tính toán thiết kế hệ thống cấp nhiên liệu trên tàu 1700 teu

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG 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 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 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.

Trang 1

THIẾT KẾ MÔN HỌC:

MÁY PHỤ TÀU THỦY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIÊN

LIỆU TRÊN TÀU 1700 TEU Trang: 1

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG

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

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 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.

Chi tiÕt kü thuËt

Th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n /kÝch thíc c¬ b¶n.

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 184,1 m

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

– Chiều dài đường nước thiết kếLWL = 176,75 m

– Chiều rộng lớn nhất Bmax = 25,30 m

– Chiều rộng thiết kế B = 25,30 m

– Chiều chìm toàn tải d = 9,89 m

– Lượng chiếm nước Disp = 30827tons

– Công suất H =13320/(17760) kW/(hp)

C¸c th«ng sè chÝnh phôc vô thiÕt kÕ :

M¸y chÝnh :

Trang 2

LIỆU TRÊN TÀU 1700 TEU Trang: 2 Máy chính có ký hiệu 6RTA62U do hãng SKL –SUNZER của Thuỵ Sĩ sản 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 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

Thông số của máy chính:

TỔ MÁY PHÁT

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, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén

Trang 3

_ Khối lượng động cơ 03x23650 ( kg )

Máy phát điện

Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện

Trang 4

THIẾT KẾ MễN HỌC:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIấN

LIỆU TRấN TÀU 1700 TEU Trang: 4

1.1.Tìm hiểu về hệ thống

1.1.1 cụng dụng của hệ thống vận chuyển dầu đốt

- Hệ thống vận chuyển dầu đốt trên tàu có nhiệm vụ dự trữ , cung cấp nhiên liệu

đảm bảo cho động cơ làm việc bình thờng trong suốt thời gian nó làm việc

– Hệ thống nhiờn liệu cú quan hệ mật thiết với động cơ và loại nhiờn liệu sử dụng, do đú hệ thống cú một số chức năng nhất định sau:

+ Cấp nhiờn liệu: Đưa nhiờn liệu từ cỏc kho trờn bờ xuống tàu hoặc từ cỏc phương tiện khỏc sang

+ Dự trữ nhiờn liệu: Dự trữ nhiờn liệu trong cỏc khoang, kột, bể chứa, đỏy đụi trờn tàu

+ Vận chuyển và cung cấp nhiờn liệu: Vận chuyển dầu từ khoang, kột này đến khoang, kột khỏc, cung cấp nhiờn liệu cho động cơ và cỏc thiết bị tiờu thụ

+ Lọc nhiờn liệu: Hõm núng, phõn ly và lọc sạch cỏc tạp chất cơ học, nước ra khỏi nhiờn liệu

+ Ghi số lượng: Đo, kiểm tra mức dầu dự trữ và lượng dầu tiờu thụ

+ Vấn đề an toàn: Thụng hơi, phũng hỏa hoạn, chỏy nổ trong hệ thống

+ Đảm bảo mụi trường: gom dầu bẩn, dầu thải về kột chứa dầu riờng

– Ngoài ra, tựy thuộc vào loại động cơ, loại nhiờn liệu sử dụng và yờu cầu, cụng dụng của trang trớ động lực của từng tàu mà cũn cú thờm cỏc yờu cầu khỏc

1.1.2 Đặc điểm của hệ thống vận nhiờn liệu

*Hệ thống vận chuyển dầu đốt trên tàu thuỷ bao gồm các thiết bị chủ yếu sau :

- Các két nhiên liệu : Gồm các két chứa, két lắng, két trực nhật, két dầu bẩn

- Bơm chuyển nhiên liệu : (thờng dùng bơm bánh răng)

- Các bơm lọc thô và tinh

- Bơm cao áp

- Vòi phun

- Các ống dẫn nhiên liệu (ống cao áp và thấp áp)

- Đối với hệ động lực sử dụng nhiên liệu nặng còn có các thiết bị hâm sấy (dùng hơi hoặc điện), máy phân li dầu đốt, bầu lọc

Trang 5

THIẾT KẾ MễN HỌC:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIấN

LIỆU TRấN TÀU 1700 TEU Trang: 5

- Các đồng hồ đo : lự lợng, áp suất, nhiệt độ

- Nhiờn liệu dựng cho trang trớ động lực tàu diesel cú hai loại: loại thứ nhất

cú độ nhớt cao và tỷ trọng lớn, loại thứ hai cú độ nhớt thấp và tỷ trọng nhỏ Loại đầu tiờn cũn gọi là dầu nặng gọi tắt là FO (Fuel oil), loại thứ hai gọi là dầu nhẹ gọi tắt là dầu DO (Diesel oil)

Nhiệt trị của dầu diesel vào khoảng: 9740 - 9970 kcal/kg Nhiờn liệu được khai thỏc ở nhiều nơi khỏc nhau, phương phỏp chế biến khỏc nhau, do đú mặc dự cựng là loại dầu nhẹ hoặc dầu nặng nhưng tớnh chất lý húa của chỳng lại rất khỏc nhau

*Hệ thống cũn cú cỏc đặc điểm cơ bản sau:

– Hệ thống nhiờn liệu phải đảm bảo cho động cơ làm việc liờn tục bỡnh thường trong mọi trường hợp khai thỏc của tàu Lỳc tàu lắc ngang 15o và chỳi dọc 5o, cỏc thiết bị của hệ thống vẫn đảm bảo cung cấp đầy đủ nhiờn liệu cho động cơ

và cỏc thiết bị tiờu thụ hoạt động lõu dài

– Tất cả cỏc kột nhiờn liệu, cỏc đường ống dẫn nhiờn liệu khụng được bố trớ phớa trờn ống dẫn khớ xả, cạnh bầu tiờu õm của động cơ, trờn bảng phõn phối điện, phớa dưới buồng ngủ Nếu đường ống dẫn nhiờn liệu buộc phải bố trớ đi qua buồng ngủ thỡ phải là ống liền Tuyệt đối khụng được bố trớ cỏc ống nhiờn liệu đi qua cỏc kột nước ngọt dựng cho sinh hoạt, kột nước nồi hơi Cỏc đường ống và cỏc van phải được bố trớ sao cho dễ kiểm tra,

– Nhiờn liệu thường được chứa trong cỏc khoang kột, khụng gian đỏy đụi Giữa cỏc khoang kột phải cú van thụng, van chặn, phải lắp cỏc cửa ngăn thao tỏc được

– Tất cả cỏc khoang kột đều phải cú ống dẫn, ống tràn, thiết bị đo và kiểm tra, ống thụng hơi, ống xả nhiờn liệu Tiết diện của ống tràn phải lớn hơn hoặc bằng ống nạp

– Với ống thụng hơi, trong bất kỳ trường hợp nào đường kớnh ống cũng khụng được nhỏ hơn 50mm Đầu ống thụng hơi phải cú thiết bị phũng hỏa đỏng tin cậy, đầu ống thụng hơi được dẫn lờn boong hở tại nơi thụng giú tốt nhất

Trang 6

LIỆU TRÊN TÀU 1700 TEU Trang: 6 – Hệ thống phải có các ống nạp, phải lắp thiết bị cách li và bao ống, đồng thời được đậy kín nắp khi đã đầy nhiên liệu Trên đường ống nạp nên lắp kính quan sát để theo dõi việc nạp nhiên liệu

– Đối với các ống xả nhiên liệu, phải có đường kính không được nhỏ hơn 25mm, có lắp van xả, nhiên liệu xả phải được đưa về két dầu bẩn

– Trong hệ thống ngoài cụm van thao tác, bơm cấp, và bơm vận chuyển nhiên liệu phải có thiết bị điều khiển ở trên boong hoặc điều khiển từ xa

– Giữa các két, khoang nhiên liệu phải có khả năng thông với nhau và có van cấp hoặc ngừng cấp nhiên liệu cho hệ thống

– Với hệ thống động lực có nhiều động cơ, tốt nhất là mỗi động cơ có một hệ thống cung cấp nhiên liệu độc lập nhưng vẫn có sự liên động lẫn nhau

– Hệ thống phải được trang bị hệ thống phân ly, lọc sạch nhiên liệu trong các trường hợp sau:

+ Có cấp thiết kế không hạn chế

+ Nhiên liệu dự trữ chưa qua phân ly

+ Nhiên liệu được dự trữ trong các khoang có thể được dùng làm khoang dằn hoặc đáy đôi

– Đối với hệ thống sử dụng nhiên liệu nặng còn phải có thêm các thiết bị sau:

+ Bộ hâm, thiết bị gia nhiệt cho nhiên liệu

+ Phải dùng hai máy phân ly ghép nối tiếp hoặc phải sử dụng máy phân ly

có khả năng lọc sạch được tạp chất cơ học và nước trong nhiên liệu

+ Lượng nhiên liệu nhẹ trong hệ thống phải được dự trữ 20% tổng lượng nhiên liệu dự trữ

+ Nếu dùng hơi bão hòa để hâm nóng, áp suất hơi không được lớn hơn 3kG/cm2, nhiệt độ nhiên liệu được hâm nóng phải thấp hơn nhiên độ bắt lửa 15oC

Trang 7

LIỆU TRÊN TÀU 1700 TEU Trang: 7 – ống dẫn nhiên liệu nên dùng ống thép liền hoặc ống đồng không hàn, chỗ nối ống phải đảm bảo kín khít Với ống dẫn nhiên liệu nóng, phải có lớp bọc cách nhiêt

– Trước và sau bộ lọc, máy phân ly, phải lắp thiết bị tự động điều chỉnh, đồng

hồ đo áp suất, nhiệt độ,

1.1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu

Vận chuyển nhiên liệu

-Khi máy chính(ME) khởi động, van ba ngả V1 sẽ mở thông đường ống nhiên liệu DO Bơm dầu số 8 và số 9 hoạt động, hút dầu từ hai két trực nhật DO qua các van ống đi qua van số 2(V2) rồi qua bộ lọc đơn L1 ,qua bơm số 8 và được đưa vào buồng hoà trộn Do chỉ có dầu DO trong buồng hoà trộn nên không xảy ra sự hoà trộn DO từ buồng này sẽ được hai bơm cao áp tiếp theo đẩy đi cấp DO vào bộ hâm dầu dùng hơi nước kiểu ruột gà Tại đây, có sự trao nhiệt giữa hơi nước và DO làm độ nhớt DO giảm và dầu đi tiếp qua bầu lọc tinh trước khi đi vào bơm cao áp.Tại đây, dầu sẽ được lọc triệt để loại bỏ tối đa tạp chất và tiếp tục cấp vào bơm cao áp của ME Dầu thừa từ động cơ chính, máy đèn (Bơm cao áp, vòi phun) hồi bầu hoa trộn, nếu lượng hồi về nhiều thì dầu có thể hồi cả về két trực nhật.Trên các két trực nhật có đặt các kính thuỷ để theo dõi lượng dầu bên trong để người vận hành có thể quan sát được

-Sau khi ME chạy ổn định, tiến hành chuyển sang sử dụng nhiên liệu HFO bằng cách xoay van ba ngả trước lưới lọc thô, đường ống DO đóng lại ,ống HFO mở

ra Đường nhiên liệu DO được ngắt, đường HFO được sủ dụng.Trong quá trình chuyển tiếp này,ME sử dụng cả DO và HFO do đó sẽ xảy ra sự hoà trộn nhiên liệu ở buồng hoà trộn.Việc hoà trộn này sẽ đảm bảo chất lượng hâm sấy, lọc, phun nhiên liệu

-Quá trình sử dụng HFO cũng tương tự như DO, nếu độ nhớt của HFO lớn hơn giá tri đặt trong bộ tự động điều chỉnh độ nhớt thì lập tức các cảm biến độ nhớt

sẽ giử tín hiệu vào thiết bị điều chỉnh độ nhớt(VC), VC này sẽ tác động vào van

Trang 8

LIỆU TRÊN TÀU 1700 TEU Trang: 8 điều chỉnh lượng hơi nước vào hâm nhiêu liệu, lượng hơi nước hâm sấy sẽ được cấp nhiều hơn để làm giảm độ nhớt của dầu

-Hai máy đèn GE chỉ sủ dụng DO để chạy, do đó DO sẽ được cung cấp vào 2 máy đèn này liên tục trong quá trình chúng hoạt động, DO tự chảy vào các máy đèn do có sự bố trí 2 két DO trọng lực.Trên các máy đèn cũng có các bơm dầu nhỏ để khắc phục sức cản trên đường ống dầu DO.Nhiên liệu dư thừa ở 2 máy đèn sẽ được đưa về 2 két trực nhật DO qua các đường ống , van…

-Trên hệ thống có các thiết bị đo như ( đồng hồ đo lưu lượng, áp suất, nhiệt độ,

độ nhớt… luôn hoạt động cho phép người vận hành quan sát dễ dàng.)

-Các thiết bị an toàn trên hệ thống sẽ hoạt động khi hệ thống có sự cố( ví dụ như tắc ống dầu, … làm áp suất trên ống tăng vượt mức cho phép.)

-Các thiết bị cảnh báo( nhiệt độ dàu quá cao, quá thấp, lưu lượng không đảm bảo…) sẽ báo cho ngươi vận hành biết bằng các tín hiệu như( còi , đèn,…)

Dầu rơi vãi, dầu tràn

Dầu cặn trong các két dầu đốt dự trữ được hút vét đưa ra ngoài tàu bằng bơm tay piston qua miệng cấp phát dầu đặt trên boong chính

Dầu rò rỉ từ các khay hứng được dẫn về két giữ dầu cặn

1.2 C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng

1.2.1 Các khoang, két, bể chứa

- Két dự trữ nhiên liệu:

+ Có nhiệm vụ chứa dầu đốt phục vụ cho cả hệ thống

+ Thông thường trên tàu thuỷ phải có từ hai két chứa trở lên Thể tích của các két này phụ thuộc vào tổng lượng nhiên liệu cần dự trữ tức là phụ thuộc vào vùng, phạm vi hoạt đọng của con tàu Các két dự trữ càng nhiều thì tính an toàn của hệ thống được nâng cao Các két dự trữ phải được bố trí cân bằng, đối xứng Trong nhiều trường hợp két dư trữ còn là két dằn tàu

- Két lắng nhiên liệu:

Trang 9

LIỆU TRÊN TÀU 1700 TEU Trang: 9 + Nhiên liệu được lắng trong két từ 2-5 ngày đêm tuỳ theo chất lượng của nhiên liệu và điều kiện nhiệt độ để quyết định Thể tích của két lắng phụ thuộc vào suất tiêu hao nhiên liệu của trang trí động lực và thời gian lắng

- Két trực nhật

+ Là két trực tiếp cấp nhiên liệu đã lọc sạch cho động cơ Thể tích két trực nhật phải đảm bảo cho động cơ làm việc toàn tải trong khoảng thời gian từ 4-24h Phương án tốt nhất là mỗi đọng cơ có một két trực nhật rêng để tiện cho việc xác định mức tiêu thụ nhiên liệu của từng động cơ

- Két dầu bẩn: thể tích két dầu bẩn bằng ¼ thể tích két trực nhật

1.2.2 Bơm chuyển nhiên liệu

- Có tác dụng chuyển nhiên liệu từ két trực nhật đến két lắng và điều hoà lượng nhiên liệu giữa các khoang Như bơm bánh răng, bơm trục vít…

Hình 1.1 Bơm bánh răng

Trang 10

Hình 1.2:Cấu tạo bơm bánh răng

- Ngoài ra còn có bơm cao áp có tác dụng tạo áp suất phun lớn để phun nhiên liệu vào xilanh động cơ

1.2.3 Các bầu lọc, bầu hâm

- Bầu lọc thô có tác dụng lọc sạch nhũng tạp chất bẩn nhưng ở dạng hạt thô ra khỏi nhiên liệu

Trang 11

Hình 1.3 Bầu lọc

- Nhiên liệu qua bầu lọc thô tiếp tuc đươc đi qua bầu lọc tinh để tiếp tục lọc hết những tạp chất nhỏ còn sót lại Tại đây chất lượng nhiên liệu là tốt nhất

- Ngoài ra ta có thể sử dụng máy lọc li tâm để lọc nhiên liệu, đảm bảo chất lượng dầu tốt hơn

- Bầu hâm có tác dụng hâm nóng nhiên liệu nặng để đảm bảo vận chuyển, phân

li, lọc sạch và hoá sương tốt Thường thì dùng hơi để hâm

1.2 4 Đường ống dẫn nhiên liệu

- Có tác dụng chuyển nhiên liệu trong hệ thống (ống vận chuyển), thông hơi, đo đạc

- Ống dẫn nên làm bằng ống thép liền hoặc ống đồng không hàn, chỗ nối ống phải đảm bảo kín khít

Trang 12

Hình1.4:Đường ống và các phụ kiện

1.2.5 Vòi phun và các van

- Vòi phun có tác dụng phun nhiên liệu vào xilanh động cơ dưới tác dụng của bơm cao áp

Trang 13

Hình 1.5:Cấu tạo vòi phun

- Van có tác dụng điều chỉnh nhiên liệu, đóng mở hệ thống

Hình 1.6:Các loại van

Trang 14

CHƯƠNG 2:tÝnh chän c¸c trang thiÕt bÞ trong hÖ thèng

CÂP NHIÊN LIỆU

2.1.Két

2.1.1 Két d ự trữ nhiên liệu

2.1.1.1.Lượng nhiên liệu nặng dự trữ:

-Lượng nhiêu liệu nặng (FO) dự trữ được tính như sau:

WFO= Wc.Tht + Wbp (t)

Trong đó: – Wc_ Suất tiêu hao nhiên liệu của máy chính trong một giờ:

Wc = Nec gec (t)

với Nec _ công suất máy chinh, Nec = 13320/17760kW/hp=18115,2 cv

gec _suất tiêu hao nhiên liệu, gec = 137 g/cv.h = 137.10− 6 t/cv.h

– Wbp _ Lượng nhiên liệu thừa dưới két: Wbp = 1%W (t)

– Tht _ Thời gian hành trình của tàu (h)

Tht = 30 ngày = 720 h

– Dung tích két dự trữ nhiên liệu nặng :

VFO =W k k1 2

FO

Trong đó:

– γFO _ Tỷ trọng của nhiên liệu nặng , γFO=0,95 (kg/m3)

– k1 _ Hệ số dự trữ do sóng gió lấy từ 1,1÷1,5 chọn k1 = 1,35

-k2 _ Hệ số dự trữ xét đến chân két lấy từ 1,1 ÷ 1,3 chọn k2 = 1,2

Vậy VFO = 1 2

99 , 0

.

k k FO

T ge

Ne c c ht

γ 0 , 99 0 , 95 .1,35.1,2

720 10 137 2 ,

2.1.1.2.Lượng nhiên liệu nhẹ dự trữ:

-Lượng nhiêu liệu nhẹ (DO) dự trữ được tính như sau:

WDO = 2Wf.Tht + Wbp (t)

Trong đó: – Wc_ Suất tiêu hao nhiên liệu của tổ máy phát điện trong một giờ:

Wf = Nef gef (t)

với Nec _ công suất máy phát điện, Nef = 1863,2 cv = 1370 (kVA)

Tiêu đề	Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Cấp Nhiên Liệu Trên Tàu 1700 Teu
Tác giả	Trần Đức Thưởng
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Cơ khí
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	560,5 KB