thiết kế hệ thống hút khô tàu hàng 10500 tấn

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Khái quát chung về tàu hàng Tàu hàng được lái một chân vịt,và được dẫn động bằng động cơ diesel và phù hợp cho việc chở hàng. Tàu có sống mũi đổ về phía trước trên đường nước và mũi quả lê dưới đường nước, sống đuôi ngang bán cân bằng. Tàu hàng có bốn khoang hàng ,buồng máy, két nước ballast /dằn, két mũi và két sau lái được ngăn cách bởi sáu vách ngăn kín nước. Két mũi được sử dụng như két nước dằn. Két sau lái sử dụng như két nước ngọt.

THIẾT KẾ

HỆ THỐNG HÚT KHÔ TÀU HÀNG 10500T

MỤC LỤC

Chương 1: Giới thiệu chung

1.1 Giới thiệu chung về tàu 3

1.2 Các chi tiết kĩ thuật của tàu 3

1.3 Giới thiệu hệ thống và thiết bị hút khô 4

1.3.1 Giới thiệu hệ thống 4

1.3.2 Giới thiệu thiết bị 4

1.4 Nguyên lý làm việc 6

Chương 2: Thiết kế hệ thống 2.1 Cơ sở thiết kế, lựa chọn thiết bị 7

2.2 Thiết kế bơm hút khô 7

2.2.1 Tính toán đường ống hút khô và dằn khoang hàng 8

2.2.2 Tính toán, lựa chọn bơm hút khô và dằn khoang hàng 8

2.2.3 Tính toán, lựa chọn máy phân ly nước la canh 13

2.2.4 Tính toán, lựa chọn bơm hút khô và khoang chứa ở mũi tàu 14

Chương 3: Kết luận 3.1 Bảng thống kê thiết bị 15

3.2 Bảng thống kê van ống và phụ tùng 16

Tài liệu tham khảo 18

Chương 1:

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Khái quát chung về tàu hàng

Tàu hàng được lái một chân vịt,và được dẫn động bằng động cơ diesel và phù hợp cho việc chở hàng

Tàu có sống mũi đổ về phía trước trên đường nước và mũi quả lê dưới đường nước, sống đuôi ngang bán cân bằng

Tàu hàng có bốn khoang hàng ,buồng máy, két nước ballast /dằn, két mũi và két sau lái được ngăn cách bởi sáu vách ngăn kín nước

Két mũi được sử dụng như két nước dằn Két sau lái sử dụng như két nước ngọt Đáy đôi sẽ mở rộng từ vách ngăn két nước dằn số 1 đến vách ngăn két sau lái

Tại vị trí lối đi hầm hàng, phần đáy đôi có các tấm đáy kéo dài bên trong đến tôn bao vỏ tạo thành két ballast và két dầu

Tại vị trí lối đi hầm máy, đáy đôi kéo dài đến tôn bao vỏ tạo thành két dầu diesel, két lắng dầu nhờn, két thoát, két nước bẩn như thể hiện trong bố trí chung

Khoang hàng có kết cấu được trang bị cho việc vận chuyển hàng

Tàu hàng bao gồm vật liệu, nhân công và các thiết bị ( máy móc, thiết bị , ống.v.v.) được

bố trí theo yêu cầu của đăng kiểm, đồng thời phù hợp với bản thuyết minh và các điều kiện thực tế của nhà máy đóng tàu và nhà cung cấp khác

1.2Các chi tiết kỹ thuật

1.2.1 Thông số kỹ thuật cơ bản /kích thước cơ bản.

Chiều dài toàn bộ 136.40 m

Tổng trọng lượng Khoảng : 8,200 T

Để hiểu rõ định nghĩa trọng tải tham khảo phần 6.2 Tải trọng tàu

1.2.4 Dung tích /lưu lượng

Ước tính dung tích hầm hàng như sau :

Két mũi được sử dụng như két nước ngọt

Khối lượng hữu ích là 96 % cho dầu F.O, D.O, và L.O

1.3Giới thiệu hệ thống và thiết bị

1.3.1 Giới thiệu hệ thống

Trong quá trình hoạt động do nhiều nguyên nhân nước có thể có ở buồng máy, két chứa nhiên liệu, két chứa dầu, các khoang hàng, kho sơn Để hút khô các khu vực này ta

sử dụng hệ thống hút khô, gồm các bơm ly tâm, đường ống, van,thiết bị phân ly,

1.3.2 Giới thiệu thiết bị

1.3.2.1Két dằn

Các két dằn có nhiệm vụ chứa nước dằn tàu và được bố trí trên kết cấu của vỏ tàu, các két này được bố trí ở nhiều vị trí : két dằn mũi, két dằn lái và tại các khoang hàng, thường thì các két này được bố trí đối xứng với nhau để đảm bảo cân bằng tàu Thể tích các két dằn này được tính toán đủ thể tích để thực hiện nhiệm vụ dằn tàu và phù hợp với kết cấu của vỏ tàu tại vị trí lắp két dằn

1.3.2.2Bơm hút khô và dằn

Bơm hút khô và dằn có nhiệm vụ quan trọng trong hệ thống hút khô dằn do nó có nhiệm vụ tạo ra áp lực trên đường ống để hút và đẩy chất lỏng đi, thường thì bơm hút khô, dằn sử dụng bơm ly tâm do nó có những ưu điểm sau:

* 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

Hệ thống hút khô và dằn phải có khả năng bơm và hút chất lỏng ở mọi điều kiện thực tế và tại bất kỳ két nào do đó bơm hút khô dằn phải có lưu lượng và cột áp đủ lớn để đảm bảo yêu cầu này

1.3.2.3Đường ống chính

Đường ống chính có nhiệm vụ gom chất lỏng từ các đường ống nhánh và qua bơm dẫn chất lỏng ra ngoài tàu ( khi hệ thống thực hiện nhiệm vụ hút khô ) và phân phối nước được hút từ bên ngoài tàu qua bơm vào các đường ống nhánh để bơm vào các két dằn (khi

hệ thống thực hiện nhiệm vụ dằn tàu) Đường kính của đường ống chính được tính toán đủ

để dòng chất lỏng lưu thông dễ dàng và lớn hơn đường kính của đường ống phụ

Đường ống nhánh được bố trí từ đường ống chính tới các két, có nhiệm vụ dẫn nước

từ các két tới đường ống chính ( khi hệ thống thực hiện nhiệm vụ hút khô ), và dẫn nước từ đường ống chính tới các két (khi hệ thống thực hiện nhiệm vụ dằn tàu ) Số lượng và chiều dài đường ống nhánh tùy thuộc vào số lượng và vị trí của các két và đường ống chính Do

có chiều dài lớn nên khi bố trí đường ống thường phải đi xuyên qua vách do đó kết cấu tại

vị trí xuyên vách này phải phù hợp để đảm bảo điều kiện bền để tăng tính cứng vững cho đường ống và không ảnh hưởng tới kết cấu của các vách Vật liệu làm đường ống chính và đường ống nhánh thường là thép có tráng một lớp kẽm ở mặt trong và mặt ngoài

1.3.2.5Cửa 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

1.3.2.6Van

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 tại các

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

Trong khoang máy lái có bố trí 2 giếng hút khô được đặt bên dưới sàn Trên ống dẫn có bố trí van tự đóng, được xả vào buồng máy Buồng máy được bố trí 2 giếng hút khô bên mạn trái và mạn phải Ở két xả dầu bôi trơn hệ trục và két dầu bẩn có bố trí 1 giếng hút Trên két dự trữ, két lắng, két hàng ngày dầu LO, DO, HFO đều có các giếng hút khô nước ở các giếng này có chứa dầu nên được gom lại và được đẩy vào hệ thống lọc, phân li dầu nước nhờ bơm ly tâm sau đó nước đạt tiêu chuẩn được xả ra mạn còn dầu bẩn được nối với sơ đồ vận chuyển và đốt dầu bẩn Hoặc qua hệ thống bơm xả trực tiếp ra biển

Trên mỗi khoang hàng đều có các khoang khô giống như các giếng hut khô trong các khoang này đều có miệng hút có hộp cặn nối với van 1 chiều và nối chung với hệ thống đường ống chung Trong các két dằn cũng được bố trí 2 giếng hút khô về 2 phía mạn trái và mạn phải có hộp xả cặn được nối với van 1 chiều van đóng mở bằng piston tất cả đều được nối với đường ống chung và được bơm hút khô hút và xả thẳng ra biển

Trong khoang đặt máy đo tốc độ cũng được bố trí 1 giếng hút, 1 miệng hút, 1 van 1 chiều và được nối với đường ống chung

Hút khô sự cố buồng máy được thực hiện nhờ 2 bơm nước biển làm mát máy chính

có miệng hút được nôi với van 1 chiều và được đặt bên dưới tôn sàn

Trên khoang dằn mũi, kho sơn, kho thủy thủ, kho, buồng bơm chữa cháy sự cố đều

co các giếng hút có các miệng hút nối với các van 1 chiều, van đóng mở bằng điên, nối với

hệ thống ống chung và được bơm phụt hút và đẩy ra ngoài mạn

Trong hệ thống việc thay thế các bơm hút khô được thực hiện khi cần thiết Khi đó các bơm dùng chung, bơm cứu hỏa thực hiện nhiệm vụ thay thế

Chương 2

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1 Cơ sở thiết kế, lựa chọn

Cơ sở thiết kế dựa trên tiêu chuẩn trong hệ thống các quy định về đóng tàu của Việt Nam do cơ qua Đăng kiểm Việt Nam (VR) đưa ra và tập hợp trong bộ TCVN 6259 : 2003

– "Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép" – 2003 được áp dụng thay thế các Qui

phạm cũ tương ứng theo Quyết định số 1902/QĐ-TĐC ngày 07 tháng 11 năm 1997 của Bộ Khoa học – Công nghệ và Môi trường

TCVN 6259-3 : 2003 "Hệ thống máy tàu" là một phần trong các Tiêu chuẩn Việt

nam từ TCVN 6259 – 1 : 2003 đến TCVN 6259 – 11 : 2003 Các tiêu chuẩn này hợp thành

Bộ "Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép" – 2003.

TCVN 6259-3 : 2003 được xây dựng trên cơ sở tham khảo các quy phạm đóng tàu của các tổ chức đăng kiểm quốc tế, sử dụng một số qui định trong Qui phạm Việt Nam đã ban hành

Lựa chọn các thiết bị trên cơ sở tính toán và đảm bảo các yêu cầu với máy phụ trên tàu

Bảng 2.1: Tính toán đường ống hút khô và dằn tàu

-Kết luận : Chọn đường kính ống hút khô chính là dc = 125 mm

2.2.2.2 Chọn loại bơm:

Có nhiều loại bơm như:

+ Bơm thể tích: Cột áp cao, dải vòng quay và lưu lượng lớn, khi cần sản lượng lớn

thì kích thước cồng kềnh, nhạy cảm với tạp chất, sản lượng không đều (bơm piston):

Bơm piston :Cột áp cao , lưu lượng bơm không phụ thuộc cột áp, khả năng tự hút tốt , có thể làm việc ở vòng quay thấp, không nên sử dụng ở vòng quay quá cao, kết cấu phức tạp, giá thành đắt

Bơm bánh răng : Cột áp cao , có khả năng tự hút ,không làm việc với chất lỏng bẩn, lưu lượng đều

Bơm trục vít : Lưu lượng đều hơn bơm bánh răng, giải lưu lượng rộng, bơm được chất lỏng lẫn khí, khí, không làm việc với chất lỏng bẩn

+ Bơm phụt: Sản lượng nhỏ, cột áp thấp, chiều cao hút thấp, hiệu suất thấp, làm

việc êm, tuổi thọ cao, bơm được cấc công chất rất bẩn

+ Bơm cánh: Sản lượng lớn, đều, dải lưu lượng rộng, tuổi thọ cao, bơm được nhiều

loại chất lỏng kể cả tạp chất, đơn giản gọn nhẹ

Với yêu cầu về sản lượng lớn và đều, cột áp không cao, công chất cần bơm đôi khi

có khi lần nhiều tạp chất Ta chọn bơm cánh, trong bơm cánh lại chia làm nhiều loại là:

Bơm ly tâm:

Bơm ly tâm hướng trục: Có sản lượng rất lớn, không có khả năng tự hút

Bơm xoáy lốc: Cột áp cao, đơn giản, khả năng tự hút tốt, bơm được nhiều loại công chất có độ nhớt thấp

Do kết cấu đơn giản, khả năng làm việc tin cậy và để thuận tiện cho việc bố trí, sửa chữa ta chọn bơm ly tâm kiểu đứng

2.2.2.3 Số lượng bơm:

Thông thường hệ thống hút khô dằn sử dụng 2 bơm trong đó ngoài nhiệm vụ hút khô dằn tàu nó còn có nhiệm vụ bơm nước chữa cháy kết hợp cùng hệ thống cứu hỏa khi xảy ra sự cố

2.2.2.4 Lưu lượng và cột áp của bơm

STT Đại lượng tính toán Kí hiệu Đơn

vị Công thức tính Kết quả

1 Đường kính trong ống hút khô chính dc mm Đã tính ở trên 125

2 Vận tốc cho phép của nước đi trong ống vhk m/s ≤2 2

3 Lưu lượng tối thiểu của bơm hút khô Qhk m3/h 86.786

Bảng 2.2: Bảng tính lưu lượng và cột áp của bơm

- Kết luận:

Chọn bơm hút khô chính:

- Model: MN 65-250 B (FORAS WATER PUMP)

- Type: Bơm ly tâm

Bơm hút khô dự phòng: Dùng bơm chữa cháy

2.2.2.5 Kiểm tra cột áp bơm với vị trí xa nhất

+ Sơ đồ tính toán và các hệ số

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán tổn thất cho vị trí xa nhất

T Đại lượng tính toán Công thức Đơn vị 1- 2 2 - 3

1 Đường kính trong ống Đã tính ở trên - 125 65

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán tổn thất cho vị trí xa nhất

3.2.2.8 Tổn thất cột áp trên đường ống cao nhất

STT Đại lượng tính toán Công thức Đơn vị 1- 2 2 - 3

1 Đường kính trong ống Đã tính ở trên - 125 65

8 Tổng tổn thất cột áp trên từng đoạn Ht m.c.n 0,08 0,1

Bảng 2.6: Bảng tính tổn thất cột áp cho vị trí xa nhất Kết luận : Hệ thống hút khô dằn và khoang hàng đảm bảo đủ khả năng hút tai miệng

hút ở vị trí cao nhất

Quá trình tính toán hệ thống hút khô dằn cho tàu hàng tải trọng 3100 tấn thỏa mãn

các yêu cầu của quy phạm hiện hành (Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2003:

Phần 3 – Hệ thống máy tàu – TCVN 6259 – 2003) và đảm bảo điều kiện bơm và hút tại vị trí miệng hút xa nhất và cao nhất

STT Hạng mục tính toán Kết quả tính toán Kết quả chọn

1 Đường kính trong ống hút khô chính 125 mm 125 mm

2 Đường kính ống hút khô nhánh 65 mm 65 mm

3 Lưu lượng tối thiểu của bơm hút khô 88.786 m3/h 120 m3/h

xoáy lốc Do kết cấu đơn giản, khả năng làm việc tin cậy và ta chọn bơm ly tâm.phục vụ cho máy phân ly

- Số lượng bơm:

Thông thường bơm hút khô phục vụ máy phân ly sử dụng 1 bơm ngoài nhiệm vụ hút khô dằn tàu nó còn có nhiệm vụ đẩy nước đi qua các bầu lọc

-Sản lượng của bơm:

Giả sử trong mỗi khoang lượng nước đọng không quá 0.5% với các khoang khô, khoang máy lái, buồng máy, 1% với các két Từ thuyết minh chung và số liệu đo trên bản

4 Két gom nước đáy tàu TM/BV m3 5.500 0.055

5 Két xả dầu bôi trơn TM/BV m3 2.500 0.050

Bảng 2.8: Bảng tính thể tích các khoang chứa nước

Giả sử thời gian mà bơm và máy phân ly xử lý hết lượng nước đọng trong các khoang là 1.5 giờ Khi đó lưu lượng cần thiết của bơm là:

2.537 1.691 /1.5

- Model: MN 32-160 (*) (FORAS WATER PUMP)

- Kiểu: Bơm ly tâm

Máy phân ly kiểu lắng:

- Hoạt động trên nguyên lý phân lớp của 2 chất lỏng coa khối lượng riêng khác nhau, tuy đã có nhiều cải tiến xong chất lượng nước thải kém, thờ gian phân ly lâu

Máy phân ly kiểu kết tụ:

- Hoạt động trên nguyên lý làm tặng kích thước hạt dầu bằng cách cho nước lẫn dầu

đi qua các ống mao dẫn nhỏ làm bằng vật liệu có tính ưa dầu kị nước Máy cho phép lọc sạch dầu với mức độ tùy theo yêu càu sử dụng Kích thước nhỏ gọn phụ thuộc vào tốc độ phân ly Tuy nhiên do kích thước các ống lọc bé nên rất dẽ bị tắc phải thưòng xuyên vệ sinh và thay thế nó

Máy phân ly kiểu phin lọc

- Máy sử dụng vật liệu lọc đặc biệt chỉ dùng 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 qua giai đoạn lắng trọng lực để tách 90% số hạt dầu

Máy phân ly kiểu lắng, kết tụ

- Hỗn hợp dầu và nước từ két la canh được đưa vào may bơm nhờ bơm Sau khi qua khoang thứ nhất dầu có tỉ trọng nhỏ sẽ nổi lên trên, các hạt tạp chất như bùn, cát sỏi Chìm xuống dưới nước ở giữa tiếp tục đi vào tầng kết tụ, sau đó nước đạt tiêu chuẩn được thải ra ngoài Loại này cồng kềnh, xử lý chậm

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 tỉ trọng của các chất lỏng và hạt rắn Máy có khả năng phân ly nhanh, chất lượng nước cao, đễ áp dụng tự động hóa

- 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:

- Model: GRS – 20 EB ( BILGE WATER SEPARATOR)

- Kiểu: Máy phân ly ly tâm 2 pha

Có nhiều loại bơm như: bơm thể tích, bơm cánh, bơm phụt Tuy nhiên với yêu cầu

về sản lượng lớn và đều, cột áp không cao, công chất cần bơm đôi khi có khi lần nhiều tạp chất Ta chọn bơm cánh, trong bơm cánh lại chia làm nhiều loại là bơm ly tâm, bơm ly tâm hướng trục, bơm xoáy lốc Do kết cấu đơn giản, khả năng làm việc tin cậy và để thuận tiện cho việc bố trí sửa chữa ta chọn bơm ly tâm kiểu đứng

- Số lượng bơm:

Thông thường hệ thống hút khô dằn sử dụng 2 bơm trong đó ngoài nhiệm vụ hút khô dằn tàu nó còn có nhiệm vụ bơm nước chữa cháy kết hợp cùng hệ thống cứu hỏa khi xảy ra sự cố

Bảng 2.9: Bảng tính thể tích các khoang chứa nước

Giả sử thời gian làm việc của máy là 180 giờ Khi đó lưu lượng cần thiết của bơm là:

3455 19,190 /180

Chương 3:

KẾT LUẬN

4.1 Bảng thống kê thiết bị

* Bơm hút khô chính:

- Model: MN 65-250 B (FORAS WATER PUMP)

- Type: Bơm ly tâm

* Bơm hút khô dự phòng: Dùng bơm chữa cháy

* Bơm phục vụ hệ thống phân ly:

- Model: MN 32-160 (*) (FORAS WATER PUMP)

- Kiểu: Bơm ly tâm

- Lưu lượng Q = 2 m3/h

- Cột áp H = 4 m.c.n

- Số lượng: 01

* Máy phân ly:

- Model: GRS – 20 EB ( BILGE WATER SEPARATOR)

- Kiểu: Máy phân ly ly tâm 2 pha

- Số lượng: 01

- Tổng sản lượng: 2 (m3/h)

* Bơm hút khô khoang mũi tàu:

- Model: (TAIZHOU JIADI PUMP INDUSTRY CO., LTD)

- Kiểu: Bơm phụt

- Chất công tác:

+ Nước + Lưu lượng 12 m3/h + Áp suất: 3 bar