Thiết kế hệ thống động lực tàu thủy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 i KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM. Đồ án này hướng dẫn thiết kế hệ thống động lực tàu chở hàng trọng tải 7000 tấn chạy. Tàu được thiết kế lắp đặt 01 máy chính 2 kỳ, mang nhãn hiệu 5S30MEB9 của hãng MAN BW. Hệ động lực của tàu được thiết kế với phương thức máy chính dẫn động trực tiếp 01 hệ trục chong chóng. Tàu được thiết kế và trang bị tương ứng cho vùng hoạt động của tàu: Biển Đông Nam Á. Tàu hàng khô 7068 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN21: 2015BGTVT. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo QCVN – 21 : 2015BGTVT.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY MỤC LỤC Chương 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG GIỚI THIỆU TÀU .1 1.1.1 Loại tàu, công dụng .1 1.1.2 Các thông số tàu 1.1.3 Luật quy phạm 1.2 HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 1.2.1 Máy 1.2.2 Tổ máy phát điện 1.2.3 Các thiết bị động lực khác .3 Chương SỨC CẢN, CHONG CHÓNG 2.1 SỨC CẢN 2.1.1 Số liệu 2.1.2 Phương pháp tính 2.1.3 Đồ thị 12 2.1.4 Tốc độ tàu sơ 12 2.1.5 Các hệ số .13 2.1.6 Số cánh chong chóng 13 2.1.7 Xác định khối lượng kích thước chong chóng .14 Chương THIẾT KẾ HỆ TRỤC 16 3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 16 3.1.1 Số liệu ban đầu 16 3.1.2 Bố trí hệ trục 16 3.2 TRỤC CHONG CHÓNG 16 3.2.1 Đường kính trục chong chóng .16 3.2.2 Đường kính trục trung gian 17 3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC 18 3.3.1 Khớp nối trục .18 3.3.2 Ổ đỡ trục chong chóng 19 3.4 3.4.1 TÍNH NGHIỆM HỆ TRỤC .20 Xác định phụ tải tác dụng lên gối đỡ 20 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRẦN TÂN THẢO LỚP MTT55ĐH1 -i- ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - ii - 3.4.2 Nghiệm bền hệ trục .22 3.4.3 Nghiệm áp lực tác dụng lên gối đỡ .26 Chương CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ .28 4.1 CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ HỆ ĐỘNG LỰC .28 4.1.1 Hệ thống nhiên liệu .28 4.1.2 Hệ thống dầu bôi trơn 34 4.1.3 Hệ thống nước làm mát .36 4.1.4 Hệ thống khơng khí nén 40 4.1.5 Hệ thống thơng gió buồng máy 43 4.2 CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ TÀU 44 4.2.1 Hệ thống hút khô, dằn 44 4.2.2 Hệ thống chữa cháy .45 46 Chương 5.1 TRÌNH TỰ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG BUỒNG MÁY 49 Xác định tọa độ tâm buồng máy 49 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRẦN TÂN THẢO LỚP MTT55ĐH1 - iii - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY MỘT SỐ KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG TÀI LIỆU № Ký hiệu Đơn vị đo Tên gọi Lmax Chiều dài lớn m Lwl Chiều dài đường nước thiết kế m Lpp Chiều dài hai trụ m Bmax Chiều rộng lớn m B Chiều rộng thiết kế m D Chiều cao mạn m d Chiều chìm tồn tải m N, H Công suất kW, hp ge Suất tiêu hao nhiên liệu g/kW.h 10 n Số vòng quay rpm 11  Số kỳ – 12 Z Số xylanh 13 S Hành trình piston m 14 G Khối lượng tonnes 15 CB Hệ số béo thể tích – 16  Lượng chiếm nước tàu tonnes 17 Rt Sức cản tồn phần kG 18 EPS Cơng suất kéo hp 19  Hệ số dòng theo – 20 t Hệ số dịng hút – 21 np Vịng quay chong chóng rpm 22 Vp Vận tốc dịng chảy đến chong chóng m/s 23  Mật độ chất lỏng kGs2/m4 24 Kd’ Hệ số lực đẩy theo đường kính – 25 Kn’ Hệ số lực đẩy theo vòng quay – KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRẦN TÂN THẢO LỚP MTT55ĐH1 - iv - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY № Ký hiệu Đơn vị đo Tên gọi 26  Chiều dày cánh chong chóng m 27  Tỷ số đĩa chong chóng – 28 P/D Tỷ số bước – 29 dcc Đường kính trục chong chóng m 30 dtg Đường kính trục trung gian m 31 lcc Chiều dài trục chong chóng m 32 ltg Chiều dài trục trung gian m 33 lt Chiều dài bạc trước m 34 ls Chiều dài bạc sau m 35 p Hiệu suất đẩy lý thuyết chong chóng – 36  Hiệu suất chong chóng làm việc – 37  Khối lượng riêng kG/m3 38 I Mơ men qn tính khối lượng kG.cm.s2 39 e Độ mềm xoắn đoạn trục 1/kGcm 40 E Độ mềm không thứ nguyên – 41  Mơ men qn tính khối lượng khơng thứ ngun – 42 M Mơ men qn tính khối lượng – 43 K Ký hiệu cấp điều hoà – 44 nRi Số vịng quay cộng hưởng rpm 45  Góc pha xylanh độ 46 Re Công cản động kG.cm 47 Rs Cơng cản đàn tính trục kG.cm 48 Rp Cơng cản chong chóng kG.cm 49 A1R Biên độ cộng hưởng mm 50 τR Ứng suất xoắn cộng hưởng kG/cm2 51 Q Lưu lượng bơm m3/h KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRẦN TÂN THẢO LỚP MTT55ĐH1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY -v- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG A) DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Đồ thị cơng suất 12 Hình 2.2 Đồ thị sức cản .12 B) DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Kiểm tra điều kiện, lựa chọn phương pháp tính sức cản Bảng 2.2: Xác định sức cản theo phương pháp HOLTROP-MENNEN 10 Bảng 2.3: Tính chọn số cánh chong chóng 13 Bảng 2.4: Xác định khối lượng kính thước chong chóng 14 Bảng 3.1:Tính tốn đường kính trục chong chóng .16 Bảng 3.2:Tính tốn đường kính trục trung gian 17 Bảng 3.3: Khớp nối trục 18 Bảng 3.4: Chiều dài tối thiểu ổ đỡ sau trục chong chóng 19 Bảng 3.5: Nghiệm bền hệ số an toàn: 22 Bảng 3.6: Nghiệm ổn định dọc trục 23 Bảng 3.7: Nghiệm biến dạng hệ trục 25 Bảng 3.8: Nghiệm áp lực tác dụng lên gối đỡ 26 Bảng 4.1: Lượng dầu FO dự trữ 28 Bảng 4.2: Lượng dầu DO dự trữ 28 Bảng 4.3: Dung tích két lắng dầu FO 29 Bảng 4.4: Dung tích két lắng dầu DO 30 Bảng 4.5: Dung tích két trực nhật dầu FO 30 Bảng 4.6: Dung tích két trực nhật dầu DO 31 Bảng 4.7: Bảng tính bơm trực nhật .32 Bảng 4.8: Bảng tính thể tích két dự trữ dầu bơi trơn .34 Bảng 4.9: Bảng tính két giãn nở 36 Bảng 4.10: Bảng tính chọn bơm làm mát vòng 37 Bảng 4.11: Bảng tính chọn bơm làm mát vịng ngồi .38 Bảng 4.12: Bảng tính dung tích bình chứa khơng khí nén 40 Bảng 4.13: Bảng tính chọn máy nén 41 Bảng 4.14: Bảng tính diện tích thơng gió cần thiết 43 Bảng 4.15: Bảng tính chọn quạt hút gió .44 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRẦN TÂN THẢO LỚP MTT55ĐH1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - vi - Bảng 4.16: Bảng tính chọn bơm hút khô 44 Bảng 4.17: Bảng tính chọn bơm chữa cháy .45 Bảng 4.18: Bảng tính chọn đường kính ống cứu hỏa 46 Bảng 4.19: Bảng tính chọn đường kính nối hai cửa thông biển 47 Bảng 4.20: Bảng tính chọn đường kính ống cứu hỏa 47 Bảng 5.1: Bảng xác định tọa độ trọng tâm buồng máy 49 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRẦN TÂN THẢO LỚP MTT55ĐH1 -1- ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Chương 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG GIỚI THIỆU TÀU 1.1.1 Loại tàu, công dụng 1) Loại tàu a) Tổng quan Tàu hàng khô sức chở 7000 DWT, loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, boong chính, boong dâng lái boong dâng mũi Tàu thiết kế lắp đặt 01 máy kỳ, mang nhãn hiệu 5S30ME-B9 hãng MAN B&W Hệ động lực tàu thiết kế với phương thức máy dẫn động trực tiếp 01 hệ trục chong chóng Tàu thiết kế dùng để chở hàng khơ b) Mơ tả Buồng máy bố trí từ sườn 08 (Sn8) đến sườn 28 (Sn28) Trong buồng máy lắp đặt 01 máy thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển thiết bị thực chỗ buồng máy Điều khiển máy thực chỗ buồng máy từ xa buồng lái Ngồi cịn bố trí tổ máy phát điện số bơm chuyên dụng điều khiển từ xa boong bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, quạt thơng gió 2) Cơng dụng a) Danh mục hàng hóa chun chở Danh mục hàng khơ mà tàu vận chuyển phù hợp theo kiến trúc kỹ thuật loại hàng ( ngô, sắn, đường ) b) Vùng hoạt động, cấp thiết kế Tàu thiết kế trang bị tương ứng cho vùng hoạt động tàu: Biển Đông Nam Á Tàu hàng khô 7068 thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép QCVN21: 2015/BGTVT Phần hệ thống động lực tính tốn thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo QCVN – 21 : 2015/BGTVT 1.1.2 Các thông số tàu – Chiều dài lớn nhất: Lmax = KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 114,1 m -2- ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY – Chiều dài thiết kế: LWL = 106,38 m – Chiều rộng thiết kế B = 16,4 m – Chiều cao mạn – Chiều chìm D d = = 9,6 7,57 m m – Trọng tải – Máy P = 7068 tons 5S30ME-B9 MAN B&W – Công suất – Số vòng quay H n = = 3200 195 kW rpm 1.1.3 Luật quy phạm 1) Phân cấp Tàu hàng khô thiết kế theo tiêu chuẩn quy phạm giám sát đăng kiểm Việt Nam Cờ đăng ký: 2) Việt nam Luật Việc thiết kế, đóng tàu lựa chọn thiết bị lắp đặt tàu dựa sở yêu cầu có liên quan tới luật lệ sau đây: [1] Các luật lệ hàng hải quốc gia mà tàu đăng kí [2] Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thépQCVN21:2015/BGTVT [3] MARPOL 73/78 (có sửa đổi) [4] Bổ sung sửa đổi 2015 MARPOL [5] Công ước quốc tế an toàn sinh mạng người biển 1974 với nghị định thư 1978, sửa đổi bao gồm hệ thống an toàn báo nguy hiểm (GMDSS) 1.2 HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 1.2.1 Máy Tàu thiết kế lắp đặt 01 động diesel thấp tốc, kỳ, tác động đơn, hàng xylanh thẳng đứng, làm mát, phun nhiên liệu trực tiếp, tăng áp, bôi trơn áp lực tuần hồn kín, khởi động khơng khí nén – Số lượng: – Kiểu máy: – Hãng sản xuất: – Công suất định mức, [H]: – Số vòng quay định mức, [N]: 01 5S30ME-B9 MAN-B&W 3200 kW 195 rpm – Số kỳ, []: – Số xy-lanh, [Z]: KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM -3- ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY – Đường kính xy-lanh, [D]: 300 mm – Hành trình piston, [S]: 1328 mm – Suất tiêu hao nhiên liệu: 176 g/kWh 1.2.2 Tổ máy phát điện Diesel lai máy phát có ký hiệu MAN_6L16/24 diesel kỳ tác dụng đơn, hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vịng tuần hồn, bơi trơn áp lực tuần hồn kín, khởi động khơng khí nén áp lực cao – Số lượng 03 – Kiểu máy MAN_6L16/24 – Cơng suất định mức, [Ne] 540 – Vịng quay định mức, [n] 1000 rpm – Số kỳ, [] – Số xy-lanh, [Z] kW 1.2.3 Các thiết bị động lực khác 1) Các két a) Két lắng dầu đốt DO – Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ b) Két lắng dầu đốt FO – Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ c) Két dầu bẩn FO – Số lượng 01 – Kiểu két Đáy đôi d) Két dầu bẩn DO – Số lượng 01 – Kiểu két Rời e) Két dự trữ dầu DO – Số lượng 02 – Kiểu két Đáy đôi f) Két dự trữ dầu FO – Số lượng 02 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY – Kiểu két Đáy đôi g) Két dầu đốt hàng ngày DO – Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ h) Két dầu đốt hàng ngày FO – Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ i) Két nước dãn nở máy chính, máy phụ – Số lượng 01 – Kiểu két Rời j) Két dầu LO cho xilanh – Số lượng 01 – Kiểu két 2) Rời Các tổ bơm a) Tổ bơm vận chuyển dầu DO – Số lượng 01 – Kiểu Ly tâm nằm ngang b) Tổ bơm vận chuyển dầu FO – Số lượng 01 – Kiểu Ly tâm nằm ngang – Tần số 50 c) Tổ bơm nước chữa cháy – Số lượng – Kiểu Hz 01 Ly tâm nằm ngang d) Tổ bơm vận chuyển dầu bẩn – Số lượng 01 – Kiểu e) Bơm nước đáy tàu – Số lượng – Kiểu f) Bơm tuần hoàn nước – Số lượng – Kiểu Ly tâm nằm ngang 01 Ly tâm nằm ngang 01 Ly tâm nằm ngang KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM -4- ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Dung tích két nước giãn nở máy Vn m3 Dung tích két giãn nở máy phát điện Vp m3 - 37 - 0,416 Vp= k.Np.Zp.k1k2 0,105 Kết luận: Trang bị két giản nở cho máy có dung tích: 0,416 m3 Trang bị két giản nở cho máy phụ có dung tích: 0,105 m3 2) Tính chọn bơm làm mát vịng nước Bảng 4.10: Bảng tính chọn bơm làm mát vịng STT Đại lượng tính tốn Cơng suất máy Suất tiêu hao dầu đốt máy Nhiệt trị thấp nhiên liệu Hệ số nhiệt lượng Ký hiệu N Đơn vị kW Công thức - nguồn gốc Theo lý lịch máy ge kg/kW.h Theo lý lịch máy 0.176 Qh kJ/kg Theo lý lịch máy 42500 (15%-35%) 0.2 Qodc=Ne.ge.α.QH 4787200  Kết 3200 Nhiệt lượng nước nhận từ động Qodc kJ/h Tỉ nhiệt nước Cn kJ/kg độ Nhiệt độ nước khỏi động tdcr o Chọn 80 Nhiệt độ nước vào động tdcv o Chọn 60 Sản lượng nước Gn kg/h 10 Sản lượng nước thực tế Gntt kg/h C C 4.2 56990.5 Gntt = Gn + 0,2Gn Kết luận: Sản lượng nước thực tế 68,388 m3/h – Kiểu Ly tâm nằm ngang – Lưu lượng 70 – Cột áp 20 m.c.n – Kiểu động điện AC, pha m3/h KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 68388.6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 3) – Công suất động điện 20 kW – Số vòng quay động 2500 v/p – Tần số 50 Hz - 38 - Tính chọn bơm làm mát vịng ngồi nước biển Bảng 4.11: Bảng tính chọn bơm làm mát vịng ngồi Ký hiệu N Np Z Zp Đơn vị kW kW Tổ Tổ Nhiệt lượng nước biển nhận từ nước Qonn kJ/h Hệ số tỏa nhiệt riêng máy STT Đại lượng tính tốn Cơng thức - nguồn gốc Kết Cơng suất máy Cơng suất máy phát điện Tổ máychính Tổ máy phát điện Theo lý lịch máy Theo lí lịch máy Theo thiết kế Theo thiết kế 3200 540.00 Tính bảng 4.10 6500000 a Theo lý lịch máy 200 Hệ số tỏa nhiệt riêng máy phát điện ap Theo lý lịch máy 120 Nhiện lượng nước biển từ dầu nhờn Qodn kJ/h 834400 Tỉ nhiệt nước biển Cb kJ/kg độ 4.22 10 11 12 13 Nhiệt độ nước biển khỏi bầu làm mát Nhiệt độ nước biển khỏi bầu làm mát Nhiệt độ nước biển khỏi bầu làm mát dầu nhờn Nhiệt độ nước biển khỏi bầu làm mát dầu nhờ tnnr o Chọn 38 tnnv o Chọn 30 tdnr o Chọn 30 tdnv o Chọn 25 C C C C 14 Sản lượng nước biển Gb kg/h 15 Sản lượng nước biển thực tế Gb kg/h Kết luận: Sản lượng nước biển thực tế 278,497 m3/h – Kiểu Ly tâm nằm ngang KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM 232081 Gntt = Gn + 0,2Gn 278497 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 4) – Lưu lượng 208 – Cột áp 20 m.c.n – Kiểu động điện AC, pha - 39 - m3/h – Công suất động điện 20 kW – Số vòng quay động 2500 v/p – Tần số 50 Hz Nguyên lý hoạt động Hệ thống nước làm mát tàu dạng làm mát gián tiếp, bao gồm hai vịng tuần hồn - Vịng tuần hồn nước biển: Nước biển tàu bơm tuần hoàn hút qua van cửa thơng biển bố trí hai bên mạn, đẩy vào đường ống tới sinh hàn dầu nhờn, qua bầu làm mát khí nạp, bầu sinh hàn nước thải biển qua van bố trí đáy tàu Còn nhánh ống làm mát máy phụ sau bơm tuần hồn, q trình làm mát máy Trong hệ thống cịn bố trí nhánh ống làm mát gối trục trung gian sau thải ngồi tàu - Vịng tuần hồn nước ngọt: Nước làm mát vịng bơm tuần hồn vòng đẩy từ sinh hàn nước vào làm mát động Sau chia làm hai nhánh: Một nhánh quay trở lại bơm tuần hoàn, nhánh đẩy lên két giãn nở Nước làm mát từ két giãn nở đưa làm mát máy nén khí quay trở lại két Ngồi hệ thống cịn bố trí nhánhnước làm mát tới bầu ngưng hệ thống nồi phụ, sau quay trở lại sinh hàn nước Với việc làm mát máy phụ, nước từ bầu sinh hàn máy phụ bơm tuần hồn lai động đẩy làm mát tồn động quay trở lại sinh hàn KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 40 - Hình 2.5 Hệ thống làm mát trung tâm 4.1.4 Hệ thống khơng khí nén 1) Tính dung tích bình chứa khơng khí nén Bảng 4.12: Bảng tính dung tích bình chứa khơng khí nén STT Đại lượng tính tốn Cơng suất máy Cơng suất máy phát điện Ký hiệu Đơn vị Công thức - nguồn gốc Kết N kW Theo lý lịch máy 3200 Np kW Theo lý lịch máy 540.00 Áp suất khởi động máy P kG/cm2 Theo lý lịch máy Áp suất khởi động máy phát điện Pp kG/cm2 Theo lý lịch máy 20 Áp suất bình Pt kG/cm2 Theo quy phạm 30 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 41 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Số lần khởi động máy nc Lần Theo lý lịch máy Số lần khởi động máy phát điện np Lần Theo lý lịch máy Lượng tiêu thụ khơng khí máy q m3/kW Theo lý lịch máy 0.0027 Lượng tiêu thụ khơng khí máy phát điện qp m3/kW Theo lý lịch máy 0.0014 10 Số động máy i Tổ Theo lý lịch máy 11 Số động máy phát điện ip Tổ Theo lý lịch máy 12 Thể tích khơng khí nén máy V m3 2.176 13 Thể tích khơng khí nén máy phát điện VP m3 0.863 14 Thể tích bình chứa Vb m3 3.039 Kết luận: Chọn bình chứa khơng khí nén co thể tích m3 – bình nén m3 – bình nén phụ 2) m3 Tính chọn máy nén khí Bảng 4.13: Bảng tính chọn máy nén STT Đại lượng tính tốn Ký hiệu Dung tích 1bình chứa khơng khí nén V l Theo thiết kế Áp suất bình Pt kG/cm2 Theo lý lịch Lưu lượng máy nén Q l/h Đơn vị Công thức - nguồn gốc KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM Kết 4000 30 100000 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 42 - Kết luận: Chọn máy nén – Số lượng 02 – Kiểu Piston cấp – Lưu lượng 100 m3/h – Áp suất 30 kG/cm2 – Kiểu động điện AC, pha – Công suất động điện 20 3) kW Nguyên lý hoạt động Khơng khí nén nén vào bình chứa khí nén máy nén khí độc lập Trước đưa khơng khí nén vào bình, khơngkhí nén dưa qua phạn phân li dầu, phận làm mát, phận phân li nước, sau dưa vào bình Khơng khí khởi động máy chứa bình khí nén Khơng khí nén dung để đảo chiều máy khởi động máy phụ chứa bình khí nén phụ Hệ thống khơng khí nén tạp dụng dùng để thổi thông biển, vệ sinh hầm hàng, thổi cịi… trích từ bình khí nén qua van giảm áp theo đường ống tới nơi sử dụng Đường ống chết tạo thép ống liền chịu áp lực riêng cao, ống nối bích hàn rắc- co, đệm kín bìa klingherit Hình 2.6 Hệ thống khí nén KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 43 - 4.1.5 Hệ thống thơng gió buồng máy Hệ thống thơng gió buồng máy hệ thống quan trọng Nó có tác dụng việc cải thiện đièu kiện làm việc buồng máy Nhiệt độ buồng máy đảm bảo khoảng 150C ÷ 200C Để giảm nhiệt độ buồng máy ta phảiấup dụng biện pháp sau + Nâng cao chất lượng cách nhiệt + Duy trì dịng khơng khí có lưu tốc + Loại trừ đối kháng tốc độ dịng khí nơi làm việc thuyền viên 1) Diện tích thơng gió cần thiết Bảng 4.14: Bảng tính diện tích thơng gió cần thiết STT 10 11 12 13 14 15 Đại lượng tính tốn Hệ số tỏa nhiệt riêng máy Hệ số tỏa nhiệt riêng máy phát điện Cơng suất máy Cơng suất máy phát điện Tỷ nhiệt khơng khí Mật độ khí trời 320C Độ chênh lệch buồng máy Nhiệt lượng tỏa thiết bị khác Nhiệt lượng tỏa buồng máy Lượng khơng khí cần thiết đưa vào buồng máy Tổng dung tích xilanh máy Tổng dung tích xilanh máy phát điện Hệ số tính theo kỳ động Số vịng quay máy Số vịng quay máy phát điện Ký hiệu Cơng thức - nguồn gốc Kết a Theo lý lịch máy 200 ap Theo lý lịch máy 120 Theo lý lịch máy Theo lý lịch máy 3200 540 1 N Np C  t Đơn vị kW kW kJ/kg.C kg/m3 o C 15 Theo thiết kế Q1 kJ/h Q kJ/h Lc m3/h V1 m3 Theo lý lịch máy V2 m3 Theo lý lịch máy Động kỳ m Q  a.N  aP 3.N p  Q1 300000 1134400 64657 n1 rpm Theo lý lịch máy 195 n2 rpm Theo lý lịch máy 1000 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 44 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 16 17 18 19 20 21 Lượng khơng khí tiêu thụ cho máy 1h Lượng khơng khí tiêu thụ cho máy phát điện 1h Lượng khơng khí tiêu thụ thiết bị khác Tổng lượng khơng khí đưa vào buồng máy Vận tốc tàu Diện tích thơng gió cần thiết L1 m3/h 376 L2 m3/h 1190 L3 m3/h Theo thiết kế 1500 LT m3/h LT = Lc + L1 + 2.L2+ L3 67723 v0 m/h v = 14 knot Ftg m2 Kết luận: Diện tích thơng gió cần thiết : F 2) = 9411 9411 m2 Tính chọn quạt hút gió buồng máy Bảng 4.15: Bảng tính chọn quạt hút gió STT Đại lượng tính tốn Ký hiệu Đơn vị Công thức - nguồn gốc Kết Thể tích phần cần hút VM m3 Theo thiết kế 1500 Số lần thay đổi khơng khí n lần Theo thiết kế 20 Lượng không cần hút khỏi buồng máy LM m3/h LM = n.VM 30000 Kết luận: Chọn quạt hút buồng máy có thông số + Lưu lượng : 30000 m3/h 4.2 CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ TÀU 4.2.1 Hệ thống hút khơ, dằn Bảng 4.16: Bảng tính chọn bơm hút khơ STT Đại lượng tính tốn Chiều dài Chiều rộng Chiều chìm Ký hiệu L B d Đơn vị m m m Công thức - nguồn gốc Kết Theo thiết kế Theo thiết kế Theo thiết kế 106.38 16.4 7.57 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 45 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Đường kính ống hút khơ Chiều dài khoang hút khơ lớn Đường kính ống hút khô nhánh Lưu lượng bơm hút khô Kết luận: D mm 109.83 lk m d mm 65.77 Qhk m3/h 68.28 Theo thiết kế - Chọn kích thước ống hút khơ chính: 110 (mm) - Chọn kích thước ống hút khơ nhánh:70 (mm) 15 - Chọn bơm hút khơ kiểu ly tâm tự hút có + Lưu lượng : Q =70 (m3/h) + Cột áp (m.c.n) : H = 35 4.2.2 Hệ thống chữa cháy 1) Tính chọn bơm chữa cháy Bảng 4.17: Bảng tính chọn bơm chữa cháy STT Đại lượng tính tốn Ký hiệu Đơn vị Qhk m3/h Lưu lượng tính tốn bơm hút khơ Lưu lượng tối thiểu bơm nước chữa cháy tính chọn theo quy định Qcc Cột áp tối thiểu miệng lăng phun Cơng thức nguồn gốc Kết Đã tính (mục 4.2.1) 68,28 m /h Qcc  Qhk , theo quy phạm 91,04 Hc m.c.n Chọn theo quy phạm Đường kính miệng lăng phun dc m Tiết diện lăng phun fc 10-4.m2 25 Theo thiết kế 0.012 d c2 1.130 fc  KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 46 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Hệ số tính chọn lưu lượng m _ Gia tốc trọng trường g m/s2 Lưu lượng nước qua lăng phun Qlf 10-3.m3/s Số lăng phun tối thiểu hoạt động đồng thời Z Chiếc Theo thiết kế 10 Lưu lượng bơm nước chữa cháy tính theo miệng cấp Qt m3/h Qt  3600.Z Qlf 18.01 11 Lưu lượng cần thiết tối thiểu bơm nước chữa cháy Q m3/h Q  max Qcc , Qt  107.8 Cho vòi tẩm cao su 0.98 Lấy gần 9.81 Ql f  f c gH c 2.502 Kết luận: Chọn bơm chữa cháy có: + Qc = 100 m3/h + H = 40 m.c.n Chọn bơm chữa cháy cố có: + Qsc = 110 m3/h +H 2) = 40 m.c.n Tính đường kính ống cứu hoả Bảng 4.18: Bảng tính chọn đường kính ống cứu hỏa STT Đại lượng tính tốn Ký hiệu Đơn vị Cơng thức nguồn gốc Sản lượng bơm chữa cháy Qc m3/s Đã tính Vận tốc lớn cho phép dịng nước ống m/s Chọn KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM Kết 0,025 - 47 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Đường kính đường ống cứu hoả dt dt  mm 4.Qc 103  126,15 Kết luận: Chọn đường ống cứu hoả theo tiêu chẩn có kích thước 150x7 3) Đường kính ống nối hai cửa thơng biển Bảng 4.19: Bảng tính chọn đường kính nối hai cửa thơng biển STT Đại lượng tính tốn Ký hiệu Đơn vị Công thức Nguồn gốc Kết Lưu lượng bơm cứu hoả nước Qc m3/h Theo bố trí máy 100 Lưu lượng bơm nước làm mát máy máy phát điện Q2 m3/h Theo bố trí máy 70 Lưu lượng bơm hút khơ dằn Q3 m3/h Theo bố trí máy 70 Tổng lưu lượng tiêu thụ nước biển QT m3/h QT  Qi 240 Vận tốc ống đường ống nước chung v m/s Chọn Đường kính 4.QT ống nối hai cửa thông D mm D 10 3600  v biển Kết luận: Chọn kích thước ống nối hai cửa thông biển theo quy phạm - Đường kính ống :D = 210 mm - Chiều dày ống :t = mm 4) 206 Cửa thơng biển Bảng 4.20: Bảng tính chọn đường kính ống cứu hỏa STT Đại lượng tính tốn Hệ số tăng diện tích Ký hiệu Đơn vị KF KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM Công thức Nguồn gốc Chọn Kết 2,5 - 48 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 Diện tích tối thiểu cửa thông biển F mm2 D2 F   K F Đường kính lỗ khoét cửa thông biển mm Chọn Số lỗ khoét cửa thông biển Z lỗ Kết luận: Chọn cửa thơng biển có thơng số - Diện tích tối thiểu cửa thơng biển - Đường kính lỗ khoét - Số lỗ khoét KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM Z 86590 30 4.F  d 02 122 : 87000 mm2 : 30 : 122 mm lỗ - 49 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Chương TRÌNH TỰ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG BUỒNG MÁY 5.1 Xác định tọa độ tâm buồng máy Các bước: - Lập hệ trục oxyz + Mặt phẳng tàu + Mặt phẳng sườn tàu + Mặt phẳng dọc tâm tàu + Trục x: Hướng từ lái đến mũi tàu + Trục y: Hướng từ trái sang mạn phải + Trục z: Hướng từ lên - Lập bảng tính tọa độ trọng tâm Bảng 5.1: Bảng xác định tọa độ trọng tâm buồng máy Tên thiết bị Pi (kg) Xi(mm) Pi.Xi Yi(mm) Pi.Yi Zi(mm) Pi.Zi Máy 58000 7000 406000000 0 2080 120640000 Nồi 2000 3000 6000000 720 1440000 3560 7120000 Quạt thơng gió buồng máy 200 2560 512000 1600 320000 10520 2104000 Quạt thổi gió 200 2560 512000 -1600 -320000 10520 2104000 Bơm nước chữa cháy hút khô 700 9680 6776000 -1600 -1120000 2080 1456000 Bơm nước biển làm mát máy 350 8640 3024000 960 336000 2080 728000 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 50 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Bơm nước biển làm mát máy 350 8640 3024000 0 2080 728000 Bơm vận chuyển dầu FO 770 9360 7207200 -3000 -2310000 2080 1601600 Bơm vận chuyển dầu DO 550 9360 5148000 -3400 -1870000 2080 1144000 Bơm hút cặn 340 9680 3291200 1600 544000 2080 707200 Bơm gom dầu thải 317 640 202880 400 126800 2080 659360 Bơm vận chuyển dầu LO 600 8200 4920000 -3400 -2040000 2080 1248000 Bơm nước biển phục vụ chung 237 3000 711000 -1400 -331800 2080 492960 Lò đốt rác thải 3000 6840 20520000 2720 8160000 4240 12720000 Bơm nước làm mát 395 8640 3412800 -960 -379200 2080 821600 Bầu nước phục vụ máy 850 10320 8772000 1040 884000 2080 1768000 Bơm cấp nước nồi 600 3925 2352000 -200 -120000 4240 2544000 Bơm cấp phục vụ phân li 550 3770 2073500 920 506000 2080 1144000 Máy nén khí 1200 5000 6000000 2000 2400000 2080 2496000 Máy nén khí 1200 5000 6000000 1520 1824000 2080 2496000 Tổ máy phát điện 7000 6280 43960000 1440 10080000 4240 29680000 Tổ máy phát điện cố 7000 3640 25480000 1520 10640000 4240 29680000 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 51 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Các thiết bị khác 10000 ΣPi 96409 750 7500000 ΣXi.Pi -2850 573398580 ΣYi.Pi -28500000 1125 11250000 269800 ΣZi.Pi 235332720 - Tọa độ trọng tâm buồng máy: XBM = ΣXi.Pi/ ΣPi = 5947 (mm) YBM = ΣYi.Pi/ ΣPi = 2,8 (mm) ZBM = ΣZi.Pi/ ΣPi = 2440 (mm) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Thiết kế trang trí động lực tàu thủy, tác giả: Đặng hộ - Nhà xuất ''Giao thông vận tải 1986'' Thiết bị đẩy kết cấu tàu - Nguyễn Văn Võ Sức bền vận liệu – Do trường Đại học Hàng Hải ban hành 1998 Bang-tra-may-tau-Catalog-marine-engines-MAN_B_Wanthony TraDongCo_MARINE_DIESEL_ENGINE_DATABASE_FROM_MOTORSIP Sức cản tàu thủy - Nhà xuất '' Giao thơng vận tải 1986'' Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép – 2015, BGTVT KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ... HÀNG HẢI VIỆT NAM 5.00 - 28 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Chương CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ 4.1 CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ HỆ ĐỘNG LỰC 4.1.1 Hệ thống nhiên liệu 1) Tính lượng dự trữ, dung... - nguồn gốc Kết Theo thiết kế Theo thiết kế Theo thiết kế 106.38 16.4 7.57 KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM - 45 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Đường kính... MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - ii - 3.4.2 Nghiệm bền hệ trục .22 3.4.3 Nghiệm áp lực tác dụng lên gối đỡ .26 Chương CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ .28 4.1 CÁC HỆ THỐNG