Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng quy trình kiểm tra bảo dưỡng turbine khí xả tcr22

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM - oOo NGUYỄN THẠCH NGUYÊN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ MÔ PHỎNG QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG TURBINE KHÍ XẢ TCR22 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀ NH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP HỜ CHÍ MINH, 06 – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM - oOo NGUYỄN THẠCH NGUYÊN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ MƠ PHỎNG QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG TURBINE KHÍ XẢ TCR22 CHUYÊN NGÀ NH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ : 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS LÊ VĂN VANG TP HỒ CHÍ MINH, 06 – 2015 Mở đầu Động đốt (ĐCĐT) nói chung động Diesel nói riêng có bước phát triển thăng trầm nhiều nguyên nhân khác nhau, ví dụ người ta hy vọng vào nguồn lượng khác có đặc tính tốt lo sợ cạn kiệt nguồn nhiên liệu biểu khủng hoảng vào năm 70 kỷ XX Thêm vào vấn đề nhiễm gây mơi trường sức khỏe người.Tuy nhiên, nhờ phát triển vượt bậc nghiên cứu khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ĐCĐT tồn phát triển ngày rộng rãi Nhờ ưu điểm vượt trội nhiều mặt, đặc biệt hiệu suất cao phạm vi công suất rộng, nhỏ gọn nên ĐCĐT chiếm ưu tuyệt đối số lĩnh vực vận tải đường bộ, đường thủy, máy phát điện dự phịng… Lịch sử phát triển ĐCĐT ln gắn liền với lịch sử phát triển hệ thống tăng áp khí xả Hệ thống tăng áp tổ hợp turbine máy nén động Diesel đời biện pháp tăng cơng suất tốt (tính đến nay) cho động Diesel, ngồi cịn giảm thiểu chất thải độc hại môi trường nhờ trình sử dụng hết nhiên liệu trình cháy Bảo dưỡng, sữa chữa turbine tăng áp cho động diesel tàu thủy nhu cầu cấp thiết không thê thiếu suốt trình khai thác hệ động lực tàu thủy Bảo dưỡng giúp hạn chế hư hỏng, cố trình vận hành khai thác CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lí chọn đề tài Xuất phát từ thực tế khai thác bảo dưỡng tổ hợp turbine máy nén sử dụng hầu hết động Diesel, động xăng… Đặc biệt tổ hợp turbine máy nén khí xả lắp đặt động Diesel tàu thủy hoạt động điều kiện khắc nghiệt Việc khai thác tổ hợp tua bin máy nén gặp số khó khăn do: tàu di chuyển vùng có nhiệt độ khác nhau, chế độ tải thường thay đổi sóng gió, mơi trường biển…Một phần quan trọng trình khai thác việc bảo dưỡng hành trình biển bảo dưỡng định kỳ Bảo dưỡng góp phần trì ổn định, giảm thiểu cố xảy với turbine Máy vi tính thiết bị giúp nhập liệu, xử lý theo cách đó, đưa liệu Ngày nay, máy tính góp mặt hầu hết lĩnh vực với mục đích nâng cao hiệu suất độ xác cơng việc Trong vận hành bảo dưỡng thiết bị tàu thủy vậy, việc tra cứu làm việc máy tính trở thành thơng lệ Chính nên tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng mơ quy trình kiểm tra bảo dưỡng turbine khí xả TCR22” để mang đến cho sỹ quan vận hành người sữa chữa dễ dàng, thuận tiện tìm hiểu thực cơng việc liên quan tới sữa chữa, bảo dưỡng turbine 1.2 Mục đích đề tài Giới thiệu cấu tạo, nguyên lý cấu tạo quy trình kiểm tra bảo dưỡng tuabin khí xả TCR22 Nghiên cứu xây dựng qui trình có tính chuẩn mực, dựa vào mà ta áp dụng với loại tuabin khí xả tương tự tàu khác Hệ thống hóa hình ảnh mơ phỏng, mang lại cho người tiếp thu nhanh chuẩn xác Hạn chế tối đa hư hỏng trình bảo dưỡng mang đến Là phương tiện hữu ích, có tính sinh động việc giảng dạy cho sinh viên Ngoài ra, giới thiệu cho kỹ sư, sỹ quan phụ trách số kiến thức có chuỗi hệ thống, để việc bảo dưỡng trở nên đơn giản chuẩn xác , rõ ràng Người đọc có nhìn sâu sắc cấu tạo tổ hợp turbine máy nén tăng áp động Diesel tàu thủy Từ người đọc tham khảo áp dụng việc vào dạng turbine khí xả mà tàu khai thác với mục đích khác nhằm kiểm tra bảo dưỡng cách tốt 1.3 Phương pháp thực đề tài Đây đề tài nghiên cứu xây dựng quy trình kiểm tra bảo dưỡng tổ hợp turbine máy nén tăng áp động Diesel tàu thủy, với mục đích xây dựng quy trình chuẩn mực mơ chi tiết máy cụ thể Tác giả áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sau dùng chương trình máy tính kết hợp với mơ 3D để tạo tổ hợp turbine máy nén tăng áp Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, tác giả chia đề tài làm chương sau: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Tổng quan turbine tăng áp động Diesel tàu thủy - Chương 3: Xây dựng mơ turbine khí xả TCR22 - Chương 4: Ứng dựng vào quy trình bảo dưỡng turbine TCR22 Do thời gian khả có hạn, luận văn chắn không tránh khỏi sai sót Rất mong tham gia góp ý Thầy, Cơ giáo đồng nghiệp có quan tâm đến viết Xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TURBINE TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 2.1 Lý thuyết tăng áp động Diesel tàu thủy 2.1.1 Khái niệm chung tăng áp Cơ sở lý luận để tăng công suất động cơng thức tính tốn q trình cơng tác sau: - Lượng khơng khí nạp vào xy lanh động Gkk [kg(kk)/cơng tác] Trong đó: = ŋ (2.1)  i: số xy lanh  Vs: thể tích cơng tác xy lanh  ŋn: hệ số nạp  γkk: khối lượng riêng khơng khí nạp vào động - Lượng nhiên liệu phun vào xy lanh chu trình Gnl [kg(nl)/ ct cơng tác] Trong đó: =  i: số xy lanh  qct: lượng nhiên liệu cấp theo chu trình - Hệ số dư lượng khơng khí α tính cho chu trình (2.2) = (2.3) - Cơng suất có ích động Ne [ml – mã lực] Trong đó: = (2.4)  k: số  pe: áp suất có ích bình qn  D: đường kính xy lanh  S: hành trình piston  n: vịng quay  i: số xy lanh  m: hệ số kỳ; m=1 với động kỳ; m=2 với động kỳ Từ công thức trên, muốn tăng công suất người ta phải tăng khối lượng nhiên liệu đốt cháy đơn vị thời gian cách thay đổi thơng số như: - Tăng số chu trình đơn vị thời gian cách tăng số vòng quay n (v/p) động Khi tăng số vòng quay động gây khó khăn cho việc thực trình, đặc biệt trình cháy, cân động đảm bảo q trình bơi trơn - Tăng số xy lanh i kích thước bản, bao gồm đường kính xy lanh D hành trình piston S Khi kéo theo thể tích cơng tác xy lanh Vs, dẫn đến kích thước trọng lượng động tăng lên - Thay đổi số kỳ từ kỳ thành kỳ, dùng động kỳ (m=1) tăng cơng suất gấp đôi động kỳ (m=2) Trên thực tế động kỳ có cơng suất lớn từ 1,6 – 1,8 công suất động kỳ có kích thước Tất phương án nên trên, việc tăng công suất động kèm theo việc tăng kích thước động đồng thời với việc tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ cho động Trên sở công thức (2.4), việc tăng pe làm tăng cơng suất có ích động Ne Hiệu suất thị ŋi phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện đảm bảo trình cháy nhiên liệu, yếu tố quan trọng tỷ lệ nhiên liệu khơng khí cấp vào xy lanh động Chính để tăng lượng nhiên liệu cấp vào xy lanh động cơ, người ta phải đồng thời tăng lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy Khối lượng riêng khơng khí nạp tính theo cơng thức: = (2.5) Theo cơng thức (2.5), để tăng lượng khơng khí nạp, phải tăng áp suất khơng khí nạp ps giảm nhiệt độ Ts Tăng công suất động Diesel cách tăng áp suất khí nạp để đảm bảo hiệu suất cháy toàn lượng nhiên liệu lớn sở kích thước động gọi cách đơn giản tăng áp Trong động tăng áp, tăng áp thường sử dụng máy nén để tăng áp suất sinh hàn để giảm nhiệt độ khơng khí nạp vào động Mức độ tăng công suất động nhờ tăng áp so với động điều kiện chưa tăng áp đánh giá hệ số λta gọi mức độ tăng áp Trong đó: Ne = = (2.6) cơng suất có ích 2.1.2 Mục đích tăng áp động Diesel tàu thủy Mục đích tăng áp cho động Diesel làm tăng cơng suất lên đồng thời tăng áp cho phép cải thiện số tiêu sau: - Tăng công suất động so kích cỡ tốc độ piston, hay ngược lại giảm đáng kể kích cỡ trọng lượng động so với động có cơng suất khơng tăng áp - Giảm đáng kể tỷ lệ tiêu thụ nhiên liệu cụ thể phạm vi tải động - Giảm chi phí động ban đầu - Tăng độ làm việc tin cậy giảm chi phí bảo dưỡng động - Khí thải tận dụng lượng thất từ khí xả - Nâng cao khai thác động cách linh hoạt - Hiệu suất động tăng, đặc biệt tăng áp tua bin khí xả suất tiêu hao nhiên liệu giảm - Giảm độ ồn động Qua tham khảo so sánh động tăng áp không tăng áp hãng sản xuất ta rút ưu điểm sau động tăng áp có cơng suất: - Trọng lượng thể tích động nhỏ 80 Thực mô Auto desk Inventor Hình 4.13: Mơ tách ống lót bên cánh gió 4.5.4.Két dầu bơi trơn dự phịng – Vỏ bọc sị gió tuabin Hình 4.14: Tách két dầu bơi trơn dự phòng 546.001: Vỏ bên cánh máy nén 517.000: Cụm thân vỏ ổ đỡ Yêu cầu Bảo dưỡng tuabin khí xả định kỳ Bắt đầu tháo rã từ bên cánh gió 554.000: Két chứa dầu dự phịng 554.026/025: Bulong đai ốc 81 Điều kiện tiên hành Bộ giảm âm vỏ đường hút ống lót phía bên cánh gió tháo rời Két dầu bơi trơn dự phịdầu xả dầu Q trình thực Gắn maní cáp vào két dầu bơi trơn Mở mối nối từ ống dầu hồi ống dầu tràn phần vỏ ổ đỡ bạc Mở bulong(554.025) sị gió (546.001) tháo long đền chống xoay(554.026) Tháo , di chuyển két khỏi vị trí lắp đặt Chú ý bảo vệ đường dầu bôi trơn, tránh bụi bẩn Tháo bulong lớp vỏ bọc sị gió(591.000/591.03) Mở chốt cài, sau ta dễ dàng nâng vỏ bọc khỏi sị gió 4.5.5.Vỏ bên cánh máy nén ( Sị gió) Hình 4.15: Tách vỏ bên cánh máy nén ống tăng áp 596.025: Maní 596.020: Gá chuyên dùng 546.005: Bulong 546.001: Vỏ bên cánh máy nén 546.023: Long đền 546.006/007: Bộ nẹp cài 546.008: Lục giác chìm 542.001: Ống tăng áp bên máy nén 517.001: Cụm vỏ thân turbine 517.018: Oring làm kín 82 Yêu cầu Bảo dưỡng tuabin khí xả định kỳ Bắt đầu tháo rã từ bên cánh gió Điều kiện tiên hành Bộ giảm âm vỏ đường hút, két dầu bơi trơn dự phịng, ống áp lực vệ sinh ống lót phía bên cánh gió tháo rời Quá trình thực Tháo bulong(546.005), tháo long đền chống xoay(546.023) bát nẹp(546.006, 546.007) Bắt thiết bị đỡ (596.020) với bulong(546.005) vào sị gió (546.001) Nâng nhẹ sị gió với maní(596.025) cáp, dịch chuyển theo hướng dọc trục Nếu tăng áp(542.001) cần tháo, ta tháo bulong chìm(546.008) lấy khuếch tán(542.001) theo hướng dọc trục Cần kiểm tra thay o-ring(517.018) Thực mô Auto desk Inventor Hình 4.16: Mơ tách ngun cụm vỏ bên cánh máy nén 83 4.5.6 Nguyên cụm lõi turbine khí xả Hình 4.17: Tách ngun cụm turbine TCR22 596.018/019: Kích chuyên dùng 599.000: Nguyên cụm turbine 518.005: Bulong giữ turbine 518.006: Oring 501.001: Vỏ bên cánh turbine 513.001: Ống tăng áp 501.004/005: Bộ nẹp cài 501.007: Long đền 501.008: Đai ốc 518.000: Chân đế 506.000: Vỏ đường khí xả u cầu Bảo dưỡng tuabin khí xả định kỳ Bắt đầu tháo rã từ bên cánh gió Điều kiện tiên hành Bộ giảm âm, vỏ đường hút, ống lót, két dầu, sị gió ống phụ trợ liên quan tháo dỡ Quá trình thực Tháo mối nối thiết bị đo vịng quay Tháo bulong mặt bích vỏ bên khí xả ( sò lửa)(501.01) Nâng nguyên cụm lõi tuabin khí xả (599.000) Tháo bulong cố định cụm lõi với chân đế(518.005) long đền chống xoay(518.006) Tháo đai ốc(501.008), tháo long đền(501.007) bát kẹp (501.004,501.005) 84 Đặt tăng đưa chuyên dùng (596.019,596.018) vào vị trí hình vẽ Cảo nguyên cụm lõi tuabin đặt ngồi Thực mơ Auto desk Inventor Hình 4.18: Mơ tách ngun cụm turbine TCR22 4.5.7 Các phận cụm lõi turbine khí xả Hình 4.19: Lắp dụng cụ khóa turbine TCR22 596.002/003/004: Thiết bị cố định rotor 506.001: Vỏ đường khí xả 506.034: Tán 520.001: Rotor turbine 85 Yêu cầu Bảo dưỡng tuabin khí xả định kỳ Bắt đầu tháo rã từ bên cánh gió Điều kiện tiên hành Bộ giảm âm, vỏ đường hút, ống lót, két dầu, sị gió ống phụ trợ liên quan tháo dỡ Quá trình thực Hình 4.20: Tháo cánh máy nén nắp 596.001: Chốt chuyên dụng 520.005: Cánh máy nén 517.031: Oring 517.087: Nắp bên cánh máy nén 517.029/033: Lục giác/long đền 520.133: Secmang 520.031: Vòng hãm 517.001: Vỏ thân turbine 520.001: Rotor turbine 562.040: Cảm biến đo tốc độ 4.5.7.1 Tháo cánh gió, nắp vỏ phía bên gió vịng hãm Gắn thiết bị cố định rotor tuabin (596.002,596.003 596.004) với tán (506.034) vỏ bên khí xả( sị lửa) trước gỡ ngun cụm lõi tuabin khí xả Tiếp theo , tháo nhẹ cánh gió với chốt chuyên dụng(596.001)(ren phải) Ngắt thiết bị đo vòng quay(562.040) tháo khỏi thân bệ đỡ bạc 86 Tháo nguyên cụm lõi tuabin đặt lên giá đỡ Tháo rời cánh gió(520.005 – lực siết 850Nm) với chốt chun dụng(596.001)(ren phải) Tháo vít hình trụ(517.029), lấy long đền chống xoay ra(517.033) Cảo mặt vỏ(517.087) với bulong(M12, ren phải,dài 40mm) Tháo vỏ(517.087) với secmang làm kín(520.133) theo hướng dọc trục.Ghi chú: đánh dấu vị trí secmang , việc giúp cho việc lắp đặt đơn giản Tháo vòng hãm(520.031) khỏi trục roto theo chiều dọc trục Thực mơ Auto desk Inventor Hình 4.21: Mơ tháo cánh máy nén nắp 87 Hình 4.22: Tháo ổ bạc đỡ trục turbine 517.002: Bạc dọc trục 517.051/052: Lục giác/long đền 520.028: Bạc vành tựa bên gió 517.038: Vành cài 517.003: Bạc đỡ 517.005: Ổ đỡ bạc 596.036: Bulong dẫn hướng 517.006: Ổ đỡ bạc bên turbine 517.027: Bạc vành tựa bên turbine 517.001: Vỏ thân turbine 517.009: Nắp bên turbine 520.132: Secmang 4.5.7.2 Tháo ổ bạc đỡ, trục tuabin nắp vỏ bên khí xả Tháo bulong(517.051) thay bulong dẫn hướng(596.036) Tháo bulong cịn sót lại(517.051 – lực siết 34Nm), tháo long đền chống xoay(517.052) ổ bạc đỡ(517.005) theo hướng dọc trục Tháo vành tựa bên gió(520.028), bạc chặn dọc trục(517.002) vành tựa bên lửa(520.027) Tháo rút rotor(520.001) mặt vỏ(517.009) theo hướng dọc trục Đánh dấu vị trí secmang(520.132) Tháo ổ đỡ bạc bên lửa (517.006) theo hướng dọc trục 88 Thực mơ Auto desk Inventor Hình 4.23: Mô tháo ổ bạc đỡ trục turbine 4.5.7.3 Kiểm tra tình trạng phận Bạc chặn dọc trục(517.002) Đo chiều dài(b) từ mặt (V) đến điểm (K) mặt (A) Thay bạc chăn dọc trục(517.002) khi: mặt phía bên cánh gió (b)