hệ thống vận chuyển và phân li dầu bôi trơn trên tàu hóa chất 14000 tấn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1Giới thiệu về tàu 1.1.1.Khái quát về con tàu. Tàu được thiết kế và trang bị để chạy biển viễn dương nhưng chủ yếu là trong vùng châu Á, Trung đông và ven biển Việt nam. Tàu có kết cấu hàn, boong kết cấu ngang, có bố trí các sống dọc phía trên boong chính; bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát và mũi quả lê; vách đuôi thẳng đứng và bánh lái treo bán cân bằng. Buồng máy và thượng tầng bố trí phía lái. Tàu có 5 cặp khoang hàng, 1 cặp két chứa cặn và 5 cặp két nước dằn trong khu vực khoang hàng.

ĐỀ BÀI:HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN LI DẦU BÔI TRƠN

TRÊN TÀU HÓA CHẤT 14000T

*Các thông số cần thiết:

- Thời gian hành trình : 45 ngày

- Máy chính:

Công suất : Ne = 4440 kW

Vòng quay : n = 173 v/ph

Suất tiêu hao dầu bôi trơn : ge = 1,25 g/kWh

- Máy phát địện :

Công suất : Ne = 540 kW

Vòng quay : n = 1000 v/ph

Số : 3 cái

Suất tiêu hao dầu bôi trơn : ge = 1,25 g/kW

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1Giới thiệu về tàu

1.1.1.Khái quát về con tàu

Tàu được thiết kế và trang bị để chạy biển viễn dương nhưng chủ yếu là trong vùng châu Á, Trung đông và ven biển Việt nam

Tàu có kết cấu hàn, boong kết cấu ngang, có bố trí các sống dọc phía trên boong chính; bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát và mũi quả lê; vách đuôi thẳng đứng

và bánh lái treo bán cân bằng

Buồng máy và thượng tầng bố trí phía lái

Tàu có 5 cặp khoang hàng, 1 cặp két chứa cặn và 5 cặp két nước dằn trong khu vực khoang hàng

Mạn kép có chiều rộng 1,2 m và đáy đôi có chiều cao 1,4 m trong khu vực khoang hàng thoả mãn yêu cầu 13F của IMO được dùng để làm két nước dằn Các két sâu khoang mũi/lái cũng được dùng để chứa nước dằn

Các két dầu hàng được chia ra làm hai hạng với hai hệ thống đường ống độc lập và

hệ thống điều khiển dầu hàng có khả năng thực hiện việc xả/nạp hàng với hai hạng dầu đồng thời

Buồng máy được cách ly với khoang hàng bằng một buồng bơm và một cofferdam (giếng hút dầu hàng) Một đường hầm được bố trí bên trong đáy đôi dọc theo đường tâm tàu

1.1.2.Danh mục dầu hàng.

Danh mục dầu hàng mà tàu có thể vận chuyển hợp pháp theo dấu hiệu phân cấp, kiến trúc kỹ thuật, không có hại cho lớp sơn vỏ tàu và hệ thống làm hàng là như sau:

- Dầu nhiên liệu : F.O

- Dầu gazoan : Gasoline

- Dầu máy bay

- Dầu hoả

1.1.3.Kích thước chủ yếu.

Chiều dài toàn bộ 145.30 m

Chiều dài BP 136.60 m

Chiều rộng 20.80 m

Chiều cao 11.20 m

Mớn nước thiết kế 8.00 m

Mớn nước kết cấu 8,45 m

1.1.4.Trọng tải và dung tích.

Trọng tải trong nước có tỷ trọng 1,025T/m3 tại mớn 8.00m là 13000T và tại mớn 8.45 m là 14000T

Dung tích các két như sau:

Các Két dầu hàng ( kể cả két chứa cặn) 14500 m3 Các két dầu nặng 750 m3 Các két dầu DO 150 m3 các két dầu LO 50 m3

Các két nước ngọt 100 m3

Các két nươc dằn 5200 m3

1.1.5.Máy chính.

01 Máy MAN B&W 7S35MC

MCR : 4440 kW x 173 rpm

CSR3774 kW x 163 rpm

Máy có khả năng vận hành với dầu nặng HFO 380cst

1.1.6.Tốc độ

Tốc độ ( được bảo đảm ) tại mớn nước 8.45 m , công suất máy chính CSR và trạng thái vỏ tàu nhẵn sạch, chạy trong biển sâu, nước yên tĩnh, tốc độ gió không quá 3 độ Bôpho : không nhỏ hơn 13.0 hl/h

1.1.7.Suất tiêu hao nhiên liệu.

16.8 tấn / ngày +/- 5% tại CSR

1.1.8.Tầm hoạt động

14000 hl tại mớn nước 8.45 m và tốc độ hành trình 13.0 hl/h

1.2.Tìm hiểu hệ thống.

1.2.1.Công dụng, đặc điểm và yêu cầu của hệ thống.

1.2.1.1.Công dụng của hệ thống bôi trơn.

Trong quá trình làm việc của hệ động lực tàu thủy,luôn tồn tại các chi tiết chuyển động tương đối với nhau gọi là các cặp ma sát động và do vậy luôn cần phải có một lượng dầu nhờn áp lực nhất định cung cấp cho các cặp ma sát này để giảm ma sát gây mài mòn hư hỏng trong quá trình làm việc.Điều đó yêu cầu phải có một hệ thống bôi trơn dầu áp lực cao cho các chi tiết của hệ động lực

Ngoài ra, hệ thống bôi trơn còn có công dụng truyền dẫn nhiệt lượng do ma sát gây ra

ra ngoài (làm mát bề mặt ma sát),làm sạch các mạt kim loại bám trên các bề mặt ma sát

Khi các bề mặt ma sát, các cơ cấu truyền động nghỉ làm việc thì dầu bôi trơn ở đó sẽ

có tác dụng bảo vệ các bề mặt đó không cho chúng tiếp xúc với không khí chống ăn mòn

Hệ thống vận chuyển dầu bôi trơn có tác dụng vận chuyển dầu bôi trơn từ két dự trữ đến két trực nhật để bôi trơn cho máy chính,vận chuyển dầu hồi trở lại két lắng, tạo thành vòng tuần hoàn dầu; trong quá trình vận chuyển thực hiện việc lọc phân ly dầu, cung cấp dầu chất lượng cho két trực nhật

1.2.1.2.Đặc điểm.

- Trong hệ thống dầu bôi trơn, ngoài một bộ phần nhỏ dầu cháy cùng nhiên liệu và bị biến chất, phần còn lại vẫn làm việc bình thường, lượng tiêu thụ rất ít

- Sau một thời gian làm việc, chất lượng dầu bôi trơn giảm

- Để kéo dài thời gian làm việc của dầu trong hệ thống bôi trơn, người ta lắp thêm các máy phân li Do vậy mà việc dư trữ, vận chuyển dầu nhờn đơn giản hơn so với hệ thống nhiên liệu

- Giá thành của dầu bôi trơn đắt hơn nhiều so với giá thành của nhiên liệu.Khi thiết kế

hệ thống bôi trơn phải lưu ý đến việc kéo dài thời gian sử dụng của dầu nhờn để giảm lượng tiêu thụ dầu nhờn

1.2.1.3.Yêu cầu.

Hệ thống bôi trơn phải thỏa mãn được những yêu cầu cơ bản sau:

- Mỗi động cơ phải có hệ thống bôi trơn độc lập

- Động cơ phải được bôi trơn liên tục trong mọi tình huống

- Hệ thống phải có tính tin cậy cao, cơ động nhưng đơn giản, dễ quản lý và lọc sạch nhanh chóng

- Áp suất và nhiệt độ của dầu nhờn trong hệ thống phải xác định và điều chỉnh được

- Các thiết bị trong hệ thống phải có thiết bị dự phòng với hệ thống chính

- Dầu bôi trơn phải đảm bảo được các tính chất: độ nhớt, nhiệt độ bắt lửa, nhiệt

độ đông đặc trong phạm vi quy định của nhà thiết kế

1.2.2 Cấu tạo hệ thống hệ thống dầu bôi trơn

02 bơm dầu LO chính, két đặt ở giếng sâu

01 bơm chuyển dầu LO, kiểu bánh răng, nưng suất 5m3/h x 2.5 Kg/cm2

01 bầu lọc tinh và bơm dùng cho thùng dầu bôi trơn thường trực

02 máy phân ly dầu LO, kiểu tự làm sạch, mỗi máy có ănng suất 1000l/h

02 bộ gia nhiệt cho máy phân ly dầu LO, kiểu dùng hơi nước

01 bộ sinh hàn dầu LO, kiểu cánh làm mát bằng nước ngọt

01 bầu lọc dầu LO kiểu tự động phản hồi ( 50  )

01 két hứng dầu hệ thống, 8m3

01 két chứa dầu hệ thống, 10 m3

01 két lắng dầu hệ thống 10m3

01 két chứa dầu LO máy phụ và 01 két hứng LO máy phụ

01 két lắng LO máy phụ và 01 két hứng LO máy phụ

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN LI DẦU BÔI TRƠN

2.1.Giới thiệu hệ thống và các thiết bị.

2.1.1 Bơm vận chuyển.

- Tác dụng của bơm vận chuyển là đưa dầu bẩn từ các te, két tuần hoàn động cơ nên két nắng, qua thiết bị phân li hoạc đưa ra ngoài

- Là loại bơm bánh răng

- cấu tạo và vật liệu chế tạo bơm do nhà thiết kết chế tạo quyết định

2.1.2 Hệ thống đường ống

- Nó có tác dung là đường dẫn cho dầu từ két dự trữ sang két trực nhật, tạo mối liên

hệ mật thiết giữa các két với nhau

- Hệ thống đường ống hết sức phức tạp gồm các đoạn ống ghép nối với nhau chạy xuyên qua các két, khoang trên tàu do đó nó phải đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc

- Vật liệu chế tạo thường là ống kẽm hoạc thép cán

2.1.3 Các loại van

- Công dụng của van là phối hợp hoạt động giữa các thiết bị trong hệ thống với nhau

và với các hệ thống bên ngoài Đảm bảo khả năng hoạt động an toàn của hệ thống

- Có nhiều loại khác nhau như van an toàn, van điều tiết nnhiệt độ, van một chiều, van điện từ…

- Vật liệu chế tạo tùy theo nhà sản xuất

- Van bướm có tác dụng dùng để điều chỉnh lưu lượng của dầu bôi trơ vận chuyển trong đường ống dẫn

- Van chặn cũng có tác dụng điều chỉnh lưu lượng ngoài ra nó còn có tác dụng cắt các thiết bị khỏi hệ thông khi chúng bị sự cố hoặc cắt các thiết bị khỏi hệ thống trong quá trình khai thác

- Van kiểm tra có tác dụng kiểm tra chất lượng dầu bôi trơn tuần hoàn trong hệ thống

- Van sự cố sẽ mở khi dầu trong các két đầy hoặc dầu trong hệ thống có áp lực quá cao đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn

- Van ba ngả dùng để điều tiết lương dầu bôi trơn vân chuyển theo các hướng tới máy lọc hay tới két nắng

2.1.4.Két dầu bôi trơn cho máy

Két tuần hoàn:

- Công dụng của két chứa dầu tuần hoàn bôi trơn trong hệ thống: Là nơi cung cấp, dự trữ chính lượng dầu bôi trơn tuần hoàn bôi trơn cho máy chính Là nơi nắng đọng các tạp chất nặng có trong dầu bôi trơn

+Ngoài ra còn một vài két khác như: Các két chứa dầu tràn, dầu bẩn, dầu rò rỉ trong quá trình hoạt động của hệ thống Các nguồn dầu này nếu không được thu gom sử lí nó

sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trong quá trình hành hải của tàu

2.1.5.Thiết bị lọc

- Để đảm bảo khả năng hoạt động lâu dài của dầu bôi trơn trong hệ thống, tuổi thọ của

hệ thống máy tàu Người ta trang bị các máy lọc, phân li để lọc sạch các tạp chất có trong dầu đảm bảo chất lượng của dầu bôi trơn

- Bầu lọc dầu: Nó có tác dung sơ bộ lọc các tạp chất hạn lớn để dầu bôi trơn sạch hơn trước khi đi vào máy lọc phân li dầu nước hoạc đi nên két nắng

2.1.6.Các thiết bị khác

-Ngoài các thiết bị chính kể trên,thì trên hệ thống vận chuyển dầu bôi trơn còn được trang bị các thiết bị khác mục đích để đảm bảo an toàn, phòng chống ô nhiễm môi trường trong quá trình hoạt động của tàu Các thiết bị bao gồm:

+Các thiết bị chỉ báo, hệ thống đèn tín hiệu sự cố giúp cho người khai thác biết trước được các sự cố để kịp thời khắc phục tránh những hậu quả đáng tiếc xảy ra

+ Các thiết bị đo như đồng hồ chỉ báo áp lực, nhiệt độ dầu bôi trơn Các thiết bị này được trang bị nhằm mục đích xác định được các thông số của hệ thống khi hoạt động tạo điều kiện phát hiện những hư hỏng, đánh giá chất lượng làm việc của hệ thống Chúng thường được nắp tại các két, máy lọc, bơm vận chuyển…

2.2.Nguyên lí hoạt động

2.2.1Hệ thống bôi trơn bằng áp lực tuần hoàn

+ Đây là phương pháp phổ biến, sử dụng bơm LO áp suất cao thông qua hệ thống đưa dầu dẫn tới vị trí cần bôi trơn Các động cơ diesel trên tàu thủy thường sử dụng các phương pháp bôi trơn này

- Ưu điểm:

+ độ tin cậy cao

+ chất lượng bôi trơn tốt

+ làm mát bề mặt ma sát

+ có thể sử dụng LO độ nhớt bé

+ công ma sát và công lưu động nhỏ

+ Chia làm 2 phương pháp:

+ Hệ thống bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức áp suất thấp: bôi trơn cho các chi tiết quan trọng, chịu tải trọng nặng như ổ trục chính, ổ trục khuỷu, ổ trục phân phối, hệ truyền động cho các bộ phận phụ, ổ trục đầu nhỏ biên… Tùy theo động cơ P= 1,5-5 kg/cm2

+ Hệ thống bôi trơn tuần hoàn cưỡng bức áp suất cao: ở các động cơ cỡ lớn, nhất là động cơ 2 kì thì xơmixilanh được bôi trơn bằng một hệ thống này Có nhiệm vụ cung cấp định lượng dầu bôi trơn cho bề mặt xilanh nhờ các bơm dầu bôi trơn kiểu piston, mỗi điểm bôi trơn có một piston riêng

Với P = 50-80 kg/cm2

g= 0,7- 2g/kwh

2.2.2Hệ thống phân li:

+ Dầu bôi trơn từ két tuần hoàn chảy theo đường ống (24) và dầu bôi trơn từ bể lắng LTF25 qua đường ống (43) tới bơm bánh răng số1 Bơm bánh răng tiếp tục bơm dầu bôi trơn dưới áp suất cao qua bầu hâm số1 để làm nóng dầu bôi trơn thuận tiện cho quá trình phân li Sau đó dầu tiếp tục được cấp vào máy phân li số1 qua đường ống số (15)

+ Dầu bôi trơn sau khi đã đi bôi trơn cho máy chính và hệ thống máy phụ theo đường ống (32) và dầu bôi trơn từ két lắng LTF23 chảy theo đường ống số (48) về bơm bánh răng số2 Bơm bánh răng này bơm dầu bôi trơn qua bầu hâm số2 qua đường ống (40) roi dầu đi vào máy phân li qua ống (19)

+ Dầu sau khi được phân li xong thi một phần được mang đi bôi trơn luôn và một phần được chứa trong két tuần hoàn để dự chữ và bơm đi bôi trơn dưới áp lực lớn của bơm

+ Phần còn lại của sản phẩm phân li là cặn bẩn thì theo đường ống (16), (17) chảy vào bể chứa cặn

2.2.3.Hệ thống vận chuyển:

+ Dầu từ các két trên tàu được cấp xuống các bể lắng và két dầu dự trữ qua các đường ống (1), (8), (9), (10), (11), (12)

+ Dầu từ két dự trữ va bể lắng này tiếp tục được chảy về két tuần hoàn

+ Dầu bôi trơn trong két tuần hoàn lại được bơm bánh răng hút và bơm đi bôi trơn các máy móc thiết bị trong hệ thống dưới áp suất cao

+Sau khi đi bôi trơn xong dầu lại chảy về hệ thống phân li và được phân li lọc sạch ở đây rồi lại tiếp tục được bơm đi bôi trơn Cứ như thế tạo thành một vòng tuần hoàn của dầu bôi trơn trong máy

2.

3.Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển dầu bôi trơn cho các thiết

bị trên tàu 14000 T.

2.3.1.Tính toán thể tích két tuần hoàn.

Thể tích bổ xung cho két dầu tuần hoàn là :



t g N Z g N

Z

k

V ( đ đ e e e e).

4



 (m3)

K4 = 1,1-1,15 : hệ số sử dụng dầu bôi trơn K4 = 1.15

t -Thời gian két trực nhật đảm bảo cho động cơ hoạt động toàn tải t=24 (h)

ge = 1,25 g/kWh – Suất tiêu hao dầu bôi trơn.(Tra theo lí lịch máy )

Ne = 4440 kW – Công suất động cơ

N đ =540 kW – Công suất máy đèn

Z đ , Z e –Số tổ máy

92

,

0



 : (kg/l) –Trọng lượng riêng của dầu

198 , 0 920000

24 ).

25 , 1 540 3 4440 25 , 1

1

(

.

15

,



V (m3)

Vậy thể tích két tuần hoàn là: V= 0,198 (m3)

2.3.2.Thể tích két lắng.

Dầu bôi trơn được lắng trong két lắng từ 1÷3 ngày đêm,thời gian cụ thể tùy theo chất lượng nhiên liệu và điều kiện nhiệt độ.Thể tích két lắng được tính như sau:

V=



3

2 24 T k k W

W - Suất tiêu hao dầu trong 1 giờ;

Wmc = N e ge. Z e = 4440 1,25 = 5550 (g/h)

Wmp = Nđ ge Z đ = 540.1,25.3 = 2025 (g/h) Trong đó:

T - Thời gian lắng,chọn T = 2 (ngày)

k2 - Hệ số dự trữ do song gió, k2= 1,35;

k3- Hệ số dụ trữ xét đến chân két, k3=1,2;

 - Tỉ trọng dầu bôi trơn,  = 920000 (g/m3)

Z e , Z đ - số tổ máy.

Vậy:

Thể tích két lắng dầu cho máy chính:

Vlmc =555000920000.2.24.1,2.1,35 = 0,47 (m3) Thể tích két lắng dầu cho máy phụ:

Vlmc= 202500920000.2.24.1,2.1,35 = 0,178 (m3)

2.3.3 Két dầu bẩn

Thể tích két dầu bẩn được tính chọn bằng 1/4 thể tích két trực nhật

Vậy thể tích két dầu bẩn là Vdb = 0,25.0,198 = 0,05 (m3)

2.3.4.Tính chọn bơm

-Tính chọn bơm tuần hoàn của hệ thống bôi trơn

+Việc tính toán bơm dầu nhờn là tính chọn, các thông số cần tính là lưu lượng và cột

áp của bơm, dựa vào đó để chọn bơm phù hợp

a Cột áp của bơm

cũng khác nhau.Với động cơ trung tốc áp suất bơm dầu nhờn: Pb =0,2 0,4 (MN/m2)

H = P /  Trong đó:

H –Cột áp của bơm

P –Áp suất đẩy của bơm P = 0,25 (MN/m2) =250 103 (MN/m2)

 – Trọng lượng riêng của bơm  = 9,2.103 (N/m3) Vậy kết quả : H = 27 (mH2O)

b Lưu lượng của bơm

+Được xác định theo nhiệt lượng lấy đi tại các bề mặt bôi trơn trong mổi giờ Lượng nhiệt đó gọi là lưu lượng nhiệt, được tính theo công thức kinh nghiệm sau

Q = (30 - 60) Ne Trong đó :

Ne1 – Công suất của động cơ chính ;Ne1 = 4440 (KW) Ne2  Công suất máy đèn ; Ne2 = 540 (KW)

Q – Lưu lượng nhiệt lấy đi tại các bề mặt bôi trơn; chọn Q=50.Ne (KJ/h) Vậy kết quả : Q1 =222000 (kJ/h) = 53280 (kcal/h)

Q2 = 27000 (kJ/h) = 6480 (kcal/h) – Lưu lượng của bơm dầu nhờn được xác định theo công thức:

t C d

Q k G





Trong đó :

k =(1,5 3) –Hệ số dự trữ của bơm; chọn k = 2.

Q – Lượng nhiệt do động cơ sinh ra (kcal)

d – Trọng lượng riêng của dầu nhờn ; d = 0,92 (kg/lit)

C – Tỉ nhiệt của dầu nhờn ; C = 0,5 (kcal/kg.oC)

t – Hiệu nhiệt độ vào và ra khỏi động cơ ; chọn t = 300C

Vậy kết quả : Máy chính G1 = 7721(lit/h) =7,721 (m3/h)

1 Máy đèn G2 =942 (lit/h) =0,942 (m3/h)

c Chọn bơm :

Bơm tuần hoàn máy chính : G1 = 8 (m3 /h) ,H=27 (mH2O) Bơm tuần hoàn chung cho 2 máy đèn : G2-3 =3 (m3 /h) ,H=27 (mH2O)

 Hai bơm này đều là loại bơm bánh răng

2.3.5.Máy phân li.

- Phân tích lựa chọn kiểu thiết bị:

Máy phân li được ứng dụng để làm sạch nhiên liệu trước khi đưa vào két trực nhật hiện nay trên thị trường có hai kiểu máy phân li:

+ Máy phân li theo nguyên lí trọng lực, ( kiểu máy này dựa vào nguyên lí trọng lượng của nước và cặn lớn hơn sẽ bi chìm xuống, còn dầu có trọng lượng nhẹ hơn sẽ nổi lên trên) kiểu máy này đơn giản, công suất và độ sạch của nhiên liệu bị hạn chế nên ít được sử dụng

+ Máy phân li theo nguyên lí lực li tâm loại máy này có công suất và độ sạch của nhiên liệu cao hơn nhiều so với loại máy làm việc theo nguyên lí trọng lực

Để đảm bảo yêu cầu về sản lượng và chất lượng của nhiên liệu, ta chọn kiểu máy phân li là máy phân li li tâm

-Tính toán chọn lựa thông số máy:

Khi tính chọn máy phân li ta cần phải kể đến các yếu tố: