thiết kế hệ thống hút khô tàu chở nhựa đường 1800 m3

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG. 1.1. Giới thiệu chung về tàu và hệ thống động lực tàu. 1.1.1- Giới thiệu chung về tàu 1.1.1.1-Loại tàu, nhiệm vụ , vùng hoạt động. Tàu nhựa đường 1800 là loại tàu vỏ thép,kết cầu hàn hồ quang, tàu được trang bị một máy chính 6L350PN truyền động trực tiếp cho một hệ trục chân vịt tàu được thiết kế để chở hàng khô. Tàu hàng 1800 được thiết kế thoả mãn hạn chế cấp II theo qui phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 1997 do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành. Phần động lực được thiết kế thoả mãn tương ứng cấp hạn chế II theo TCVN 6259-3: 1997

MỤC LỤC

Chương 1: Giới thiệu chung

1.1 Giới thiệu chung về tàu và hệ thống động lực tàu

1.1.1 Giới thiệu chung về tàu

1.1.2 Động cơ chính

1.1.3 Thiết bị trong buồng máy

1.2 Giới thiệu về hệ thống

1.2.1 Chức năng, nhiệm vụ

1.2.2 Yêu cầu đối với hệ thống

Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống và thiết bị

2.1.1 Giới thiệu về hệ thống

2.1.2 Giới thiệu về thiết bị

2.2.2 Các bảng tóm tắt các thiết bị

2.2 Nguyên lí làm việc của hệ thống

2.2.1 Nguyên lí làm việc của hệ thống trong buồng máy

2.2.2 Nguyên lí làm việc của hệ thống hút khô két dằn

2.3 Tính toán các thiết bị trong hệ thống

2.3.1 Tính toán đường kính ống hút khô

2.3.2 Tính chọn máy phân ly

2.3.3 Tính chọn bơm

Chương 3: Kết luận

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thiết bị trong buồng máy

Bảng 2.2: Thiết bị trong hệ thống hút khô két dằn

Bảng 2.3: Tính toán đường kính ống hút khô buồng máy

Bảng 2.4: Tính toán đường kính ống hút khô két dằn

Bảng 2.5: Tính toán lượng nước trong các két

Bảng 2.6: Tính toán các thông số của bơm

Bảng 2.7: Các thiết bị cần thiết khác trong buồng máy

Bảng 2.7: Các thiết bị cần thiết khác của hệ thống hút khô các két dằn

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG.

1.1 Giới thiệu chung về tàu và hệ thống động lực tàu.

1.1.1- Giới thiệu chung về tàu

1.1.1.1-Loại tàu, nhiệm vụ , vùng hoạt động.

Tàu nhựa đường 1800 là loại tàu vỏ thép,kết cầu hàn hồ quang, tàu đượctrang bị một máy chính 6L350PN truyền động trực tiếp cho một hệ trục chân vịttàu được thiết kế để chở hàng khô

Tàu hàng 1800 được thiết kế thoả mãn hạn chế cấp II theo qui phạm phân cấp

và đóng tàu vỏ thép – 1997 do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành.Phần động lực được thiết kế thoả mãn tương ứng cấp hạn chế II theo TCVN6259-3: 1997

1.1.1.2-Các thông số kích thước của tàu.

Chiều dài lớn nhất Lmax = 69,75 m

Chiều dài thiết kế L = 66,3 m

Máy chính 6L350PN do Tiệp khắc ( cũ) sản xuất là động cơ 4 kỳ 1 hàng

xi lanh thẳng đứng, 6 xilanh , tăng áp bằng tua bin khí thải Làm mát xilanhbằng nước ngọt , dầu nhờn và khí nạp bằng nước biển Khởi động bằng khí nén,đảo chiều trực tiếp trục chân vịt

1.1.2.2-Các thông số chủ yếu của máy chính:

Số xylanh: Z = 6Suất tiêu hao dầu đốt: ge = 158 g / cv.h

Tỷ số nén: ε = 13,8

1.1.2.3- Các thiết bị gắn trên máy chính.

- Bơm nước biển làm mát : 01 chiếc

Bơm nước ngọt làm mát : 01 chiếcBơm dầu nhờn tuần hoàn : 01 chiếcBơm tay dầu bôi trơn : 01 chiếc Máy nén khí : 01 chiếc

1.1.2.4 - Các thiết bị kèm theo máy chính

Bầu lọc dầu đốt 01 chiếcBầu lọc dầu nhờn: 01 chiếcBầu làm mát dầu nhờn: 01 chiếcBầu làm mát nước ngọt: 01 chiếcÔng bù hoà: 01 chiếcBình khí nén khởi động: 02 chiếcBình khí nén điều khiển: 01 chiếc

1.1.3-Thiết bị trong buồng máy.

1.1.3.1-Tổ máy phát điện.

- Diesel lai máy phát

Kí hiệu: 6135A Caf

Số lượng: 02 chiếcCông suất định mức (Ne): 120 CVVòng quay định mức (n): 1500 v/p

- Máy phát điện

Kí hiệu: TFHX 75

Số lượng: 02 chiếcNước sản xuất: TQCông suất : 75 KW

-Kèm theo mỗi tổ máy phát điện

Bơm nước biển làm mát: 01 chiếcBơm nước ngọt làm mát: 01 chiếcBầu làm mát nước ngọt: 01 chiếcBầu làm mát dầu nhờn: 01 chiếcBơm dầu nhờn tuần hoàn: 01 chiếcKét nước giãn nở: 01 chiếc

1.2 Giới thiệu chung về hệ thống.

1.2.1-Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống:

Trong quá trình khai thác tàu, trong thân của nó dần dần tích tụ mộtlượng nước nào đó, nó có thể rò qua các chỗ không kín ở các chỗ nối ống vàthiết bị, qua các vòng bít của bơm, qua các ống đặt trục hay do ngưng tụ hơinước và do dò rỉ của vỏ tàu Hệ thống hút khô có chức năng là hút và thải chúng

ra khỏi tàu và làm khô hầm hàng, buồng máy, các khoang mũi, các hầm xích leo

và các khoang khác mà ở đó nước có thể tích tụ lại Do đó hệ thống hút khô trên tàu có nhiệm vụ sau :

− Hút khô hầm hàng.

− Hút khô các két dầu cặn.

− Hút khô các két rò rỉ dầu.

− Hút khô các két dằn.

1.2.2-Yêu cầu đối với hệ thống:

Hệ thống hút khô phải đảm bảo khả năng hút khô ở tất cả các két ở mọi vị trí khác nhau ở mọi điều kiện thực tế cũng như khi cần thiết phải đảm bảo chuyển nước dằn từ két này sang két khác.

Phải có biện pháp thích hợp cho hệ thống hút khô để phòng tránh khả năng nước biển tràn vào khoang kín nước và do vô ý nước đáy tàu tràn từ khoang này sang khoang khác Để thỏa mãn yêu cầu này tất cả các hộp van phân phối nước và các van điều khiển bằng tay gắn với hệ thống hút khô phải đặt ở những nơi có thể tiếp cận được trong các điều kiện thông thường Tất cả các van trong hộp van phân phối nước đáy tàu phải là van một chiều.

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG.

ra khỏi thân tàu Nhờ có hệ thống như vậy, người ta làm khô hầm hàng, buồngmáy, các khoang mũi, các hầm xích neo và các khoang khác, mà ở đó nước cóthể tích tụ lại

Hệ thống đang xét gồm có các phương tiện hút khô (các bơm, các thiết bị phụt,v.v.), đường ống hút khô và các thiết bị kiểm tra mức nước trong hầm

Để dùng làm bơm hút khô tự bốc, người ta có thể sử dụng các bơm nướcdằn hoặc các bơm khác, được chỉ định dùng chung cho toàn tàu Cũng chophép sử dụng bơm cứu hoả làm một trong các phương tiện hút khô, với điềukiện là sự hút khô buồng máy sẽ được thực hiện bằng một bơm phụt

Nguyên tác bố trí hệ thống hút khô:

2.1.1.1.Hệ thống hút khô bố trí theo theo nguyên tắc tập trung:

Như thấy rõ, từ hình 1,a, các bơm hút khô và toàn bộ thiết bị nằm trong

buồng máy, từ đó có thể điều khiển hệ thống Nước ở các giếng lắng 3 dướiđáy đôi tàu (dung tích từ 350 ÷ 400 lít) theo đường ống nhánh qua hộp van

chặn một chiều 8 về đáy đôi buồng máy, từ đáy đôi buồng máy nước được xảqua mạn nhờ bơm hút khô 1 và van chặn một chiều 2 hoặc nước - tích tụ tạikét nước đáy đôi 6, sau đó nó được đưa lên trạm trên bờ hoặc trạm nổi để làm

sạch Trong trường hợp tai nạn, nó được thải trực tiếp ra mạn.

Hệ thống hút khô bố trí theo nguyên tắc tập trung thì tạo ra được sự tiệnlợi lớn cho việc bảo dưỡng nó Tuy nhiên trong trường hợp này, như đã nhậnxét, đòi hỏi số lớn ống và lỗ khoét ở các vách ngăn ngang kín nước để đặt cácđường ống

2.1.1.2 Hệ thống hút khô bố trí theo nguyên tắc phân nhóm:

Trên hình 1,b mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống hút khô làm việc

theo nguyên tắc phân nhóm Từ bơm hút khô đến mũi và đuôi tàu, người ta đặtmột ống chính (ống thẳng), nó nối với các khoang bằng các ống nhánh có vanchặn một chiều và thiết bị dẫn động từ boong Việc bố trí các thiết bị dẫnđộng là bắt buộc trong sơ đồ như vậy Ở các van nằm trong buồng máy có thểkhông cần các thiết bị dẫn động như vậy

Ở sơ đồ bố trí theo nguyên tắc phân nhóm, chi phí ống giảm đáng kể

và khối lượng của hệ thống giảm, nhưng sự điều khiển hệ thống lại phân tán.Các đường ống chính trong các khoang được chế tạo từ ống

polyetylen, trong buồng máy - bằng hợp kim nhôm - man gan

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống hút khô.

a - bố trí theo nguyên tắc tập trung.

7 - két nước đáy đôi;

8 - nối lên bờ hoặc công trình nổi

2.1.2-Giới thiệu về thiết bị.

2.1.2.1 Bơm hút khô:

Bơm hút khô có nhiệm vụ quan trọng trong hệ thống hút khô do nó có nhiệm vụ tạo ra áp lực trên đường ống để hút và đẩy chất lỏng đi, thường thì bơm hút khô sử dụng bơm ly tâm và bơm bánh răng.

Việc hút khô trong buồng máy thường sử dụng bơm bánh răng do các két cần hút khô tương đối sạch, việc hút khô có thể phải hút cả dầu đốt và dầu bôi trơn do đó bơm được sử dụng phải có khả năng tự hút lớn như bơm bánh răng.

Việc hút khô các két dằn lại phải sử dụng bơm ly tâm vì nước dằn là nước được bơm trực tiếp từ biển vào chứa nhiều cặn bẩn, bùn, cát…làm hư hỏng nhanh bơm bánh răng nếu như ta sử dụng ở đây Ngoài ra bơm ly tâm cũng có các ưu điểm lớn như:

− Sản lượng lớn và đều.

− Tuổi thọ cao và điều chỉnh dễ dàng.

− Bơm được nhiều loại chất lỏng, cả bùn cát.

− Chế tạo sửa chữa đơn giản, kích thước trọng lượng nhỏ.

2.1.2.2 Van:

Van được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống trên tàu, nó có nhiệm vụ đóng hoặc mở đường ống tại vị trí lắp chúng, ngoài ra van còn có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống khi xảy ra sự cố Van phải được lắp đặt hoặc vị trí điều khiển các van ại các vị trí dễ tiếp cận.

Trong hệ thống sử dụng nhiều loại van khác nhau tùy vào vị trí lắp đặt và nhiệm

vụ của nó, sử dụng các loại sau : Van nêm, van chặn, van một chiều, van chặn một chiều, van ba ngả…

2.1.2.5 Bầu lọc nước:

Trong hệ thống có thể tồn tại các chất bẩn, cáu cặn do không được vệ sinh thường xuyên nếu không có biện pháp ngăn không cho các chất bẩn vào trong đường ống và vào bơm có thể dẫn đến tắc đường ống hoặc gây ra sự cố với bơm Vì thế trước khi nước đi vào đường ống phải được lọc sạch các tạp chất bằng bầu lọc nước, bầu lọc nước được bố trí tại đầu cuối của đường ống nhánh Việc sử dụng bầu lọc nước này

phải đảm bảo đủ cung cấp lưu lượng cho hệ thống mà không gây nên tắc tại vị trí lắp đặt và thường xuyên được vệ sinh.

2.1.2.7 Cửa thông biển:

Cửa thông biển được bố trí tại vỏ tàu tiếp xúc trực tiếp với nước biển, là nơi trao đổi giữa môi trường ngoài tàu và trong hệ thống từ đây nước được hút vào hoặc đẩy ra ngoài Vị trí bố trí cửa thông biển thường là hai bên mạn hoặc là đáy tàu, tại đây phải

có biện pháp để tránh nước rò lọt từ ngoài tàu vào.

2.1.2.8 Thiết bị phân ly dầu nước:

Thiết bị nhằm đảm bảo nước sau khi được hút từ các khoang, các két phải có nồng độ dầu lẫn trong nó nhỏ hơn một giá trị xác định nào đó trước khi thải ra biển tránh gây ô nhiễm môi trường.

2.1.2.9 Các thiết bị khác:

Ngoài các thiết bị đã kể trên, hệ thống hút khô dằn còn cần thêm một số thiết bị khác như kính quan sát, miệng hút khô và phễu hút…

2.1.3 Bảng tóm tắt các thiết bị.

Bảng 2.1 thiết bị trong buồng máy

2 Van một chiều thẳng kiểu vít 27

2.2.Nguyên lý làm việc của hệ thống:

2.2.1.Nguyên lý làm việc của hệ thống trong buồng máy:

Nước trong khoang bánh lái sau, trong các két L.O.T.D, L.O.S.T, B.W hoặc trong các giếng góp nước đáy tàu được bơm BILGE PUMP hút sẽ đi qua các van 1G, 3G, 4G, 6G, 14G, 15G(các van này được điều khiển bàng tay và được mở tùy vào mục đích sử dụng) dẫn trong các đường ống nhánh P1, P2, P3, P5, P8, P45, P46, P54, P56, P57 đi vào đường ống dẫn chính P4, P7 qua van một chiều 23G qua bầu lọc đơn với lưới lọc 32µm trước khi qua bơm bánh răng rồi dẫn tiếp qua các ống P10, P12, P13 tiếp tục được lọc qua bầu lọc đơn thứ 2 với lưới lọc 100µm, sau đó dẫn qua ống P14

đi qua P15 để dẫn vào thiết bị phân ly dầu nước Khi qua thiết bị này nước và các cặn

sẽ tách ra khỏi dầu Dầu có thể được đưa trở lại két B.O.T Nước sẽ đi qua một thiết bị kiểm tra nếu thỏa mãm có nồng độ dầu nhỏ hơn giá trị nào đó sẽ được xả ra ngoài tàu qua van 44G, còn nếu không thỏa mãn sẽ được dẫn trở lại khoang B.T.

Nước trong các khoang, các két còn lại như B.O.T, L.O DRAIN TANK, FO DRAIN TANK sẽ được bơm BLUDGE PUMP hút đi qua các van một chiều điều khiển bằng tay 2G, 5G, 7G, 8G, 24G, 25G đi trong đường ốngP17, P18, P19 qua thiết

bị lọc đơn có lưới lọc 32µm trước khi qua bơm bánh răng tránh làm hư hỏng bơm rồi được dẫn tiếp trên ống P22, P23 vào két WASTE O TANK, đây là két chứa dầu bẩn chờ để đốt rác Khi két tràn sẽ được dẫn ngược trở lại.

Ngoài ra các bơm ly tâm được sử dụng để sử dụng trong các hệ thống cứu hỏa để đảm bảo an toàn trên tàu.

2.2.2.Nguyên lý làm việc của hệ thống hút khô các két dằn:

Nước dằn trong các két dằn sẽ được 2 bơm ly tâm hút theo các đường ống phụ P1’, P2’, P3’, P4’, P6’, P7’ đổ vào đường ống chính P5’ qua thiết bị lọc đơn trước khi qua bơm tạo điều kiện tốt nhất cho bơm làm việc sau đó theo các đường ống dẫn ra ngoài tàu hoặc phục vụ các mục đích khác như cứu hỏa, xả mạn….

2.3 Tính toán các thiết bị trong hệ thống.

2.3.1 Tính toán đường kính ống hút khô.

2.3.1.1 Tính toán đường kính ống hút khô trong buồn máy:

STT Đại lượng tính toán Kí hiệu Đơn vị Công thức tính Kết quả

3.1.2 Tính toán đường kính ống hút khô các két dằn:

Bảng 2.4: Tính toán đường kính hút khô các két dằn

Tách dầu ra khỏi nước thải có chứa dầu Sau đó xả nước thải đạt tiêu chuẩn ra biển, dầu thải được vận chuyển tới két dầu bẩn hoặc đưa đi đốt.

Máy phân ly kiểu lắng :

Hoạt động trên nguyên lý phân lớp của chất lỏng có khối lượng riêng khác khác nhau, tuy đã có nhiều cải tiến trong kết cấu, xong chất lượng nước thải kém, thời gian phân ly lâu.

Máy phân ly kiểu kết tụ:

Hoạt động trên nguyên lý làm tăng kích thước hạt dầu bằng cách cho nước lẫn dầu đi qua ống mao dẫn nhỏ làm bằng vật liệu có tính ưa dầu kị nước Máy cho phép lọc sạch dầu với chất lượng tùy theo yêu cầu kích thước nhỏ gọn tùy theo tốc độ phân

ly, tuy nhiên kích thước các ống lọc nhỏ nên rất dễ bị tắc.

Máy phân ly kiểu phịn lọc:

Máy sử dụng vật liệu lọc đặc biệt, chỉ dung để lọc tinh giai đoạn cuối khi nồng

độ dầu nhỏ hơn 15 phần triệu.

Máy phân ly kiểu tuyển nổi

Bằng cách bơm các bọt khí vào, các hạt dầu sẽ bám lên bọt khí và tăng tốc độ nổi lên Thường phải trải qua giai đoạn lắng trọng lực.

Máy phân ly kiểu lắng kết tụ

Hỗn hợp dầu và nước từ két la canh được đưa vào máy nhờ bơm sau khi qua khoang thứ nhất dầu có tỷ trọng nhỏ sẽ nổi lên trên, các hạt tạp chất như bùn cát sỏi sẽ chìm xuống dưới tiếp tục đi vào tầng kết tụ, qua tầng này nước đạt tiêu chẩn được thải

ra ngoài.

Máy phân ly ly tâm

Hoạt động chủ yếu dựa trên sự chênh lệch tỷ trọng của các chất có trong chất lỏng.

Lực ly tâm tỷ lệ với tỷ trọng của các chất lỏng và các hạt rắn Máy có khả năng phân ly nhanh cho chất lượng nước cao Đáp ứng yêu cầu sử dụng trên tàu.

Giả sử trong mỗi khoang lượng nước đọng không quá 1% với các khoang khô

Bảng 2.5: Tính toán lượng nước trong các két.

Giả sử thời gian mà bơm và máy phân ly sử lý hết lượng nước đọngtrong các khoang là 2 giờ Khi đó lưu lượng cần thiết của bơm là:

Q=Vtổng/t=2/2=1(m3/h)

Kết luận: Trong máy phân ly ly tâm còn có nhiều loại khác tuy nhiên để

phù hợp với yêu cầu của tàu ta chọn máy phân ly tâm 2 pha:

- Kiểu: Máy phân ly ly tâm 2 pha

- Tổng sản lượng: 1 (m3/h)

2.3.3.Tính chọn bơm.

2.3.3.1 Tính chọn bơm hút khô trong buồng máy.

Việc hút khô trong buồng máy thường sử dụng bơm bánh răng do các két cần hút khô tương đối sạch, việc hút khô có thể phải hút cả dầu đốt và dầu bôi trơn do đó bơm được sử dụng phải có khả năng tự hút lớn như bơm bánh răng.

Đặc điểm của bơm bánh răng:

- Cho cột áp lớn

- Gọn, nhỏ, thuận tiện cho bố trí lắp đặt.

- Sản lượng và vòng quay trong dải rộng

- Truyền động đơn giản

- Nhạy cảm với tạp chất, tuổi thọ giảm nhanh khi làm việc vớichất lỏng có độ bẩn lớn

Phân loại bơm bánh răng dựa vào:

- Theo cách ăn khớp: ăn khớp trong, ăn khớp ngoài

- Theo số bánh răng(số cấp): một cấp, hai cấp

- Theo prophin răng: răng thẳng, răng thân khai, răng xoắn

Kết luận: - Do ở đây sử dụng bơm bánh răng là loại bơm thể tích có khả năng

tự hút tốt và cột áp lớn do đó ta chỉ chọn lưu lượng thích hợp cho máy phân ly và chọn lưu lượng 1m 3 /h.

- Chọn bơm như sau:

− Sản lượng lớn và đều.

− Tuổi thọ cao và điều chỉnh dễ dàng.