tính toán hệ thống bôi trơn trên tàu thủy

PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1. TỔNG QUAN VỀ CON TÀU 1.1.1. LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG Tàu chở hàng khô 7200 tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồ quang, một boong chính. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính, 4 kỳ, truyền động trực tiếp cho hệ trục 01 chân vịt. Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô.

Mục Lục

Phần 1: PHẦN MỞ ĐẦU 2

Phần 2: T ÌM HIẺU CHUNG VỀ HỆ THỐNG 6

2.1 Tìm hiểu về hệ thống bôi trơn trên tàu thủy 6

2.1.1 Công dụng của hệ thống dầu bôi trơn trên tàu thủy 6

2.1.1.1 Cung cấp dầu bôi trơn : 7

2.1.1.2 Xử lý dầu bôi trơn 8

2.1.2.Đặc điểm của hệ thống dầu bôi trơn : 8

2.1.2.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống dầu bôi trơn : 8

2.1.2.2 Thiết kế hệ thống : 9

2.1.3 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống 10

2.1.3.1 Bôi trơn máy chính : 10

2.1.3.2 Bôi trơn cho máy đèn: 12

2.2 Các thiết bị cần thiết trong hệ thống 12

2.2.1 Két chứa dầu bôi trơn (két dự trữ): 13

2.2.1.1 Công dụng: 13

2.2.1.2 Đặc điểm, kết cấu : 13

2.2.3 Két tuần hoàn : 13

2.2.4 Bơm dầu bôi trơn 13

2.2.5 Bầu sinh hàn dầu nhờn 14

2.2.6 Bình lọc dầu ( máy phân ly dầu nhờn) 14

2.2.7 Hệ thống đường ống dẫn dầu 15

PHẦN 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN 16

VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐI KÈM 16

3.1 Các đại lượng cần tính toán trong thiết kế các két chứa dầu bôi trơn 16

3.2 Tính toán các thiết bị 16

3.2.1 Tính thể tích két chứa dầu bôi trơn phục vụ trên tàu 90m với các thông số ở trên 17

3.2.2 Tính thể tích két dầu tuần hoàn phục vụ hệ thống bôi trơn trên tàu 17

3.2.3 Lượng dầu nhờn chứa trong cacte : 17

3.2.4 Tính chọn phin lọc dầu : 19

3.2.4.1 Tính phin lọc dầu thô 19

3.2.4.2.Phin lọc tinh : 21

3.2.5 Tính chọn bầu làm mát dầu nhờn : 22

PHẦN 4 : KẾT LUẬN 25

PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 TỔNG QUAN VỀ CON TÀU

1.1.1 LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG

Tàu chở hàng khô 7200 tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồquang, một boong chính Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính, 4 kỳ, truyền động trực tiếp cho hệ trục 01 chân vịt

Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô

1.1.2 VÙNG HOẠT ĐỘNG, CẤP THIẾT KẾ

Vùng hoạt động của tàu: Khu vực Đông Nam Á và biển Việt Nam

Tàu chở hàng khô 7200 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép - 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường 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

1.1.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TÀU

1.1.4 LUẬT VÀ CÔNG ƯỚC ÁP DỤNG

[1]- Áp dụng Quy Chuẩn Kỹ Thuật Quốc Gia 2010 QCVN 21: 2010/ BGTVT.[2]- Công ước Quốc tế cho an toàn sinh mạng con người trên biển SOLASS

1974 cùng với nghị định 1978

[3]- Công ước Quốc tế về ô nhiễm do tàu hoạt động trên biển MARPOL 1972 cùng với nghị định 1974

1.1.5 MÁY CHÍNH

1.1.5.1 CÁC THÔNG SỖ KỸ THUẬT CỦA MÁY CHÍNH

Máy chính có ký hiệu AMG28EV do hãng Man B&W của Đức bản sản xuất, là động cơ diesel 4 kì 6 xi lanh , một hàng thẳng đứng , tăng áp bằng tua binkhí xả , bôi trơn kiểu các te khô, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn , bôi trơn

áp lực tuần hoàn kín , khởi động bằng không khí nén , tự đảo chiều , điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái

- Số lượng 01

- Hãng (Nước) sản xuất Man B&W Đức

- Chiều rộng chân bệ động cơ, [W] mm

1.1.5.2 THIẾT BỊ KÈM THEO MÁY CHÍNH

Động cơ lai máy phát

Động cơ lai máy phát có ký hiệu TELLHOW-200-GFCB-HW4 do hãng TELLHOW (Trung Quốc) sản xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lựctuần hoàn kín, khởi động không khí nén

Động cơ TELLHOW-200-GFBC-HW4 phải được cấp giấy chứng nhận phù hợp về ngăn ngừa ô nhiễm do khí xả trước khi xuất xưởng

- Hãng (Nước) sản xuất SANBO TRUNG QUỐC

Thông số kích thước tổ máy

 Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện

2,Tổ máy nén khí

a- Tổ máy nén khí chính

- Kiểu động cơ điện AC, 3 pha

- Công suất động cơ điện 17 kW

Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu:

- Nhiệm vụ: dự trữ đủ lợng dầu bôi trơn cung cấp cho các chi tiết chuyển động và

có ma sát,hình thành chêm dầu,màng dầu bôi trơn giữa các chi tiết này,đồng thờitruyền nhiệt do ma sát sinh ra,đảm bảo cho hệ động lực làm việc an toàn,tin cậytrong suốt hành trình

- Hệ thống đợc thiết kế trên cơ sở mối quan hệ với động cơ và các loại dầu nhờn

sử dụng nên chức năng của hệ thống:

+ Cấp dầu bôi trơn: Đa dầu bôi trơn từ các kho trên bờ hay các phơng tiện thuỷkhác xuống các khoang dự trữ trên tàu

+ Dự trữ dầu nhờn trong các khoang,két

+ Vận chuyển dầu từ khoang này sang khoang khác,cấp dầu bôi trơn cho động cơ

và các thiết bị tiêu thụ

+ Đo,kiểm tra mức dự trữ,tiêu hao dầu nhờn

+ Phân ly,lọc sạch và xử lý dầu bôi trơn

1.2.2.Chức năng của dầu bụi trơn

Đảm bảo bôi trơn giảm ma sát hay duy trì ma sát ướt đối với tất cả các chi tiếtchuyển động tương đối với nhau

L m mát, giàm mát, gi ảm nhiệt độ do ma sát của tất cả các chi tiết khi chuyển động tươngđối với nhau

Rửa sạch tất cả các tạp bẩn trên các bề mặt ma sát khi chuyển động, giảm tốithiểu mức độ m i mòn.àm mát, gi

Bao kín bề mặt cần bôi trơn, bảo quản các bề mặt n y khàm mát, gi ỏi tác động của môitrường

Trung ho các th nh phàm mát, gi àm mát, gi ần hoá học tác động có hại lên bề mặt cần bôi trơn trongquá trình hoạt động của động cơ

1.2.3.Cỏc yờu cầu đối với hệ thống dầu bụi trơn

- Mỗi động cơ phải có 1 hệ thống bôi trơn riêng và độc lập

- Phải đảm bảo đọng cơ đợc bôi trơn liên tục trong mọi tình hình,điều kiện

- Khi trang trí động lực cha dùng hết lợng nhiên liệu dự trữ thì lợn dầu bôi trơnvẫn phải dự trữ đủ

- áp suất và nhiệt độ dầu bôi trơn trong hệ thống phải xác định và điều khiển đợc

- Hệ thống phải có khả năng đa dầu ra ngoài tàu

- Hệ thống phải có tính cơ động cao,đơn giản,dễ quản lý.Các tạp chất phải đợc lọcsạch nhanh chóng.

- Trong hệ thống phải lắp thiết bị chỉ báo áp suất dầu nhỏ nhất và lớn nhất để đảmbảo an toàn

- Tất cả các bộ lọc trừ bộ lọc tinh phải thiết kế thành bộ lọc 2 thân nhằm tạo điềukiện thuận tiện cho việc bảo dỡng,sửa chữa

1.2.4.Phõn loại

Căn cứ v o loại động cơ,công suất,vòng quay khác nhau m các cách bụi trơnàm mát, gi àm mát, gikhác nhau.Chọn loại hệ thống bôi trơn căn cứ v o tình hình l m việc,kết cấu vàm mát, gi àm mát, gi àm mát, gitính năng của dầu bôi trơn:

- Bôi trơn thủ công: Dùng các thiết bị cho dầu(súng phun) cho dầu v o lỗ dầu.Phàm mát, gi

-ơng pháp n y chỉ dùng bôi trơn cho các chi tiết chịu tải trọng nhẹ.àm mát, gi

- Bôi trơn nhỏ giọt: Chỉ dùng bôi trơn các chi tiết chịu tải trọng nhẹ,các bộ phận

độc lập nh:gối trục đòn gánh,ống dẫn xupáp, Tại những chỗ bôi trơn có đặt cácthiết bị nhỏ giọt,dầu đợc dựng trong các bình thuỷ tinh hay bằng thép của thiết bịnhỏ giọt,đợc van kim điều tiết,điều chỉnh lợng dầu nhỏ xuống trong 1 đơn vị thờigian

- Bôi trơn tuần hoàn áp lực: Phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi trong các động

cơ hiện nay,nó đảm bảo tinh tin cậy và an toàn cho động cơ.Hệ thống này baogồm :bơm dầu,bầu lọc,bầu làm mát,đờng ống nối các thiết bị với nhau.Trong quátrình làm việc,bơm chuyển dầu đi bôi trơn các chi tiết,áp lực dầu từ 28

của dầu và hồi phục chất lợng sau khi làm việc thìdầu phải đợc làm mát

1.2.5.Nguyờn lý hoạt động của hệ thống

Trong bô hoàn i trơn áp lực tuần đợc chia làm:hệ thống bôi trơn te ớt và

các-te khô

*Hệ thống bôi trơn các-te ớt: Trong hệ thống này, dầu bôi trơn chứa trong hộp

các-te, đợc bơm đẩy đến bầu lọc, qua sinh hàn và van điều tiết nhiệt độ Van này

có tác dụng cảm ứng nhiệt độ của dầu để điều chỉnh lợng dầu qua sinh hàn, nhằmduy trì nhiệt độ của dầu nhờn ổn định trớc khi vào bôi trơn cho động cơ Hệ thốngcòn đợc bố trí van điều chỉnh áp suất dầu trong hệ thống Để cung cấp dầu bôitrơn trớc khi khởi động hoặc trong trờng hợp động cơ làm việc ở chế độ vòngquay nhỏ, cần tăng thêm áp lực của dầu đến giá trị định mức, ngời ta dùng bơm

độc lập (đợc truyền động bằng điện với động cơ diesel cỡ lớn và dùng bơm tayvới động cơ diesel cỡ nhỏ) Dùng hệ thống bôi trơn các-te ớt cho các động cơdiesel tàu thuỷ, tính tin cậy, an toàn trong khai thác không đợc đảm bảo Vì khitàu nghiêng, lắc, miệng hút dầu có thể bị nhô lên khỏi mặt thoáng của dầu, làmcho việc cung cấp dầu không ổn định hoặc bị gián đoạn

*Hệ thống bôi trơn các-te khô: Hệ thống này bao gồm két chứa dầu đợc bố trí

phía dới của các te, bơm dầu do chính động cơ lai, phin lọc kép, sinh hàn dầu vàmáy lọc ly tâm Bơm dầu nhờn cung cấp dầu đến các điểm bôi trơn của động cơ

và dầu sau khi bôi trơn đợc gom trở lại các te sau đó tự chảy về két chứa Máy lọc

ly tâm tham gia vào việc lọc tuần hoàn dầu nhờn để duy trì chất lợng dầu nhờn

2.2 Các thiết bị cần thiết trong hệ thống

2.2.1 Két chứa dầu bôi trơn (két dự trữ):

2.2.1.1 Công dụng:

- Dùng để chứa dầu bôi trơn đảm bảo cung cấp đủ lượng dầu bôi trơn cho toàn

bộ hệ thống động lực máy ,và các hệ thống phụ trong suốt thời gian hoạt động cố địnhcủa tàu

- Bổ sung dầu bôi trơn vào két trực nhật và hệ thống khi áp suất dầu trong hệthống giảm so với yêu cầu Cụ thể là : Sau một thời gian hoạt động số lượng cũng nhưchất lượng dầu bôi trơn trong hệ thống giảm đi do rò lọt ra ngoài ,do máy phân ly lọc

và thải ra ngoài theo cặn dầu bẩn ,do trong dầu có chứa các mạt sắt của các chi tiết saukhi bôi trơn, do nhiệt độ của dầu sau khi bôi trơn tăng lên do đó làm mất một số đặctính hóa học của dầu bôi trơn Chính vì thế sau một thời gian hoạt động của hệ thốngkét dự trữ dầu sẽ cung cấp dầu vào két trực nhật của hệ thống hoặc cấp trực tiếp vàođộng cơ

2.2.1.2 Đặc điểm, kết cấu :

- Két dự trữ thường được bố trí khoang trên máy chính

- Trên két có gắn các thiết bị đo áp suất ,đo mức dầu nhờn ,các van và hệthống khí nén để điều khiển các van …

- Kết cấu của két dự trữ thường được làm bằng thép, hàn Có các cửa để cóthể vệ sinh khi cần thiết

- Vật liệu làm két chứa là các tấm thép được hàn lại với nhau tạo thành cáckhoang

2.2.2 Két trực nhật

Công dụng ,đặc điểm và kết cấu.

Két trực nhật có công dụng chứa dầu và vận chuyển dầu bôi trơn trực tiếp vào kéttuần hoàn.Tại két trực nhật dầu bôi trơn được giữ lại một phần các chất cặn bẩntrước khi cấp vào két tuần hoàn

Két trực nhật làm bằng thép hàn

2.2.3 Két tuần hoàn :

Công dụng ,đặc điểm và kết cấu

Két tuần hoàn cùng với bơm ,bầu phân ly , bầu sinh hàn dầu,các đường ống, cácvan tạo thành một mạch kín trong hệ thống bôi trơn Két tuần hoàn là trực tiếp cungcấp dầu bôi trơn cho toàn bộ hệ thống

Két tuần hoàn trong hệ thống bôi trơn cacte ướt được bố trí bên ngoài động cơ,làm bằng thép hàn và được bố trí làm hai khoang Khoang thứ nhất nhận dầu sau khi

bôi trơn hệ thống gọi là két lắng (két tràn).Khoang thứ hai chứa dầu sau khi tràn quakét tràn và được bơm dầu bơm đến nơi tiêu thụ

Trên két tuần hoàn bố trí đồng hồ đo áp suất ,van xả cặn ở két lắng

2.2.4 Bơm dầu bôi trơn.

- Bơm dầu tuần hoàn và bơm dầu áp lực trong hệ thống bôi trơn thường dùngbơm bánh răng ,nó gồm hai bánh răng ăn khớp ngoài Một bánh răng chủđộng do động cơ lai.Đặc điểm của loại này là dễ chế tạo ,có kích thước vàtrọng lượng nhỏ nhưng vẫn đảm bảo làm việc tốt ,chắc chắn, lượng dầu cungcấp liên tục ,không bị ngắt quảng,áp suất lớn và lưu lượng ổn định Các loạibơm này thường lắp van đường bên mang lò xo Lực căng của lò xo dùng đểđiều tiết áp lực dầu Vòng quay của bơm không lớn hơn 1500 v/p

- Vỏ bơm làm bằng thép đúc,báng răng làm bằng thép cacbon

- Lưu lượng bơm và kết cấu được tính ở phần sau

2.2.5 Bầu sinh hàn dầu nhờn.

- Bầu làm mát có nhiệm vụ làm giảm nhiệt độ dầu nhờn bị nóng lên trong quátrình làm việc Dựa vào cấu tạo của bình làm mát mà chia ra thành kiểu ống

và kiểu tấm Động cơ DIESEL tàu thủy thường làm mát kiểu ống ,Các ốngcủa bình làm mát có tiết diện tròn hay elip được chế tạo bằngđồng ,thép ,gang Một đầu ống có khả năng dịch chuyển tự do khi có giãn nởnhiệt Vì biến dạng nhiệt của ống lớn hơn của bình Nếu dùng nước để làmmát dầu thì ở đầu ống có tấm kẽm bảo vệ chống ăn mòn Vỏ bình được chếtạo bằng thép hàn , còn nắp được đúc bằng gang hay hợp kim xilimin Dầudịch chuyển tuần hoàn bên ngoài ống ,ngược chiều với nước Để tăng thờigian và cường độ tiếp xúc trong bình có các vách ngăn vuông góc với trụcbình Để tăng cường độ xoáy lốc và bề mặt tiếp xúc ,nếu dầu chuyển độngtrong ống thì có thêm bộ phận gây xoáy đặc biệt

2.2.6 Bình lọc dầu ( máy phân ly dầu nhờn).

- Trong thời gian hoạt động làm việc ,dầu tuần hoàn trong hệ thống bôi trơn,cần được lọc liên tục khỏi các tạp vật cơ học (bụi, hạt mài và các chất bẩn vôcơ) và các chất hữu cơ không tan khác (keo, nhựa đường) Để thực hiệnnhiệm vụ đó ,người ta dùng các bình lọc dầu có kích thước nhỏ gọn và sứccản thủy lực nhỏ Tùy theo mức độ lọc sạch ,các bình lọc dầu được chiathành hai nhóm.

- Bình lọc dầu thô : Được bố trí trên đường dầu chính Dầu nhờn trong cacte

trước khi đi vào đường dầu chính phải lọc thô Thông thường bình lọc thôlọc toàn bộ lượng dầu tuần hoàn trong động cơ Lõi lọc của bình lọc thô là :Lưới lọc ,tấm ghép có khe hở ,giải ghép có khe hở …Vỏ bình lọc thô là bìnhkép ngăn cách với nhau bằng van ba ngăn

- Bình lọc tinh : Bố trí trên đường dầu chính nhưng ở mạch rẽ bình lọc tinh

không chỉ giữ lại các tạp chất cơ học mà còn có thể giữ lại các chất keo,nhựa, xit ,kiềm, nước …Do sức cản của bầu lọc rất lớn nên chỉ có từ 10-15%

số dầu nhờn của hệ thống đi qua Lõi lọc : Giấy ,da ,giấy thấm ,bông…

2.2.7 Hệ thống đường ống dẫn dầu

- Hệ thống đường ống dẫn dầu có công dụng đưa dầu từ các két đến nơi tiêuthụ và hồi dầu trở lại các két

- Kết cấu, kích thước, đường kính và các yếu tố khác của các đường ống đượctính ở phần tính toán các thiết bị

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN

VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐI KÈM.

Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống cấp dầu bôi trơn cho các thiết bị trên tàu

chở dầu 90m ,hoạt động trên biển :Máy chính :

Công suất : Ne = 3400 cvVòng quay : n = 750 rpm

Máy phát điện :

Vòng quay : n = 1500 rpm

Số lượng : Z =2

3.1 Các đại lượng cần tính toán trong thiết kế các két chứa dầu bôi trơn.

- Thể tích các két chứa dầu bôi trơn

- Tính bơm vận chuyển đến két trực nhật

- Tính thể tích két trực nhật , két tuần hoàn

- Tính bơm tuần hoàn

- Tính chọn bầu sinh hàn dầu nhờn

- Tính chọn bầu phân ly, bầu lọc thô, lọc tinh dầu bôi trơn

- Tính chọn đường ống nối giữa các két

1  . . . . .(  ) W

m

e g

t t g N k k k V

Trong đó :

k1 - hệ số dự trữ dầu bôi trơn: k1 = 1,15

k2 - hệ số sử dụng dầu bôi trơn : k2 = 1,05

k3 - hệ số sử dụng dung tích két k3 = 1,1

V1 = 3,98 (m3 )Thể tích két chứa dầu bôi trơn máy đèn được tính theo công thức sau :

p

, 2 3

2 1

2  . . . . .(  ) W

m

P g

t t g N k k k V

g2 - suất tiêu hao dầu bôi trơn máy đèn g2 = 0,75 g/cv.h

V2 =0,3 (m3)Thể tích két dự trữ trên tàu : Vdt = V1 + 2V2 = 4,58 (m3)

3.2.2 Tính thể tích két dầu tuần hoàn phục vụ hệ thống bôi trơn trên tàu.

Thể tích bổ xung cho két dầu tuần hoàn là:

m

e P

bx

g

t g N g N k

4



k4 = 1,11,15 : hệ số sử dụng dầu bôi trơn.Chọn k4 = 1,15

t -Thời gian két trực nhật đảm bảo cho động cơ hoạt động toàn tải t=20(h)

Vbx = 0,1 (m3) Thể tích két dầu tuần hoàn : V= Vdt+ Vbx =4,68 (m3)

3.2.3 Lượng dầu nhờn chứa trong cacte :

Lượng dầu nhờn chứa trong cácte được tính theo công thức kinh nghiệm sau: