thiết kế hệ thống làm mát bằng nước ngọt cho tàu 1700teu

1 GIỚI THIỆU TÀU 1.1 LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG Tàu CONTAINER sức chở 1700 TEU là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, 4 boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt. Tàu được thiết kế dùng để container

Mục lụ

Danh mục bảng 2

Danh mục hình vẽ 3

1 Giới thiệu chung 3

1.2 Vùng hoạt động,cấp thiết kế………3

1.3 C ác thông số chủ yếu của tau……… 3

1.4 luật và công ước áp dụng………4

1.5 tổng quan về trang trí động đực ……… 4

1.5.1 bố trí buồng máy……… …4

1.5.2 máy chính……….4

1.5.3 thiết bị kèm theo máy chính……….5

1.5.4 tổ máy phát……….….…6

2 Tìm hiểu hệ thống……….… …7

2.1 Khái niệm về hệ thống làm mát……….… …7

2.2 Chức năng, công dụng và nhiệm vụ của hệ thống làm mát……….….…7

2.3 yêu cầu cơ bản……… ……7

3 Các thiểt bị của hệ thống làm mát……… ….8

3.1 Van thông biển,và cửa xả mạn……… …8

3.2 Các thiết bị vận chuyển trong hệ trục………9

3.3 Thiết bị lọc……….…… …10

3.4 Thiết bị làm mát……… …10

3.5 Két giãn nở……… …10

3.6 Thiết bị kiểm tra……… ……11

3.7 Thiết bị cảm biến……….………11

4 Nguyên lí làm việc……… ……11

5 Tính toán các thiết bị , két , đường ống……….……14

5.1 s ản lượng……….14

5.1.1 Sản lượng bơm nước ngọt……….14

5.1.2 Tính két giãn nở……… 17

5.1.3 Tính bầu sinh hàn dầu nhờn, nước ngọt……….18

5.1.4 Chọn bơm nước làm mát máy chính và 3 máy đèn………19

5.1.5 Tính đường ống……… 19

5.2 Vòng tuần hoàn ngoài………20

5.2.1 Tính sản lượng bơm………20

5.2.2 chọn bơm nước biển làm mát nước ngọt……… 21

5.2.3 Tính chọn ống ……… 21

6 Kết luận……….21

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT KÍ HIỆU TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam DANH MỤC BẢNG Bảng 5.1 bơm phục vụ máy chính………15

Bảng 5.2 bơm phục vụ máy điện……… 16

Bảng 5.3 tính két giãn nở……… 17

Bảng 5.4 bầu sinh hàn dầu nhờn máy chính……… 18

Bảng 5.5: sản lượng bơm……… 20

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3.2: cấu tạo bơm li tâm………10

H ình 3.2a: Bầu l àm mát n ước ngọt……….10

H ình 3.2b: làm mát dầu nhờn 10

Thiết kế hệ thống làm mát bằng nước ngọt cho tàu 1700TEU

1 GIỚI THIỆU TÀU

1.1 LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG

Tàu CONTAINER sức chở 1700 TEU là loại tàu vỏ thép, kết cấu hànđiện hồ quang, 4 boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi Tàuđược thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trụcchân vịt

Tàu được thiết kế dùng để container

1.2 VÙNG HOẠT ĐỘNG, CẤP THIẾT KẾ

Tàu hoat động trên mọi vùng biển

Tàu Container 1700 TEU được thiết kế với Cấp không hạn chế theo Quy

phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môitrường ban hành Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn

tương ứng Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 – 3 : 2003.

1.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TÀU

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 184,1 m

– Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 171,94 m

– Chiều rộng lớn nhất Bmax = 25,30 m

– Lượng chiếm nước Disp = 30827 tons

1.4 LUẬT VÀ CÔNG ƯỚC ÁP DỤNG

[1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003 Bộ Khoa họcCông nghệ và Môi trường

[2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi)

[3]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL

Buồng máy có các kích thước chính:

– Chiều rộng trung bình: 20 m;

– Chiều cao trung bình: 14 m.

1.5.2 MÁY CHÍNH

Máy chính có ký hiệu 6RTA62U do hãng SKL –SUNZER của Thuỵ Sĩsản xuất, là động cơ diesel 2 kỳ tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ turbo – charge,dạng thùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuầnhoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảochiều, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái.

Thông số của máy chính:

1.5.3 THIẾT BỊ KÈM THEO MÁY CHÍNH

1.5.4 TỔ MÁY PHÁT

1.5.4.1 Diesel lai máy phát

Tàu được trang bị 3 tổ máy phát điện

Diesel lai máy phát có ký hiệu 8S20UH do hãng SUNZER(Thuỵ Sĩ ) sản

xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làmmát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằngkhông khí nén

_ Khối lượng động cơ 03x23650 ( kg )

1.5.4.2 Máy phát điện

1.5.4.3 Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện

2.Tìm hiểu về hệ thống

2.1.Khái niệm về hệ thống làm mát

Trong quá trình làm việc của động cơ do nhiệt độ của chất khí cao, các chi tiếtcủa động cơ tiếp xúc với khí cháy đồng thời do ma sát với nhau nên nhiệt độ củachúng lên rất cao, để tránh biến dạng cho các chi tiết và đảm bảo chất lượng dầu bôitrơn, để lượng không khí nạp được đảm bảo thì phải làm mát động cơ Công chất dung

để làm mát động cơ là: nước, không khí, dầu…

Xuất phát từ những yêu cầu trên, đòi hỏi hệ động lực phải có một hệ thống tảiphần nhiệt đó ra khỏi các thiết bị, máy móc, hay nói cách khác là phải có một hệthống làm mát các chi tiết, đảm bảo sự vận hành lâu dài tin cậy của các thiết bị

2.2 Chức năng, công dụng và nhiệm vụ của hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát cho hệ động lực trên tàu có nhiệm vụ chủ yếu là làm mátđộng cơ chính, động cơ phụ, máy nén khí, các gối trục chong chóng, cácthiết bị truyền động,

Trên cơ sở những nhiệm vụ như vậy, HTLM có các chức năng chủ yếu sau: + Tải nhiệt lượng sinh ra ra khỏi các thiết bị

+ Do trên tàu, công chất tải nhiệt chủ yếu là nước biển, nên hệ thống phải đảmbảo sự lưu thông nước biển một cách tuần hoàn, liên tục và ổn định

+ Đo, kiểm tra, duy trì và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát theo từng chế độvận hành của các trang thiết bị

+ Gia nhiệt cho hệ thống lấy nước ngoài tàu (vào mùa đông), đảm bảo cungcấp nước liên tục cho hệ thống, đồng thời đảm bảo nhiệt độ của nước ngoài tàu vào

hệ thống

– Ngoài các chức năng chủ yếu trên, tùy thuộc vào phương thức làm mát, côngchất làm mát, mà hệ thống còn có những chức năng và nhiệm vụ khác

2.3 Yêu cầu cơ bản

– Động cơ chính phải có một bơm làm mát chính đủ sản lượng để cung cấpnước ổn định ở công suất liên tục lớn nhất của máy chính, và một bơm làm mát dựphòng có sản lượng đủ cung cấp nước làm mát ở điều kiện hành hải bình thường – Khi có hai máy chính trở lên và mỗi máy có bơm làm mát chính có khả năngtạo ra tốc độ hành hải ngay cả khi một bơm không làm việc thì có thể không cần cóbơm làm mát dự phòng với điều kiện là có một bơm dự trữ trên tàu

– Động cơ lai máy phát điện, máy phụ cần có một cặp bơm làm mát Trong đó

có một bơm làm mát chính và một bơm làm mát dự phòng đủ sản lượng để cung cấpnước ổn định ở công suất liên tục lớn nhất của máy Các bơm này phải được nối với

– Nước biển lấy vào hệ thống phải được lấy qua ít nhất 2 cửa thông biển, một cửa

ở mạn, một cửa ở đáy Trước van có lắp lưới lọc, có đường ống thông hơi, có đườngống dẫn hơi nước hoặc khí nén áp suất cao vào để làm vệ sinh

– Sau hộp van thông biển phải bố trí bầu lọc rác

– Nhiệt độ của nước biển sau làm mát không được vượt quá giới hạn 50  55oC

để tránh ăn mòn và tạo các cáu cặn trong đường ống và thiết bị

– Ống dùng trong hệ thống có thể làm bằng đồng hoặc ống thép liền tráng kẽm,các ống phải là ống liền

– Các chi tiết vỏ thép và hợp kim đồng phải được lắp cực kẽm để bảo vệ

– Đường ống xả ra ngoài mạn tàu phải được bố trí sao cho khi tàu lắc dọc 5o vànghiêng ngang 15o vẫn làm việc bình thường

3 Các thiết bị của hệ thống làm mát

3.1 Van thông biển,và cửa xả mạn

Là thiết bị dùng để đưa nước từ ngoài vào bên trong của tàu nhằm cung cấpnước cho các bơm hoạt động trong nhiều hoạt động của tàu thủy trong đó có nhiệm

vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát của tàu

Kết cấu là loại van 1chiều có thể đưa nước vào trong tàu cung cấp cho cácbơm và đóng lại trong trường hợp khi tàu gặp sự cố

Cửa xả mạn dung để đưa nước biển sau khi đã đi làm mát cho nước ngọt cónhiệt đọ cao được xae ra ngoài môi trường

3.2.Các thiết bị vận chuyển trong hệ trục

Bao gồm:bơm, đường ống, van,ống nối,cút nối đây là những thiết bị dùng đểvận chuyển nước để làm mát các thiết bị trong hệ thống nhiên liệu như động cơ chính,

má yphát,máy đèn…

Các thiết bị trên sử dụng để vận chuyển công chất làm mát nên dễ xảy ra ănmòn, xâm thực của nước biển, rỗ…

Trong hệ thống làm mát thường sử dụng bơm li tâm do có lưu lượng lớn

Hình 3.2 cấu tạo bơm li tâm 3.3 Thiết bị lọc

Bao gồm máy lọc hoặc bầu lọc, thiết bị khử khí là những thiết bị dùng để lọc tạp chất trước khi đưa nước đi làm mát thường có kết cấu là các màng lọc, hoặc máy lọc dạng

ly tâm

Đây là những thiết bị làm việc trực tiếp với nước biển nên dễ xảy ra hiện tượng

ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa vì vậy cần phải được chế tạo bằng những vật liệu có khả năng chống lại các hiện tượng trên như mạ crom hoặc thấm nito

3.4 Thiết bị làm mát

Là thiết bị dùng để lấy nhiệt của nước sau khi đi làm mát hệ thống nhiên liệu Sau khi lấy nhiệt từ động cơ hay thiết bị, nước ngọt được đưa qua bầu làm mát.Tại đâynước ngọt sẽ nhả nhiệt cho nước biển

Hình 3.4 a Bầu làm mát nước ngọt Hình 3.4 b làm mát dầu

nhờn

3.5 Két giãn nở

Trong hệ thống nhiệt độ của nước ngọt cao có khả năng sinh hơi giảm năng suấttải nhiệt, bơm tuần hoàn dễ bị e, cho nên phải bố trí một két dãn nở tránh tạo bọtngoài ra còn làm nhiệm vụ bổ xung nước ngọt vào hệ thống trong quá trình làm việc.

3.6.Thiết bị kiểm tra

Chủ yếu là các thiết bị kiểm tra như đồng hồ đo nhiệt độ, rơ le báo nhiệt độ cao

và đồng hồ đo áp suất của nước làm mát trong đó nhiệt độ của nước làm mát đượcxác đinh theo lí lịch máy hoặc có thể xác định dựa vào tính toán, áp suất của nướclàm mát được xác định qua thử nghiệm tại nơi sản xuất.Thông thường cột áp củabơm nước tuần hoàn là 5-10 m.c.n

3.7.Thiết bị cảm biến

Là thiết bị cảm biến nhiệt độ cao ,rơle cảm biến thường được bố trí trên cácđường ống dẫn nước đi làm mát cho động cơ.Thiết bị có khả năng tự động đóng ngắtcác van cung cấp nước làm mát cho động cơ Như trong sơ đồ nguyên lí hệ thống cácrơle nhiệt và các van ba ngả được bố trí một cách họp lí ,sao cho khi nhiệt độ của nướcsau khi ra khỏi bầu làm mát mà vẫn chưa đạt yêu cầu thì lại được đưa trở lại bầu làmmát và tiếp tục nhả nhiệt cho nước biển

4.Nguyên lí làm việc

Vì hệ thống làm mát bằng nước ngọt nên nước sẽ là công chất trực tiếp tải nhiệt.Nước ngọt được bơm làm mát nước hút qua hộp van thông biến,các bầu lọc rác, bộkhử hơi khí,đưa vào các nhánh làm mát động cơ chính,làm mát máy phụ và các tổ máynén khí.quá trình làm mát động cơ từ bầu sinh hàn dầu

Nước ngọt ở trong bình hidrophre được nén đến áp suất cao để cấp nước cho kétgiãn nở dùng chung nhờ đường ống 1,2 và thông qua van 5, cấp nước cho két giãn nởdùng cho máy chính thông qua đường ống 4 van 7.khi nước ở 2 két này vơi thì nó sẽ

tự động bơm đầy Trong hệ thống thì nhiệt độ của nước ngọt cao có khả năng sinh hơilàm giảm năng suất tải nhiệt,bơm tuần hoàn dễ bị e cho nên két giãn nở phải được bốtrí trách tạo bọt ngoài ra còn có nhiệm vụ bổ sung nước vào hệ thống trong quá trìnhlàm việc

Nước từ két giãn nở dùng chung se theo đường ống 5,6…18 để làm mát diesel laimáy phát 16.sau đấy nước sẽ ra theo đường ống 19 23,50,51,52 và van 6 để đưa về kétgiãn nở dùng chung.1 phàn nước thải ra ngoài sẽ theo đường ống 24,25,26 thông quavan 7 để đưa về đường ống 26, từ đấy sẽ theo đường ống 28…37 về bầu tuần hoàn

dùng cho nước làm mát Ta có thể thấy nước từ diesel lai máy phát có lưu lượng lớnnên pahỉ dùng bơm li tâm 1 chiều hút lên qua ống 27, van 5 và ống 38 sau đấy qua ống

39 để đến buồng hâm nước làm mát Ở bầu hâm này thì nước đượ vẫn chuyển theoống 40…49 đến các diesel lai máy phát tiếp Và được thải ra ngoài nhờ van 6 và phễu Nước trong két giãn nở k chỉ để dùng cho động cơ diesel lai máy phát mà nócòntheo đường ống 53…59 và van 5 để đi vào két nước làm mát xi lanh Sau đấy nước

từ két sẽ được bơm li tâm một chiều 1 hút lên từ ống 60 qua van 4 và áp kế, chânkhông kế 14 để đảm bảo cho áp suất hợp lí nhất ở chế đọ làm việc của động cơ

Để bơm lên máy chính qua ống 61,62, nhờ van 7.nước cũng từ 2 đường ống nàythông qua van 5 để về lại két nước làm mát xi lanh

Ở két nước giãn nở dùng cho máy chính một phần nước cũng được đưa lên kétnươc làm mát xi lanh nhờ ống 63…66 qua van 5 va phễu 26 Một phần nước đượcbơm li tâm một chiều 1 hút lên nhưng tất cả phải qua van 7 Khi van mở thì bơm mớihút được nước lên Trước khi vào bơm thì ở đầu mỗi bơm sẽ có 1 áp kế để đo áp suấttrong mỗi đường ống trước khi vào bơm.khi khởi động hay làm việc ở chế độ nhỏ tảithì nhiệt độ của nước làm máy phải nằm trong khoảng 65 độ trở lên, nên nước làmmát sẽ được chuyển lên buồng hâm nước làm mát qua ống 71,72,73 và van 7 trướcđược đưa lên máy chính nhờ ống dẫn 76,77 Buồng hâm này lấy hơi bên ngoài vào nhờống 74 và thải hơi ra ngoài bởi ống 75

Từ thiết bị làm lạnh hơi sẽ theo ống 78,79,80 cấp vào trong buồng ngưng hơi vàthiết bị lấy hơi thông qua van7 Sau đấy van 7 mở thì hơi này sẽ theo đường ống 83 87

để đưa hơi làm mát két nước giữ trữ dùng chung.hơi lạnh từ ống 84 cũng thông quavan 7 để đưa hơi làm mát cho bầu tuần hoàn dùng cho nước làm mát Để đảm bảocho hệ thống làm mát thì ở đầu vào và đầu ra của mỗi bầu tuần hoàn này cũng có 1nhiệt kết để đo nhiệt độ nước làm mát sao cho phù hợp khi động cơ làm viêc ở các chế

độ khác nhau Sau khi nước làm mát đi ra từ bầu tuần hoàn sẽ theo ống 88 và 89 đixuống ống 90 Tại đây một phần nước đi theo ống 91,92 đi qua van 7 và van ba ngả 10

đi lên ống 93 và 94 để lên bơm li tâm một chiều 1.nhờ van 7 và áp kế 14

Trước khi ra khỏi bơm nước làm mát sẽ phải đi qua áp kế 23 và van 7 va van 28

để đến ống 95 và 97.van 28 nằm ở đầu ra của bơm là loại van một chiều kiểu vít khitàu làm việc bình thường thì nó sẽ hoạt động bình thường khi tàu gặp sự cố thì nó sẽđóng lại Tai ống 95 thì một phần nước theo đường ống 96 tơí thiết bị làm lạnh, còn lại

theo ống 98 và nhập cùng ống 97 vào ống 99 Ống 99 sẽ chia làm 2 ngả, một ngả theoống 100 tới sinh hàn dầu nhờn nhờ van 7 và áp kế 11.một ngả theo ống 101 đi theoống 103,104 đi lên bơm li tâm hai chiều bằng ống 106 và 107 nhờ van 5 ở mỗi đầubơm Ở đường ống 103 một phần hơi đi theo ống 105 ,108,109 và van 5 vào máy nénkhí để tăng áp suất và nhiệt độ Sau đấy van 5 mở thì hơi sẽ theo ống 111,113 nhấpvào ống 114 để dẫn xuống ống 29 trước khi làm mát cho động cơ diesel lai máy phát.Ở bơm li tâm 1 sau khi được đưa lên thì nước sẽ theo van 5 cả ra ống 116 và 117 để đixuống và nhập thành ống 118 đi xuống ống 119 Ông 119 là ống được lấu từ bầu tuầnhoàn 17 sau đấy đi vào van ba ngả 10 rồi theo đường ống 120 đi vào ống làm mát chođộng cơ diesel lai máy phát.

Trở lại ống 101,sau khi tách 1 phần ra ống 103, nó cũng tách 1 phần ra ống 102 điqua nhiệt kế 11 và van 7 để làm mát cho máy chính Ở bầu sinh hàn dầu nhờn 10 saukhi được làm mát thì nước sẽ được đi ra theo 2 ống 122 và 123 Ở 123 nước sẽ thốngqua nhiệt kế 11 van 7 và van 6 để đi xuống dụng cụ đong dầu và két nước làm mát xilanh Còn đường ống 122 sẽ đi xuống đường ống 87 để đưa về két giữ trữ dùng chung

để tiếp tục được làm mát Nước ở két nước làm mát xi lanh sẽ được trộn cùng nướclàm mát dụng cụ đong dầu để đưa về bầu tuần hoàn làm mát

Khi nước từ bầu tuần hoàn làm mát không đảm bảo áp suất và nhiệt độ nó sẽ đượcđưa lên 2 máy nén khí 13 nhờ ống dẫn 127,128,129 Trước khi vào máy nén khí chúng

sẽ đi qua bộ phận tách không khí và tiếp tục được đưa xuống ống dẫn hơi từ thiết bịlàm lạnh theo ống 132,để trộn cùng Một bộ phận không thể thiếu được nữa là máychưng cất nước ngọt 25 thiết bị này hoạt động nhờ nươc sau khi đã làm mát máychính18 sẽ đi theo ống 133 để ra ngoài thiết bị tách không khí, phần không khí bị tách

sẽ đi theo ống 134 về lại két nước giãn nở dùng cho máy chính Còn phần nước bj tách

ra đấy sẽ đi xuống máy lọc nước, một phần sẽ đi theo ống 136 tiếp tục đi làm máy chomáy chính Sau khi nước được lọc sẽ đi theo ống 137,138 xuống van ba ngả, tại đây 1phần nước sẽ được đi lên bơm li tâm 1 theo ống 68 Phần còn lại tiếp tục theo ống 139

để đi xuống ket nước làm máy xi lanh Nước làm mát xi lanh được lấy ra để cung cấpcho bơm li tâm theo ống 141 và làm mát trực tiếp cho máy chính qua ống 140

Nước làm mát cho máy chính sau đấy sẽ đk van 6 mở đi theo đường ống 142 145

về lại két nước làm mát dùng chung