HỆ THỐNG TÀU potx

HỆ THỐNG TÀU Thành phố Hồ Chí Minh 10/2002 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH TRẦN CÔNG NGHỊ HỆ THỐNG TÀU Tài liệu học tập giành cho sinh viên ngành đóng tàu Thành phố Hồ Chí Minh 10/2002 2 MỤC LỤC Chương I: Hệ thống tàu 1. Đơn vị đo trong hệ thống SI 4 2. Ống trên tàu 4 3. Van tàu 8 4. Bơm dùng trong các hệ thống tàu 15 5. ngun tắc chung thiết kế hệ thống ống tàu 18 6. u cầu kỹ thuật cho các hệ thống ống 24 Chương II: Hệ thống hút khô và dằn tàu 30 1. Hệ thống hút khô 30 2. Hệ thống dằn nghiêng tàu 37 3. Hệ thống nước dằn 33 Chương III: Hệ thống phòng cháy chữa cháy 39 1. Yêu cầu về hệ thống phòng và chống cháy 39 2. Kết cấu chống cháy 39 3. Hệ thống phát hiện cháy 43 4. Hệ thống chữa cháy 51 Chương IV: Hệ thống điều hòa không khí 62 1. Hệ thống thông gió 62 2. Hệ thống điều hòa không khí 66 Chương V: Hệ thống cấp nước sinh hoạt, vệ sinh 73 1. Hệ thống cấp nước sinh hoạt 73 2. Hệ thống vệ sinh 74 Chương VI: Hê thống đặc biệt tàu dầu 77 1. Yêu cầu kỹ thuật hệ thống tàu dầu 77 2. Hệ thống chuyển hàng và bơm vét khoang 77 3. Hệ thống thoát khí hầm hàng 86 4. Hệ thống sưởi hàng 90 5. Hệ thống làm vệ sinh hầm hàng 91 Phụ lục 93 Tài liệu tham khảo 100 3 CHƯƠNG I HỆ THỐNG TÀU THỦY Hệ thống chung của tàu gồm hệ đường ống, các thiết bò, máy móc chuyên ngành, dụng cụ đo vv… đảm trách chuyển dòch hàng lỏng, khí, không khí trong nội bộ tàu, nhờ đó tàu hoạt động bình thường, đúng chức năng. Trong các hệ thống này không đề cập các ống, thiết bò giành cho hệ thống máy tàu. Hệ thống này theo cách dùng các nhà đóng tàu sử dụng tiếng Anh thuộc về các hệ thống phục vụ tàu (ship service systems) [3], theo cách dùng trong sách tiếng Nga sẽ là hệ thống tàu [1],[2]. Các hệ thống chung của tàu trên tàu dân sự gồm: hệ thống hút khô, nước dằn, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cấp nước sinh hoạt, hệ thống nước vệ sinh, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống thông gió, hệ làm lạnh trên tàu có khoang hàng lạnh, hệ thống khí nén, hệ thống đặc biệt trên tàu dầu. 1. Đơn vò đo trong hệ thống SI Trong sách này sẽ sử dụng đơn vò đo theo hệ thống SI. Chiều dài : m Khối lượng : kg Thời gian : giây, (viết tắt sec, s) Lực : Newton, viết tắt N = 1kg.1m/s 2 . Áp suất : Pascal = N/m 2 Mật độ : kg/m 3 Công, năng lượng : J = 1N. 1m Công suất : W = 1J/1s Công thức qui đổi đại lượng dùng từ hệ thống MKS sang SI Mật độ : kG.s 2 /m 4 = 9,80665 kg/m 3 . Lực : kG = 9,80665 N Trọng lượng riêng : kG/m 3 = 9,80665 N/m 3 Công, năng lượng : kG.m = 9,80665 J Công suất : lG.m/s = 9,80665 W; 1 ML = 735,499 W Áp lực : 1 bar = 10 5 N/m 2 ; (1 m cột nước) 1m cn = 9,80655 N/m 2 . 1 at = 1kG/cm 2 = 9.80665.10 4 N/m 2 ≈ 0,1 MPa 2. Ống trên tàu Các ống dùng trên tàu làm từ thép hoặc kim loại màu. Ống làm từ nhựa cũng được phép dùng trên các tàu dân sự. Căn cứ chọn vật liệu ống thường từ tính chất chất lỏng hoặc khí đi qua ống. Các chất này, trong thực tế sử dụng thường gặp: nước ngọt nóng hoặc lạnh, nước biển, hơi nước, không khí, dầu, nhớt, sản phẩm từ dầu, hóa chất vv… Hoá chất và những chất lỏng, khí hoạt tính cao chỉ được chuyển qua ống làm từ vật liệu chống ăn mòn, chống phản ứng hóa học với các chất đi qua. Ống trên tàu cũng như ống dùng trong công nghiệp phân biệt độ lớn qua đường kính danh nghóa (đường kính qui ước) Dy, tính bằng mm trong hệ thống MKS. Đường kính 4 Dy sẽ dùng trong các bảng tính. Đường kính qui ước của ống luôn được tiêu chuẩn hóa. Ống trong ngàmh đóng tàu có đường kính Dy theo dãy sau: 3, 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 70, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 , 400, 500. Chiều dày ống tính chọn theo áp lực chất lỏng hoặc khí chảy qua. Đường ống có thể chòu được áp lực thiết kế (áp lực qui ước, áp lực đònh mức), ký hiệu p y , cùng giá trò áp lực tính bằng N/m 2 . Áp lực này luôn được tính trong điều kiện môi trường, trong đó có nhiệt độ. Đơn vò đo dùng trước đây như đã nêu là kG/cm 2 còn ngày nay là Pascal. Ống thép theo qui ước, sẽ phải làm việc trong điều kiện môi trường chòu nhiệt độ đến 200°C, ống đồng, laton, bron chòu nhiệt độ qui ước120°C. Trường hợp ống phải làm việc trên nhiệt độ qui ước, các bảng tính riêng được đưa vào xem xét và chọn lựa. Những qui đònh sau đây ghi tại TCVN 6259-3:1997 (Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, Phần 3: Hệ thống máy tàu). Bảng 1.1 Áp suất thiết kế (p) và nhiệt độ thiết kế (t) Loại chất Nhóm I Nhóm II Nhóm III Hơi nước và dầu nóng p > 1,6 MPa hoặc t > 300° C p ≤ 1,6 MPa và t ≤ 300° C p ≤ 0,7 MPa và t ≤ 170° C p > 1,6 MPa hoặc t > 150° C p ≤1,6 MPa và t ≤ 150° C p ≤ 0,7 MPa và t ≤ 60° C p > 4,0 MPa hoặc t > 300° C p ≤ 4,0 MPa và t ≤ 300° C p ≤ 1,6 MPa và t ≤ 200° C Độ bền ống phải nằm trong giới hạn các cơ quan có thẩm quyền cho phép sử dụng. Theo qui đònh của Nhà nước Việt nam, thể hiện tại TCVN 6259-3:1997 đang nêu, ứng suất cho phép của ống thép các bon và thép hợp kim thấp phải tính và chọn theo bảng, trang 132 phần 3 Qui phạm, theo đó: 6,1 ; 7,2 2 20 1 t E f R f == trong đó R 20 - giới hạn bền kéo nhỏ nhất của vật liệu ở nhiệt độ trong phòng, (N/mm 2 ), E t - giới hạn chảy hoặc giới hạn qui ước của vật liệu ở nhiệt độ thiết kế, (N/mm 2 ). Các ống phải có độ dày đảm bảo khi bố trí vào các hệ thống trong tàu. Chiều dày qui đònh của ống chòu áp lực bên trong xác đònh theo công thức ghi trong tiêu chuẩn Nhà nước. t r = t 0 + b + C (mm) trong đó pfJ pD t + = 2 0 , với p – áp suất thiết kế (MPa), D – đường kính ngoài của ống, (mm), f – ứng suất cho phép (N/mm 2 ), J – hệ số bền của mối nối, = 1,0 cho ống liền, 0,85 ống hàn; 5 b - số bù thêm chiều dày bò biến mỏng khi uốn, b = 0 5,2 1 t R D C – lượng bù thêm cho ăn mòn, (mm). Trong mọi trường hợp chiều dày ống thép phải lớn hơn chiều dày qui phạm ghi tại tiêu chuẩn đang đề cập, bảng 3/12.6(1) trang 135. Hình 1. Nối ống trực tiếp Các ống phải qua thử nghiệm áp lực. Áp lực sử dụng trong điều kiện thử lớn hơn áp lực qui ước 1,25 – 2 lần. Cụ thể hơn, các ống nhóm I, II, các ống hơi nước, các ống cấp nước, các ống khí nén và các ống dầu đốt có áp suất thiết kế trên 0,35MPa phải được thử thủy lực cùng với các phụ tùng đã được hàn sau gia công, ở áp suất bằng 1,5 lần áp suất thiết kế. Ống trên tàu được sơn màu nhằm giúp người lắp ráp và người dùng phân biệt loại hàng qua ống. Màu được sơn thành khoanh tròn ngoài ống, chiều dài khoanh từ 25 - 50mm, tại những vò trí dễ nhận thấy. Màu qui ước dùng như sau: ống hút khô màu đen, ống hệ thống nước dằn vàng, hơi nước màu đỏ, đường nước ngọt màu xám, ống dẫn hệ thống vệ sinh màu đen, ống dẫn khí hệ thống thông gió màu xanh nước biển, ống dẫn không khí nói chung màu xanh da trời. Các ống nối với nhau nhờ các mối nối tiêu chuẩn: 1) nối trực tiếp các đoạn ống và 2) nối bằng bích, các phụ tùng đường ống. Nối ống trực tiếp theo dạng hàn giáp mép. Với các ống có đường kính danh nghóa không lớn hơn 50mm có thể dùng cách hàn có ống lồng ngoài, tức hàn chồng mép nhờ vòng đệm, hình 1. 6 Chỉ những đường ống có đường kính danh nghóa dưới 25mm thuộc nhóm I, II mới được phép nối ren. Ống nhóm III với đường kính anh nghóa không lớn hơn 50mm được phép nối ren. Nối ống với mặt bích hoăïc phụ tùng đường ống phải phù hợp với điều kiện làm việc, có kết cấu và độ bền thỏa mãn các yêu cầu ghi tại tiêu chuẩn nhà nước. Hình 2. Nối ống bằng bích Các đoạn ống nối giúp bắt ống qua các vật cách như boong, vách vv… có dạng nêu tại hình 3. Cơ cấu chính của cụm chi tiết này gồm hai bích chờ ký hiệu 1, một bích 3 áp vào vách 2. Bản thân đoạn ống 4 bò hạn chế giữa hai bích chờ. Phương án thứ hai bắt ống qua vách nhờ bích áp sát (trên) hoặc bích thông (dưới). Các bích này được hàn trực tiếp vào vách, các ống cùng bích sẽ gắn vào bích này trong giai đoạn tiếp theo. Hình 3. Nối ống qua vách Chi tiết nối và hướng ống theo góc xác đònh khá đa dạng. Hình 4 tiếp giới thiệu các “cút” thường gặp trên tàu. Theo cách gọi khá quen trong nghề, ống nối cho phép bắt hai đường ống vuông góc nhau tại hình 4a mang tên khủy tay hoặc đầu gối, hình 4b mối nối 3 nhánh, hình 4c cút bốn nhánh. 7 Hình 4. Để giảm độ căng ống, dọc đường ống và những khu vực thay đổi hướng người ta phải bố trí các đoạn ống giãn nở, tiếng Anh: expansion arrangement, cho phép ống co giãn khi thay đổi nhiệt độ hoặc biến dạng đủ lớn, hình 5. Hình 5. Đoạn ống co giãn 3. Van tàu Đóng mở đường ống dùng trên tàu thông qua các van. Vật liệu làm van gồm thép cac bon, hợp kim đồng laton, bron, gang, kim loại nhẹ và chất dẻo. Van tàu thường chế tạo trong hai dạng khác nhau, van nút (tiếng Anh: cock), đóng hoặc mở thông đường ống 8 qua van nhờ nút, và van (globe valve), đóng mở bằng cách đậy hoặc mở nắp miệng ống nhờ nút đậy thường ở dạng đóa. Hình 6 giới thiệu cấu tạo van nút, kiểu van thông. Tên gọi các chi tiết, với phụ đề ghi thuật ngữ tiếng Anh gồm: 1 – thân van (body), 2 – bulon tay vặn (lever bolt) , 3 – tay vặn (lever), 4 – chặn ép tuyp (split ring), 5 – làm kín (packing sleeve), 6 – nút (plug). Van nút được chế tạo theo nhiều kiểu khác nhau, làm được các chức năng khác nhau. Sơ đồ làm việc của van nút được trình bày tại hình 7 và hình 8. Hình 6. Van nút Hình 7. Bảng đầu tiên trên hình 8, đánh dấu bằng I, trình bày nguyên tác mở và đóng van thông. Bảng II trình bày cách làm việc van ba ngả, nút có lỗ thông dạng chữ L, bảng III van ba ngả , nút có lỗ thông hình chữ T, còn IV van nút đa ngả vào và ra. Hình 8. Làm việc của van nút 9 Van dùng trên các tàu, nêu tại hình 9 mang những tên gọi khác nhau, làm những việc khác nhau. Van a) van chặn, b), c) van một chiều, d) van thông một chiều, e) hộp van. Trong số các van đang nêu, van c) còn có tên gọi đầy đủ van điều chỉnh có khả năng thay cho các van cùng nhóm làm những chức năng khác nhau. Hình 9. Van chặn Hình 9e. Các chi tiết đặc trưng van chặn thường gặp, hình 9a, gồm: 1 – thân van (body), 2 – nắp van (bonnet), 3 – cán (stem), 4 – trục, 5 – tay quay (handwheel), 6 – chặn làm kín (gland), 7 – vòng làm kín (gland packing), 8 – nắp chặn (disk). 10 [...]... Ví dụ thiết kế hệ thống hút khô – dằn tàu sông cỡ nhỏ sau nay minh họa cách giải quyết thực tế Hình 5 Hệ thống út khô – dằn tàu vận tải chạy sông 34 Hình 6 Ký hiệu chính dùng trong thiết kế Hình 7 Hệ thống hút khô –dằn tàu 35 2 Hệ thống nước dằn Hệ thống dằn, cũng có thể viết hệ thống ballast, cần trên hầu hết các kiểu tàu, kể từ tàu chở hàng, tàu khách, tàu đánh cá, tàu hàng lạnh, tàu dầu vv… để điều... bằng hệ thống trước Tính cơ động cải thiện hơn và quan trọng nhất hệ thống bên mạn này có thể thay thế hệ thống bên mạn kia trường hợp một bên có sự cố Hệ thống hỗn hợp thực tế là thiết kế hệ thống vòng có tính đến tiết kiệm vật tư, thiết bò Những vùng trung gian, hệ thống tuyến tính thay thế hệ thống vòng làm giảm đáng kể ống và các phụ tùng Tàu lớn người ta thường dùng hệ thống hỗn hợp khi thiết kế hệ. .. cụm thiết bò vừa nêu với nhau Hệ thống vòng gồm hai hệ đường ống, mỗi hệ đường ống tương tự hệ thống tuyến tính nêu trên đặt gần mạn, chạy song song với nhau Hai hệ thống dùng chung cụm bơm, van thông biển, hình 16b Có thể nhận xét từ đầu, lượng vật tư thiết bò cho hệ thống vòng lớn hơn hệ thống tuyến tính, tuy nhiên lợi thế do h thống vòng đưa lại nhiều Tuổi thọ của hệ thống cao hơn vì thời gian chòu... dằn chính trên tàu hoạt động độc lập, còn hệ thống ballast dự phòng có thể là hệ thống hút khô Hệ thống ballast có hệ thống ống đảm bảo nạp nước hoặc tháo nước từ một két hoặc nhóm két Nước trong hệ thống này chảy tới hoặc lui trong ống theo yêu cầu của người điều khiển Các van trong hệ thống chủ yếu là van thông, cho nước chảy cả hai chiều Điều khiển van có thể bằng tay hoặc trên các tàu ngày nay điều... xa Thiết bò, phụ tùng hệ thống cùng bơm ballast tập trung tại buồng máy Đường ống chính và nhánh của hệ thống này bố trí chủ yếu trong khỏang không đáy đôi, tránh bắt chồng chéo với các hệ thống ống khác Ngay trong khu vực đáy đôi ống hệ thống nước dằn tập họp trong hành lang xác đònh Sơ đồ nguyên lý hệ thống ballast tàu vận tải có dạng như tại hình 8 Hình 8 Sơ đồ hệ thống dằn tàu 36 ... TÀU Thiết kế hệ thống giống như thiết kế thân tàu hoặc bố trí các hệ thống động lực tàu, trải qua ba giai đoạn: thiết kế sơ bộ, thiết kế kỹ thuật và sau đó thiết kế cho thi công Căn cứ vào thiết kế tàu, trong đó có kích thước chính tàu, phân khoang, bố trí buồng máy, bố trí khoang hàng, kiểu hàng vận chuyển trên tàu để xác đònh các thông số cần thiết cho hệ thống Những đặc tính chính hệ thống phải được... thử YÊU CẦU KỸ THUẬT CHO CÁC HỆ THỐNG • Độ tin cậy hệ thống phải cao, đảm bảo tàu khai thác an toàn và bền • Các chi tiết tham gia các hệ thống thuộc dạng thống nhất hoá, tiêu chuẩn hóa, tạo điều kiện lắp ráp thuận lợi, thay thế dễ dàng • Các hệ thống phải bố trí hợp lý, chiếm không gian ít nhất, chi phí vật liệu ít nhất trên cơ sở đảm bảo an toàn hoạt động • Vật liệu làm hệ thống nhất thiết là vật liệu... cơ học từ các chất chảy qua hệ thống • Bố trí hệ thống tại những vò trí không bò thiết bò khác của tàu gây hư hại, ví dụ không bố trí hệ thống nhạy cảm tại vùng cẩu hàng thường xuyên hoạt động và có thể có sự cố • Hoạt động các hệ thống không gây ô nhiểm môi trường, không làm bẩn vùng nước tàu đậu hoặc đi qua, không cho phép xẩy ra rò rỉ dầu và các sản phẩm từ dầu Bố trí hệ thống ống và máy móc, thiết... bày tại hình 19 khi áp dụng cho hệ thống tháo nước khoang bò sự cố Hình 31 Tổ chức độc lập của hệ thống tháo nước khoang hàng Các ghi chú trên sơ đồ hình 9 có tên gọi: 1 – giếng hút, 2 – van, 3 – ống phun, 4 – van một chiều, 5 – đường ống, 6 – hộp van Hệ thống tổ chức theo nhóm tận dụng các ưu điểm của hệ thống tập trung, hạn chế yếu điểm của hai hệ thống vừa nêu Các hệ thống thông gió, điều hòa không... chính Hệ thống điều khiển van bằng cơ khí trình bày tại hình 20 14 Hình 20 Truyền động các dăng Hai ví dụ tiếp theo giới thiệu cách điều khiển van bằng khí nén, hình 21a và điều khiên van chêm nhờ hệ thống thủy lực, 21b Hình 21 4 Bơm dùng trong các hệ thống tàu Thường gặp trên tàu các bơm piston, hình 22a và bơm ly tâm, hình 22b Các thông số đặc trưng bơm người thiết kế phải xác đònh khi thiết kế hệ thống . dằn, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cấp nước sinh hoạt, hệ thống nước vệ sinh, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống thông gió, hệ làm lạnh trên tàu có khoang hàng lạnh, hệ thống khí nén, hệ thống. các hệ thống tàu 15 5. ngun tắc chung thiết kế hệ thống ống tàu 18 6. u cầu kỹ thuật cho các hệ thống ống 24 Chương II: Hệ thống hút khô và dằn tàu 30 1. Hệ thống hút khô 30 2. Hệ thống. Hệ thống vệ sinh 74 Chương VI: Hê thống đặc biệt tàu dầu 77 1. Yêu cầu kỹ thuật hệ thống tàu dầu 77 2. Hệ thống chuyển hàng và bơm vét khoang 77 3. Hệ thống thoát khí hầm hàng 86 4. Hệ thống