Tài liệu Luận văn tốt nghiệp - Đề tài: " Thiết kế hệ thống động lực tàu dầu 6500 tấn lắp 01 máy chính G8300ZC32B, công suất 2427(cv), vòng quay 615 (v/p) " - Chương 1 và 2 ppt

Tàu được thiết kế để chở những hàng cùng với các cơ cấu kết cấu của tàuBao gồm: Các sản phẩm từ dầu Các hoá chất, IMO loại II và III bao gồm hàng độc hại Các hoà chất, các hàng không phâ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

bố trí lắp đặt ở vị trí thích hợp Đáy đôi gồm két lắng dầu bôi trơn, kétdàu Diesel, két dầu bẩn và các két cần thiết khác

- Khu vực hàng: có kết cấu vỏ thép, đáy đôi và 11 két hàng, 01 kétnước bẩn, 12 két nước ballatst, 01 két nước ngọt

- Phần hướng mũi: két mũi, hầm xích neo, kho thuỷ thủ trưởng, cáckho cần thiết khác, buồng chân vịt mũi được bố trí lắp đặt ở phần mũitàu

Tàu được thiết kế để chở những hàng cùng với các cơ cấu kết cấu của tàuBao gồm:

Các sản phẩm từ dầu

Các hoá chất, IMO loại II và III bao gồm hàng độc hại

Các hoà chất, các hàng không phân hoá theo IMO

Rau, dầu cá và dầu động vật

Các hàng chất lỏng sẽ được chở miễn là sự độc hại, khả năng phản ứng,khả năng gây cháy, áp suất hơi, nhiệt độ, sự chống cự với vật liệu két vàcác vật chất khác trong phạm vi giới hạn cho phép.

1.1.2 Vùng hoạt động

Vùng hoạt động của tàu: Không hạn chế

Tàu dầu 6500 DWT được thiết kế thỏa mãn cấp không hạn chế theo quyphạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép của Việt Nam

1.1.3 Cấp thiết kế

Các quy phạm sau sẽ được áp dụng bao gồm cả các thông tư có hiệu lựctại ngày ký kết hợp đồng

- Những quy phạm của Đăng Kiểm

- Quy phạm hàng hải của nước đăng ký

- Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển 1974với nghị định thư 1978,và sủa đổi 1981, 1983 (GMDSS) sửa đổi 1988,

- Công ước quốc tế về đo dung tích tàu (london 1969)

- Quy định quốc tế về thông tin liên lạc và truyền thanh 1976, 1979,

1983 với các quy định GMDSS

- Công ước quốc tế về sự ngăn chặn va chạm trên biển 1972 và bảnsửa đổi 1981

- Quy phạm USCG (ô nhiễm dầu và vệ sinh) đối với tàu mang cờhiệu nước ngoài

- Nghị định thư về mớn nước của ISO số 6954, 1984(E) giới hạn độrung động trên tàu

- Quy định của IMO A.468, 1981 về mức ồn trên tàu

1.1.4 Các thông số cơ bản phần vỏ tàu

- Chiều dài toàn bộ: Lmax = 110 m

- Chiều dài giữa hai đường vuông góc: Lpp = 102 m

- Công suất tối đa H = 2427 kW

- Vòng quay tại công suất tối đa n = 630 RPM

1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC

1.2.1 Bố trí buồng máy

Buồng máy được bố trí từ sườn số 8 (Sn08) đến sườn 32 (Sn32)

Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệthống động lực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển các thiết bị được thựchiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trên buồng lái Một số bơmchuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính như bơm vậnchuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió…

Máy mang ký hiệu G_8300ZC32B Trung Quốc

- Vòng quay tại công suất tối đa :630 (RPM)

- Dầu nhiên liệu (F.O) :3500 sec R.W.No.1 ở 100oF

- Suất (lượng) tiêu hao nhiên liệu :195g/HP.h + 3%

(trị số calo thấp 10200 kcal/kg)

- Hệ thống khởi động :khởi động bằng khí nén

- Hệ thống đảo chiều :đảo chiều trực tiếp

- Khởi động và dừng : Bên cạnh máy, trongbuồng điều khiển máy, trên buông lái

- Hệ thống điều khiển tốc độ :trên buồng lái, buồng điềukhiển máy

- Hệ thống làm mát :làm mát bằng nước biển 2 vòngtuần hoàn

Làm mát Piston bằng dậu nhờn (L.O)

Loại: Động cơ Diesel tàu thuỷ 4 kỳ, tác dụng đơn, piston một hàng thẳngđứng, một tuabin tăng áp và một bầu làm mát không khí (sinh hàn gió)

1.2.2.1 Thông số cơ bản của máy chính

– Khối lượng động cơ [G] 23000 kg

– Chiều dài bao lớn nhất [Le] 6278 mm

– Suất tiêu hao nhiên liệu: 195 g/kWh

_Hộp số :1 bộ

+Kiểu hộp số : MG52-59

+Nước sản xuất : Trung Quốc

+Tỷ số truyền ( i = 2,9196 : 1 )

1.2.2.2 Thiết bị kèm theo máy chính

- Bơm LO bôi trơn máy chính :02 cụm

- Bơm nước ngọt làm mát :01 cụm

- Bơm nước biển làm mát :01 cụm

- Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp :01 cụm

- Binh chứa khí nén khởi động :02 bình

1.2.2.3 Diesel lai máy phát

Loại động cơ 4 thì, tác dụng đơn, piston thẳng đứng, làm mát bằng nước,khởi động bằng khí nén, tăng áp bằng tuabin khí xả và làm mát không khínạp bằng sinh hàn gió

- Dầu nhiên liệu :3500secR.W.No.1tại 100oC

- Bơm dầu F.O (dẫn động bằng động cơ :01 bộ

- Điều khiển từ xa: trong buông điều khiển và cục bộ bên máy

- Làm mát bằng nước biển

Phụ kiện cho mỗi máy

- Bơm L.O (dẫn động bằng động cơ) :01 bộ

- Bơm nước ngọt làm mát (dẫn động bằng động cơ) :01 bộ

Các thiết bị cần thiết khác cho máy phát theo tiêu chuẩn của nhà chế tạo

1.2.2.4 Máy phát điện

Máy phát điện chính nối với đông cơ Diêsel sẽ được thiết kế và lắp đặt đểđảm bảo đủ tải điện cho các hoạt động của tàu trong khi chạy trên biểndưới điều kiện môi trường như những tiêu chuẩn/gợi ý của nhà sản xuất,

để đáp ứng yêu cầu của đăng kiểm

Các yếu tố chi tiết để xác định công suất của máy phát xem nó có thíchhợp hay không sẽ dựa trên bảng tính chi tiết cân bằng tải điện

Máy phát diêsel sẽ có đủ công suất để chạy song song (hoà đồng bộ).Máy được nối trực tiếp với máy phát trên bệ chung và được giữ chặt trên

1.2.2.5 Thiết bị kèm theo tổ máy phát điện

– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm

– Bơm nước biển làm mát 01 cụm

– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm

– Máy phát điện một chiều 01 cụm

1.2.2.6 Tổ máy phát điện sự cố

- Loại: động cơ diêsel 4 thì, làm mát bằng không khí

- Công suất :khoảng 158HP x 1800RPM x 131kVA

- Dòng điện xoay chiều 450 V, 3 pha, tần số 60Hz

- Khởi động bằng ắc quy và bằng tay

1.3.CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC

1.3.1 Dung tích các két

– Két nhiên liệu dự trữ HFO: 400 m3

– Két nhiên liệu dự trữ DO: 150 m3

– Dung tích két dầu bẩn D.O: 1 m3

– Két dầu dự trữ bôi trơn LO: 16 m3

–Két dầu nhờn tuần hoàn L.O 8,5 m3

– Két dầu bôi trơn xilanh 4 m3

–Cột áp: 20 m

–Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

–Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

–Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

–Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

–Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

–Lưu lượng: 7 m3/h

–Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

– Vòng quay động cơ: 1800 rpm

1.3.3. Thiết bị sinh hơi

Kết cấu và chức năng của thiết bị sinh hơi sẽ dựa trên tiêu chuẩncủa nhà sản xuất và yêu cầu của đăng kiểm

Sản lượng hơi tối đa của nồi hơi khác nhau theo điều kiện của khí

xả từ máy chính Mức nước trong nồi hơi sẽ được giữ ở mức hoạt động tựđộng của bơm cấp nước

– Nhiên liệu đốt cháy 500 sec.R.W No.1 ở 1000C

– Nhiệt độ hơi được bão hoà

Thiết bị và phụ kiện theo tiêu chuẩn của nhà chế tạo, khoang đốtdầu sẽ tự động điều chỉnh phụ thuộc vào áp xuất hơi

Loại dàn ống tuần hoàn cưỡng bức

–Số lượng 1 bộ.

–Công suất 600 kg/h tại90%Ne

–Bơm tuần hoàn 2 bộ

–Thiết bị, phụ kiện cho nồi hơi phụ:

–Máy điều chỉnh cấp nước 1 bộ

–Thiết bị điều khiển tự động 1 bộ –Bộ điều chỉnh mức 1 bộ

–Thiết bị khởi động và dừng tự động được lắp cho máy nén khíchính được kích hoạt bằng áp lực của chai gió chính.

–Một nguồn điện của máy nén khí được cấp từ máy phát sự cố.Máy nén khí phụ:

–Loại dẫn động bằng động cơ điện, 2 cấp, làm mát bằng không khí

–Số lượng 1 bộ

–Công suất 80 m3/h x 30Kg/cm2 (F.A)

–Thiết bị khởi động và dừng tự động được lắp cho máy nén khíphục vụ được kích hoạt bằng áp lực của chai gió làm việc

Chai gió làm việc:

Loại chai gió kiểu trụ đứng kết cấu hàn

Máy lọc dầu được lắp đặt để lọc dầu (F.O), dầu bôi trơn (L.O) chomáy chính, máy đèn trong buồng máy Một bộ máy lọc H.F.O sẽ được sửdụng như máy lọc D.O

Các máy lọc sẽ được lắp đủ công suất hút từ két lắng F.O và két lắng L.Otrong đáy đôi

1.3.2.7.2 Máy lọc dầu H.F.O

Loại máy lọc li tâm, tự làm sạch, hoạt động tự động

1.3.2.7.2 Máy lọc dầu L.O

Loại máy lọc ly tâm, tự làm sạch, điều khiển tự động

Công suất 1,650 l/h

Phụ kiện được cung cấp theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất

1.3.3.8 Máy phân li dầu nước

Loại Máy đứng tự động xả, thoả mãn theo I.M.O

1.3.3.9 Thiết bị xử lí nước thải

Loại Sinh vật học, được IMO phê duyệt

Công suất 30 kg/h (khoảng 300.000 Kcal/h)

Thiết bị đốt 1 bộ (loại đốt dầu D.O)

Thiết bị và phụ kiện được cung cấp theo tiêu chuẩn của nhà sảnxuất

Hâm nóng Hệ thống nước ngọt tuần hoàn máy chính

Loại Hộp R404A trực tiếp giãn nở, làm mát bằng nước

biển

Số lượng 1 bộ.

Công suất 12,000 Kcal/h

1.3.4 Bầu lọc và thiết bị đo lưu lượng

Bầu lọc F.O cho máy chính và máy phụ

Số lượng 1 bộ cho mỗi máy

Loại tự động làm sạch và kiểm tra

Bầu lọc L.O máy chính

Số lượng 1 bộ

Loại tự động làm sạch và kiểm tra

1.3.4.2 Thiết bị đo lưu lượng và độ nhớt

Thiết bị đo độ nhớt máy chính

Bằng điện không có thiết bị ghi

Số lượng mỗi máy một bộ

Loại điều khiển bằng thuỷ lực

Thiết bị đo lưu lượng cho máy chính

Số lượng một bộ

Loại theo tiêu chuẩn của nhà cung cấp

Thiết bị đo lưu lượng cho A/E & nồi hơi

Số lượng mỗi bộ một thiết bị

Loại theo tiêu chuẩn của nhà cung cấp

1.3.5 Thiết bị của xưởng trong buồng máy

Máy mài 1 bộ, loại dẫn động bằng động cơ điện.Máy khoan 1 bộ, loại dẫn động bằng động cơ điện

Máy hàn 1 chiếc, sử dụng điện xoay chiều, công suet 300AMP.Máy cắt hơi.

Bàn nguội 1 bộ, bằng gỗ hoặc bằng thép, kích thước1200x600x800mm

Bàn kẹp bằng êto, loại ngang, kích thước 100m

Máy tiện, 1 bộ, loại ngang, kích thước 1000mm

Loại chân vịt có bước cố định

Vòng quay theo chiều kim đồng hồ nhìn từ phía lái

Vật liệu là hợp chất đồng - nhôm – ni ken

Kích thước và bước sẽ được xác định tránh sự rung động và tránhkhông tải

Cánh chân vịt sẽ được đánh bóng theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất

1.3.7.2 Hệ trục

Trục trung gian là trục đặc bằng thép rèn với bích nối cả hai đầu.Trục chân vịt là trục đặc bằng thép rèn đầu trước là bích nối và đầuphía lái được làm côn và tiện ren

Lắp đặt bệ trục trung gian bằng sắt đúc với loại vật liệu trắng (bạcbabít)

Đường kính trục theo yêu cầu của quy phạm và được xác định dựavào việc tính toán dao động xoắn

1.3.7.3 Ống bao và bệ đỡ

Ống bao bằng sắt đúc hoặc thép hàn của kết cấu ống E.R.W

Bệ đỡ bằng kim loại trắng và được bôi trơn bằng dầu

CHƯƠNG 2: SỨC CẢN VÀ THIẾT BỊ ĐẨY

1.4.1 Các số liệu cơ bản

- Chiều dài toàn bộ Lmax = 110 m

- Chiều dài giữa hai đường vuông góc Lpp = 102 m

- Công suất tối đa H = 2427 kW

- Vòng quay tại công suất tối đa n = 630 RPM

1 Tỷ số kích thước [B/d] 2,716 1,5 – 3,5

2 Tỷ số kích thước [L/B] 5,604 4 – 11

3 Hệ số béo thể tích [C B] 0,68 0,35 – 0,8

4 Hệ số thon đuôi tàu [] 1,325 0,33 – 1,5

) ( ,

0

3

hp LC

V EPS  S

Trong đó:

V S – Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (knots);

 – Lượng chiếm nước của tàu, (tons);

L – Chiều dài tàu thiết kế, (m);

C 0 – Hệ số tính toán theo Pamiel

1.4.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel

V

2

16539,3 1

20570,1 7

24339,1 6

1.4.4 Đồ thị R–v, EPS–v

500 1000 1500 2000

Hình 2-1: Đồ thị R–v và EPS–v.

1.5 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TỐC ĐỘ TÀU CHO THIẾT KẾ CHONG CHÓNG

– Công suất của máy chính Ne = 3300 (hp)

– Chọn hiệu suất chong chóng p = 0,64 – Chọn hiệu suất đường trục t = 0,98

– Dự trữ công suất máy chính 10%Ne

– Công suất kéo của tàu EPS = 0,9.Ne. p  t

1.6.1 Vật liệu chế tạo chong chóng.

Vật liệu chong chóng thường dùng là: đồng thau (KHBSC – 1) đối vớichong chóng có bước cố định hoặc biến bước, thép Cac-bon thường( KFS ) đối với chong chóng có bước cố định kết cấu hàn

Vậy ta chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng thau KHBSC – 1

1.6.2 Lựa chọn số lượng và chiều quay chong chóng.

Số lượng chong chóng x, đối với tàu có lượng chiếm nước, thườngđược chọn phụ thuộc vào số lượng động cơ chính và hình dạng, kết cấuvùng đuôi tàu Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào yêu cầu về lực đẩy, phụthuộc vào tính an toàn khi khai thác, phụ thuộc vào sự thay đổi yêu cầu

về công suất Thông thường số lượng chong chóng được chọn bằng số

lượng động cơ chính, trừ những trường hợp đặc biệt theo yêu cầu của chủhàng Vậy ta chọn x = 1.

Trường hợp tàu có một chong chóng, chiều quay của chong chóngphụ thuộc vào chiều quay trục ra của động cơ hoặc chiều quay trục ra củahộp số, nó không ảnh hưởng nhiều đến tính di động của tàu Vậy ta chọnchiều quay của chong chóng là quay phải

1.6.3 Lựa chọn đường kính chong chóng.

Bắt đầu từ khả năng bố trí chong chóng ở phía đuôi tàu, giới hạn giátrị đường kính chong chóng đối với tàu biển, trong tính toán sơ bộ ta cóthể chọn như sau:

+ Đối với tàu có một trục chong chóng: D = ( 0,68  0,75 )T

+ Đối với tàu có hai trục chong chóng: D = ( 0,620,70 )T Trongđó: - D (m) Là đường kính sơ bộ của chong chóng

- T (m) Là chiều chìm trung bình của tàu

Vậy ta chọn: D = 0,68.T = 0,68 6,7 = 4,6 (m)

1.6.4 Lựa chọn vòng quay chong chóng.

Vòng quay của chong chóng được lựa chọn dựa theo công suấtcủa động cơ

+ Đối với động cơ có công suất nhỏ( Ne cỡ vài trăm CV ) tachọn n > 500 vg/ph

+ Đối với động cơ có công suất trung bình(Ne từ (1 

3000)CV ta chọn n ( 300 500 ) vg/ph

+ Đối với động cơ có công suất lớn ( Ne > 3000 CV ) ta chọn

n ( 80 300 ) vg/ph

Theo đề bài ta có : Ne = 3300 (Cv) = 2427 (kW)

Chọn động cơ có các thống số kỹ thuật sau :

Nhãn hiệu Số xilanh Số kỳ Công suất Vòng quay

động cơ (kW) định mức

ndm(vg/ph)

Với máy có n = 630 rpm ta chọn loại truyền động qua hộp số.Chọn hộp

số có tỷ số truyền i= 2,9196:1 ta chọn số vòng quay của chong chóng :

c

n 216 rpm

1.6.5 Tính hệ số dòng theo,hệ số hút.

Khi tàu ngâm ở dưới nước, nó sẽ chiếm chỗ của nước, tàu chuyển động

về phía trước luôn luôn giải phóng một khoảng không gian thể tích ở phíasau nó Khoảng không gian này không ngừng được điền đầy bởi lớp nướcbao quanh Dòng phát sinh di theo để điền đầy đó gọi là dòng theo Ngoài

ra trong lớp biên ở vỏ bao tàu có một dòng bị cuốn theo gọi là dòng theo

ma sát, hợp lại ta gọi là dòng theo với vận tốc dòng theo là: v

Do xuất hiện dòng theo nên tốc độ tịnh tiến của chong chóng so vớicác hạt lỏng bao quanh nó sẽ là:

 là hệ số kể đến ảnh hưởng của thân tàu đến

sự làm việc của chong chóng

V là thể tích ngâm nước của tàu.

+ D = 4,69 m là đường kính sơ bộ của chongchóng

có lực đẩy bổ sung thắng lực cản bổ sung này Do đó, lực đẩy toàn phần

do chong chóng sinh ra được chia làm hai thành phần:

Trong đó: t = P

P

 gọi là hệ số hút, hệ số này kể đến ảnhhưởng của sự làm việc của chong chóng đến chuyển động tịnh tiến củatàu xét về mặt lực đẩy

Hệ số hút được tính theo công thức Papmiel:

 Trong đó: - e

R P x

 là lực đẩy có ích của chong chóng

+ Đối với chong chóng của tàu chạy nhanh, làm việc ở chế độ gần đến

sự xuất hiện xâm thực, thường số cánh thay đổi trong giới hạn nhỏ là hợplý( thường là Z = 3 hoặc Z = 4 )

+ Đối với chong chóng làm việc khi hệ số tải lớn, tăng số cánh sẽ thíchhợp hơn, bởi vì trong trường hợp này hiệu suất của chong chóng tăngthêm ( 2  3 ) % từ sự giảm tổn thất ở mút cánh chong chóng

Số cánh chong chóng Z được lựa chọn phải thỏa mãn hai yêucầu:

+ Yêu cầu về mặt tính năng

Số cánh chong chóng được lựa chọn theo hệ số lực đẩy theođường kính '

d p

v k

P n

v P là vận tốc chong chóng khi làm việc độc lập

- n = 216 rpm là vòng quay của chong chóng

-  ( kgs2/m4) là mật độ của nước

+  = 102 đối với nước ngọt

+  = 104 đối với nước biển

Vậy  = 104 kgs2/m4

- P = 26166 kG là lực đẩy của chong chóng

+ Yêu cầu xuất phát từ điều kiện không có sự trùng hợp của vòng quay

Số cánh chong chóng Z phải khác bội số và ước số của số xi lanhđộng cơ để loại bỏ hiệu ứng cộng hưởng

Vậy ta có: