thiết kế hệ thống cấp dầu bôi trơn cho các máy trên tầu dầu 7000 tấn

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 1.1.1. Hình dáng tàu - Tàu có mũi quả lê, sống đuôi và boong dâng lái , boong dâng mũi. Ca bin, buồng nghi khí, và khoang máy được lắp đặt ở phía lái. - Phần vỏ chính của tàu dưới boong chính được chia cách bởi các vách ngang, vách dọc thành các khoang, các khu vực sau: - Phía hướng lái của tàu được dùng làm buồng máy lái, các két nước ngọt, khoang cách ly và két dầu nặng. + Phần lái: Phần lái được lắp đặt buồng máy lái, các két nước ngọt, khoang cách ly và két dầu F.O. + khu vực buồng máy

SINH VIÊN :NGUYỄN KIÊM MSV :23115 LỚP :MTT47-ĐH2

ĐỀ BÀI:THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP DẦU BÔI TRƠN CHO CÁC MÁY TRÊN

TẦU DẦU 7000 TẤN

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG

+ khu vực buồng máy

- Buồng máy bố trí lắp đặt thiết bị nâng chính, các bệ sàn máy phụ, buồng điều khiển máy, xưởng sửa chữa và kho chứa.v.v

- Két dầu trực nhật và két phục vụ và két lắng dầu bôi trơn được bố trí lắp đặt ở vị trí thích hợp

- Đáy đôi gồm két lắng dầu bôi trơn, két dầu diesel, két dầu bẩn và các két cần thiết khác

+ khu vực hàng

- Khu vực hàng có kết cấu vỏ kép, đáy đôi và gồm có 11 két hàng, 1 két nước bẩn,12 két nước ballast, 1 két nước ngọt

1.1.3.Hệ động lực

1.1.3.1.Động cơ

- Tàu được lắp một chân vịt với máy chính đặt ở phía đuôi tàu

- Máy chính là động cơ diesel 4 kỳ, tác dụng đơn, thân piston loại máy tàu thuỷ, có công suất tối đa 2942KW tại vòng quay 200RPM, công suất trung bình khoảng 90% công suất tối đa

- Động cơ được thiết kế để chạy dầu nặng (F.O) tới 3500 sec, red wood No.1 tại

- Bệ máy chính được lắp đặt căn bằng “resin”

- Buồng điều khiển máy lắp đặt cách âm và điều hoà không khí được bố trí trong buồng máy

- Máy chính và máy phụ được thiết kế trên cơ sở điều kiện sau:

- Nhiệt độ nước biển 320C

- Nhiệt độ xung quanh 450C

- áp suất không khí 760mmHg

- Máy chính được thiết kế và sản xuất dựa trên quy định chung của ngành hàng hải

và nguyên tắc của đăng kiểm

- Vật liệu và thiết bị cho máy được sản xuất và các thiết bị van, ống, bích, bulông, ê

cu, thiết bị đo v.v được cấp theo đúng tiêu chuẩn công nghiệp của Hàn Quốc và thực

tế của nhà máy đóng tàu

- Máy mang kí hiệu: Hanshin LH46L

- Loại: Động cơ diesel tàu thuỷ 4 thì, tác dụng đơn, piston một hàng thẳng đứng, một tua bin tăng áp và một bầu làm mát không khí ( sinh hàn gió)

Vòng quay tại công suất tối đa: 200 (RPM)

Dầu nhiên liệu (F.O) 3500 sec R.W No.1 ở 1000F

Suất (lượng) tiêu hao nhiên liệu: 136 g/HP.h + 3%

(Trị số calo thấp 10200 Kcal/kg)

Hệ thống khởi động : khởi động bằng khí nén

Hệ thống đảo chiều (đảo chiều trực tiếp)

Khởi động và dừng: Bên cạnh máy, trong buồng điều khiển máy, trên buồng lái

Hệ thống điều khiển tốc độ : Trên buồng lái, buồng điều khiển máy

Hệ thống làm mát : Làm mát xi lanh bằng nước ngọt

: Làm mát piston bằng dầu nhờn (L.O): Mỗi sinh hàn – nước biển

Vòng quay : theo chiều kim đồng hồ nhìn từ phía lái

Vật liệu : hợp chất đồng- nhôm – ni ken

Kích thước và bước sẽ được xác định tránh sự rung động và tránh không tải

Cánh chân vịt sẽ được đánh bóng theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất

-Hệ trục

Trục trung gian là trục đặc bằng thép rèn với bích nối cả hai đầu

Trục chân vịt là trục đặc bằng thép rèn đầu trước là bích nối và đầu phía lái được làm côn và tiện ren

Lắp đặt bệ trục trung gian bằng sắt đúc với loại vật liệu trắng (bạc babít)

Đường kính trục theo yêu cầu của quy phạm và được xác định theo dao động xoắn

1.2.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG

1.2.1 Chức năng và nhiệm vụ

- Trong quá trình làm việc của hệ động lực tàu thủy luôn bắt gặp các cặp chi tiết chuyển động tương đối với nhau gọi là các cặp ma sát động và do vậy luôn cần 1 lượng dầu nhờn có áp lực nhất định cung cấp cho cặp ma sát này để giảm ma sát mài mòn,hư hỏng trong quá trình làm việc.Điều đó đòi hỏi phải có 1 hệ thống dầu bôi trơn áp lực cao cho hệ thống động lực này

- Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống dầu bôi trơn

-Nhiệm vụ :Dự trữ đủ lượng dầu bôi trơn để cung cấp cho các chi tiết chuyển động,ma sát,hình thành chêm dầu ,màng dầu giữa các chi tiết,đồng thời truyền nhiệt

do ma sát sinh ra dảm bảo cho hệ động lực làm việc an toàn,tin cậy trong suốt hành trình

-Hệ thống được thiết kế trên cơ sở mối quan hệ với động cơ và loại dầu nhờn được sử dụng

-Chức năng của hệ thống

+ Cấp dầu bôi trơn :Đưa dầu bôi trơn từ các kho trên bờ xuống các két dự trữ trên tàu

+ Dự trữ dầu nhờn trong các khoang két

+ Vận chuyển dầu nhờn từ khoang này sang khoang khác ,cấp dầu bôi trơn cho động cơ và các chi tiết tiêu thụ

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

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

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

+ Làm mát,giảm nhiệt độ ma sát giữa tất cả các chi tiết chuyển động tương đối với nhau

+ Rửa sạch tất cả các tap bẩn trên bề mặt ma sát khi chuyển động,giảm tối đa mài mòn

+ Bao kín bề mặt cần bôi trơn,bảo quản các bề mặt này khỏi tác động của môi trường

+ Trung hòa các thành phần hóa học tác động có hại lên bề mặt cần bôi trơn trong quá trình hoạt động của động cơ

1.2.2.Các yêu cầu đối với hệ thống.

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

-Đảm bảo cho động cơ được bôi trơn liên tục trong mọi điều kiện,tình hình

-Khi trang trí hệ động lực chưa dùng hết lượng nhiên liệu dự trữ thì lượng dầu bôi trơn vẫn phải dự trữ đủ

- Áp suất và nhiệt độ dầu bôi trơn phải được xác định và điều khiển được

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

- Hệ thống phải có tính cơ động cao,đơn giản,dễ quản lý

- Các tạp chất phải được lọc sạch nhanh chóng

- Trong hệ thông phải lắp đặt hệ thống chỉ báo áp suất nhỏ nhất và lớn nhất để dảm bảo an toàn

- Tất cả các bộ lọc trừ bộ lọc tinh phải được thiết kế thành 2 thân nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo dưỡng và sửa chữa.

1.3.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ

1.3.1.Kết cấu chung của hệ thống cấp dầu bôi trơn máy chính :

Các thiết bị :

-Két dự trữ chứa dầu bôi trơn tuần hoàn máy chính (dự trữ dầu bôi trơn cho máy chính)

+ Đặc điểm của két có hình dạng phù hợp với trang trí động lực của tàu và phải có dung tích đủ lớn để chứa dầu bôi trơn cung cấp bổ sung cho hệ thống bôi trơn máy chính

+Vật liệu chế tạo két là thép và chế tạo bằng phương pháp hàn

-Két chứa dầu bôi trơn cò đẩy (nơi tiếp nhận dầu từ két chứa sau khi qua hệ thống van và đường ống sẽ bôi trơn cò mổ )

-Két chứa dầu bôi trơn xylanh (dầu sau khi từ két sẽ qua két chứa này và bôi trơn xylanh)

-Két tuần hoàn (tích trữ,bổ sung và tuần hoàn dầu có trong đường ống để bôi trơn máy chính )

-Két dự trữ dầu bôi trơn máy đèn

+Công dụng của nó là dự trữ dầu bôi trơn máy đèn

+Hình dạng phụ thuộc vào vị trí đặt két,dung tích đủ lớn để bổ sung dầu bôi trơn tuần hoàn trong hệ thống bôi trơn máy đèn.

-Máy đèn (tổ hợp máy phát điện )

+Là nơi lắng đọng các tạp chất

-Phin lọc (lọc tạp bẩn sau khi đi từ két tuần hoàn ra )

-Bầu lọc tự vệ sinh (làm sạch dầu sau khi bôi trơn máy chính )

- Kết cấu thật:

Hình 1.2:Kết cấu thực tế của Hình 1.3:Đường đi của dầu trong phin lọc Thiết bị lọc dầu

-Bầu làm mát (làm mát dầu bôi trơn máy chính )

-Các bơm (bơm dầu bôi trơn đi trong đường ống )

+ Công dụng:vận chuyển dầu bôi trơn

+ Bơm tuần hoàn dầu bôi trơn thường sử dụng loại bơm thể tích kiểu bơm bánh răng hoặc bơm trục vít

+ Đặc điểm cả loại bơm này là dễ chế tạo,có kích thước và trọng lượng nhỏ nhưng vẫn đảm bảo làm việc tốt,chắc chắn,lượng dầu cung cấp liên tục,không bị ngắt quãng

Hình 1.4:Cấu tạo bơm bánh răng

Hình 1.5:Cấu tạo bơm trục vít loại 3 trục

1:Vỏ bơm2:Bánh răng bị động3:Cửa hút

4: Bánh răng chủ động5:Không gian dẫn dầu từ cửa đẩy về cửa hút

6:Đĩa van7:Lò xo điều đièu chỉnh8:Vỏ van

9:Vít điều chỉnh

Van 2 chiều

- Chức năng: + Cho phép dầu đi được cả 2 chiều

+ Điều tiết lượng nhiên liệu qua van

- Kết cấu:

Hình 1.8:Van bướm Hình 1.9:Van bi

Hình 1.10:Van bi Hình 1.11:Van cổng dạng chêm

Van 3 ngả

- Chức năng:điều khiển sự lưu thông giữa 3 ống tại vị trí giao nhau

- Kết cấu: + thân van

+ tay quay trục cánh van

+ cánh van đóng mở các cửa

- Kết cấu thực tế:

Hình 1.12:Kết cấu thực tế van 3 ngả

Van an toàn

- Chức năng: đảm bảo áp lực dầu trong đương ống không vượt qua giá trị cho phép

- Nguyên lý: Khi áp lực dầu lớn hơn sức căng đặt trước của lò xo thì van sẽ mở,dẫn

1 lượng dầu theo đường phụ để đảm bảo áp lực dầu trong đường ống chính

- Cấu tạo:

Hình 1.13:Van an toàn

+ Vật liệu chế tạo tùy theo nhà sản xuất

+ Van bướm có tác dụng điều tiết lượng dầu bôi trơn có trong đường ống

+ Van chặn có tác dụng điều chỉnh lưu lượng,ngoài ra có tác dụng cắt các thiết bị ra khỏi hệ thống khi có sự cố hoặc khi khai thác

-Ngoài các thiết bị chính kể trên,thì trên hệ thống vận chuyển dầu bôi trơn còn được trang bị các thiết bị khác mục đích để đảm bảo an toàn, phòng chống ô nhiễm môi trường trong quá trình hoạt động của tàu Các thiết bị bao gồm:

- Bầu lọc dầu: Nó có tác dung sơ bộ lọc các tạp chất hạn lớn để dầu bôi trơn sạch hơn trước khi đi vào máy lọc phân li dầu nước hoạc đi nên két nắng

- Các thiết bị chỉ báo, hệ thống đèn tín hiệu sự cố giúp cho người khai thác biết trước được các sự cố để kịp thời khắc phục tránh những hậu quả đáng tiếc xảy ra

- Các thiết bị đo như đồng hồ chỉ báo áp lực, nhiệt độ dầu bôi trơn Các thiết bị này được trang bị nhằm mục đích xác định được các thông số của hệ thống khi hoạt động tạo điều kiện phát hiện những hư hỏng, đánh giá chất lượng làm việc của hệ thống Chúng thường được nắp tại các két, máy lọc, bơm vận chuyển…

- Các két chứa dầu tràn, dầu bẩn, dầu rò rỉ trong quá trình hoạt động của hệ thống Các nguồn dầu này nếu không được thu gom sử lí nó sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường trong quá trình hành hải của tàu

- Để đảm bảo khả năng hoạt động lâu dài của dầu bôi trơn trong hệ thống, tuổi thọ của hệ thống máy tàu Người ta trang bị các máy lọc, phân li để lọc sạch các tạp chất

có trong dầu đảm bảo chất lượng của dầu bôi trơn

- Các thiết bị cảm ứng tự, các thiết bị tự động điều chỉnh quá trình vận chuyển dầu bôi trơn trong hệ thống

1.3.2.Nguyên lý hoạt động :

1.3.2.1.Hệ thống bôi trơn máy chính

-Dầu bôi trơn trong két tuần hoàn được bơm lên và qua hệ thống van và đường ống (01) đến phin lọc,dầu sạch chuyển động qua hệ thống van 1 chiều từ (02-03) đến bôi trơn hệ thống trục trong máy chính.Dầu bôi trơn sau khi ra khỏi máy chính có nhiệt độ cao và có lẫn tạp bẩn.Thông qua các đường ống từ (04-05) đến bầu lọc tự vệ sinh,tại đây dầu được lọc sạch tạp bẩn.Có 2 đường dầu,một đường qua đường ống (08), (09) hồi về két tuần hoàn.Một đường còn lại dầu qua hệ thống van và đường ống (06) tới bầu làm mát,qua ống (07) và bôi trơn và làm mát máy chính.

-Dầu bôi trơn từ bích chứa qua ống (20) tới két chứa dầu bôi trơn xylanh,thông qua hệ thống bơm tới đường ống (18),(19).dầu được chứa tại két chứa dầu bôi trơn xylanh phụ,từ đây dầu bôi trơn được vận chuyển để bôi trơn xylanh

-Dầu từ két chứa qua đường ống (21) tới két chứa dầu bôi trơn cò đẩy và di chuyển tới máy chính để bôi trơn cò đẩy

1.3.2.2.Hệ thống vận chuyển và cấp dầu bôi trơn

- Dầu bôi trơn được tiếp nhận từ trên bờ và được đưa xuống két dụ trữ (1) qua đường ống (01).Tùy thuộc vào loại tàu mà có thể bố trí 1 hoặc 2 két dự trữ.Khi tàu hoạt đông,dầu nhờn từ két dự trữ (1) sẽ được đưa về két dầu tuần hoàn qua van đóng nhanh (LF04,LF05) và đường ống 03,04,05,11 Tại két dầu tuần hoàn,dầu nhờn sẽ được tổ hợp bơm (5) hút lên thông qua van một chiều góc kiểu vít (10) đến đường ống

07 rồi qua van một chiều thẳng kiểu vít (LF11) rồi về đến tổ hợp bơm (5).Tổ hợp bơm sẽ vận chuyên dầu nhờn qua van một chiều góc kiểu vít (LF28) và đường ống 22 đến các máy đèn 1,2,3 Nếu dầu nhờn bị bẩn thì bơm sẽ lượng dầu đó về két lắng (2)

để làm sạch,dầu bôi trơn sẽ được đưa qua van một chiều góc kiểu vít (FL25) va đường ống 18.Ngoài ra bơm còn hút lượng dầu bẩn từ két chứa dầu bẩn 9 và vận chuyển đến

két lắng 2 Tại két lắng 2 sau khi dầu bôi trơn được làm sạch,lại tiếp tục đươc vận chuyển vao máy đèn.

Công suất : Ne2 = 400 KW=533 cv

Vòng quay : n = 1200 V/p

Số lượng : Z2 =3Suất tiêu hao dầu nhờn: g2=0,75 g/cvh

2.1.1.Tính lượng dầu nhờn tiêu hao (mất đi) trong mổi giờ

Mục đích của việc tính này nhằm xác định lượng dầu để bổ xung định kỳ cho hệ thống dầu bôi trơn sau những khoảng thời gian làm việc nhất định

G

γ =1,3 (lit/h)

2.1.1.3.Tính lượng dầu bổ sung định kỳ

Giả thiết dầu sẽ được bổ sung sau mỗi ca trực máy 8 giờ Được tính như sau :

• Lượng dầu bổ sung cho máy chính

Bmc = Vmc 8 = 35,816 ( lit /ca trực) ; chọn Bmc = 36 (lit/ca trực)

• Lượng dầu bổ sung cho 2 máy đèn

Mmd = Vmd 8 = 10,4 (lit /ca trực) ; chọn Bmd = 11 (lit /ca trực )

2.1.2.Tính chọn các thiết bị chính

Các thiết bị chính ở đây bao gồm :bơm dự phòng tuần hoàn,bầu lọc ,bầu sinh hàn ,máy lọc ly tâm ,các thiết bị đo…Tuy một số các thiết bị đã được nhà sản xuất động cơ chọn và quy định như : Luôn có một bơm cấp dầu bôi trơn gắn sẵn trên máy chính ,máy đèn

2.1.2.1.Tính chọn bơm tuần hoàn của hệ thống bôi trơn

Việc tính toán bơm dầu nhờn là tính chọn ,Với các thông số cần tính là lưu lượng và cột áp của bơm ,dựa vào đó để chọn bơm phù hợp

- Cột áp của bơm

Đối với từng loại động cơ thì áp suất dầu bôi trơn là khác nhau nên áp suất đẩy cũng khác nhau .Với động cơ trung tốc áp suất bơm dầu nhờn :Pb =0,2 ÷0,4 (MN/m2)

H = P / γ

Trong đó:

H- Cột áp của bơm

P – Áp suất đẩy của bơm P = 0,25 (MN/m2) =250 103 (MN/m2)

γ - Trọng lượng riêng của bơm γ = 9,2.103 (N/m3)

Vậy kết quả : H = 27 (mH2O)

-Lưu lượng của bơm

Được xác định theo nhiệt lượng lấy đi tại các bề mặt bôi trơn trong mổi giờ Lượng nhiệt đó gọi là lưu lượng nhiệt , được tính theo công thức kinh nghiệm sau.

Q = (30 60) Ne Trong đó :

Ne1 – Công suất của động cơ chính ;Ne1 = 2942 (KW)

Ne2 − Công suất 1 máy đèn ; Ne2 = 400 (KW)

Q – Lưu lượng nhiệt lấy đi tại các bề mặt bôi trơn; chọn Q=60.Ne (KJ/h)

Vậy kết quả : Q1 = 176520(kJ/h) = 42365,17(kcal/h)

Q2 = 24000 (kJ/h) = 5760,05 (kcal/h)Lưu lượng của bơm dầu nhờn được xác định theo công thức

t C d

Q k G

∆

=

.

Trong đó :

G – Lưu lượng của bơm dầu nhờn (lit/h)

k =(1,5÷ 3)-Hệ số dự trữ của bơm; chọn k = 2

Q -Lượng nhiệt do đông cơ sinh ra (kcal)

d -Trọng lượng riêng của dầu nhờn ; d = 0,92 (kg/lit)

C -Tỉ nhiệt của dầu nhờn ; C = 0,5 (kcal/kg.oC)

∆t -Hiệu nhiệt độ vào và ra khỏi động cơ ; chọn ∆t = 100C

Vậy kết quả : Máy chính G1 = 18419,64 (lit/h) =18,42 (m3/h)

1 Máy đèn G2 =2504,37 (lit/h) =2,504 (m3/h)

-Chọn bơm :

Bơm tuần hoàn máy chính : G1 = 16 (m3 /h) ,H=27 (mcn)

Bơm tuần hoàn chung cho 3 máy đèn : G2-3 =2,8(m3 /h) ,H=27 (mcn)

⇒ Hai bơm này đều là loại bơm bánh răng