tiết kiệm;
8- bộ sưởi không khí; 9- hộp cặn; 10 - tấm dẫn khí; 11- vách đôi.
19
Tải về để xem bản đầy đủ
86 trang
26/03/2022
8620
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Nồi hơi, tua bin tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_noi_hoi_tua_bin_tau_thuy_nghe_khai_thac_ma.pdf
