Giáo trình Trang trí hệ động lực tàu thủy - Nghề: Lắp ráp hệ thống động lực tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẰNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: TRANG TRÍ HỆ
ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
NGHỀ: LẮP RÁP HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC
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 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 cꢀm.
2
LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Trang trí hệ động lực tàu thủy được biên soạn theo đề cương chi
tiết môn học “Trang trí hệ động lực tàu thủy” cho hệ Cao đẳng nghề Lắp ráp hệ
thống động lực tàu thủy - Trường Cao đẳng Hàng hải I.
Giáo trình này được dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cũng như làm tài
liệu tham khảo cho các nghề khác.
Khi biên soạn giáo trình, chủ biên đã cố gắng cập nhật những kiến thức 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 04 chương tương
đương với 45 giờ học tập.
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.
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
9
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Danh mục bảng, hình vẽ
Nội dung
Chương 1: Khái niệm và phân loại hệ động lực tàu thủy
1. Khái niệm về hệ động lực tàu thủy và các thiết bị của chúng
2. Các loại hệ động lực tàu thủy
9
11
17
3. Những yêu cầu của trang trí hệ động lực tàu thuỷ
4. Lựa chọn hệ động lực và động cơ chính
Chương 2: Hệ trục và các thiết bị hệ trục
1. Khái niệm chung
2. Sơ đồ các thành phần cơ bản của hệ trục một đường trục
3. Nguyên tắc bố trí hệ trục tàu thủy
4. Trục chân vịt
21
24
24
24
27
30
31
34
36
5. Thiết bị nối trục
6. Ống bao trục chân vịt
7. Gối đỡ trục chân vịt
8. Thiết bị làm kín gối đỡ trục chân vịt
9. Trục trung gian và gối đỡ trục trung gian
10. Trục lực đẩy và gối đỡ trục đẩy
Chương 3: Phương thức truyền động và thiết bị truyền động
1. Chức năng và phân loại
2. Phương thức truyền động trực tiếp
3. Phương thức truyền động gián tiếp
4. Phương thức truyền động đặc biệt
5. Truyền động bánh răng
44
47
48
53
53
53
53
54
54
56
60
64
64
71
6. Ly hợp ma sát
7. Thiết bị truyền động thủy lực
Chương 4: Các hệ thống của trang trí động lực diesel tàu thủy
1. Hệ thống nhiên liệu
2. Hệ thống bôi trơn
4
3. Hệ thống làm mát
4. Hệ thống khí nén
5. Hệ thống chữa cháy
6. Hệ thống balast
7. Hệ thống la canh
Tài liệu tham khảo
76
86
88
92
93
96
6
5
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
Gối chặn lực đẩy
Tiêu chuẩn Việt Nam
Bệ choãi
TCVN
6
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình vẽ
1 Hình 1.1. Sơ đồ mô tả một hệ thống năng lượng tua-bin hơi đơn giản
2 Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý thiết bị năng lượng tua-bin khí chu trình hở
đơn giản
TT
Trang
12
12
3 Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý thiết bị năng lượng tua-bin khí chu trình kín
4 Hình 1.4. Hệ động lực Diesel truyền động trực tiếp lai chân vịt
5 Hình 1.5. Hệ động lực Diesel truyền động gián tiếp lai chân vịt
6 Hình 1.6. Hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vịt
7 Hình 1.7. Hệ động lực Diesel truyền động lai chân vịt biến bước
8 Hình 1.8. Quan hệ trọng lượng riêng g và thể tích V buồng máy của
thiết bị năng lượng tuabin khí với xylanh tiêu chuẩn theo công suꢀt Ne
9 Hình 2.1. Sơ đồ bố trí hệ trục 1 đường trục
10 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí đường trục nghiêng so với đường cơ bản
11 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí 2 đường trục lệch so với mặt phẳng cơ bản
12 Hình 2.4. Kết cꢀu trục chân vịt dạng bích liền, rãnh then dạng thìa
13 Hình 2.5. Kết cꢀu trục chân vịt dạng bích rời
13
13
14
14
15
21
24
27
27
30
30
31
31
32
32
33
35
36
38
40
40
43
43
44
44
45
45
46
47
48
48
53
14 Hình 2.6. Bích trục có kết cꢀu rèn liền
15 Hình 2.7. Bích trục có kết cꢀu hàn liền lên trục
16 Hình 2.8. Bích trục có kết cꢀu rèn liền với vòng đệm điều chỉnh
17 Hình 2.9. Bích rời có phần đầu bích không mở rộng
18 Hình 2.10. Bu lông tinh (chính xác) nối bích hình trụ
19 Hình 2.11. Ống bao trục dùng với gối đỡ kết cꢀu kiểu bạc cao su
20 Hình 2.12. Kết cꢀu gối trục làm bằng hợp kim babit
21 Hình 2.13. Kết cꢀu gối trục làm bằng gỗ gai ắc
22 Hình 2.14. Kết cꢀu bạc trục chân vịt bằng cao su kiểu giãn thanh
23 Hình 2.15.Kết cꢀu bạc trục chân vịt bằng vật liệu cao su kiểu múi liền
24 Hình 2.16. Kết cꢀu đệm làm kín gối trước, kiểu bạc bôi trơn bằng dầu
25 Hình 2.17. Kết cꢀu đệm làm kín gối trước, kiểu bạc bôi trơn bằng nước.
26 Hình 2.18. Kết cꢀu đệm làm kín gối trước kiểu simplex
27 Hình 2.19. Kết cꢀu bộ làm kín gối sau kiểu vòng chắn dầu.
28 Hình 2.20. Kết cꢀu bộ làm kín gối sau kiểu vòng chắn dầu.
29 Hình 2.21. Kết cꢀu bộ làm kín gối sau kiểu vòng cao su rỗng
30 Hình 2.22. Kết cꢀu trục trung gian kiểu bích liền
31 Hình 2.23. Kết cꢀu gối đỡ trục trung gian
32 Hình 2.24. Kết cꢀu trục lực đẩy
33 Hình 2.25. Kết cꢀu gối chặn lực đẩy
34 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý một bộ truyền động hành tinh một cꢀp.
7
35 Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý một bộ truyền động hành tinh nhiều cꢀp
36 Hình 3.3. Ly hợp ma sát 1 cꢀp đĩa
37 Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý của bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa
38 Hình 3.5. Ly hợp ma sát hình chóp tròn
39 Hình 3.6. Ly hợp ma sát hình trống kiểu săm hơi
40 Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý chung của thiết bị truyền động thủy lực
41 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý khớp nối thủy lực
42 Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý biến tốc thủy lực
43 Hình 4.1. Hệ thống vận chuyển nhiên liệu
44 Hình 4.2. Hệ thống F.O phục vụ
54
56
56
57
58
59
60
61
68
69
70
76
78
81
83
89
93
95
45 Hình 4.3. Hệ thống lọc F.O và D.O
46 Hình 4.4. Sơ đồ hệ thống vận chuyển và lọc dầu nhờn
47 Hình 4.5. Sơ đồ hệ thống dầu nhờn phục vụ
48 Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống nước biển làm mát
49 Hình 4.7. Sơ đồ hệ thống nước ngọt làm mát
50 Hình 4.8. Hệ thống không khí nén
51 Hình 4.9. Hệ thống dằn tàu
52 Hình 4.10. Sơ đồ hệ thống la canh buồng máy
8
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: Trang trí hệ động lực tàu thủy
Mã môn học: MH 6520112.17
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Vị trí: Môn học Trang trí động lực tàu thủy là môn học chuyên môn cho
nghề Lắp ráp hệ thống động lực tàu thủy, được bố trí học sau môn học chuyên môn
như: Máy phụ tàu thủy, Thủy lực và truyền động thủy lực, Động cơ Diesel tàu
thủy, Máy điện và thiết bị điện...
- Tính chꢀt: Trang trí động lực tàu thủy 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 khác
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 và các hệ thống phục vụ của hệ
động lực diesel trên tàu thủy. Trình bày được kết cꢀu các bộ phận của hệ trục tàu
thủy. Bên cạnh đó người đọc có thể 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, tính khoa
học trong tổ chức thực hiện các công việc cho sinh viên.
Nội dung môn học:
9
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
Mã chương: MH 6520112.17.01
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 các thiết bị trong hệ động lực tàu thủy; trình bày được yêu cầu
đối với trang trí hệ động lực tàu thuỷ và cách chọn hệ động lực, động cơ chính;
- Vẽ được sơ đồ nguyên lý của các hệ động lực tàu thủy;
- Nâng cao tính cẩn thận, khoa học khi lựa chọn hệ động lực và động cơ
chính.
Nội dung chính:
1. Khái niệm về hệ động lực tàu thủy và các thiết bị của chúng
Hệ động lực tàu thủy là tổ hợp bao gồm các thiết bị động lực chính và các
thiết bị phụ khác nhằm đảm bảo năng lực hoạt động của tàu và sinh hoạt của
thuyền viên trên tàu trong mọi điều kiện khai thác.
1.1. Thiết bị động lực chính
Thiết bị động lực chính là hệ thống các thiết bị đảm bảo tốc độ và phương
hướng điều động của tàu, bao gồm: Động cơ chính, thiết bị đẩy, hệ thống truyền
động, nồi hơi chính, thiết bị tải công chꢀt.
- Động cơ chính: Là động cơ phát ra công suꢀt truyền cho thiết bị đẩy.
Thông thường sử dụng các loại động cơ chính sau: Động cơ Diesel, động cơ hơi
nước, tuabin hơi, tuabin khí, máy phát và môtơ điện.
- Thiết bị đẩy: Là thiết bị tạo ra lực đẩy tàu khi tàu hoạt động. Hiện nay tàu
thuỷ thường trang bị thiết bị đẩy là chân vịt định bước và chân vịt biến bước.
- Hệ thống truyền động: Truyền công suꢀt từ động cơ chính tới thiết bị đẩy,
gồm có hệ trục và các thiết bị và các hệ thống kèm theo chúng.
- Nồi hơi chính: Dùng để cung cꢀp hơi nước cho các máy hơi chính và các
máy phụ khác công tác bằng hơi nước. Nồi hơi chính dùng cho các tàu có trang trí
hệ động lực chính là hơi nước.
- Thiết bị tải công chꢀt: Tải hơi nước, khí cháy đến động cơ chính, bao gồm
các hệ thống ống hơi, ống khí cháy.
1.2. Thiết bị phụ
Thiết bị phụ có nhiệm vụ cung cꢀp công chꢀt cho tàu lúc hành trình, trong
sinh hoạt, để dự trữ, bao gồm: Tổ máy phát điện, hệ thống khí cao áp, hệ thống
nước cao áp, nồi hơi phụ.
10
- Tổ máy phát điện: Cung cꢀp điện cho toàn tàu, thường dùng động cơ lai
máy phát điện là động cơ Diesel. Riêng đối với tàu chạy bằng hệ động lực hơi
nước thì dùng tuabin hơi hoặc máy hơi.
- Hệ thống khí nén: Cung cꢀp và dự trữ khí nén cho toàn tàu, dùng để khởi
động động cơ, dùng trong sửa chữa, hệ thống điều khiển từ xa và dùng cho còi tàu.
Hệ thống gồm có các máy nén khí, các chai gió, đường ống và các van.
- Hệ thống cứu hỏa bằng nước: Cung cꢀp nước cao áp cho việc cứu hoả ở
trên tàu hoặc vệ sinh trên mặt boong tàu khi cần.
- Nồi hơi phụ: Cung cꢀp hơi để hâm dầu nặng (F.O), hâm nước (nước sinh
hoạt và nước làm mát cho máy chính trước khi khởi động động cơ), sưởi không
khí, sꢀy khô, hoặc có thể dùng để phục vụ việc nꢀu ăn trên tàu.
1.3. Thiết bị an toàn
Thiết bị an toàn đảm bảo an toàn cho con tàu, an toàn cho hàng hóa, an toàn
cho thuyền viên và hành khách, bao gồm: Hệ thống hút khô, hệ thống ballast, hệ
thống báo động phòng cháy và chữa cháy, thiết bị phòng độc, thiết bị phục vụ cho
sửa chữa.
a. Hệ thống hút khô và hệ thống dằn tàu
- Hệ thống hút khô: Đảm bảo cho buồng máy và các hầm hàng trên tàu luôn
khô ráo, giảm nồng độ khí độc và cải thiện điều kiện làm việc cho con người khi
làm việc trong buồng máy và trong các hầm hàng.
- Hệ thống dằn tàu (ballast): Dùng để cân chỉnh tàu, giúp cho tàu luôn ở
trạng thái cân bằng, tăng tính ổn định cho tàu.
b. Hệ thống báo động phòng cháy và chữa cháy
- Hệ thống báo động phòng cháy: Gồm có các chuông báo cháy và các thiết
bị cảm biến khói.
- Hệ thống chữa cháy: Gồm có
+ Hệ thống chữa cháy bằng trạm CO2.
+ Hệ thống phun sương mù.
+ Hệ thống chữa cháy bằng các thiết bị cứu hỏa xách tay.
+ Hệ thống chữa cháy bằng bọt hóa học.
c. Thiết bị phòng độc: Gồm quần áo chịu nhiệt, bình thở, túi thở, mặt nạ phòng
độc, thiết bị lặn dùng cho cá nhân.
d. Thiết bị phục vụ cho sửa chữa: Gồm các thiết bị sửa chữa chuyên dụng, các vật
tư thay thế.
1.4. Thiết bị sinh hoạt
Thiết bị sinh hoạt bao gồm hệ thống thông gió, hệ thống điều hòa nhiệt độ,
hệ thống vệ sinh, hệ thống nước sinh hoạt, hệ thống chiếu sáng.
1.5. Thiết bị tàu bè
11
Thiết bị tàu bè bao gồm: Các thiết bị neo, lái, thiết bị xếp dỡ hàng hóa và các
thiết bị chuyên dùng đặc biệt khác.
2. Các loại hệ động lực tàu thủy
2.1. Hệ động lực tuabin hơi
Trong hệ động lực tuabin hơi, công chꢀt tuần hoàn liên tục theo vòng tuần
hoàn kín. Sơ đồ nguyên lý đơn giản nhꢀt của hệ động lực tuabin hơi không hoàn
nhiệt được mô tả trong Hình 1.1.
Hệ động lực Tuabin hơi chiếm ưu thế hơn hẳn trên các tàu lớn đòi hỏi công
suꢀt lớn. Các ưu điểm của hệ động lực tuabin hơi là:
- Hiệu suꢀt của hệ thống ít phụ thuộc vào công suꢀt; thông thường công suꢀt
của hệ thống tăng lên thì hiệu suꢀt cũng tăng theo;
- Tiêu hao nhiên liệu, tiêu hao dầu nhờn và các tiêu hao khai thác khác ở
công suꢀt lớn là rꢀt nhỏ;
- Chꢀn động nhỏ hầu như không dao động khi tuabin làm việc;
- Trọng lượng và kích thước của tuabin nhỏ.
Ngoài ra có thể nâng cao chỉ tiêu kinh tế – nhiệt của thiết bị là do:
- Nâng cao thông số ban đầu của hơi công tác;
- Dùng hơi quá nhiệt trung gian;
- Giảm tổn thꢀt nhiệt thải cho nước biển, giảm lượng dò lọt hơi và nước;
- Nâng cao hiệu suꢀt cơ cꢀu phụ nhờ tăng công suꢀt, cải thiện kết cꢀu và
công nghệ chế tạo, đồng thời có thể kết hợp hệ động lực này với tuabin khí; nâng
cao hiệu suꢀt các nồi hơi nhờ giảm lượng không khí dư và nhiệt độ của khí thải.
- Hoàn thiện sơ đồ nhiệt, nâng cao hiệu quả cꢀp nhiệt quá nhiệt cho nước
cꢀp;
Chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của thiết bị năng lượng tua-bin hơi ở công suꢀt
nhỏ là khá thꢀp do thông số ban đầu của hơi công tác thꢀp và tổn thꢀt nhiệt lớn.
Các kết quả cải thiện kinh tế – nhiệt và độ tin cậy của thiết bị năng lượng
tua-bin hơi đã dẫn tới việc chiếm ưu thế trong sử dụng hệ thống này cho các tàu có
công suꢀt cung cꢀp cho chân vịt lớn hơn 20.000 kW
12
2
3
1
4
7
6
5
Hình 1.1. Sơ đồ mô tả một hệ thống năng lượng tua-bin hơi đơn giản
1– Chân vịt,2– Bộ giảm tốc,3– Tua-bin,4– Nồi hơi,
5– Bơm nước cấp,6– Bầu ngưng, 7– Nước biển làm mát.
2.2. Hệ động lực tuabin khí
Hệ động lực tuabin khí có thể có các loại chu trình hở và kín. Ở chu trình hở
công chꢀt là không khí và hỗn hợp với khí cháy qua thiết bị thải ra ngoài. Ở chu
trình kín chỉ có một công chꢀt (không khí hoặc khí trơ) tuần hoàn trong một vòng
kín cách ly với không khí môi trường. Sơ đồ nguyên lý hệ động lực tuabin khí chu
trình hở và chu trình kín được mô tả trong các hình 1.2 và 1.3.
- Các ưu điểm cơ bản của hệ động lực tuabin khí là:
+ Công suꢀt liên hợp lớn với kích thước và khối lượng riêng nhỏ; chiếm diện
tích và khối lượng nhỏ của buồng máy;
+ Độ tin cậy cao do nguyên tắc tác dụng quay và sơ đồ động học đơn giản;
+ Có tiềm năng trong hoàn thiện để giảm tiêu hao nhiên liệu;
+ Có khả năng tốt trong việc tự động hóa và điều khiển từ xa do sự đơn giản
của khởi động và điều chỉnh.
1
2
3
5
4
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý thiết bị năng lượng tua-bin khí chu trình hở đơn giản
1– Chân vịt,2– Bộ giảm tốc,3– Tua-bin khí,4– Máy nén khí,5– Buồng đốt.
13
1
2
3
5
4
6
Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý thiết bị năng lượng tua-bin khí chu trình kín
1– Chân vịt, 2– Bộ giảm tốc, 3– Tuabin khí, 4– Máy nén khí,
5– Buồng đốt, 6– Bầu ngưng.
- Nhược điểm cơ bản của hệ động lực tuabin khí là:
+ Tính kinh tế tương đối thꢀp do nhiệt độ khí ban đầu bị giới hạn;
+ Độ tin cậy và tính kinh tế của thiết bị năng lượng tuabin khí chu trình hở
phụ thuộc vào tác dụng ăn mòn của môi trường bên ngoài;
+ Đòi hỏi chặt chẽ đối với chꢀt lượng nhiên liệu dùng cho thiết bị năng
lượng chu trình hở, tổn thꢀt lớn.
2.3. Hệ động lực Diesel
Là hệ động lực hiện nay đang được sử dụng phổ biến. Gồm 3 phương thức
truyền động như sau:
- Hệ động lực Diesel truyền động trực tiếp lai chân vịt;
- Hệ động lực Diesel truyền động gián tiếp lai chân vịt;
- Hệ thống lực diesel truyền động đặc biệt lai chân vịt.
2.3.1 Hệ động lực Diesel truyền động trực tiếp lai chân vịt
7
1
4
5
6
3
Ð/C DIESEL
2
Hình 1.4. Hệ động lực Diesel truyền động trực tiếp lai chân vịt
1- Trục lực đẩy, 2 - Gối chặn lực đẩy,3 - Trục trung gian,
4 - Gối đỡ trục trung gian,5 - Trục chân vịt,6 - Gối đỡ trục chân vịt,7- chân vịt
Hệ động lực Diesel truyền động trực tiếp lai chân vịt có tốc độ quay và chiều
quay của chân vịt giống như của động cơ chính, động cơ chính thường là động cơ
Diesel thꢀp tốc, phổ biến là động cơ hai kỳ thꢀp tốc, có tăng áp, có patanh bàn
14
trượt, đảo chiều quay trực tiếp và sử dụng nhiên liệu nặng (dầu F.O). Động cơ
thường dùng của các hãng SULZER, MAN, BURMEISTER AND WAIN, FIAT…
- Ưu điểm: Hiệu suꢀt truyền động cao, hiệu suꢀt công tác của chân vịt cao,
trang trí động lực đơn giản, chắc chắn, tin cậy, tuổi thọ cao, quản lý dễ dàng, làm
việc ít chꢀn động. Suꢀt tiêu hao nhiên liệu thꢀp hơn so với hệ động lực có động cơ
trung tốc và cao tốc từ (06-25)% .
- Nhược điểm: Kích thước, trọng lượng của động cơ Diesel lớn, do vậy
không thuận lợi trong việc trang trí đối với các tàu thủy cỡ trung bình và nhỏ, thể
tích buồng máy hạn chế.
2.3.2. Hệ động lực Diesel truyền động gián tiếp lai chân vịt
8
2
1
7
4
6
Ð/CDIESEL
5
3
Hình 1.5. Hệ động lực Diesel truyền động gián tiếp lai chân vịt
1 - Trục lực đẩy,2 - Gối chặn lực đẩy,3 - Hộp giảm tốc có ly hợp,
4 - Trục trung gian,5 - Gối đỡ trục trung gian,6 - Trục chân vịt,
7 - Gối đỡ trục chân vịt, 8 - chân vịt
Hệ động lực Diesel truyền động gián tiếp lai chân vịt có tốc độ quay của
chân vịt khác với tốc độ quay của động cơ, sử dụng phổ biến trên các tàu khách và
tàu quân sự, động cơ chính thường sử dụng là động cơ Diesel trung hoặc cao tốc.
- Ưu điểm: Trọng lượng và kích thước của hệ động lực giảm, giá thành hạ so
với hệ động lực truyền động trực tiếp có cùng công suꢀt, có thể sử dụng máy phát
điện đồng trục.
- Nhược điểm: Trang trí hệ động lực phức tạp, hiệu suꢀt truyền động thꢀp.
2.3.3. Hệ động lực Diesel truyền động đặc biệt lai chân vịt\
- Hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vị
2
4
7
Ð/C
DIESEL
6
5
1
3
Hình 1.6. Hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vịt
1- Máy phát điện, 2 - Bảng điện chính,3 - Động cơ điện,4 - Hộp giảm tốc,
5 - Trục chân vịt,6 - Gối đỡ trục chân vịt,7 - chân vịt
15
Hệ động lực Diesel truyền động điện lai chân vịt thường bố trí cho những
tàu có tính cơ động cao, linh hoạt trong thao tác, tàu có trạng thái công tác thường
xuyên thay đổi, không có liên hệ cơ giới giữa động cơ Diesel và chân vịt, không có
hệ trục trung gian, động cơ Diesel chính có thể đặt ở vị trí tùy ý thích hợp trong
buồng máy không phụ thuộc vào vị trí đặt trục chân vịt, động cơ Diesel thường
dùng là động cơ 4 kỳ trung hoặc cao tốc, có chiều quay công tác không đổi.
+ Ưu điểm: Hệ trục ngắn, động cơ Diesel chính có thể đặt ở vị trí tùy ý, chỉ
cần thay đổi chiều quay của động cơ điện là có thể thay đổi được đặc tính công tác
của trục chân vịt theo yêu cầu, thao tác vận hành đơn giản, thuận lợi cho việc ứng
dụng điều khiển từ xa, động cơ Diesel chính không hạn chế bởi đặc tính công tác
của chân vịt, có thể dùng động cơ cao tốc quay một chiều, kích thước và trọng
lượng của hệ động lực nhỏ.
+ Nhược điểm: Hiệu suꢀt của hệ động lực thꢀp, giá thành cao, cꢀu tạo phức
tạp, tính kinh tế thꢀp, đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ nhꢀt định về điện.
- Hệ động lực Diesel lai chân vịt biến bước
7
1
Ð/C DIESEL
4
5
6
3
2
Hình 1.7. Hệ động lực Diesel truyền động lai chân vịt biến bước
1 - Trục lực đẩy, 2 - Gối chặn lực đẩy,3 - Trục trung gian,
4 - Gối đỡ trục trung gian,5 - Trục chân vịt,6 - Gối đỡ trục chân vịt,
7- Chân vịt biến bước
Hệ động lực Diesel lai chân vịt biến bước có động cơ Diesel chính chỉ cần
quay một chiều, có thể sử dụng phương thức truyền động trực tiếp hoặc gián tiếp
lai chân vịt. Riêng động cơ chính trung tốc và cao tốc sẽ sử dụng phương thức
truyền động gián tiếp để lai chân vịt.
+ Ưu điểm: Không cần thay đổi chiều và tốc độ quay động cơ chính mà vẫn
thay đổi được chiều và tốc độ chuyển động của tàu, đặc tính công tác của chân vịt
có thay đổi tùy ý, tính kinh tế cao, luôn phát huy được hết công suꢀt của động cơ,
tăng tính cơ động cho tàu, thuận chiều cho việc điều khiển từ xa. Ngoài ra có thể
lắp thêm máy phát điện đồng trục.
+ Nhược điểm: Giá thành cao, kết cꢀu hệ thống điều khiển bước xoắn của
chân vịt phức tạp, khó bảo dưỡng, sửa chữa.
16
3. Những yêu cầu đối của trang trí hệ động lực tàu thuỷ
3.1. Yêu cầu chung
- Sự chuyển hóa giữa các dạng năng lượng phải có tính kinh tế cao;
- Hệ động lực phải đơn giản, gọn nhẹ, kích thước và trọng lượng nhỏ;
- Khả năng công tác của hệ động lực phải có độ tin cậy cao;
- Giá thành phải rẻ, chi phí khꢀu hao ít;
- Tuổi thọ của hệ động lực phải cao;
- Hệ động lực phải làm việc được liên tục.
Trong thực tế không thể đáp ứng được đồng thời các yêu cầu trên mà phải
căn cứ vào điều kiện thực tế của tàu để có các yêu cầu cho việc trang trí hệ động
lực phù hợp. Để hệ động lực làm việc hợp lý trên một con tàu thì cần phải đáp ứng
các yêu cầu sau:
+ Động cơ chính phải phù hợp với chân vịt và sức cản của vỏ tàu.
+ Phải đạt được các yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế, khai thác hệ động lực; phải
đảm bảo năng lực hoạt động độc lập của tàu.
3.2. Một số yêu cầu cụ thể
- Về công suất
Đối với tàu thủy, công suꢀt và tốc độ thường có quan hệ như sau:
Np A.vn
(1.1)
Nep B.vn
(1.2)
Khi tốc độ của tàu ổn định, lực đẩy của chân vịt sinh ra sẽ cân bằng với sức
cản của tàu; thông thường n = 3. Ở chế độ hoạt động tốc độ thꢀp (dưới thiết kế),
n < 3; và ngược lại nếu tàu hoạt động với tốc độ lớn, thì n > 3. Các đại lượng A, B
là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào các thông số của chân vịt, tốc độ và phần ngâm nước
của tàu,...
Trong thực tế, mỗi động cơ và mỗi chân vịt đều có các đường biểu diễn mối
quan hệ giữa công suꢀt và vòng quay riêng (còn gọi là các đường đặc tính). Khi
thiết kế, phải căn cứ vào điểm phối hợp giữa chân vịt và động cơ mà tại đó động cơ
đạt được hiệu suꢀt cao nhꢀt. Ngoài điểm đó ra, động cơ đều làm việc ở chế độ
không đủ tải, mô-men xoắn và áp suꢀt có ích trung bình của động cơ không đạt trị
số cao nhꢀt. Động cơ có thể quá tải trong quá trình khai thác, mức độ quá tải của
động cơ thường đạt trị số 110% công suꢀt định mức. Nếu trị số quá tải lớn hơn
nữa, vòng quay của động cơ sẽ tăng lên (khoảng 5%), mô-men xoắn trên trục sẽ
tăng lên khá rõ rệt. Do đó, nếu tăng vòng quay của động cơ sẽ làm cho mô-men
xoắn của động cơ vượt quá xa trị số cho phép, ứng suꢀt nhiệt và nhꢀt là ứng suꢀt cơ
giới tăng lên rꢀt lớn.
17
Công suꢀt của động cơ chính được lựa chọn phụ thuộc vào loại tàu, công
dụng và lượng chiếm nước của tàu. Đặc trưng cho vꢀn đề này thường dùng công
suꢀt tương đối để biểu thị.
- Về các chỉ tiêu kinh tế
Công dụng của tàu khác nhau thì yêu cầu về trang trí động lực cũng khác
nhau. Có loại tàu chỉ yêu cầu trang trí động lực ổn định ở một phụ tải nhꢀt định,
nhưng cũng có loại tàu đòi hỏi trang trí động lực phải thay đổi ở các chế độ phụ tải
khác nhau. Điều này phản ánh một vꢀn đề, đó là yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế các loại
trang trí động lực có khác nhau. Trong thiết kế trang trí động lực đòi hỏi phải đạt
được chỉ tiêu kinh tế ở chế độ thiết kế, ngoài ra ở các chế độ tải khác chỉ tiêu kinh
tế cũng đòi hỏi đạt được một cách tương đối.
Đặc trưng cho các chỉ tiêu kinh tế của trang trí động lực chính là suꢀt tiêu
hao nhiên liệu của động cơ chính và suꢀt tiêu hao nhiệt lượng cho toàn bộ hệ thống
năng lượng.
Với những hệ động lực chỉ có một động cơ chính, đặc tính hiệu suꢀt của
động cơ quyết định đặc tính kinh tế của trang trí động lực. Yêu cầu một động cơ
mà hiệu suꢀt không biến đổi theo phụ tải là không thể đạt được, đặc biệt là khi phụ
tải thꢀp hiệu suꢀt giảm xuống rꢀt nhanh. Để khắc phục điều này, thông thường
trong thiết kế phải sử dụng các phương án sau:
+ Dùng hai (hay nhiều) động cơ để lai một chân vịt;
+ Dùng nhiều động cơ lai nhiều chân vịt;
+ Dùng chân vịt biến bước hoặc phương thức truyền động điện;
+ Dùng phương thức phối hợp truyền động điện với các mô hình chân vịt
khác nhau.
- Về vấn đề trọng lượng
Lượng chiếm nước của tàu có thể chia ra làm 4 thành phần chính: Trọng
lượng vỏ tàu, trọng lượng trang trí động lực, trọng lượng của các thành phần dự trữ
và trọng lượng của hàng hóa, hành khách. Khi đó với một lượng chiếm nước nhꢀt
định, một trọng lượng thành phần nào đó tăng lên thì các thành phần khác bắt buộc
phải giảm xuống. Do vậy, trọng lượng của trang trí động lực có ảnh hưởng trực
tiếp đến tính năng nhiệm vụ của tàu. Tàu có lượng chiếm nước như nhau, nhưng
tốc độ hành trình khác nhau, công suꢀt khác nhau thì trọng lượng của trang trí động
lực sẽ khác nhau.
Để đặc trưng cho trọng lượng của trang trí động lực là các trọng lượng tương
đối. Qua thống kê cho thꢀy với tàu có giá trị công suꢀt tương đối i lớn thì giá trị
trọng lượng tương đối của trang trí động lực gtr cũng lớn, khi đó trọng lượng hàng
và dự trữ sẽ giảm xuống.
18
- Về kích thước buồng máy
Phần lớn máy móc trên tàu được tập trung trong buồng máy. Vì vậy, kích
thước buồng máy phải thích hợp cho việc lắp đặt các thiết bị đó cũng như thuận
tiện cho việc bảo dưỡng, sử dụng và sửa chữa ngay tại buồng máy; đồng thời còn
phải xét đến điều kiện lao động và đảm bảo an toàn cho thợ máy khi làm việc. Nếu
chỉ dựa trên những yêu cầu đó thì kích thước buồng máy càng rộng càng tốt.
Nhưng khi đó thì kích thước khoang hàng sẽ giảm xuống, không gian dùng vào
việc bố trí các chức năng khác sẽ nhỏ đi, và tính năng làm việc của tàu có thể bị
ảnh hưởng. Liên quan đến vꢀn đề này là độ bão hòa buồng máy. Có hai loại độ bão
hòa: Độ bão hòa thể tích và độ bão hòa diện tích.
Độ bão hòa thể tích là công suꢀt của trang trí động lực trên một đơn vị thể
tích buồng máy;
Độ bão hòa diện tích là công suꢀt của trang trí động lực trên một đơn vị diện
tích buồng máy;
Độ bão hòa buồng máy (mật độ bố trí thiết bị, máy móc) càng cao thì điều
kiện làm việc, sửa chữa càng không có lợi.
- Về lượng dự trữ
Lượng dự trữ của tàu là do bản thân tàu mang đi để tiếp tục hành trình trong
một khoảng thời gian nhꢀt định, đây chính là năng lực hoạt động độc lập của tàu.
Đối với trang trí động lực, lượng dự trữ chính là nhiên liệu, dầu bôi trơn, nước ngọt
làm mát. Nhiên liệu dự trữ càng nhiều thì năng lực hoạt động độc lập càng lớn.
Nhưng trọng lượng nhiên liệu lại là một trong những thành phần trọng lượng của
tàu, và do vậy lượng nhiên liệu tăng thì các thành phần trọng lượng khác sẽ giảm
xuống.
Lượng nhiên liệu dự trữ của tàu được xác định sơ bộ như sau:
B Ne ge
(1.3)
Trong đó:
B – lượng nhiên liệu dữ trữ;
Ne – công suꢀt có ích của trang trí động lực;
ge – suꢀt tiêu hao nhiên liệu của trang trí động lực;
τ – thời gian thực hiện hành trình độc lập của tàu.
Từ (1.6) muốn giảm bớt lượng dự trữ nhiên liệu (B) trong khi năng lực hoạt
động độc lập của tàu (τ) không thay đổi thì chỉ có cách là giảm suꢀt tiêu hao nhiên
liệu của trang trí động lực. Hoặc là để dự trữ được một lượng nhiên liệu nhꢀt định,
tốc độ hành trình không đổi và nâng cao năng lực hành trình thì cũng chỉ có cách là
giảm bớt suꢀt tiêu hao nhiên liệu (ge).
- Về vấn đề an toàn
Do tính chꢀt an toàn của tàu, khi tàu hành trình phải chú ý đến những yêu
cầu sau:
19
+ Ở trạng thái tàu lắc dọc, lắc ngang các thiết bị vẫn phải làm việc được bình
thường, do đó yêu cầu các thiết bị này phải được lắp ghép, liên kết thật chặt chẽ
với thân tàu;
+ Hệ thống bôi trơn phải được thiết kế sao cho khi tàu nghiêng, lắc vẫn đảm
bảo đưa được dầu đến bôi trơn những nơi cần thiết;
+ Các két dầu nhờn và nhiên liệu phải được bố trí và thiết kế sao cho vẫn
đảm bảo làm việc được bình thường trong khi tàu nghiêng, lắc;
+ Tꢀt cả các thiết bị phải hoạt động và điều chỉnh được dễ dàng ở mọi trạng
thái của tàu;
+ Động cơ chính phải có thiết bị an toàn (bộ điều tốc giới hạn vòng quay lớn
nhất) trong trường hợp quá tải về vòng quay;
+ Các thiết bị có số vòng quay cao phải được lắp theo phương dọc tàu đề
phòng mô-men quay lớn;
+ Động cơ chính phải được lựa chọn sao cho có đủ công suꢀt dự trữ để khắc
phục sức cản trong lúc cần thiết.
Ngoài ra còn một số yêu cầu khác cho các trang trí động lực riêng biệt.
- Về vấn đề sử dụng
Hệ thống động lực tàu phải đáp ứng một số yêu cầu về sử dụng như sau:
+ Thời gian khởi động nhỏ;
+ Phải phát huy được toàn bộ công suꢀt trong khoảng thời gian ngắn;
+ Các thiết bị cơ giới phải làm việc an toàn trong bꢀt cứ điều kiện nào được
đưa ra trong điều kiện thiết kế;
+ Các thiết bị phải có tính cơ động cao, thao tác thuận tiện, đạt được tính tin
cậy cần thiết;
+Đối với động cơ chính, sau khi đảo chiều quay phải phát huy được đủ công
suꢀt trong thời gian ngắn và làm việc ổn định;
+ Trang trí động lực phải ít gây tiếng ồn và chꢀn động đối với vỏ tảu và đảm
bảo được chức năng làm việc của tàu.
- Một số yêu cầu khác
Ngoài các yêu cầu đã nêu, với từng hạng mục và thiết bị cụ thể đều có yêu
cầu riêng, đó là:
(1) Động cơ Diesel;
(2) Tua-bin hơi nước;
(3) Tua-bin khí;
(4) Hệ thống truyền động;
(5) Hệ trục;
(6) Chân vịt;
(7) Nồi hơi và thiết bị đốt chꢀt thải;
(8) Bình chịu áp lực;
20
Tải về để xem bản đầy đủ
97 trang
16363
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Trang trí hệ động lực tàu thủy - Nghề: Lắp ráp hệ thống động lực tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_trang_tri_he_dong_luc_tau_thuy_nghe_lap_rap_he_th.pdf
