Chân vịt là một loại thiết bị đẩy phổ biến nhất, dùng trong tàu biển (tàu vận chuyển hàng hóa, tàu vận chuyển hành khách, tàu chiến, …), ngư lôi, có hình giống như cánh quạt máy bay, chong chóng hay cánh quạt điện, dùng để biến năng lượng của động cơ tàu biển … thành công có ích để tàu di chuyển. Chân vịt chuyển động trong nước giống như một chiếc đinh ốc quay trong một vật. Chân vịt mũi là chân vịt loại nhỏ, lắp ở phía mũi tàu (phần dưới nước) để giúp tàu di chuyển dễ dàng hơn khi vận hành ở tốc độ thấp như khi ra vào cảng, cập cầu, đổi hướng (quay trở) theo chiều ngang.
Trang 1VIỆN HÀNG HẢI
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP
CHUYÊN ĐỀ 1: THIẾT BỊ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
MÃ HP: 021032
THIẾT BỊ CHÂN VỊT MŨI KAWASAKI KT – 130B3
Chuyên ngành: THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU THỦY
Giảng viên hướng dẫn: ThS PHAN CAO AN TRƯỜNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN DUY NGHĨA
Mã số sinh viên: 1651020134 Lớp: TN16
Thành phố Hồ Chí Minh, 2022
Trang 2NGUYỄN DUY NGHĨA i
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH ẢNH iii
LỜI MỞ ĐẦU iv
CHƯƠNG 1 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CHÂN VỊT MŨI KAWASAKI KT – 130B3 1
CHƯƠNG 2 2
THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÂN VỊT MŨI KAWASAKI KT – 130B3 VÀ TÀU CONTAINER 2800 TEU 2
2.1 Thông tin chung 2
2.2 Thông số chi tiết 2
2.2.1 Chân vịt 2
2.2.2 Động cơ chính 2
2.2.3 Bảng khởi động 3
2.2.4 Bộ thủy lực 3
2.2.5 Két trọng lực 3
2.2.6 Khớp nối SF 3
2.2.7 Hệ thống điều khiển từ xa 3
2.2.8 Khối lượng mỗi đơn vị 4
2.3 Kết cấu 4
2.3.1 Bộ chân vịt mũi 4
2.3.1.1 Cánh chân vịt có thể điều khiển 4
2.3.1.2 Thiết bị bôi trơn 5
2.3.2 Hệ thống điều khiển từ xa 5
2.3.2.1 Kiểm soát bước chân vịt 5
2.3.2.2 Điều khiển động cơ từ xa 5
2.4 Vật liệu cho các bộ phận chính 6
CHƯƠNG 3 7
CẤU TẠO CHI TIẾT VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHÂN VỊT MŨI KAWASAKI KT – 130B3 7
Trang 3NGUYỄN DUY NGHĨA ii
3.1 Các thiết bị chân vịt 7
3.1.1 Tổng quát 8
3.1.2 Thiết bị chân vịt 8
3.1.3 Bánh răng truyền động 9
3.1.4 Cơ cấu cấp dầu 10
3.1.5 Thiết bị phản hồi 10
3.1.6 Thiết bị làm kín trục 11
3.2 Thiết bị điều khiển bước chân vịt 12
3.2.1 Thiết bị điều khiển từ xa 12
3.2.2 Thiết bị thủy lực 14
3.2.2.1 Van thủy lực điện từ (2-3) 14
3.2.2.2 Van an toàn (2-7) 14
3.2.2.3 Rơ le áp suất (2-8) 15
3.2.2.4 Van một chiều (2-9) 15
3.2.3 Két trọng lực (Xem hình 3.3) 15
3.3 Khớp nối linh hoạt (Xem hình 3.5, hình 3.6) 16
3.4 Nguyên lý hoạt động của chân vịt mũi 18
3.4.1 Khởi động tuần tự 18
3.4.2 Khởi động chi tiết 19
3.4.3 Dừng chân vịt mũi 20
KẾT LUẬN 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
Trang 4NGUYỄN DUY NGHĨA iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1 Các bộ phận chân vịt mũi 7
Hình 3.2 Thiết bị làm kín trục 11
Hình 3.3 Hệ thống điều khiển từ xa 13
Hình 3.4 Bộ thủy lực 13
Hình 3.5 Khớp nối DC 16
Hình 3.6 Khớp nối SF 17
Hình 3.7 Sơ đồ khởi động tuần tự 18
Hình 3.8 Sơ đồ khởi động chi tiết 19
Trang 5NGUYỄN DUY NGHĨA iv
LỜI MỞ ĐẦU
Chân vịt là một loại thiết bị đẩy phổ biến nhất, dùng trong tàu biển (tàu vận chuyển hàng hóa, tàu vận chuyển hành khách, tàu chiến, …), ngư lôi, có hình giống như cánh quạt máy bay, chong chóng hay cánh quạt điện, dùng để biến năng lượng của động cơ tàu biển
… thành công có ích để tàu di chuyển Chân vịt chuyển động trong nước giống như một chiếc đinh ốc quay trong một vật
Chân vịt mũi là chân vịt loại nhỏ, lắp ở phía mũi tàu (phần dưới nước) để giúp tàu
di chuyển dễ dàng hơn khi vận hành ở tốc độ thấp như khi ra vào cảng, cập cầu, đổi hướng (quay trở) theo chiều ngang
Chuyên đề Thiết bị chân vịt mũi Kawasaki KT – 130B3 là một trong những chuyên
đề tốt nghiệp của sinh viên ngành Công nghệ máy tàu thủy – Thiết bị năng lượng tàu thủy
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phan Cao An Trường đã tận tình hướng dẫn để em hoàn
thành chuyên đề tốt nghiệp này
Em xin chân thành cảm ơn Thầy ạ !
Trang 6NGUYỄN DUY NGHĨA 1
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CHÂN VỊT MŨI KAWASAKI KT – 130B3
Chân vịt mũi là một thiết bị đẩy ngang với chân vịt của nó được gắn mặt bên xuyên qua đường hầm trong thân tàu sao cho dòng nước được tạo ra bởi chân vịt này tạo một lực đẩy vào thân tàu Do đó, tạo điều kiện thuận lợi cho việc khởi hành của con tàu, giúp tàu
di chuyển linh hoạt khi vận hành ở tốc độ thấp như khi ra vào cảng, đổi hướng tàu Đồng thời giúp cải thiện khả năng cơ động của tàu khi nó đang chạy ở tốc độ thấp hoặc trong một đường nước hẹp
Chân vịt mũi loại KT-B của hãng Kawasaki là chân vịt biến bước được tích hợp trong nó một cơ cấu điều khiển bước của chân vịt Vì vậy, đã lên kế hoạch sao cho bước chân vịt có thể được điều khiển từ xa từ bảng điều khiển trên buồng điều khiển
Thiết bị này bao gồm một động cơ truyền động, khớp nối linh hoạt, một bộ đẩy thích hợp và thiết bị điều khiển độ cao của cánh quạt Các tính năng của nó như sau:
(1) Áp dụng độ nghiêng 4 cánh có thể điều khiển được, có hiệu quả để giảm rung động
(2) Kết cấu có độ cứng cao và thiết kế nhỏ gọn, do đó lắp dễ dàng
(3) Có thể điều khiển được bước của chân vịt Điều này cho phép sử dụng động cơ tốc độ không đổi với hướng quay và vòng quay cố định
(4) Khả năng điều khiển bước của chân vịt cũng cho phép thay đổi liên tục và nhanh chóng tạo lực đẩy theo hướng mạn trái cũng như mạn phải
(5) Dễ dàng vận hành và điều khiển hoạt động, từ việc khởi động động cơ đến điều chỉnh về bước của chân vịt được bố trí chung trong giá đỡ điều khiển
(6) Cánh chân vịt có thể tháo rời trong đường hầm ống đẩy bằng cách tháo các bu lông cánh
Chân vịt có thể giữ được hiệu suất của nó trong một thời gian dài, nếu trước khi vận hành kiểm tra và tuân thủ các quy trình kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ
Trang 7NGUYỄN DUY NGHĨA 2
CHƯƠNG 2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÂN VỊT MŨI KAWASAKI KT – 130B3 VÀ
TÀU CONTAINER 2800 TEU 2.1 Thông tin chung
1.1 Nhà máy đóng tàu 1.2 1.3 : Wenchong
1.5 Phân loại 1.6 1.7 : GL (không có chứng nhận SBG cho chân vịt)
1.8 Vị trí lắp đặt 1.9 1.10 : Mũi tàu
1.11 Số hiệu tàu 1.12 1.13 : GWS379/380/381/382/383/384
2.2 Thông số chi tiết
2.2.1 Chân vịt
Đường kính chân vịt : 2000 mm (loại không thẳng góc) × 4 cánh
Vòng quay chân vịt : 346 vòng / phút Vòng quay trục đầu ra : 1160 vòng / phút Công suất đầu ra : 1200 KW
Hướng quay trục đầu vào : Ngược chiều kim đồng hồ
Chất cách nhiệt : Loại F Phương pháp khởi động : Biến áp – tự động Dòng điện khởi động : ≤ 150 % dòng điện định mức
Trang 8NGUYỄN DUY NGHĨA 3
Điện trở nhiệt 6 PTC
2.2.3 Bảng khởi động
Loại : Chống thấm, loại tự đứng với vỏ lắp đặt bao gồm
mạch điều khiển cho động cơ bơm dầu Công suất cấp vào : AC 3Ø 440V 60Hz
Các bộ phận cấu thành : Bộ hâm sấy AC 1Ø 240V 60Hz
Tín hiệu báo động cho ECR
Mỗi tín hiệu báo động chỉ cung cấp cho đầu ra (bao gồm nhiệt độ cao của động
cơ chính), tín hiệu tiếp điểm (NC) sẽ được gửi từ bộ khởi động động cơ chính
2.2.4 Bộ thủy lực
Bơm nhiên liệu (dầu) : 32 lít / phút × 4.5 Mpa × 1750 vòng / phút
Động cơ dẫn động : AC 3Ø 440V 60Hz
5.5 KW × 1750 vòng / phút Động cơ cảm ứng hoàn toàn kèm theo (IP44, lớp cách nhiệt F)
Các thiết bị : Van điện từ DC, van an toàn, rơ le áp suất, đồng hồ
đo áp suất và nhiệt kế
2.2.5 Két trọng lực
Các thiết bị : Ống thủy, bộ hâm sấy (tự điều khiển), cảm biến
Trang 9NGUYỄN DUY NGHĨA 4
Mạch bổ sung : Thiết bị bảo vệ sự quá tải
Công suất cung cấp : AC 1Ø 220V 60Hz
DC 24V làm nguồn dự phòng cho hệ thống chỉ thị Các thiết bị : Bảng điều khiển chính
Bảng điều khiển các cánh Khối thiết bị đầu cuối Máy phát bước có gắn thang đo góc cánh Giao diện cho VDR và ECDIS
2.2.8 Khối lượng mỗi đơn vị
Bộ chân vịt mũi (khô) : Khoảng 6500 kg
Hầu hết các cơ chế điều khiển cao độ đều được bố trí thuận tiện bên trong tàu,
do đó cung cấp khả năng tiếp cận, an toàn và độ tin cậy cao hơn
Cấu trúc được thiết kế đặc biệt cũng cho phép dễ dàng đại tu và lắp ráp lại của thiết bị cũng như bảo trì không gặp sự cố
2.3.1 Bộ chân vịt mũi
2.3.1.1 Cánh chân vịt có thể điều khiển
Công suất được truyền từ động cơ chính thông qua khớp nối linh hoạt, trục vào, bánh răng côn đến trục chân vịt, quay chân vịt trong một hướng không đổi
Phần chân vịt bao gồm bốn cánh chân vịt, ống nối ngoài chân vịt có động cơ
trợ động thủy lực và cơ cấu khối trượt
Các cánh chân vịt được kết nối với bộ phận vận chuyển cánh bằng bu lông cánh
và điều này đảm bảo dễ dàng trao đổi các cánh chân vịt trong ống ngầm chân vịt
Trang 10NGUYỄN DUY NGHĨA 5
Hộp bánh răng, mang các bộ phận chân vịt, được kết nối với ống chân vịt bằng
bu lông và điều này đảm bảo dễ dàng đại tu tất cả các bộ phận bên trong ống Dầu có áp suất từ van điện từ được đưa đến động cơ trợ động thủy lực thông qua các đường ống trong trục chân vịt, dẫn đến chuyển động qua lại chuyển động của piston động cơ trợ động
Chuyển động này của piston được chuyển thành chuyển động quay của cánh bằng cơ cấu khối trượt
Cơ cấu làm kín trục, được gắn vào hộp bánh răng, được thông qua đối với trục chân vịt
Các cánh chân vịt được thiết kế cẩn thận với diện tích và độ dày thích hợp để
có đủ độ bền và chịu được sự xâm thực
2.3.1.2 Thiết bị bôi trơn
Bánh răng côn và tất cả các ổ trục bên trong hộp số được bôi trơn bằng phương pháp bôi trơn vung tóe Hơn nữa, dầu bôi trơn trong hộp số bị áp lực nhẹ bởi kết nối với két trọng lực được cung cấp trên bề mặt mặt nước, ngăn nước biển rò rỉ vào
2.3.2 Hệ thống điều khiển từ xa
2.3.2.1 Kiểm soát bước chân vịt
Thiết bị kiểm soát bước cánh bao gồm một bộ phận thủy lực (bao gồm điện
từ van) và một thiết bị điều khiển từ xa
Hệ thống điều khiển thuộc loại điều khiển từ xa bằng điện và điều khiển chính bảng điều khiển được cung cấp cho bảng điều khiển ở buồng điều khiển
Hệ thống được thiết kế để kiểm soát theo dõi bằng cần điều khiển (quay số) 8 trên bảng điều khiển Có thể kiểm soát việc theo dõi hay không bằng công tắc điều khiển
Bước của cánh chân vịt được điều khiển tự động để giảm cao độ tải của động
cơ chính để bảo vệ khỏi hoạt động quá tải
2.3.2.2 Điều khiển động cơ từ xa
Một bộ công tắc vận hành được cung cấp trên bảng điều khiển chính để khởi động tất cả các thiết bị cần thiết, chẳng hạn như bơm dầu và động cơ chính, từ
buồng điều khiển
Trang 11NGUYỄN DUY NGHĨA 6
Việc dừng tất cả các thiết bị chân vịt được thực hiện bằng cùng một công tắc
Công suất định mức : Đóng khi đạt công suất định mức
Trung tâm cánh quạt : Đúc đồng Ni-nhôm
Bánh xe côn xoắn ốc : Thép hợp kim
Ống : Thép tấm cuộn được chỉ định bởi Quy tắc và thép
không gỉ ở đầu cánh
Trang 12NGUYỄN DUY NGHĨA 7
CHƯƠNG 3 CẤU TẠO CHI TIẾT VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHÂN VỊT MŨI
KAWASAKI KT – 130B3 3.1 Các thiết bị chân vịt
Trang 13NGUYỄN DUY NGHĨA 8
6 Ống nối ngoài chân vịt 27 Cụm nắp bít
16 Bánh răng côn 37 Ống dẫn dầu
17 Ổ đỡ lực đẩy 38 Thanh phản hồi
Công suất được truyền từ động cơ qua trục đầu vào (23), bánh răng côn (16)
và trục chân vịt (32) đến chân vịt
Bước chân vịt được điều khiển bằng hệ thống thủy lực Cánh quạt một phần
và hộp số được đổ đầy "dầu thủy lực" ở áp suất cao hơn một chút mớn nước đầy tải
để đảm bảo chống nước biển xâm nhập vào bên trong máy ngay cả trong trường hợp
bộ làm kín bị hỏng
3.1.2 Thiết bị chân vịt
Phần chân vịt được cấu tạo bởi các cánh chân vịt (1), ống nối ngoài chân vịt (6) và cánh cơ chế biến bước Phần cánh này được kết nối bằng cách bắt vít vào đầu
Trang 14NGUYỄN DUY NGHĨA 9
mặt của trục chân vịt (32) sao cho công suất được truyền qua mũi khoan vào phần chân vịt
Mặt bích được phủ bằng nắp đậy trục chống ăn mòn (9) với vòng đệm được
chuyển động của đĩa quay
Chuyển động quay này được truyền tới các cánh chân vịt để điều khiển bước chân vịt bằng hai chốt
Vòng "0" được sử dụng để làm kín chống nước biển
3.1.3 Bánh răng truyền động
Bánh răng được đặt trong hộp bánh răng bao gồm một phần trục đầu vào, một
bộ phận trục chân vịt và bánh răng côn, dùng để truyền chuyển động của động cơ chính tới cánh quạt
Phần trục đầu vào đã bố trí hợp lý trong các bạc đạn (21) - (24), ổ đỡ lực đẩy (25), trong khi hai bộ ổ lăn hình cầu (12), (20) và ổ đỡ lực đẩy (13) - (17) được bố trí hợp lý ở trục
Bánh răng côn là một bánh răng giảm góc, được cấu tạo bởi một bánh răng trung gian trên một đầu của trục vào (23) và một bánh răng côn (16) lắp trên trục
Điều này giúp cho việc truyền tải, khi đồng thời giảm tốc độ động cơ đến tốc
độ tối ưu cho cánh quạt
Các bánh răng côn và các ổ trục riêng lẻ phải được bôi trơn bằng cách đổ đầy dầu thủy lực trong hộp số Lượng dầu trọng lực này được niêm phong an toàn bằng hai phớt dầu của phần trục vào và làm kín phần trục chân vịt
Trang 15NGUYỄN DUY NGHĨA 10
3.1.4 Cơ cấu cấp dầu
Cơ cấu cấp dầu được tạo thành từ ống dầu (36), vòng nạp (18), ống dẫn dầu (37) và lỗ khoan qua trục chân vịt (32), và dùng để dẫn dầu thủy lực từ bộ thủy lực đến động cơ trợ động của phần chân vịt
Cơ cấu cấp dầu có một cặp lỗ khoan cho dầu thủy lực để khi thủy lực dầu được cung cấp bởi một trong hai lỗ khoan, cái còn lại được sử dụng để xả
Vòng nạp (18) chứa vòng đệm để ngăn chặn sự chảy ra của dầu thủy lực vào hộp số Khi lệnh nạp dầu được đưa ra bằng nút xoay điều khiển trên buồng điều khiển, van điện từ của bộ thủy lực được kích hoạt và dầu thủy lực được cung cấp thông qua ống dầu, vòng nạp và ống dẫn dầu (khoan qua trục chân vịt) được cung cấp cho động cơ trợ động và piston cốt được chuyển sang vị trí đã xác định trước
3.1.5 Thiết bị phản hồi
Đây là cơ chế truyền tín hiệu góc cánh (26) tới hệ thống điều khiển và chuyển đổi góc cánh từ xa, được thiết kế để phát hiện góc cánh bằng hành trình của ống dẫn dầu (37) và đầu vào nó như một tín hiệu hành trình tới cánh cắt bộ truyền góc qua thanh phản hồi (38) và xích (39)
Bộ truyền góc cánh này có chức năng cung cấp lại góc cánh cho hệ thống điều khiển từ xa Và phát hiện góc của cánh như nó được chỉ ra trên thiết bị chỉ báo trên buồng điều khiển và chỉ báo cục bộ
Trang 16NGUYỄN DUY NGHĨA 11
Trang 17NGUYỄN DUY NGHĨA 12
10 Vít đầu lục giác 21 Thiết bị chuyển
22 Vít đầu lục giác
23 Vít đầu lục giác
Thiết bị làm kín trục là để làm kín dầu áp lực trong hộp số chống lại nước biển, được chế tạo lên đến ba vòng đệm kín (6), vòng đệm dự phòng (4) (5), vòng bích (2) (3), và ống lót (1) quay theo trục chân vịt
Cặp kẹp cho mỗi vòng đệm được gắn chặt để vừa khít với ngoại vi bên trong của vỏ và rãnh được cung cấp ở bề mặt bên trong của nó
Lớp lót được làm bằng vật liệu có khả năng chống ăn mòn và mài mòn cao,
và được cố định đến nắp trục Khe hở giữa ống lót và trục để dẫn dầu áp lực đến chân vịt
3.2 Thiết bị điều khiển bước chân vịt
Thiết bị bao gồm một hệ thống điều khiển từ xa để kiểm soát bước của chân vịt
và một bộ phận thủy lực để điều chỉnh góc của cánh
3.2.1 Thiết bị điều khiển từ xa
Hệ thống điều khiển từ xa thuộc loại điều khiển điện và dùng để truyền lệnh thay đổi bước của chân vịt, đưa ra thông qua nút xoay điều khiển trên buồng điều khiển đến van điện từ để điều chỉnh góc cánh quạt cho phù hợp Và cũng giữ bước của chân vịt Nó cũng dùng để chỉ ra góc cánh thực tế trên chỉ báo góc trên buồng điều khiển Để biết thêm chi tiết về thiết bị điều khiển từ xa tham khảo bản vẽ riêng "hệ thống điều khiển từ xa"
Trang 18NGUYỄN DUY NGHĨA 13
Hình 3.3 Hệ thống điều khiển từ xa Hình 3.4 Bộ thủy lực
-4 Van đôi một chiều điều khiển từ xa 6 Van một chiều
Trang 19NGUYỄN DUY NGHĨA 14
3.2.2 Thiết bị thủy lực
Bộ thủy lực bao gồm một bơm thủy lực, van điện từ, cụm van để các hộp van được gắn có các chức năng sau:
- Giảm áp suất khi quá tải, nạp và xả bằng van an toàn (2-7)
- Thay đổi áp suất điều khiển để kiểm soát bước cánh bằng van điện từ (2-3)
- Thay dầu có áp suất sang xi lanh trợ động với hộp van logic (2-4)
- Kiểm tra đường dầu bằng van một chiều (2-9)
Dầu của két trọng lực (4) được bơm thủy lực (2-1) hút qua bộ lọc (2-6), và được điều áp, được đưa qua các van thích hợp, (2-4) được điều khiển bằng dầu điều khiển
và được điều áp bởi van điện từ Khi lệnh thay đổi bước của cánh chân vịt được đưa
ra, cổng của bộ van điện từ được mở, dầu điều khiển được điều áp từ cổng xả của van xả, vận hành các van thích hợp để tạo các mạch dầu, di chuyển bước răng chân vịt cung cấp dầu thủy lực đến xi lanh trợ động Khi đạt được bước cánh chân vịt đến
vị trí cần thiết, van hoạt động bằng điện từ được đưa trở lại vị trí không để nhả dầu điều khiển, được điều áp đến các đường hút của bơm để đóng tất cả các van trong
hệ Theo đó dầu từ máy bơm được xả qua van xả đến hộp bánh răng
Dầu được cung cấp cho chân vịt mũi trong quá trình giữ bước chân vịt hoặc trong quá trình biến bước được lấp đầy hộp bánh răng và bôi trơn các ổ trục, bánh răng, v.v (Dầu bôi trơn kiểu vung tóe) Sau đó nó quay trở lại két trọng lực Vì bảo vệ mạch dầu thủy lực, một bộ phận (2-7) được cung cấp trên ống góp
3.2.2.1 Van thủy lực điện từ (2-3)
Đây là một van chuyển đổi cho dầu điều khiển đến các van phù hợp, thay đổi dầu thủy lực cho các xi lanh trợ động tương ứng theo lệnh do hệ thống điều khiển từ xa đưa ra (các van vận hành thủy lực điện từ sau đây được gọi chung