Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf

Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

Các loại tàu thông dụng hiện nay

 Tàu chở hàng bách hóa (Multipurpose ship)

 Tàu chở hàng container (Container Ship)

 Tàu chở, dầu hóa chất, khí hóa lỏng

Hình 1-4 : Tàu chở dầu, hóa chất

Hình 1-5 : Tàu chở khí hóa lỏng

Khái niệm và phân loại máy tàu thuỷ

1.2.1: Khái quát về hệ thống động lực tàu thuỷ

Hệ thống động lực tàu thủy bao gồm các thiết bị thiết yếu giúp duy trì tốc độ và phương hướng cho tàu, đồng thời hỗ trợ các thiết bị động lực phụ Hệ thống này đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả cho tàu, thuyền viên và hành khách.

Hệ động lực tàu thuỷ bao gồm các thiết bị chuyển đổi năng lượng hoá học từ nhiên liệu thành nhiệt năng, cơ năng hoặc điện năng, nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu của tàu và hệ động lực.

Hệ động lực bao gồm các động cơ chính, động cơ phụ, cơ cấu truyền động, hệ trục và các hệ thống hỗ trợ cho động cơ Bên cạnh đó, hệ động lực còn trang bị các thiết bị kiểm tra và điều khiển tự động, cho phép quản lý chế độ hoạt động của từng thành phần trong hệ thống, cả trực tiếp lẫn từ xa.

Động cơ chính là thiết bị quan trọng phục vụ cho nhu cầu hoạt động của tàu thuỷ, chủ yếu để quay chân vịt Số lượng động cơ chính có thể thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng loại tàu.

Hệ động lực không chỉ bao gồm động cơ chính mà còn trang bị thêm các động cơ nhỏ để phục vụ cho việc lai máy phát điện, máy bơm, và máy nén khí khởi động Những động cơ này thường được gọi là động cơ phụ.

Cơ cấu truyền động là thiết bị trung gian giữa hai nguồn phát và thu năng lượng, có chức năng thay đổi tần số quay trên trục bị động Các loại cơ cấu truyền động phổ biến bao gồm truyền động kiểu cơ khí thông qua hệ thống bánh răng, truyền động điện, truyền động thủy lực, và truyền động liên hợp kết hợp cả cơ khí và thủy lực.

Hệ trục trong thiết bị động lực tàu thủy đóng vai trò quan trọng trong việc truyền cơ năng từ hộp giảm tốc hoặc động cơ đến chân vịt Thành phần của hệ trục bao gồm các đoạn trục, khớp nối, ổ đỡ, ổ chặn lực dọc trục, cơ cấu phanh và thiết bị đo mômen xoắn.

Hệ thống động lực là một tập hợp các cơ cấu, thiết bị phụ, ống dẫn, van điều chỉnh và dụng cụ đo kiểm tra, mỗi hệ thống đảm nhiệm chức năng cung cấp môi chất như nước, nhiên liệu, dầu và khí nén Hệ động lực Diesel bao gồm các hệ thống chính như hệ thống nhiên liệu, bôi trơn, làm mát, khởi động bằng khí nén và nạp-thải Ngoài ra, các hệ thống phục vụ tàu như cứu hỏa, chiếu sáng, cấp nước sinh hoạt, gió và điều hòa nhiệt độ cũng liên quan đến hệ thống động lực.

1.2.2: Phân loại các thiết bị của hệ động lực tàu thuỷ theo chức năng

Hệ động lực chính (thiết bị đẩy tàu)

Hệ thống máy- thiết bị trên boong

1.2.2.1 Hệ động lực chính (Marine Propulsion Plant)

Hệ động lực chính là hệ thống các thiết bị bảo đảm tốc độ, phương hướng cho con tàu hoạt động trong các điều kiện khai thác

Thiết bị đẩy tàu bao gồm:

- Máy chính: ( ME -Main Engine)

Máy chính có nhiệm vụ sinh công tạo lực đẩy tàu (Diesel, tua bin hơi, tua bin khí )

- Thiết bị truyền động (Power Transmission)

Thiết bị truyền động nhận công suất từ động cơ chính và truyền cho thiết bị đẩy tàu, bao gồm hệ trục, gối đỡ, bộ giảm tốc, thiết bị nối trục và các thiết bị truyền dẫn điện.

Máy chính là động cơ Diesel lai chân vịt, có thể thuộc loại động cơ thấp tốc, cao tốc hoặc trung tốc Động cơ này có khả năng đảo chiều hoặc không, tùy thuộc vào thiết kế và yêu cầu sử dụng.

Hệ động lực chính Diesel lai chân vịt có thể truyền động trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua ly hợp, hộp số đảo chiều, truyền động điện hoặc thủy lực Chân vịt có thể là loại biến bước hoặc định bước.

Hệ động lực chính Diesel có thể sử dụng động cơ lai một chân vịt, có khả năng hoạt động trực tiếp mà không cần ly hợp, hoặc có thể bao gồm hai động cơ lai một chân vịt Ngoài ra, cũng có thể áp dụng nhiều động cơ lai thứ tự với nhiều chân vịt.

Hệ động lực chính Diesel có khả năng sử dụng nhiều máy (HĐLNM) để lai chân vịt, với bộ truyền động hộp số đóng vai trò quan trọng trong việc góp mômen và công suất từ các động cơ thành phần Bộ góp này cho phép các động cơ hoạt động độc lập hoặc đồng thời, nhằm tối ưu hóa hiệu suất khi lai chân vịt.

Trong hệ động lực tàu thuỷ, động cơ đốt trong (ĐCĐT) và tua-bin hơi (TBH) là hai loại động cơ chủ yếu được lắp đặt Bên cạnh đó, một số tàu chuyên dụng còn sử dụng tua-bin khí (TBK) hoặc tua-bin chạy bằng năng lượng nguyên tử để vận hành các thiết bị khác, mặc dù số lượng tàu này rất hạn chế Gần đây, một số quốc gia có ngành đóng tàu phát triển đã thành công trong việc chế tạo tàu chạy trên đệm khí.

Trên tàu hàng, động cơ Diesel thấp tốc với khả năng tăng áp cao được sử dụng phổ biến, giúp tăng cường lượng không khí và nhiên liệu vào xi lanh, từ đó nâng cao công suất động cơ mà không thay đổi kích thước cơ bản Để giảm khối lượng và kích thước hệ động lực, cũng như đơn giản hóa quá trình khai thác và bảo trì, nhiều loại động cơ Diesel trung tốc, thấp tốc hành trình dài hoặc siêu dài đã được áp dụng trên toàn cầu.

- Thiết bị đẩy (Propulsor) Thiết bị đẩy có nhiệm vụ tạo lực đẩy cho con tàu (chân vịt, chong chóng, guồng quay )

Hình 1.8 Sơ đồ các thiềt bị cơ bản trong buồng máy tàu thuỷ

 Hệ động lực chính Diesel:

ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY

Những định nghĩa và khái niệm cơ bản

Động cơ nhiệt được chia thành hai loại chính: động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài Động cơ đốt ngoài thực hiện quá trình đốt cháy nhiên liệu bên ngoài, như máy hơi nước kiểu piston và tua-bin hơi nước Ngược lại, động cơ đốt trong tiến hành đốt cháy nhiên liệu và chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng ngay trong động cơ, ví dụ như động cơ diesel, động cơ cacbua ratơ và động cơ gas Đặc biệt, động cơ diesel là loại động cơ đốt trong kiểu piston sử dụng nhiên liệu lỏng, trong đó nhiên liệu được nén trong xilanh đến nhiệt độ và áp suất cao, tự bắt lửa, và thường được sử dụng trên tàu thủy.

Những bộ phận chính của động cơ đốt trong kiểu piston

Hình 2-1 : Sơ đồ kết cấu các chi tiết của động cơ Diesel 4 kì

Động cơ Diesel 2 kỳ có cấu trúc bao gồm các bộ phận cơ bản như nhóm chi tiết tĩnh, nhóm chi tiết động và các hệ thống phục vụ Sơ đồ kết cấu của động cơ này thể hiện sự phối hợp giữa các thành phần để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Các chi tiết tĩnh gồm: Bệ máy, thân máy, khối xilanh, nắp xilanh

Các chi tiết động gồm: Piston, thanh truyền, trục khuỷu, supap

Các hệ thống phục vụ động cơ gồm:

- Hệ thống phân phối khí

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu

- Hệ thống khởi động và đảo chiều

- Hệ thống tăng áp (với loại động cơ có tăng áp).

Nguyên lý làm việc

Khi nhiên liệu cháy trong xilanh động cơ, nó tạo ra áp suất và nhiệt độ cao do sự tự cháy hoặc đốt cháy cưỡng bức từ nguồn lửa bên ngoài Sản phẩm cháy này giãn nở bên trong xilanh, sinh ra lực tác động lên đỉnh piston, từ đó đẩy piston chuyển động tịnh tiến xuống dưới.

Cơ cấu thanh truyền trục khuỷu chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu thông qua chuyển động song phẳng Để đảm bảo nạp khí mới và thải khí thải đúng lúc, động cơ được trang bị hệ thống phân phối khí với các xupap nạp, xupap thải, cơ cấu đóng mở xupap và thiết bị tăng áp suất cho khí nạp Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ bao gồm bơm cao áp, đường ống cao áp, vòi phun nhiên liệu và cơ cấu dẫn động bơm cao áp, nhằm cung cấp nhiên liệu mới vào xilanh.

Sự chênh lệch giữa nhiệt độ cực đại khi cháy nhiên liệu và nhiệt độ thấp nhất cuối quá trình giãn nở (900  1500oK) là yếu tố quan trọng giúp động cơ hoạt động hiệu quả và đạt được hiệu suất cao.

Mặc dù nhiệt độ cháy trong động cơ rất cao, nhưng quá trình cháy diễn ra theo chu kỳ và các chi tiết tiếp xúc với khí cháy được làm mát nhờ hệ thống làm mát Đồng thời, các bề mặt chuyển động giữa các chi tiết được bôi trơn bởi hệ thống bôi trơn, giúp động cơ hoạt động ổn định và bền bỉ, đảm bảo độ tin cậy cao.

Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong

- Hiệu suất có ích cao: Đối với động cơ diesel hiện đại hiệu suất có ích có thể đạt

36  49% trong khi đó hiệu suất của thiết bị động lực tua-bin hơi chỉ 22  28%, của thiết bị máy hơi nước không quá 16%, của thiết bị tua-bin khí khoảng 30%

Động cơ đốt trong có ưu điểm nổi bật về kích thước và trọng lượng so với động cơ đốt ngoài khi cùng công suất Điều này là do động cơ đốt trong không cần các thiết bị phụ trợ như nồi hơi, buồng cháy, máy nén và thiết bị ngưng hơi, giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu khối lượng tổng thể.

- Tính cơ động cao: Khởi động nhanh và luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng khởi động Có thể điều chỉnh kịp thời công suất theo phụ tải

- Dễ tự động hoá và điều khiển từ xa

- Ít gây nguy hiểm khi vận hành (ít có khả năng gây hoả hoạn và nổ vỡ thiết bị)

- Nhiệt độ xung quanh tương đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy làm việc

- Không tốn nhiên liệu khi ngừng động cơ

- Không cần nhiều người vận hành bảo dưỡng

- Khả năng quá tải kém (thường không quá 10% về công suất, 3% về vòng quay trong thời gian một giờ)

- Không ổn định khi làm việc ở tốc độ thấp

- Rất khó khởi động khi đã có tải

- Công suất lớn nhất của thiết bị không cao lắm (công suất của động cơ đốt trong không vượt quá 40  45 ngàn mã lực hoặc 30  37 ngàn KW)

- Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tương đối khắt khe và đắt tiền

- Cấu tạo của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, yêu cầu chính xác cao

- Động cơ làm việc khá ồn, nhất là động cơ cao tốc

- Yêu cầu thợ máy phải có trình độ kỹ thuật cao.

Động cơ 4 kỳ

2.5.1: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết Động cơ diesel 4 kỳ là loại động cơ diesel hoàn thành một chu trình công sau 4 hành trình piston tương ứng với hai vòng quay trục khuỷu, tức 720 o góc quay trục khuỷu

Hình 2-3 : Chu kì làm việc của động cơ Diesel 4 kì

Chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ gồm 4 quá trình: nạp, nén, nổ (cháy giãn nở sinh công) và xả

Piston di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) với supap hút mở và supap xả đóng Khi piston hạ xuống, thể tích trong xilanh phía trên piston tăng lên, dẫn đến áp suất trong xilanh giảm Sự chênh lệch áp suất này tạo điều kiện cho không khí từ bên ngoài được hút vào xilanh qua bầu lọc khí, ống hút và supap hút Khi piston đạt đến điểm chết dưới, supap hút sẽ đóng hoàn toàn, kết thúc quá trình nạp khí, được thể hiện qua đoạn r – a trên đồ thị công chỉ thị của động cơ.

Trong quá trình nén, cả supap hút và supap xả đều đóng kín, khiến piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT Khi piston đi lên, thể tích trong xilanh giảm dần, dẫn đến việc không khí trong xilanh bị nén lại rất nhanh, chỉ còn khoảng 1/15 - 1/22 thể tích ban đầu Kết quả là áp suất khí nén tăng cao, có thể đạt tới 40 - 50Kg/cm2, cùng với nhiệt độ không khí tăng lên từ 500 đến 700 độ C, vượt xa nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu.

Khi piston đạt đến điểm chết trên (ĐCT), nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt dưới dạng sương mù, đánh dấu sự kết thúc của quá trình nén khí Quá trình nén khí này được thể hiện qua đoạn a – c trên đồ thị công chỉ thị của động cơ.

 Quá trình cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ)

Khi các supap vẫn đóng kín, piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vào buồng đốt gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Quá trình cháy diễn ra với khoảng 40% nhiên liệu trong điều kiện gần như đẳng tích, trong khi 60% còn lại cháy ở điều kiện gần như đẳng áp Nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy tăng mạnh, có thể đạt tới 60 - 120 Kg/cm² và 1500 - 2000°C Khí cháy giãn nở mạnh mẽ, đẩy piston đi xuống và thông qua cơ cấu biên làm quay trục khuỷu Toàn bộ quá trình cháy và giãn nở kết thúc tại điểm b, tương ứng với lúc piston ở ĐCD.

Hình 2-4 : Đồ thị công chỉ thị (p – v) lý thuyết của động cơ diesel 4 kỳ không tăng áp

 Quá trình thải khí (kỳ xả)

Supap xả mở và supap hút đóng, khi piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT Tại ĐCD, supap xả mở cho khí thải trong xilanh thoát ra ngoài, sau đó piston tiếp tục đẩy khí thải ra Khi piston đạt điểm chết trên, supap xả đóng lại và supap hút mở ra, cho phép không khí được nạp vào xilanh để khởi động chu trình mới Quá trình này diễn ra liên tục, giúp động cơ hoạt động ổn định Sự xả khí cháy được thể hiện qua đoạn b – d1 trên đồ thị công của động cơ.

2.5.2: Các nhận xét về chu trình lý thuyết:

Trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công, các quá trình còn lại điều tiêu tốn công và làm nhiệm vụ phục vụ cho quá trình sinh công Sự quay trục động cơ trong thời gian của ba hành trình còn lại xảy ra nhờ dự trữ năng lượng mà bánh đà đã tích luỹ được trong thời gian hành trình công tác của piston hoặc nhờ công của các xilanh khác Để khởi động động cơ, đầu tiên cần nhờ năng lượng bên ngoài quay nó (bằng không khí nén hay là bằng động cơ điện), và chỉ sau khi nén không khí trong xilanh và cung cấp nhiên liệu có thể nhận được sự bốc cháy, sau đó động cơ mới bắt đầu tự hoạt động

Mỗi quá trình trong động cơ (hút, nén, nổ, xả) diễn ra trong hành trình 180 độ quay của trục khuỷu Các supap mở và đóng tại vị trí điểm chết của piston, dẫn đến việc không tận dụng được tính lưu động của khí Hệ quả là quá trình nạp không đầy và thải không sạch, ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình cháy của nhiên liệu, từ đó làm giảm hiệu suất động cơ.

Nếu nhiên liệu được phun vào buồng đốt đúng lúc piston ở ĐCT, điều này không hiệu quả vì nhiên liệu cần thời gian để chuẩn bị cháy Thời gian này bao gồm việc hòa trộn với khí nén, bốc hơi và hấp thụ nhiệt để đạt đến nhiệt độ tự bốc cháy Thời gian này được gọi là thời gian trì hoãn sự cháy (i).

Khi nhiên liệu được phun đúng thời điểm piston ở ĐCT, quá trình cháy sẽ bị ảnh hưởng do piston đã hạ xuống một đoạn, dẫn đến tăng thể tích trong xilanh và giảm áp suất cũng như nhiệt độ của hỗn hợp Điều này trực tiếp tác động đến chất lượng cháy của nhiên liệu.

Do vậy công sinh ra của quá trình giãn nở sẽ giảm làm công suất động cơ giảm

Để phun hết lượng nhiên liệu vào buồng đốt, cần một khoảng thời gian nhất định Nếu nhiên liệu được phun vào sau không kịp cháy hoặc cháy không hiệu quả, nó sẽ bị thải ra ngoài, dẫn đến giảm hiệu suất động cơ.

Động cơ 2 kỳ

Động cơ diesel 2 kỳ là loại động cơ hoàn thành một chu trình công tác trong hai hành trình của piston, tương ứng với một vòng quay 360 độ của trục khuỷu.

Động cơ 2 kỳ được phân thành hai loại chính: động cơ quét vòng và động cơ quét thẳng Trong đó, động cơ quét vòng được chia nhỏ thành hai dạng: động cơ quét vòng đặt ngang, với cửa quét và cửa xả đối diện nhau, và động cơ quét vòng đặt một bên, nơi cửa quét và cửa xả nằm cùng một bên.

2.6.1: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng

Hình 2-5 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng đặt ngang

2.6.2: Đặc điểm cấu tạo của động cơ 2 kì quét vòng

Các cửa nạp và cửa xả được bố trí đối diện nhau trên thành xilanh, với mép trên của cửa xả cao hơn cửa nạp Hướng vát lên của các cửa nạp giúp dòng khí nạp đi lên sát nắp xilanh, đảm bảo việc làm sạch hiệu quả phía trên xilanh.

- Việc đóng mở các cửa khí do piston đảm nhiệm, piston thường làm có đỉnh lồi

Do đặc điểm kết cấu của động cơ, động cơ không thể tự hút không khí, vì vậy cần có cơ cấu tăng áp suất để đảm bảo áp suất cho khí nạp.

Để nạp khí vào xilanh, áp suất của khí nạp phải lớn hơn áp suất trong xilanh tại thời điểm nạp Thông thường, để tăng áp suất khí nạp, người ta sử dụng phương pháp cơ giới, như quạt gió do động cơ điện lai hoặc trích công suất từ trục động cơ để điều khiển quạt Đối với động cơ công suất lớn, áp suất được tăng cường bằng cách sử dụng tua-bin khí xả, tận dụng luồng khí xả để quay tua-bin, từ đó quay máy nén và nén không khí vào xilanh động cơ.

- Chu trình công tác được thực hiện trong 2 hành trình piston:

Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên

Khi piston ở điểm chết dưới, cả cửa nạp và thải đều mở, cho phép khí nạp được bơm vào xilanh với áp suất từ 1,15 đến 1,2 bar Áp suất này lớn hơn áp suất khí thải trong xilanh, giúp khí nạp đẩy khí thải ra ngoài qua cửa thải Giai đoạn này được gọi là giai đoạn quét khí hoặc giai đoạn thay khí, vì nó vừa loại bỏ khí cũ vừa nạp khí mới vào xilanh.

Piston di chuyển từ điểm chết dưới (ĐCD) lên, trong khi các cửa nạp và thải dần dần đóng lại Khi piston lên một đoạn, cửa nạp sẽ được đóng kín trước tiên, theo chỉ thị trên đồ thị.

Khi cửa nạp đóng lại và khí nạp ngừng vào xilanh, khí thải vẫn tiếp tục thoát ra ngoài do cửa thải vẫn mở, giai đoạn này được gọi là giai đoạn xả khí sót Trong giai đoạn này, một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải, vì vậy còn được gọi là giai đoạn lọt khí Giai đoạn này kết thúc khi piston đi lên và đóng kín cả cửa thải, đánh dấu sự kết thúc của quá trình lọt khí.

Piston di chuyển lên điểm chết trên, thực hiện quá trình nén khí tương tự như trong động cơ 4 kỳ, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng về áp suất và nhiệt độ khí nén Khi piston gần đạt điểm chết trên, nhiên liệu được phun vào xilanh dưới dạng sương mù thông qua vòi phun.

Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén với nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Phần nhiên liệu đầu tiên cháy ở thể tích không đổi theo đường (cz'), trong khi phần còn lại cháy theo áp suất không đổi (theo đường z'z) Sau đó, sản phẩm cháy sẽ trải qua quá trình giãn nở (đường ze).

Sản phẩm cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu thực hiện giai đoạn sinh công

Khi piston di chuyển xuống, cửa thải sẽ mở ra tại điểm e, cho phép khí thải trong xilanh xả ra ngoài, dẫn đến việc áp suất trong xilanh giảm gần bằng áp suất bên ngoài Giai đoạn này được gọi là giai đoạn xả tự do, rất quan trọng trong quá trình hoạt động của động cơ Cần tính toán thời gian xả sao cho áp suất trong xilanh hạ xuống thấp hơn áp suất khí nạp trước khi piston mở cửa nạp Giai đoạn này được biểu thị bằng đường ek.

Khi piston di chuyển xuống, các cửa nạp mở ra (tại điểm k) cho phép khí nạp được thổi vào xilanh, đồng thời đẩy khí thải ra ngoài Quá trình này thực hiện việc thay thế khí thải bằng khí mới, chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.

Hình 2-6 : Đồ thị công chỉ thị của động cơ 2 kì

- Trong hai hành trình của piston có một hành trình sinh công

- Mỗi hành trình của piston không làm riêng một nhiệm vụ như ở động cơ bốn kỳ mà làm nhiều nhiệm vụ

Hành trình 1: Làm các nhiệm vụ xả, nạp, nén

Hành trình 2: làm các nhiệm vụ sinh công, xả, nạp

Trong hành trình 1, giai đoạn xả khí sót gây tổn thất khí nạp, vì vậy cần giảm thiểu giai đoạn này Tuy nhiên, kích thước của giai đoạn xả khí sót lại phụ thuộc vào giai đoạn xả tự do của hành trình 2.

2.6.3: Sơ đồ cấu tạo của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng Động cơ có supap xả bố trí trên nắp xilanh được điều khiển bằng một cơ cấu phân phối trích từ trục khuỷu Các cửa nạp được bố trí xung quanh trên thành xilanh, hướng vát lên trên để tạo hướng đi của dòng khí thẳng từ ĐCD lên ĐCT Việc đóng mở các cửa nạp do piston đảm nhiệm Bắt buộc phải có cơ cấu tăng áp khí nạp

Hình 2-7 : Nguyên lí kết cấu của động cơ 2 kì quét thẳng

2.6.4: Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng

Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT với cả cửa nạp và supap xả đều mở, thực hiện các nhiệm vụ quét khí, nạp khí, nén khí và phun nhiên liệu tương tự như động cơ quét vòng Điểm khác biệt chính là giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở động cơ này có thể điều chỉnh, cho phép giảm thiểu đến mức tối thiểu, thậm chí có thể đóng supap xả trước khi cửa nạp đóng.

So sánh động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ

Qua nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của động cơ 4 kỳ và 2 kỳ cho thấy mỗi loại đều có ưu nhược điểm, có thể so sánh như sau:

Nếu hai động cơ có cùng kích thước đường kính xilanh D, hành trình piston S, số vòng quay n và số xilanh, thì công suất của động cơ 2 kỳ có thể gấp đôi công suất của động cơ 4 kỳ Điều này được thể hiện qua công thức N = k S.D²n.i.

Động cơ hai kỳ tiêu thụ nhiên liệu gấp đôi và số lần sinh công cũng gấp đôi so với động cơ bốn kỳ Tuy nhiên, công suất của động cơ hai kỳ chỉ lớn hơn từ 1,6 đến 1,8 lần so với động cơ bốn kỳ do một số lý do nhất định.

- Tổn thất công suất để lai bơm quét khí

Trong hành trình của piston động cơ hai kỳ, quá trình nạp và thải khí diễn ra đồng thời, dẫn đến việc một phần khí nạp mới có thể bị lọt ra ngoài khi cửa quét đã đóng nhưng cửa thải vẫn còn mở.

- Thải khí không sạch, nạp khí không đầy nên cháy không tốt

Quá trình quét sạch khí thải và nạp khí mới vào xilanh của động cơ 4 kỳ diễn ra hoàn hảo hơn so với động cơ 2 kỳ, nhờ vào việc thực hiện trong hai hành trình của piston Mặc dù động cơ 2 kỳ có cấu tạo đơn giản hơn, đặc biệt khi sử dụng sơ đồ quét vòng do không có các supap nạp và thải, nhưng vẫn cần bơm quét khí để thực hiện việc trao đổi khí hiệu quả.

Mô men quay tác dụng lên trục khuỷu của động cơ hai kỳ ổn định hơn so với động cơ bốn kỳ khi có cùng số xilanh, do số hành trình sinh công nhiều hơn Điều này dẫn đến ứng suất nhiệt của các chi tiết động cơ hai kỳ, đặc biệt là nhóm piston - xilanh, cao hơn so với động cơ bốn kỳ, vì nhiệt độ bình quân trong xilanh lớn hơn.

Động cơ 4 kỳ cho phép thay đổi góc phân phối một cách dễ dàng hơn so với động cơ 2 kỳ Việc điều chỉnh chỉ cần thay đổi vị trí của mặt cam trên trục phân phối, từ đó có thể thay đổi góc mở sớm và góc đóng muộn một cách linh hoạt.

Động cơ 4 kỳ có góc ứng với quá trình cháy và giãn nở lớn hơn so với động cơ 2 kỳ, với khoảng 140 độ cho động cơ 4 kỳ và 100 - 120 độ cho động cơ 2 kỳ Nhờ vào ứng suất nhiệt của xilanh nhỏ hơn, động cơ 4 kỳ có thể tăng công suất dễ dàng hơn thông qua phương pháp tăng áp đơn giản hơn.

Tính kinh tế của động cơ 4 kỳ và 2 kỳ khá tương đương, ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt Đặc biệt, động cơ 4 kỳ tăng áp cao có khả năng đạt mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 140g/kWh, cho thấy tiềm năng tiết kiệm năng lượng vượt trội.

Kết cấu của động cơ diesel

2.8.1: Kết cấu phần tĩnh động cơ diesel

Phần tĩnh của động cơ diesel bao gồm những bộ phận chính sau đây:

Các phần này liên kết chặt chẽ, tạo thành một khối thống nhất vững chắc, là nền tảng cho hoạt động của động cơ Phần tĩnh đóng góp khoảng 70% trọng lượng của động cơ.

Nắp xilanh cùng với sơmi xilanh và đỉnh piston tạo thành buồng đốt, quyết định hình dáng và thể tích buồng đốt Cố định sơmi xilanh

Vị trí lắp đặt cho các chi tiết như vòi phun, van an toàn, và hệ thống đường ống nạp, thải khí cho động cơ 4 kỳ hoặc đường thải khí cho động cơ 2 kỳ rất quan trọng Ngoài ra, việc bố trí van khởi động cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

Nắp xilanh hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, nơi mặt dưới tiếp xúc với khí cháy, dẫn đến việc phải chịu áp suất và nhiệt độ cao, cùng với sự ăn mòn Nó cũng phải chịu lực nén từ việc siết chặt đai ốc các bu lông kết nối với xilanh, đồng thời đối mặt với ứng suất nhiệt lớn.

Sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các bề mặt làm việc có thể gây ra tình trạng mài mòn và va đập, đặc biệt là tại bệ đặt supap Ngoài ra, các bề mặt này cũng phải chịu sự ăn mòn do nước làm mát và khí xả, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của thiết bị.

Hình 2-8: Nắp xilanh của động cơ 2 kì quét thẳng

Nắp xilanh của động cơ diesel là một chi tiết phức tạp, được chế tạo bằng phương pháp đúc Hình dáng bên ngoài thường là khối hộp với đáy hình vuông, chữ nhật, tròn hoặc lục giác Đối với động cơ cỡ nhỏ, các nắp xilanh có thể được đúc liền thành một khối chung.

Nắp xilanh động cơ cỡ lớn thường được đúc riêng cho từng xilanh, với một số trường hợp được ghép từ hai nửa Nửa dưới thường làm bằng thép chịu nhiệt hoặc hợp kim chất lượng cao, trong khi nửa trên được chế tạo từ kim loại thông thường Đối với động cơ hoạt động với cường độ cao, buồng đốt thường được đặt phía trên nắp xilanh để tối ưu hiệu suất.

Nắp xilanh trong buồng cháy phải chịu áp suất và nhiệt độ cao, vì vậy nó được thiết kế với các hốc nước làm mát Nước được dẫn từ áo nước ở nắp xilanh qua ống dẫn, bao quanh các bề mặt cần làm mát trước khi được thải ra ngoài.

Trên nắp xilanh, có lỗ để gắn vòi phun cùng với các lỗ khác phục vụ cho việc lắp đặt supap nạp, supap xả, supap khởi động, supap an toàn và thiết bị đo đồ thức công chỉ thị.

Nắp xilanh được lắp đặt chắc chắn trên gờ của xilanh nhờ gờ vòng và các vít cấy Để đảm bảo độ kín cần thiết giữa các bề mặt lắp ghép, cần sử dụng miếng đệm làm bằng đồng mềm.

Bề mặt chịu nhiệt của nắp xilanh có thể có nhiều hình dạng khác nhau, bao gồm phẳng, vòng hoặc phức tạp Hình dạng của nắp và cách bố trí các lỗ lắp vòi phun nhiên liệu, supap hút, supap xả, van khởi động, cùng với các khoang nước làm mát và các đường dẫn khí, nước, dầu bôi trơn đều phụ thuộc vào phương pháp trộn nhiên liệu, hệ thống quét, và cấu trúc của xilanh và piston.

Kết cấu bên trong nắp xilanh cần được thiết kế với độ dày thành vách phân bố đồng đều, nhằm ngăn chặn hiện tượng giãn nở không đồng nhất và giảm thiểu ứng suất biến dạng nội tại lớn.

Bên ngoài nắp xilanh được gia công để lắp nhiều chi tiết: hệ thống ống hút, ống xả, giàn điều khiển supap

Kết hợp piston và nắp xilanh tạo nên không gian làm việc cho chất khí, hình thành buồng đốt nhiên liệu trong động cơ Xilanh cũng đóng vai trò là ống dẫn hướng cho piston di chuyển lên xuống Đối với động cơ 2 kỳ, xilanh được thiết kế với các cửa để nạp và thải khí.

Sơmi xilanh, hay ống lót xilanh, là một bộ phận quan trọng trong động cơ Đối với động cơ cỡ nhỏ, thân và sơmi xilanh thường được chế tạo liền một khối Trong khi đó, đối với các động cơ lớn, thân xilanh và sơmi xilanh được sản xuất riêng biệt, sau đó sơmi xilanh sẽ được lồng vào trong thân xilanh để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Bộ phận này chứa sơmi xilanh, kết hợp với sơmi xilanh để tạo ra các không gian nước làm mát, đồng thời là nơi lắp đặt các cơ cấu phụ như trục phân phối khí và bơm cao áp.

Thân xilanh được sản xuất bằng phương pháp đúc, có thể là đúc rời hoặc đúc liền với thân động cơ Đối với động cơ cỡ nhỏ, thân xilanh thường được đúc liền để tăng cường độ cứng Trong khi đó, với động cơ cỡ lớn, thân xilanh thường được chế tạo riêng cho từng xilanh hoặc từng đôi xilanh, sau đó được kết nối với thân động cơ chung bằng bulông hoặc gudông.

HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ

Các hệ thống phục vụ động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo động cơ hoạt động tin cậy, an toàn và tiết kiệm Những hệ thống này bao gồm hệ thống nhiên liệu, bôi trơn, làm mát, trao đổi khí và hệ thống khởi động – đảo chiều.

2.9.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp đủ lượng nhiên liệu cho động cơ đúng thời điểm, đồng thời đảm bảo chất lượng phun sương của nhiên liệu Điều này giúp động cơ hoạt động ổn định, an toàn, tin cậy và tiết kiệm chi phí.

2.9.1.2 Phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu được phân loại dựa theo các tiêu chí như sau:

 Theo phương pháp cung cấp nhiên liệu:

- Hệ thông phun nhiên liệu trực tiếp

- Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp

 Hệ thống nhiên liệu trực tiếp

Hệ thống nhiên liệu trực tiếp sử dụng bơm cao áp cơ khí để truyền dẫn nhiên liệu qua ống dẫn áp suất cao đến vòi phun Nhiên liệu với áp suất cao được tạo ra bởi bơm cao áp và được phun trực tiếp vào buồng đốt của động cơ.

Hình 2-24 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp

Kết cấu đơn giản và gọn nhẹ của sản phẩm mang lại khả năng cung cấp nhiên liệu nhanh chóng trong mọi chế độ hoạt động, đồng thời đảm bảo tính tin cậy cao.

Nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệu là áp suất phun giảm ở các chế độ vòng quay thấp của động cơ, làm giảm chất lượng phun sương Điều này dẫn đến quá trình cháy không hiệu quả khi động cơ hoạt động ở tốc độ quay nhỏ.

 Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp (hệ thống phun tích năng)

Hình 2-25 : Hệ thống nhiên liệu gián tiếp – Hệ thống common rail

1 - Bơm 2 - Phin lọc 3 - Van lưu lượng

4 - Van điều tiết 5 - Bơm cao áp 6 - Van điều khiển áp suất cao

Hệ thống này sử dụng nhiên liệu có áp suất cao từ BCA, nhưng không trực tiếp đưa đến vòi phun Thay vào đó, nhiên liệu được chứa trong bình áp suất cao, gọi là bộ phận tích năng, trước khi được phân phối qua bộ phận đặc biệt Điều này đảm bảo nhiên liệu được cung cấp đúng lượng và đúng thời điểm vào buồng đốt động cơ.

Hệ thống này có thể có bình chứa lớn hoặc nhỏ, đáp ứng nhu cầu phun nhiên liệu một lần hoặc nhiều lần Khi bình chứa tích năng lớn, BCA sẽ cung cấp nhiên liệu liên tục, không phụ thuộc vào thời điểm phun với áp suất cao, lớn hơn nhiều so với thể tích phun một lần.

Phun nhiên liệu diễn ra với áp suất ổn định, đảm bảo chất lượng phun cao trong dải tốc độ quay và phụ tải rộng Do đó, phương pháp này thường được áp dụng cho động cơ diesel tàu thuỷ, đặc biệt là khi có yêu cầu khắt khe về phun nhiên liệu ở chế độ phụ tải nhỏ.

Nhược điểm: Hệ thống có kết cấu phức tạp, đắt tiền

 Dựa vào loại nhiên liệu sử dụng cho động cơ

- Nhiên liệu nặng (MFO, HFO, FO)

Nhiên liệu nặng hay nhẹ tuỳ theo tỷ trọng nhiên liệu

Với nhiên liệu có tỷ trọng: ≤ 0,86 g/cm3 thì được gọi là dầu nhẹ (A)

0,86 - 0,92g/cm3 thì được gọi là dầu nhẹ (B) ≥0,93g/cm3 thì được gọi là dầu nặng (C)

Hệ thống nhiên liệu nhẹ sử dụng nhiên liệu có tỷ trọng nhỏ dưới 0,92g/cm3 và độ nhớt thấp dưới 30cSt ở 50°C Với nhiệt độ đông đặc thấp và ít tạp chất như nước, lưu huỳnh, cốc, tro, xỉ nhỏ, hệ thống này không yêu cầu hâm nóng nhiên liệu và có thể không cần máy lọc ly tâm.

Hình 2-26 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nhẹ

Hệ thống nhiên liệu nhẹ được sử dụng cho động cơ trung tốc và cao tốc có công suất nhỏ, trong khi động cơ công suất lớn thường kết hợp với hệ thống nhiên liệu nặng Nhiên liệu từ két chứa được bơm chuyển vào két lắng qua hộp van, nơi các tạp chất và nước lắng xuống và được xả ra ngoài qua các van xả Sau đó, nhiên liệu được bơm lên két trực nhật qua phin lọc; nếu chất lượng dầu không đạt yêu cầu, có thể lắp thêm máy lọc ly tâm trước khi chuyển đến két trực nhật Cuối cùng, nhiên liệu từ két trực nhật được bơm tới bơm cao áp và phun vào xilanh động cơ, trong một số hệ thống khác, nhiên liệu được chuyển từ két trực nhật tới BCA nhờ trọng lực.

 Hệ thống nhiên liệu nặng

Hệ thống nhiên liệu cho động cơ diesel trung tốc và thấp tốc với công suất lớn sử dụng nhiên liệu có tỷ trọng cao (trên 0,92g/cm3) và độ nhớt lớn (trên 30cSt ở 50°C) Để đảm bảo hiệu suất, cần trang bị các thiết bị hâm nóng trong két chứa trước máy lọc ly tâm và trước BCA Đồng thời, các đường ống dẫn nhiên liệu phải được bọc cách nhiệt, và hệ thống này nhất thiết phải có các máy lọc ly tâm để loại bỏ tạp chất như nước, lưu huỳnh và cốc lớn.

Để loại bỏ tạp chất và nước khỏi nhiên liệu, cần thiết phải sử dụng hệ thống nhiên liệu nặng cho động cơ Đồng thời, khi tàu khởi động, manơ hoặc chuẩn bị ra vào cảng, việc bố trí thêm một hệ thống nhiên liệu nhẹ là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.

Hình 2-27 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu nặng

Nhiên liệu từ két chứa dưới hầm tàu được bơm lên và qua bầu lọc trước khi vào két lắng FO Tại đây, các tạp chất và nước sẽ lắng xuống và được xả ra ngoài qua các van xả Để cải thiện quá trình lắng, nhiên liệu trong két lắng có thể được hâm sơ bộ.

Nhiên liệu từ két lắng được bơm qua hộp van V-4 đến bầu hâm của máy lọc, sau đó tiếp tục đến máy lọc ly tâm qua van V-6 Quá trình này giúp tách bỏ nước và cặn bẩn, đảm bảo chất lượng nhiên liệu.

Nhiên liệu được chuyển từ két trực nhật FO qua van V-7, sau đó chảy vào két hòa trộn qua van 3 ngả Tại đây, nhiên liệu được lọc qua phin lọc và bơm cấp dầu, tiếp tục được xử lý tại bầu hâm để đảm bảo độ nhớt 2,5 - 40BY theo quy định của BCA Cuối cùng, nhiên liệu được đưa qua đường ống cao áp và vòi phun vào xilanh động cơ.

 Các chi tiết chính của hệ thống nhiên liệu

KHAI THÁC ĐỘNG CƠ

Trước khi khởi động động cơ, cần thực hiện giai đoạn chuẩn bị để đảm bảo rằng động cơ, các trang thiết bị, đường ống và nồi hơi đều ở trạng thái kỹ thuật tốt.

Sau khi nhận lệnh từ thuyền trưởng, máy trưởng cần chuẩn bị động cơ theo đúng quy định Thời gian chuẩn bị khởi động động cơ phải tuân thủ theo hướng dẫn của nhà máy chế tạo, từ khi bắt đầu chuẩn bị cho đến khi động cơ được khởi động.

Công việc chuẩn bị khởi động và khởi động động cơ phải tiến hành theo qui trình được nhà máy chế tạo hướng dẫn

Trước khi khởi động động cơ, nhiệt độ không khí trong buồng máy không được thấp hơn 8oc Trong trường hợp cần thiết phải sấy nóng động cơ

 Kiểm tra trước khi khởi động:

Kiểm tra hoạt động của trạm điện thoại buồng máy, các phương tiện liên lạc giữa buồng máy và ca bin lái

Kiểm tra số chỉ các đồng hồ ở buồng máy và ca bin lái cho thật khớp nhau

Kiểm tra các phương tiện chiếu sáng và đề phòng sự cố

Kiểm tra tình hình làm việc của các phương tiện phòng chữa cháy trong buồng máy

Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của máy lái

 Trong thời gian chuẩn bị khởi động:

Trong quá trình chuẩn bị khởi động, sĩ quan trực ca cần ghi chép vào sổ nhật ký vận hành tất cả các mệnh lệnh từ ca bin lái và máy trưởng, thời gian thực hiện các thao tác chuẩn bị máy, cũng như kết quả kiểm tra và đo đạc.

Sau khi hoàn tất việc chuẩn bị máy, sĩ quan trực ca cần thông báo cho máy trưởng Động cơ chỉ được khởi động khi nhận được lệnh từ máy trưởng.

 Chuẩn bị hệ thống bôi trơn

Kiểm tra dầu bôi trơn trong hệ thống, nếu thiếu phải bổ sung

Khi hâm nóng dầu bôi trơn, nhiệt độ cần duy trì từ 15-18°C đến 45°C Nếu không có thiết bị hâm dầu chuyên dụng, có thể sử dụng động cơ để hâm nóng dầu trong quá trình sấy nóng động cơ.

Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của các thiết bị bôi trơn áp lực, cần nạp đầy dầu bôi trơn và cung cấp dầu cho các vị trí bằng bơm tay hoặc thiết bị chuyên dụng Đồng thời, kiểm tra và điều chỉnh lượng dầu bôi trơn cho các bộ phận, chi tiết cần thiết, cũng như các bầu tra mỡ ép để duy trì hiệu quả hoạt động.

Kiểm tra các bộ phận lọc dầu, bình làm mát dầu và các bộ điều chỉnh nhiệt độ là rất quan trọng Đảm bảo rằng các van trên đường ống dẫn dầu bôi trơn được xoay đúng với vị trí làm việc sẽ giúp duy trì hiệu suất hoạt động tối ưu.

Khởi động bơm dầu độc lập là bước quan trọng trong quá trình vận hành động cơ Đối với động cơ có bơm dầu được dẫn động từ động cơ chính, cần sử dụng bơm dầu dự trữ hoặc bơm tay để đảm bảo cung cấp đủ dầu Điều này giúp tăng dần áp lực dầu bôi trơn và làm mát piston cho đến khi đạt áp suất quy định Trong suốt quá trình này, bơm dầu hoạt động đồng thời với máy để duy trì hiệu suất tối ưu.

Mở các van nước tuần hoàn của bình làm mát dầu Kiểm tra nước làm mát xem có lẫn dầu không

 Chuẩn bị hệ thống làm mát

 Đối với động cơ làm mát trực tiếp bằng nước biển:

Để đảm bảo hệ thống làm mát hoạt động hiệu quả, cần xoay các van trên đường ống đúng với vị trí làm việc Trước khi khởi động, hãy chuẩn bị và khởi động bơm nước độc lập nếu có Tăng dần áp suất nước làm mát đến mức công tác và kiểm tra sự rò rỉ trong các hệ thống đường ống Sau khi nhận mệnh lệnh "chuẩn bị" từ buồng chỉ huy, hãy xoay các van của hệ thống làm mát sang vị trí cung cấp nước biển bằng bơm lai từ động cơ.

Trong điều kiện thời tiết lạnh giá, khi nhiệt độ nước làm mát dưới 15°C, cần tiến hành sấy nóng động cơ từ từ đến mức 25-45°C bằng thiết bị sấy nóng hoặc nước nóng từ máy phụ Nếu sử dụng hơi nước để sấy nóng, phải kiểm tra xem tất cả các khoang làm mát đã đầy nước chưa, sau đó dẫn hơi nước với áp suất dưới 2,5 Kg/cm² vào phần dưới bệ xi lanh và sấy nóng từ từ không vượt quá 45°C Nghiêm cấm việc sấy động cơ chỉ bằng hơi nước khi khoang làm mát chưa có nước.

 Đối với hệ thống làm mát kín cần phải:

Kiểm tra lượng nước ngọt trong HTLM nếu thiếu phải bổ sung

Để chuẩn bị cho quá trình làm mát, hãy điều chỉnh các van trên đường ống về vị trí làm việc thích hợp Tiến hành khởi động bơm nước ngọt và từ từ tăng áp suất nước làm mát cho đến khi đạt áp suất làm việc Đảm bảo xả hết không khí ra khỏi hệ thống để hoạt động hiệu quả.

Kiểm tra tình trạng làm việc của bộ điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát

Tiến hành chuẩn bị khởi động và khởi động bơm nước tuần hoàn của HTLM, mở các van nước tuần hoàn của HTLM, kiểm tra lượng nước tuần hoàn

Xoay các van khoá trên đường ống làm mát vòi phun đến vị trí làm việc đúng cách Sau đó, chuẩn bị và khởi động các bơm nước, nhiên liệu hoặc dầu để làm mát vòi phun hiệu quả.

 Chuẩn bị hệ thống nhiên liệu:

Kiểm tra mức nhiên liệu trong két trực nhật, xả cặn, xả nước trong két trực nhật và két lắng

Kiểm tra bộ lọc nhiên liệu và xả nước lắng đọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu Đảm bảo rằng các van trên đường ống nhiên liệu được xoay đúng vị trí hoạt động Cuối cùng, nạp đầy nhiên liệu vào các đường ống cho đến khi loại bỏ hoàn toàn không khí trong hệ thống.

Kiểm tra xem các cơ cấu điều chỉnh cấp nhiên liệu của BCA có bị kẹt hay không Đối với động cơ sử dụng nhiên liệu nặng, cần xoay các van tương ứng để chuyển sang chế độ làm việc với nhiên liệu nhẹ trong quá trình khởi động.

Nếu sử dụng nhiên liệu có độ nhớt cao thì phải hâm nóng các đường ống của hệ nhiên liệu phù hợp với bản hướng dẫn

Tiến hành khởi động bơm cấp và bơm tuần hoàn nhiên liệu

 Chuẩn bị hệ thống khởi động, quét gió:

Trước khi khởi động, cần kiểm tra áp suất không khí trong các bình chứa; nếu áp suất thấp, phải nạp thêm Nước và dầu phải được xả ra khỏi chai gió, và khí nén trước khi vào bình chứa cần được làm mát đến nhiệt độ không quá 40 độ C Việc nạp khí chưa được làm mát vào bình chứa là nghiêm cấm, vì có thể gây ra hiện tượng nổ đường ống khí và các bình chứa Ngoài ra, cần tránh va chạm mạnh vào đường ống khí cao áp.

NỒI HƠI TÀU THỦY

Định nghĩa và phân loại nồi hơi tàu thủy

Nồi hơi tàu thuỷ là thiết bị chuyển đổi năng lượng từ chất đốt như dầu, than, củi thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao Thiết bị này cung cấp hơi nước cho động lực chính, các máy phụ và nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên Để bơm nước vào nồi hơi, cần tạo áp lực để vượt qua áp lực nước trong nồi và lực cản của đường ống cấp nước.

Nồi hơi có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm mục đích sử dụng hơi, kết cấu, loại nhiên liệu, thông số hơi và tuần hoàn nước Tuy nhiên, trên tàu, phân loại thường dựa vào cách quét khí lò và sự chuyển động của nước trên bề mặt đốt nóng.

Nồi hơi ống nước là loại nồi hơi trong đó hỗn hợp nước và hơi được dẫn qua các ống, trong khi ngọn lửa và khói lò được quét bên ngoài Thiết bị này được sử dụng để tạo ra dòng hơi có áp suất và nhiệt độ cao, phục vụ cho các ứng dụng công suất lớn như cung cấp hơi cho tua-bin động cơ đẩy hoặc tua-bin bơm hàng.

Nồi hơi ống lửa là loại nồi hơi mà ngọn lửa và khí lò được quét qua các ống, trong khi hỗn hợp nước và hơi nước bao quanh bên ngoài các ống Loại nồi hơi này thường được ứng dụng để cung cấp hơi cho các mục đích phụ trợ, đặc biệt là trong việc cung cấp lượng hơi nhỏ với áp suất thấp cho động cơ diesel trên tàu hỗ trợ.

Nồi hơi liên hợp ống lửa - ống nước: Là nồi hơi ống lửa mà trong đó bố trí thêm một số ống nước.

Các thông số chính của nồi hơi tàu thủy

Trong nồi hơi tàu thủy, có nhiều khái niệm áp suất quan trọng như áp suất nồi hơi (PN), áp suất của hơi sấy, áp suất hơi giảm sấy và áp suất nước cấp, được đo bằng các đơn vị như Kg/cm2, MPa và atm Áp suất nồi hơi (PN) đại diện cho áp suất của nước và hơi bão hòa trong bầu nồi, tức là áp suất trong bầu nước - hơi.

(Dựa vào PN tra bảng tìm được nhiệt độ bão hoà Ts)

Áp suất hơi sấy (Phs) là áp suất hơi khi ra khỏi bộ sấy, với giá trị Phs < PN trong khoảng 1 đến 4 atm Áp suất hơi giảm sấy (Pgs) là áp suất hơi sau bộ giảm sấy, có Pgs < Phs Áp suất nước cấp (Pnc) là áp suất sau bầu hâm, trước bầu nồi, và cần cao hơn áp suất nước nồi hơi từ 3 đến 6 atm để vượt qua sức cản, đảm bảo nước được đẩy vào nồi hơi.

Trong nồi hơi, có nhiều khái niệm nhiệt độ quan trọng, bao gồm nhiệt độ hơi bão hòa (Ts), là nhiệt độ của hơi bão hòa trong bầu nồi, và nhiệt độ hơi sấy (Ths), là nhiệt độ của hơi sau bộ sấy hơi.

Nhiệt độ hơi giảm sấy: (Tgs) là nhiệt độ của hơi sau bộ giảm sấy

Nhiệt độ nước cấp (Tnc) là nhiệt độ của nước trước khi vào nồi hơi, trong khi nhiệt độ khói (Tkl) là nhiệt độ của khói thoát ra từ nồi hơi.

Nhiệt độ không khí cấp: (Tkk) là nhiệt độ của không khí cấp vào buồng đốt

Là lượng hơi lớn nhất sinh ra trong 01 giờ của NH dưới điều kiện NH cung cấp hơi ổn định, lâu dài

Ký hiệu: DN Đơn vị: (Kg/h, T/h)

Sản lượng hơi tính theo công thức:

Với Dhs sản lượng hơi sấy, Dgs sản lượng hơi giảm sấy, Dx sản lượng hơi bão hoà

Chú ý: Dx là lượng hơi bão hoà cung cấp cho máy phụ và hệ thống chứ không phải là lượng hơi bão hoà sinh ra tại bầu nồi

Khi cần thiết, nồi hơi có thể quá tải đến sản lượng lớn nhất Dmax = (125  140%)

Ký hiệu: Qi Đơn vị (kCal/h ; kJ/h)

Là nhiệt lượng đã dùng vào việc đun sôi, bốc hơi, sấy hơi nước trong 01 giờ của

NH, tức là nhiệt lượng đã dùng để biến nước cấp thành hơi nước mà NH cung cấp trong

01 giờ (Qi < Qcung cấp: Do tổn thất nhiệt để đốt nóng vỏ, các ống, vách nồi hơi…)

Là tỷ số giữa nhiệt lượng có ích cho NH trên tổng nhiệt lượng do chất đốt toả ra (nhiệt lượng cung cấp cho nồi hơi)

3.2.6: Suất tiêu hao nhiên liệu

Ký hiệu: ge; đơn vị: (kg/mlci h)

Là lượng chất đốt cần dùng để hệ động lực phát ra một mã lực có ích trong 01 giờ

Là bề mặt kim loại hấp nhiệt của chất trao nhiệt (như khí lò, hơi sấy) truyền cho chất nhận nhiệt (nước, hơi nước, không khí)

Diện tích hấp thụ nhiệt phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc với khí trong lò Đối với bộ sưởi không khí và bộ giảm sấy, diện tích này được tính dựa trên đường kính trung bình của ống Bộ sưởi không khí và bộ giảm sấy đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

Trong quá trình sấy, không có nước lưu thông bên trong để làm mát cho ống, nên thành ống cần phải dày để tránh bị đốt cháy Do đó, sự khác biệt lớn giữa đường kính trong và ngoài của ống dẫn đến việc tính diện tích bề mặt hấp nhiệt cần phải dựa vào đường kính trung bình của ống.

Có các dạng mặt hấp nhiệt sau:

- Mặt hấp nhiệt bước xạ: Sb là mặt hấp nhiệt cạnh buồng đốt, trực tiếp tiếp xúc với ngọn lửa

- Mặt hấp nhiệt đối lưu: Sđ là mặt hấp nhiệt ở xa buồng đốt và được khí lò quét qua

- Mặt hấp nhiệt bốc hơi: Sbh là bề mặt hấp nhiệt của khí lò làm cho nước sôi và bốc hơi

- Mặt hấp nhiệt tiết kiệm: Stk chỉ là bề mặt hấp nhiệt của bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sưởi không khí

Là thể tích của không gian đốt cháy nhiên liệu

Ký hiệu: Vbđ Đơn vị: (m 3 ).

Nồi hơi ống lửa

Nồi hơi ống lửa là thiết bị sử dụng khí lò lưu thông bên trong ống để truyền nhiệt cho nước bên ngoài, giúp nước sôi và bay hơi Sau khi trao đổi nhiệt, khí lò sẽ được xả ra qua hệ thống ống khói.

Nồi hơi ống lửa bao gồm nhiều thành phần quan trọng như vỏ nồi hơi, buồng đốt, hộp lửa, mặt sàng trước và sau, các ống lửa, đinh chằng, ống khói, cùng với các thiết bị chỉ báo và thiết bị an toàn.

Buồng đốt có gắn các thiết bị buồng đốt như bơm dầu, quạt gió, thiết bị đánh lửa

Hệ thống cung cấp không khí và nhiên liệu vào buồng đốt, trong khi hộp lửa là không gian để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu chưa cháy Các ống lửa gắn trên hai mặt sàng có nhiệm vụ dẫn khí từ buồng đốt và hộp lửa ra ống khói, đồng thời truyền nhiệt cho nước bao bọc bên ngoài ống Đinh chằng giữ vai trò cố định hai mặt sàng và gắn kết với vỏ NH.

Hình 3-2 : Sơ đồ nồi hơi ống lửa ngược chiều

Nhiên liệu và không khí được đưa vào buồng đốt để thực hiện quá trình cháy, tạo ra khí lò Khí lò sau đó vào hộp lửa, nơi phần nhiên liệu chưa cháy được tiếp tục đốt và phân phối khí cháy cho các ống lửa Tiếp theo, khí cháy đi qua bộ sấy hơi (quá nhiệt), sau đó qua hộp khói, bộ hâm nước tiết kiệm và bộ sưởi không khí trước khi thoát ra ngoài.

Nước trong bầu nồi hấp thụ nhiệt từ buồng đốt và các ống lửa, dẫn đến quá trình hoá hơi Hỗn hợp nước và hơi có tỷ trọng thấp hơn nước, tạo ra sự chênh lệch tỷ trọng Chính sự chênh lệch này là nguyên nhân hình thành vòng tuần hoàn của nước trong nồi hơi ống lửa.

Hơi trích từ nồi thực hiện qua bầu khô hơi và qua bộ sấy hơi thành hơi quá nhiệt rồi tới các thiết bị tiêu thụ hơi

Chú ý mực nước phải ngập hết các ống để tránh cháy ống.

Nồi hơi ống nước

Nồi hơi ống nước có hai loại chính: tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn cưỡng bức Trong hệ thống này, nước tuần hoàn bên trong ống trong khi khí lò được quét qua bên ngoài ống, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Nồi hơi ống nước tuần hoàn tự nhiên hoạt động dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ, tạo ra dòng chảy tự nhiên của nước.

89 gồm có các loại: Nằm kiểu khí lò đi chữ Z đi thẳng, kiểu chữ D nghiêng, chữ D đứng, 3 bầu đối xứng, 3 bầu không đối xứng…

Nồi hơi ống nước đứng kiểu chữ D là một thiết bị phổ biến được sử dụng trên tàu thủy Bài viết này sẽ giới thiệu về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của loại nồi hơi này, giúp người đọc hiểu rõ hơn về ứng dụng và hiệu quả của nó trong ngành hàng hải.

Hình 3-3 : Cấu tạo nồi hơi chữ D đứng

1 – Bầu nước – hơi, 2 – Bầu nước,

3 – Ống góp nước, 4 – Các ống nước xuống,

5 – Các ống nước, 6 – Các ống nước-hơi lên,

7 – Các ống nước-hơi lên, 8 – Các ống nước-hơi lên,

9 – Bộ hâm nước tiết kiệm, 10 - Bộ sưởi không khí,

11 - Tấm dẫn khí, 12 – Bộ sấy hơi

Nồi hơi chữ D đứng hoạt động theo nguyên lý khói lò đi qua ống, trao nhiệt cho nước bên trong ống để sinh ra hơi Sau đó, hơi nước sẽ được dẫn ra ngoài qua đường ống khói.

Nồi hơi có 3 mạch tuần hoàn:

Nước chảy từ bầu 1 qua các ống 4 vào bầu 2, sau đó di chuyển lên các ống 6 và nhận nhiệt để hoá hơi Hỗn hợp nước hơi trong ống 6 có tỷ trọng thấp hơn so với nước ở các ống xuống 4, do đó bị nước đẩy lên bầu 1.

Nước từ bầu 1 chảy xuống các ống 4 vào bầu 2, sau đó đi lên các ống 8 và nhận nhiệt để hóa hơi Hỗn hợp nước hơi trong ống 8 có tỷ trọng nhỏ hơn nước ở các ống xuống 4, do đó bị nước đẩy lên bầu 1.

Nước từ bầu 1 chảy xuống các ống 4 và vào bầu nước 2, sau đó di chuyển qua các ống 5 ở đáy nồi hơi và vào hộp góp 3 Tại đây, nước đi lên các ống 7 được bố trí quanh vách buồng đốt nồi hơi, hấp thụ nhiệt bức xạ từ khói lò để tạo ra hơi Hỗn hợp nước-hơi trong các ống 7 bị đẩy về bầu 1 bởi nước có tỷ trọng cao hơn ở các ống xuống 4.

Lớp ống lên 7 được lắp kín quanh buồng đốt không chỉ nhằm nhận nhiệt bức xạ để sinh hơi, mà còn có chức năng bảo vệ vách buồng đốt khỏi bị cháy hỏng.

Nồi hơi liên hợp ống lửa - ống nước

1 – Thân nồi hơi, 6 – Đinh chằng dài,

4 – Ống lửa, 9 – Bộ sưởi không khí,

10 – Bộ hâm nước tiết kiệm, 11 – Bầu khô hơi,

12 – Ống dẫn hơi đi sử dụng, 13 – Ống góp nước,

14 – Các ống nước, 15 – Ống góp hơi

Không khí và nhiên liệu được đưa vào buồng đốt, nơi diễn ra quá trình cháy tạo ra khí lò Khí lò này sau đó di chuyển qua các ống nước, truyền nhiệt cho nước trong ống trước khi tiếp tục đi qua các ống lửa.

Quá trình trao nhiệt diễn ra khi nước bao bọc bên ngoài ống, dẫn đến việc nhiệt độ khí trong lò giảm xuống Sau đó, khí này được xả ra ngoài qua đường ống khói.

Nước trong nồi hơi hấp thụ nhiệt từ khí lò, sau đó sôi và chuyển thành hơi nước Hơi nước này sẽ nổi lên, tập trung trong không gian hơi phía trên nồi hơi và được dẫn đi sử dụng.

Nồi hơi liên hợp ống lửa và ống nước có thiết kế đơn giản hơn nồi hơi ống lửa, mang lại khả năng tuần hoàn tốt hơn và trọng lượng nhẹ hơn Tuy nhiên, loại nồi hơi này vẫn tồn tại nhiều khuyết điểm lớn so với nồi hơi ống lửa.

Hình 3-5 : Sơ đồ nguyên lý của nồi hơi ống lửa - ống nước

Nồi hơi liên hợp phụ khí xả

Nồi hơi liên hợp phụ - khí xả cung cấp hơi nước cho nhu cầu sử dụng trên tàu Hệ thống này bao gồm hai nồi hơi: một nồi hơi đốt dầu, gọi là nồi hơi phụ, và một nồi hơi tận dụng nhiệt từ khí xả để đun sôi nước, được gọi là nồi hơi khí xả.

Hình 3-6 : Sơ đồ nguyên lý nồi hơi liên hợp phụ-khí xả

1 – Nồi hơi phụ, 3 – Ống góp nước,

2 – Bơm tuần hoàn của nồi hơi khí xả, 4 – Ống góp hơi,

5 – Nồi hơi khí xả, 6 – Đường dẫn hơi

7 - Đường dẫn nước về bầu nồi hơi phụ, 8 – Hơi đi sử dụng

Khi tàu dừng, nồi hơi phụ hoạt động để cung cấp hơi nước cho nhu cầu của tàu Trong khi tàu chạy, nồi hơi khí xả sử dụng khí xả từ động cơ diesel để sản sinh hơi nước, giúp tăng hiệu suất tổng thể của hệ động lực Trong trường hợp này, nồi hơi phụ đóng vai trò như bầu phân ly hơi.

Nước từ nồi hơi phụ được bơm tuần hoàn qua hai bơm đến nồi hơi khí xả, đi vào ống góp nước 3 Tại đây, nước sẽ đi qua các ống hấp nhiệt 5 của nồi hơi khí xả, nhận nhiệt từ khí xả để tạo ra hơi Hơi sau đó được dẫn vào ống góp hơi 4 và theo đường 6, trong khi nước sẽ trở về bầu nồi hơi phụ qua đường 7.

Nồi hơi khí xả tận dụng năng lượng thải từ động cơ, giúp tăng hiệu suất chung của hệ động lực từ 6-10% Tuy nhiên, việc này cũng dẫn đến việc tăng sức cản trên đường xả của động cơ, từ đó làm giảm công suất của động cơ.

Sản lượng của nồi hơi khí xả phụ thuộc rất nhiều vào tải của động cơ Thông số của nồi hơi khí xả thấp

Khả năng tận dụng năng lượng khí xả của nồi hơi bị giới hạn bởi nhiệt độ điểm sương, không cho phép giảm nhiệt độ khí xả xuống dưới mức này để tránh ăn mòn Nhiệt độ điểm sương chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu; khi hàm lượng lưu huỳnh cao, nhiệt độ điểm sương cũng tăng, dẫn đến việc giảm khả năng tận dụng năng lượng khí xả.

3.6.3: Một số loại nồi hơi liên hợp phụ - khí xả trên tàu thủy:

Hình 3-7 : Nồi hơi khí xả đứng kiểu ống lửa nằm ngang

1 - Nắp nồi hơi; 2 - Cửa thăm;

3 - Ống lửa; 4 - Cửa kiểm tra;

5 - Đường khí xả Diesel vào; 6 - Buồng đốt;

7 - Ống khói; 8 - Cửa kiểm tra ống khói;

9 - Đất chịu lửa; 10 - Vị trí lắp thiết bị buồng đốt

Hình 3-8 : Nồi hơi liên hợp ống nước đứng kiểu Aalborg

1 - Vỏ nồi hơi; 2 - Đất chịu lửa;

3 - Buồng đốt; 4 - Ống nước của nồi hơi phụ;

5 - Cửa kiểm tra; 6 - Đường khí xả Diesel vào;

7 - Ống nước của nồi hơi khí xả; 8 - Thanh chằng dọc;

9 - Mặt sàng; 10 - Ống khói của nồi hơi khí xả;

11 - Ống thông không gian nước; 12 - Ống khói của nồi hơi phụ;

13 - Vị trí lắp thiết bị buồng đốt.

Các thiết bị an toàn và kiểm tra của nồi hơi

3.7.1: Van an toàn nồi hơi:

Van an toàn (VAT) đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ nồi hơi khi áp suất bên trong vượt quá mức quy định Có hai loại van an toàn: loại đẩy thẳng và loại mạch xung, mỗi loại đều có chức năng đảm bảo an toàn cho hệ thống nồi hơi.

3.7.1.1 Van an toàn kiểu đẩy thẳng

Van an toàn kiểu đẩy thẳng có loại có vành điều chỉnh và không có vành điều chỉnh

 Van an toàn kiểu đẩy thẳng không có vành điều chỉnh

Hình 3-9 : Kết cấu VAT kiểu đẩy thẳng không có vành điều chỉnh

7 – Ống điều chỉnh sức căng của lò xo 8 – Tay giữ

9 – Lối hơi vào 10 – Lối hơi ra

11 – Thanh giới hạn 12 – Kẹp chì

13 – Tay giật VBAR 14 – Trục của tay giật

Van an toàn hoạt động dựa trên sức căng của lò xo Khi áp suất trong nồi hơi tăng, lực tác dụng lên nấm van vượt quá sức căng của lò xo, khiến van an toàn mở ra để xả bớt hơi thừa, đảm bảo an toàn cho nồi hơi Ngược lại, khi áp suất giảm, lực tác dụng của áp suất hơi nhỏ hơn sức căng của lò xo, van an toàn sẽ tự động đóng lại.

PN – độ tăng áp suất trong nồi hơi

Van an toàn kiểu đẩy thẳng không có vành điều chỉnh, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, nhưng hay bị run giật

 Van an toàn kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh:

Van an toàn kiểu đẩy thẳng hoạt động dựa trên nguyên lý kết cấu với vành điều chỉnh tạo ra không gian hình vành khăn, giúp tăng diện tích nấm van chịu tác động của hơi nước Vành điều chỉnh này cho phép điều chỉnh diện tích nấm van, từ đó tăng cường sức căng của lò xo, đảm bảo van hoạt động ổn định và dứt khoát, không bị run giật.

Hình 3-10 : Kết cấu VAT kiểu đẩy thẳng có vành điều chỉnh

1 – Đường hơi vào 2 – Lỗ xả 3 – Vít chỉnh

4 – Đế van 5 – Tay giật 6 – Nắp đậy

7 – Bu-lông chỉnh 8 – Nấm lò xo trên 9 – Thân van

10 – Lò xo 11 – Ty van 12 – Nấm lò xo dưới

13 – Vành trượt 14 – Cửa hơi ra 15 – Vành điều chỉnh

Lực mở van an toàn trường hợp có vành điều chỉnh:

F = phần diện tích nấm van được tăng thêm do có không gian hình vành khăn điều chỉnh

3.7.1.2 Van an toàn kiểu xung

Van an toàn kiểu xung được trang bị van phụ, giúp kiểm soát áp suất nồi hơi Khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép, van phụ sẽ tự động mở, cho phép hơi nước đi vào rãnh 10, tác động lên pittông điều khiển 5, đảm bảo an toàn cho hệ thống.

Pittông 5 có diện tích lớn hơn nấm van 3 và cùng chịu áp lực hơi, khiến nấm van bị đẩy xuống để xả bớt hơi thừa Khi áp suất trong nồi hơi giảm xuống dưới mức quy định, van phụ sẽ tự động đóng lại, và hơi nước phía trên pittông điều khiển sẽ được xả ra ngoài môi trường qua rãnh thoát hơi của van phụ.

Khi van an toàn chính đóng, lò xo van chính ở trạng thái tự do Khi van an toàn chính mở, lò xo van chính 7 bị kéo dãn, dẫn đến việc khi van phụ đóng, áp lực hơi trên pittông 5 mất đi, và sức căng của lò xo 7 sẽ đóng lại van an toàn chính.

Hình 3-11 : Van an toàn kiểu xung

Hình 3-12 : Hình ảnh thực tế của các loại VAT trong thực tế

Là 1 thiết bị dùng để theo dõi mực nước nồi hơi Mỗi nồi hơi ít nhất phải có 2 ống thủy đặt sát ngay cạnh bầu trên để thấy rõ mực nước trong nồi hơi Ống thủy làm việc theo nguyên tắc bình thông nhau

Trước khi đọc mực nước trên ống thuỷ phải thông rửa và sấy nóng ống thuỷ để có thể đọc được chính xác mực nước trong nồi hơi

Hình 3-13 : Sơ đồ nguyên lý của ống thuỷ thông thường

1 - Bầu nồi, 2 - Ống thuỷ đặt thấp,

3, 4, 5 - Các van chặn, 6 - Bọc cách nhiệt,

n, hn - Tỷ trọng, chiều cao cột nước trong nồi hơi,

no, hno - Tỷ trọng, chiều cao cột nước trong ống thuỷ

3.7.3: Thiết bị chỉ báo và điều khiển mực nước nồi hơi

Hệ thống sử dụng cảm biến để kiểm tra mực nước trong nồi hơi, đo lưu lượng hơi nước và lưu lượng nước cấp vào nồi hơi Tín hiệu từ cảm biến được gửi đến bộ điều khiển, nơi xử lý và xuất lệnh điều khiển Lệnh này được truyền đến bộ cấp nước để điều chỉnh lượng nước cung cấp, đảm bảo mực nước trong nồi hơi duy trì ở mức ổn định.

Hình 3-14 : Sơ đồ thiết bị cảnh báo mức nước NH

1 - Nồi hơi 2 - Cảm biến lưu lượng hơi

3 - Cảm biến mức nước 4 - Bộ điều khiển

5 - Bộ cấp nước cho nồi hơi

Khi mực nước trong nồi hơi vượt mức an toàn, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu điện để kích hoạt các thiết bị báo động như đèn sáng và còi kêu Đồng thời, bộ điều khiển cũng sẽ ngắt van cấp nước để đảm bảo an toàn cho hệ thống nồi hơi.

Khi mực nước trong nồi quá thấp, bộ điều khiển mực nước sẽ phát tín hiệu điện để kích hoạt các thiết bị báo động như đèn sáng và còi kêu Đồng thời, nó cũng sẽ điều khiển bộ cấp nước mở van cấp nước vào nồi hơi.

Mực nước trong nồi hơi cần được duy trì trong khoảng dao động nhất định để đảm bảo không quá thấp hoặc quá cao Để dừng còi kêu và tắt đèn báo động, người dùng có thể ấn nút dừng báo động và cần khắc phục tình trạng mực nước về mức bình thường, khi đó đèn sẽ không sáng và còi sẽ ngừng kêu.

Trên thân nồi hơi, các van kiểm tra mực nước được lắp đặt ở ba vị trí: mực nước cao, mực nước trung bình và mực nước thấp Những van kiểm tra này có chức năng theo dõi mức nước trong nồi hơi trong suốt quá trình hoạt động, đảm bảo an toàn và hiệu suất làm việc của thiết bị.

Nước nồi hơi

Để nồi hơi hoạt động an toàn và hiệu quả, nước cấp NH cần phải đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, từ đó kéo dài tuổi thọ và tối ưu hóa hiệu quả kinh tế.

Chất lượng nước nồi hơi được xác định qua các chỉ tiêu cụ thể, trong đó độ vẩn đục là một yếu tố quan trọng Độ vẩn đục đề cập đến sự hiện diện của các hạt lơ lửng trong nước, gây ảnh hưởng đến tính trong suốt và hiệu suất của nồi hơi.

Lượng cặn khô: Là lượng của chất hữu cơ và vô cơ tan đến dạng phân tử ở dạng keo (mg/lit)

Lượng muối chung: Là tổng số muối khoáng hoà tan trong nước (mg đương lượng/lít)

Lượng dầu: Xác định lượng dầu có trong một lít nước nồi hơi (mg/lít)

Lượng khí trong nước nồi hơi được xác định qua hàm lượng O2 và CO2 trong mỗi lít nước Độ Clorua thể hiện lượng muối Clorua, đo bằng mg ion Cl- trong một lít nước nồi hơi Độ cứng của nước là tổng số ion Ca2+ và Mg2+ từ các muối canxi và magiê hòa tan, tính bằng mg/lít Có hai loại độ cứng: độ cứng tạm thời, liên quan đến muối bicacbonat canxi và magiê (Ca(HCO)2 và Mg(HCO3)2), có thể tạo ra cáu bùn khi đun sôi; và độ cứng vĩnh cửu, liên quan đến các muối khác như CaSO4, MgSO4, và CaCl2, gây ra cáu cứng bám vào bề mặt trao nhiệt của nồi hơi khi đun sôi.

Tổng số độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu bằng độ cứng chung

Chỉ số pH của nước nồi hơi thường nằm trong khoảng 8 đến 11, cho thấy nước có tính bazơ Để ngăn ngừa cáu bẩn bám lên bề mặt hấp nhiệt, người ta thường pha thuốc chống cáu như Na2CO3, NaOH, và Na3PO4 vào nước nồi hơi Việc này không chỉ giúp ngăn chặn cáu bẩn mà còn bảo vệ thiết bị khỏi các phản ứng do axit gây ra Tuy nhiên, nếu độ kiềm quá cao, thiết bị có thể trở nên giòn và nứt do tính kiềm.

103 làm hỏng kim loại màu do vậy cần khống chế độ kiềm của nước nồi trong phạm vi quy định

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn chọn nước nồi hơi

Tiêu chuẩn Đơn vị đo NHON NHOL Độ cứng mg đl/ lít < 0,5 < 0,02

Hàm lượng dầu mg / lít 600C để đảm bảo an toàn cho NH

Lượng nước có trong nhiên liệu làm giảm nhiệt trị, dẫn đến quá trình cháy không ổn định và có thể khiến súng phun không hoạt động Hơn nữa, nước còn gây tắc nghẽn và làm rỗ súng phun.

Quy định cho dầu đốt nồi hơi W 35 Kg /cm 2 t o > 400 0 C

- Tua-bin trung áp: 6 < P 0 < 35 Kg/cm 2 t o < 400 0 C

- Tua-bin thấp áp: P 0 < 6 Kg/cm 2

- Tua-bin nhiều thân: Thông thường có 2 thân

- Tua-bin một thân: Có buồng điều áp trung gian

 Phân theo ngưng tụ và đối áp

- Tua-bin ngưng tụ: Hơi nước được giãn nở từ p0 đến P thải: 0,06  0,04 Kg/cm2 được làm ngưng tụ thành nước tuần hoàn trở lại nồi hơi

- Tua-bin đối áp: Hơi thải có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển 1,5 -3 Kg/cm

2 không đưa vào bầu ngưng tụ mà đưa vào các thiết bị tận dụng nhiệt (hâm nước, sinh hoạt) rồi thải ra ngoài

 Phân theo kiểu giãn hơi

 Phân theo sự truyền động trung gian

- Truyền động trực tiếp: Dùng để lai máy phát điện, máy phụ

- Truyền động cơ giới: Thường là bánh răng hai cấp

Một số tua-bin thường dùng trên tàu thủy

4.2.1.1 Sơ đồ nguyên lí kết cấu

Tua-bin xung kích có cấu trúc gồm roto, stato, thiết bị làm kín, thiết bị an toàn, bảo vệ, và thiết bị chỉ báo Cấu trúc này tương tự như các tua-bin khác đã được trình bày trước đó Trong tua-bin xung kích, vỏ tua-bin chỉ có một vành bánh tĩnh để lắp đặt một dãy ống phun, trong khi roto chỉ chứa một dãy cánh động xung kích.

Hình 4-2 : Tua-bin xung kích một tầng một dãy cánh

Khi hơi nước đi qua ống phun, áp suất giảm từ P0 đến P1, dẫn đến việc tốc độ dòng hơi tăng từ co đến c1 Sau đó, hơi nước vào cánh động, truyền động năng cho cánh động để sinh ra công cơ học trên trục tua-bin Kết quả là tốc độ dòng hơi giảm từ c1 xuống c2, trong khi áp suất của dòng hơi vẫn giữ nguyên do cánh động hoạt động theo nguyên lý xung kích.

114 Ư u điểm: Đơn giản, kích thước gọn, làm việc chắc chắn, giá thành rẻ nên nó thường dùng để lai các máy móc phụ như bơm, quạt

Tua-bin một tầng có nhược điểm là công suất hạn chế và hiệu suất thấp do hơi từ ống phun ra ngoài mang động năng lớn, dẫn đến tổn thất hơi thải tăng lên Để cải thiện hiệu suất, người ta thiết kế thêm các vành cánh phía sau để biến đổi động năng còn lại thành cơ năng, giúp tận dụng tối đa năng lượng của dòng hơi Ngoài ra, việc lắp đặt vành cánh dẫn hướng giữa hai vành cánh công tác cũng giúp định hướng dòng hơi vào vành cánh kế tiếp, nâng cao hiệu quả hoạt động của tua-bin.

Sau đây sẽ giới thiệu nguyên lí kết cấu của một số tua-bin nhiều tầng trong thực tế

Hình 4-3 : Tua-bin xung kích nhiều cấp tốc độ

1 – Ống phun (ống giãn nở) 2 – Cánh động tầng thứ nhất

3 – Cánh dẫn 4 – Cánh động tầng thứ 2

Hình 4-4 : Tua-bin xung kích nhiều cấp áp suất

1 – Ống phun (ống giãn nở) 2 – Cánh động tầng thứ nhất

3 – Ống phun 4 – Cánh động tầng thứ 2

Nguyên lý cấu trúc của tua-bin xung kích tương tự như tua-bin nói chung, nhưng tua-bin phản kích được chế tạo với nhiều tầng Sự kết hợp các tầng trong tua-bin phản kích giống như trong tua-bin xung kích nhiều cấp áp lực Thay vì sử dụng cụm ống phun, các tầng phản kích được lắp đặt các vành cánh cố định trên thân tua-bin, được gọi là cánh hướng.

Hình 4-5 : Sơ đồ tua-bin phản kích nhiều tầng

1 - Ống phun 2 – Cánh động phản kích

3 - Ống phun 4 – Cánh động phản kích

Khi hơi nước đi qua ống phun, áp suất giảm từ P0 xuống P1, làm tăng tốc độ dòng hơi từ co đến c1 Sau đó, hơi nước vào cánh động, truyền động năng cho cánh, tạo ra công cơ học trên trục tua-bin, dẫn đến việc giảm tốc độ dòng hơi từ c1 xuống c2 Cuối cùng, áp suất của dòng hơi giảm khi ra khỏi cánh động do đặc điểm của cánh động phản kích.

Tua-bin hỗn hợp bao gồm nhiều tầng cánh, trong đó có cánh động xung kích và cánh động phản kích Giữa các bánh cánh động liền kề, có một dãy ống phun hoặc cánh dẫn Các cánh động được gắn trên roto, trong khi roto được đặt trong stato và được hỗ trợ bởi hai ổ đỡ Ống phun và cánh dẫn được lắp cố định trên vỏ của tua-bin.

Sau đây sẽ giới thiệu một tua-bin hỗn hợp làm ví dụ:

Hình 4-6 : Nguyên lí kết cấu và nguyên lý làm việc của tuabin hỗn hợp tầng xung kích áp suất và tầng phản kích

1 – Ống phun (ống tăng tốc) 2 – Cánh động tầng thứ nhất của phần xung kích

3 – Ống phun 4 – Cánh động tầng thứ hai của phần xung kích

5 – Ống phun 6 – Cánh động tầng phản kích

4.2.3.2 Nguyên lý làm việc của tua-bin xung kích hỗn hợp

Tại ống phun, dòng hơi giãn nở dẫn đến áp suất giảm từ p0 đến p1 và tốc độ tăng từ c0 đến c1 Ở cánh động tầng thứ nhất, áp suất không thay đổi (p1 = p2) do tiết diện lối hơi không thay đổi, nhưng tốc độ giảm từ c1 đến c2 khi truyền năng lượng cho cánh tua-bin Tại cánh dẫn, áp suất và tốc độ giữ nguyên (p2 = p3, c2 = c3) vì tiết diện không thay đổi Ở cánh động thứ hai, áp suất vẫn không thay đổi (p3 = p4), nhưng tốc độ giảm từ c3 đến c4 khi truyền năng lượng cho cánh động Cuối cùng, tại ống phun thứ hai, tiết diện giảm khiến dòng hơi giãn nở, áp suất giảm từ p4 đến p5 và tốc độ tăng lên.

Tại cánh động (6), do không có sự giãn nở của dòng hơi, áp suất p5 bằng p6 Tốc độ dòng hơi giảm từ c5 đến c6 vì năng lượng được truyền cho cánh động.

Hình 4-7: Hình ảnh tua-bin nhiều tầng cánh trong thực tế

Các hệ thống phục vụ tua-bin tàu thuỷ

4.3.1: Hệ thống an toàn và bảo vệ tua-bin chính

Hệ thống này dùng để đảm bảo tính an toàn công tác cho động cơ tua-bin trong quá trình tua-bin hoạt động

Các thông số sau đây cần được kiểm soát, bảo vệ:

- Sự giảm áp suất dầu bôi trơn (Áp suất bảo vệ: P ≤ 0,75 Kg/cm 2 )

- Sự giảm độ chân không trong bầu ngưng đến 550 mmHg

- Sự tăng độ dịch dọc trục của tua-bin không lớn hơn 1,00 mm

- Sự tăng vòng quay rôto quá định mức 10 ~14%

Hệ thống bôi trơn tua-bin có chức năng cung cấp dầu nhờn để bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát, từ đó giảm thiểu mài mòn các chi tiết Ngoài ra, dầu nhờn cũng giúp rửa trôi mạt kim loại phát sinh trong quá trình mài mòn và tạo lớp bảo vệ trên bề mặt chi tiết, ngăn chặn sự ăn mòn hóa học.

Có 2 loại hệ thống dầu nhờn:

Hệ thống dầu bôi trơn không có két treo, sự tuần hoàn dầu bôi trơn trong hệ thống do các bơm dầu tạo ra

Hệ thống dầu bôi trơn sử dụng két treo, trong đó bơm dầu đảm nhận vai trò bơm dầu lên két treo Sự tuần hoàn dầu bôi trơn trong hệ thống được duy trì nhờ cột áp do két treo tạo ra.

4.3.3: Hệ thống bao và hút hơi để làm kín tua-bin

Nhiệm vụ chính của bộ làm kín là ngăn chặn sự rò rỉ hơi nước từ vùng áp suất cao trong tua-bin ra ngoài, đồng thời ngăn không cho không khí từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào vùng áp suất thấp trong tua-bin Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng nguồn hơi có thông số thấp cấp để đảm bảo hiệu quả làm kín cho trục tua-bin.

4.3.4: Hệ thống sấy nóng tua-bin

Dùng để sấy nóng đồng đều tua-bin trước khi khởi động để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn làm cong vành ro to

4.3.5: Hệ thống xả nước đọng của Tua-bin

Để xả hơi ngưng tụ trong thân tua-bin trong quá trình sấy hoặc khi tua-bin hoạt động ở tải bộ phận, cần thiết phải ngăn chặn sự tích tụ nước trong tua-bin Việc này giúp tránh hiện tượng va đập thủy lực và thủy kích, từ đó không cản trở chuyển động của cánh động.

4.3.6: Hệ thống điều chỉnh công suất tua-bin

Dùng để tăng giảm công suất để tăng giảm vận tốc quay, qua đó tăng giảm vận tốc tàu phù hợp với điều kiện và yêu cầu khai thác

Vận hành khai thác tua-bin hơi

4.4.1: Chuẩn bị chung cho hệ động lực Tua-bin:

Gồm chuẩn bị nồi hơi, bầu ngưng, đường ống dẫn hơi sấy và các hệ thống phục vụ…

Kiểm tra các thiết bị chỉ báo, độ giãn nở dọc trục và hướng kính của rôto, áp kế, nhiệt kế và các trị số về khe hở là rất quan trọng Đảm bảo rằng tất cả các thiết bị này nằm trong vùng giá trị cho phép sẽ giúp duy trì hiệu suất và an toàn cho hệ thống.

Nới lỏng rồi đóng lại ngay các van trên đường ống hơi chính tới tua-bin để kiểm tra xem các van có bị kẹt hay không

Kiểm tra rồi đưa hệ thống dầu bôi trơn vào công tác

Via trục cho cả 2 hành trình tiến và lùi

Chuẩn bị thiết bị ngưng hơi

Kiểm tra các van ma nơ - van đóng nhanh (vẫn ở trạng thái đóng chặt) van ống phun

Chuẩn bị hệ đường ống dẫn hơi và hệ thống điều khiển

Sấy nóng đường ống dẫn hơi tránh ứng suất nhiệt khi cấp hơi đi sử dụng

Sấy nóng đều đặn tua-bin trước khi khởi động

Sau giai đoạn chuẩn bị, kiểm tra, sấy nóng tua-bin thì tiến hành khởi động tua-bin

Việc khởi động được tiến hành bằng cách mở từ từ van manơ và dần dần tăng vòng quay đến giá trị cần thiết

Khi tăng số vòng quay cần theo dõi:

Tiếng ồn công tác của tua-bin và hộp số Độ rung động Áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn

Nhiệt độ hơi vào bầu ngưng Độ dãn nở về nhiệt của roto và thân tua-bin

Nếu khi khởi động có rung động phải giảm vòng quay

4.4.3: Vận hành tổ hợp tua-bin khi tàu chạy

Khi tàu hoạt động, cần đảm bảo hành trình và tính ma nơ của con tàu, đồng thời duy trì công suất yêu cầu với suất tiêu hao thấp nhất Việc nắm rõ số ống phun đang mở và các thông số hơi trước ống phun là rất quan trọng.

Phải đảm bảo nhiệt độ và áp suất hơi không quá sai lệch p < 5% , t Tk được đảm bảo trong quá trình này.

Nhiệt lượng tỏa ra ở bình ngưng: 𝑞 𝑘 = 𝑖 2 − 𝑖 3 kJ/kg

Quá trình 3-4 là quá trình tiết lưu đẳng Entanpi xảy ra ở VTL khi đó ta có 𝑖 3 = 𝑖 4 , áp suất giảm từ Pk xuống P0 và Tk xuống T0

Quá trình 4-1 là quá trình hóa hơi đẳng nhiệt, đẳng áp trong DBH

Công chất lạnh nhận từ DBH một nhiệt lượng là: 𝑞 0 = 𝑖 1 − 𝑖 4 kJ/kg

Hệ số làm lạnh của chu trình  là tỉ số giữa năng suất lạnh đạt được trên công tiêu tốn cho chu trình

Khai thác hệ thống lạnh

Kiểm tra xung quanh máy nén và dây cua roa để phát hiện vật lạ Đảm bảo nguồn điện máy nén hoạt động bình thường và kiểm tra mức dầu nhờn trong cac-te Nếu có hâm dầu, hãy thực hiện quá trình hâm trước khi khởi động máy từ 15 đến 30 phút.

Trước khi khởi động động cơ máy nén, cần kiểm tra xem tất cả các van giữa máy nén và bình ngưng đã được mở hay chưa, đảm bảo rằng tất cả các van phải ở trạng thái mở.

Bật bơm nước làm bình ngưng

Bật công tắc khởi động động cơ lai máy nén

Theo dõi áp suất dầu nhờn bôi trơn, lắng nghe các tiếng động lạ

Mở từ từ van trên đường ống hút để kiểm tra xem máy nén có bị ngập lỏng hay không Nếu phát hiện máy nén bị ngập lỏng, hãy đóng van chặn lại và sau một thời gian, mở lại van một cách từ từ hơn.

Chỉnh van tiết lưu và mở van cấp lỏng, đồng thời theo dõi các thông số quan trọng như áp suất hút, áp suất đẩy và áp suất dầu theo đúng hướng dẫn của nhà chế tạo.

Bật quạt gió buồng lạnh

Mục đích của việc dừng hệ thống công chất lỏng là để tránh tình trạng còn lại trong dàn bay hơi, điều này giúp dễ dàng hơn cho lần khởi động tiếp theo và ngăn ngừa rò rỉ công chất qua phần thấp áp.

Quy trình dừng máy lạnh bao gồm việc đóng van cấp lỏng để cho phép máy nén hút hết công chất trong phần thấp áp dồn về bình ngưng và bình chứa Sau đó, cần đóng van chặn trên đường ống hút trước máy nén để đảm bảo quá trình dừng máy diễn ra an toàn và hiệu quả.

Tắt động cơ lai máy nén Đóng van chặn trên đường ống đẩy

Tắt quạt gió buồng lạnh

Tắt bơm nước làm mát bình ngưng.

Bảo dưỡng hệ thống lạnh

5.4.1: Phá băng dàn bay hơi

Mục đích của việc phá băng trên dàn bay hơi là để tăng cường hiệu suất trao đổi nhiệt giữa dàn bay hơi, công chất lạnh và thực phẩm Có hai phương pháp chính để thực hiện việc này: một là sử dụng điện trở sấy để cung cấp nhiệt bên ngoài, và hai là sử dụng công chất lạnh từ máy nén quay trở lại dàn bay hơi để làm tan lớp băng, tạo ra nhiệt bên trong.

Khi dàn bay hơi bị băng tuyết bám nhiều và nhiệt độ buồng lạnh tăng, cần phải tiến hành phá băng dàn bay hơi Cách thức phá băng sẽ phụ thuộc vào cấu tạo của hệ thống, nhưng nguyên tắc chung là phải đóng van cấp lỏng hoặc van tiết lưu trước khi thực hiện Thời gian phá băng cần đủ lâu để máy nén có thể hút hết lượng chất lỏng còn lại trong dàn bay hơi.

5.4.2: Xả không khí (xả Air):

Trong quá trình vận hành hệ thống lạnh, nếu nhận thấy có nhiều dấu hiệu cho thấy sự hiện diện của không khí, như nhiệt độ buồng lạnh tăng cao và công suất nén lớn, cần phải tiến hành xả không khí kịp thời để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

5.4.3: Nạp bổ sung dầu nhờn:

Nếu qua kiểm tra ta thấy trong cac-te máy nén thiếu dầu nhờn thì ta phải nạp bổ sung dầu nhờn

5.4.4: Nạp bổ sung công chất:

Khi hệ thống lạnh thiếu công chất, dẫn đến áp suất hút và xả không ổn định, nhiệt độ buồng lạnh tăng cao, cần phải kiểm tra và xác định vị trí rò rỉ để thực hiện việc làm kín Sau đó, tiến hành nạp bổ sung công chất theo quy trình tương tự như khi nạp mới sau lắp ráp hoặc sửa chữa.

Khi phát hiện dấu hiệu bầu ngưng bị bẩn, như áp suất ngưng tụ cao và độ chênh lệch nhiệt độ nước thấp, cần ngay lập tức dừng hệ thống và tiến hành vệ sinh bầu ngưng để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Trong hệ thống lạnh, dầu nhờn thường đi kèm với công chất và lượng dầu nhờn sẽ tích tụ khác nhau trong thiết bị tùy thuộc vào chất lượng chế tạo của nhà sản xuất Việc xả dầu nên được thực hiện dựa trên cấu trúc của từng loại thiết bị.

5.4.7: Vệ sinh các phin lọc: Định kỳ cần vệ sinh phin lọc ẩm sau bình ngưng, phin lọc bẩn trước máy nén, đảm bảo tình trạng kĩ thuật của các phin lọc để máy nén hoạt động hiệu quả

ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN TÀU THỦY

5.5.1: Giới thiệu chung ĐHKK là sự gia công không khí nhằm đạt được các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, sự trong sạch và sự lưu thông hợp lý của dòng không khí cho phù hợp với con người mà không phụ thuộc vào sự thay đổi của điều kiện khí hậu bên ngoài Do đặc điểm của tàu thủy, luôn phải làm việc trong môi trường phức tạp và điều kiện thời tiết luôn thay đổi

Điều hòa không khí là nhu cầu thiết yếu và bắt buộc trên tàu thủy, đảm bảo sự thoải mái cho hành khách và thủy thủ Chức năng chính của điều hòa không khí tàu thủy bao gồm việc điều chỉnh nhiệt độ, kiểm soát độ ẩm, và cải thiện chất lượng không khí, góp phần tạo ra môi trường làm việc và nghỉ ngơi an toàn, dễ chịu.

Duy trì độ ẩm thích hợp ở mọi nơi của cabin

Loại bỏ độ ẩm qụá mức ra khỏi không khí trong một số mùa nhất định

Cung cấp một lượng thông gió ổn định và đủ theo yêụ cầụ

Loại bỏ có hiệụ qụả khỏi không khí các vi sinh vật, bụi, tro mụội và các vật lạ khác

Làm mát hiệụ qụả không khí trong phòng vào một số mùa nhất định

Sưởi ấm hoặc giúp sưởi ấm các phòng vào mùa đông

Các thiết bị cơ bản của hệ thống đhkk trên tàu thủy

Hệ thống ĐHKK là một tổ hợp bao gồm các thiết bị cơ bản sau:

Máy lạnh là thành phần thiết yếu trong hệ thống điều hòa không khí, có nhiệm vụ chính là kiểm soát và duy trì điều kiện không khí trong không gian được chỉ định.

Bộ sưởi không khí là một phần quan trọng hỗ trợ máy lạnh trong việc điều chỉnh các thông số không khí Tuy nhiên, trong những vùng có khí hậu nóng bức thường xuyên, nơi có sự biến động phụ tải không nhiều và yêu cầu kỹ thuật không quá cao, bộ phận này có thể không cần thiết.

Hệ thống phun ẩm được lắp đặt cho các máy lạnh nhằm tăng cường độ ẩm của không khí trong không gian điều hòa, đáp ứng nhu cầu gia tăng độ chứa hơi.

Hệ thống phân phối khí

Hệ thống giảm tiếng ồn, lọc bụi, chống cháy và khử mùi

Hệ thống các thiết bị theo dõi, điều chỉnh các thông số chính của quá trình gia công không khí

Hệ thống tái tuần hoàn không khí

Hệ thống điều hòa không khí thường bao gồm nhiều thiết bị, nhưng không phải tất cả hệ thống đều trang bị đầy đủ các thiết bị này Sự lựa chọn thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, cho phép chúng ta điều chỉnh và tối ưu hóa để nâng cao tính kinh tế và hiệu quả hoạt động của hệ thống.

5.5.3: Phân loại các máy điều hòa không khí

Máy điều hòa không khí mùa đông chỉ hoạt động với chức năng sấy nóng và phun ẩm, chủ yếu được sử dụng trên các tàu biển hoạt động trong vùng khí hậu lạnh.

Máy điều hòa không khí vào mùa hè có chức năng làm mát và giảm độ ẩm, thường được sử dụng trên các tàu biển hoạt động trong khí hậu nóng Đối với tàu có vùng hoạt động không hạn chế, máy điều hòa không khí kiểu tổng hợp được lắp đặt để làm mát không khí khi nhiệt độ bên ngoài cao và sấy nóng không khí khi nhiệt độ bên ngoài thấp.

MÁY PHỤ TÀU THỦY

Máy thủy lực

Máy thuỷ lực là các máy móc, trang thiết bị làm việc (trao đổi năng lượng) với chất lỏng

6.1.1: Phân loại máy thủy lực

 Theo phương thức trao đổi năng lượng giữa máy thuỷ lực và chất lỏng người ta phân máy thủy lực ra làm hai loại:

Bơm là thiết bị chuyển đổi một loại năng lượng thành năng lượng thủy lực, trong khi động cơ là thiết bị chuyển đổi năng lượng thủy lực thành các dạng năng lượng khác.

 Theo nguyên tắc trao đổi năng lượng người ta chia máy thuỷ lực thành máy thủy lực thể tích và máy thuỷ lực cánh dẫn:

Máy thuỷ lực thể tích là thiết bị thuỷ lực hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi năng lượng thông qua sự thay đổi thể tích của môi trường làm việc kín.

Ví dụ: Bơm piston, bơm bánh răng, bơm hoặc động cơ thuỷ lực cánh gạt

Máy thuỷ lực cánh dẫn là thiết bị thuỷ lực, trong đó năng lượng được trao đổi với môi trường bên ngoài thông qua việc truyền động năng liên tục Cấu trúc chính của máy bao gồm các cánh quay với tốc độ cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Ví dụ: Bơm ly tâm, bơm hướng trục, tua-bin nước, khớp nối và biến tốc thuỷ lực

6.1.2: Định nghĩa và phân loại bơm

Máy bơm là thiết bị chuyển đổi năng lượng thành năng lượng thủy lực, giúp vận chuyển chất lỏng từ vị trí thấp lên cao hoặc từ vùng áp suất thấp sang vùng áp suất cao.

- Bơm hàng: Đối với tàu dầu, tàu hàng hóa lỏng

- Bơm chuyển nhiên liệu, chuyển dầu nhờn phục vụ cho hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn

- Bơm làm mát: Phục vụ các chức năng làm mát trong thiết bị động lực của tàu

- Bơm ballast: Phục vụ cân bằng, dằn tàu

- Bơm la canh: Hút khô nước la canh buồng máy, hầm hàng

- Bơm cứu hoả: Phục vụ an toàn, chữa cháy

6.1.2.2 Phân theo nguyên lý trao đổi năng lượng

- Bơm cánh dẫn (bơm động năng): Hoạt động theo nguyên lý của máy thuỷ lực cánh dẫn

- Bơm thể tích: Là bơm hoạt động theo nguyên lý của máy thuỷ lực thể tích

- Các loại bơm đặc biệt khác: Hoạt động theo nguyên tắc vật lý riêng VD: Bơm phun tia, bơm chân không vòng nước

6.1.2.3 Phân loại theo năng lượng sử dụng

- Bơm chạy bằng động cơ điện

- Bơm chạy bằng động cơ diesel

- Bơm chạy bằng động cơ hơi nước

6.1.2.4 Phân loại theo đặc điểm kết cấu

6.1.3: Một số loại bơm thông dụng

Bơm ly tâm là loại bơm cánh dẫn, hoạt động dựa trên nguyên lý của máy thủy lực cánh dẫn Hệ thống bánh cánh công tác là cơ cấu truyền và dẫn năng lượng từ động cơ.

Hình 6-1 : Sơ đồ cấu tạo bơm ly tâm

1 Bánh công tác ; 2 Trục bơm ; 3 Bộ phận dẫn hướng vào;4 Bộ phận dẫn hướng ra (buồng xoắn ốc); 5 Ống hút; 6 Ống đẩy

Bơm li tâm bao gồm hai thành phần chính: vỏ bơm và roto Vỏ bơm được chế tạo thành hai nửa ghép lại, tạo thành buồng công tác, thường có hình dạng xoắn ốc để tạo khe hở với cánh bơm, giúp tăng cột áp Trên vỏ bơm có miệng hút ở trung tâm và miệng đẩy theo phương tiếp tuyến.

Roto bơm bao gồm cánh bơm gắn trên trục bơm, trục này được lắp trong vỏ bơm và được hỗ trợ bởi hai ổ đỡ ở hai đầu Có nhiều loại cánh bơm khác nhau như cánh thẳng, cánh cong, cánh hút một mặt và cánh hút hai mặt.

Trước khi bơm hoạt động, cần phải mồi bơm bằng cách làm đầy thân bơm và ống hút bằng chất lỏng Khi động cơ quay trục bơm, bánh công tác sẽ quay, tạo ra lực ly tâm để đẩy chất lỏng trong bánh công tác.

Quá trình bơm diễn ra khi 135 tâm bị dồn từ trong ra ngoài, chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy Tại lối vào của bánh công tác, một vùng có áp suất chân không được hình thành Dưới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào bơm, chất lỏng từ bể hút liên tục được đưa vào bơm qua đường ống hút.

Quá trình hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục tạo nên dòng chảy liên tục trong bơm

Không khí có tính chịu nén, do đó áp suất chỉ đủ để bơm chất lỏng, nhưng không đủ lực để hút và bơm chất khí, vì vậy cần phải mồi bơm Bơm ly tâm có đặc điểm nổi bật là mỗi phần tử công chất nhận được năng lượng đồng đều từ cánh bơm, nghĩa là năng lượng của công chất được tăng lên một cách đồng nhất khi đi qua các cánh bơm.

 Một số bơm li tâm trong thực tế:

Hỡnh 6-2 : Mặt cắt ẵ bơm li tõm

Hình 6-3 : Hình ảnh bơm li tâm trong thực tế

 Ứng dụng của bơm ly tâm:

Bơm ly tâm có khả năng bơm nhiều loại chất lỏng khác nhau và ít bị ảnh hưởng bởi các chất lỏng chứa hạt rắn Với thiết kế nhỏ gọn và chắc chắn, bơm hoạt động đáng tin cậy và đảm bảo lưu lượng ổn định.

Bơm ly tâm là thiết bị có khả năng sản xuất lưu lượng lớn, nhưng cột áp không cao, do đó thường được sử dụng trên tàu thủy trong các hệ thống như làm mát, cung cấp nước sinh hoạt, hệ thống cứu hỏa và hệ thống ballast.

Bơm piston hoạt động theo nguyên lý máy thuỷ lực thể tích, chuyển đổi cơ năng của động cơ thành năng lượng cho dòng chất lỏng Khi bơm piston hoạt động, piston di chuyển tịnh tiến trong xilanh, thay đổi thể tích công tác và tạo ra hiệu ứng hút và nén chất lỏng trong xilanh.

Bơm piston hoạt động bằng cách sử dụng piston di chuyển tịnh tiến trong xilanh, với các vòng xec măng trên piston giúp ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng Vỏ bơm được trang bị thiết bị làm kín trục piston để giữ cho chất lỏng không thoát ra ngoài Thêm vào đó, bơm còn có các clape hút và clape xả để điều chỉnh việc đưa chất lỏng vào và ra khỏi bơm.

Hình 6-4 : Nguyên lí kết cấu bơm piston

4 – Clape hút 5 – Clape đẩy 6 – Cửa hút

7 – Cửa đẩy 8 – Thanh truyền 9 – Trục khủy của động cơ lai bơm

10 – Tâm quay của động cơ lai bơm

Động cơ lai bơm hoạt động bằng cách tạo ra chuyển động tịnh tiến cho piston trong xilanh bơm Khi piston dịch chuyển sang phải, thể tích buồng làm việc tăng lên và áp suất trong xilanh giảm, dẫn đến việc chất lỏng từ ống hút được hút vào xi lanh qua van một chiều.

Máy nén khí

Trên tàu thủy, khí nén có nhiều ứng dụng quan trọng như khởi động máy chính, máy phát điện, điều khiển động cơ và vệ sinh thiết bị Máy nén khí là thiết bị chủ yếu để tăng áp suất khí nén, nén không khí từ áp suất môi trường vào chai gió Trên tàu biển, máy nén khí thường là loại piston Bài viết này sẽ giới thiệu sơ lược về kết cấu và nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu piston.

Bệ máy là phần vỏ dưới của máy nén, được làm từ gang và có cấu trúc hình hộp chữ nhật Trên bệ máy, các ổ đỡ được lắp đặt để hỗ trợ trục khuỷu của máy nén.

Bệ máy cùng với thân máy tạo ra cac-te chứa dầu nhờn bôi trơn

Thân máy được kết nối với bệ máy bằng bu-lông, giữa chúng có tấm đệm lót để đảm bảo kín Phần trên của thân máy được gia công thành xilanh của máy nén, trong khi xilanh này được bôi trơn bằng phương pháp vung tóe dầu nhờn từ cac-te máy nén.

Nắp máy nén là bộ phận quan trọng đậy kín phía trên xilanh, kết hợp với xilanh và đỉnh piston để tạo thành buồng công tác của máy nén Trên nắp máy nén, có các van xả (clape xả) và van hút (clape hút) giúp điều chỉnh quá trình xả và hút không khí vào, ra khỏi xilanh.

Piston là bộ phận chuyển động tịnh tiến bên trong xilanh, giúp tăng và giảm thể tích công tác của máy nén, tạo ra hiệu ứng nén và hút không khí Thường được chế tạo bằng gang, piston có phần đầu được thiết kế với các rãnh xec măng để lắp xéc măng, đảm bảo sự kín khít cho buồng công tác Ngoài ra, phía dưới các rãnh xec măng còn có khoét lỗ để lắp chốt piston.

Thanh truyền là bộ phận kết nối piston với trục khuỷu trong máy nén, có nhiệm vụ chuyển đổi chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston Thanh truyền bao gồm ba phần chính: đầu nhỏ, thân và đầu to Đầu nhỏ được đúc liền và gắn với piston qua chốt piston, trong khi đầu to thanh truyền đảm nhận vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động của máy nén.

145 truyền thì được chế tạo làm 2 nửa và gắn với trục khuỷu bằng các bu lông thanh truyền

Cả đầu to và đầu nhỏ thanh truyền được lót bằng các bạc lót để giảm mài mòn

Trục khuỷu là một bộ phận quan trọng của động cơ lai, có nhiệm vụ tạo ra chuyển động tịnh tiến cho piston trong xilanh, từ đó thực hiện hành trình hút và đẩy thông qua thanh truyền Nó được đặt trên các ổ đỡ trên bệ máy và bao gồm các phần như cổ trục, cổ khuỷu và má khuỷu.

Hình 6-11 : Máy nén khí kiểu piston

Máy nén piston có thể được thiết kế với một hoặc nhiều cấp nén Đối với các máy nén nhiều cấp, việc làm mát khí nén giữa các cấp là cần thiết để giảm thể tích không khí nén Loại máy nén này có khả năng tạo ra áp suất cao nhờ vào khả năng giảm thể tích hiệu quả, nhưng lưu lượng khí nén (m3/h) lại hạn chế do kích thước xylanh và không gian nén bị giới hạn, dẫn đến dòng khí nén không liên tục Do đó, cần trang bị bình chứa khí nén để đảm bảo khí nén được lấy ra liên tục.

Khi piston di chuyển từ nắp xilanh xuống, thể tích buồng công tác của máy nén tăng lên, dẫn đến áp suất trong buồng giảm và tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa xilanh và môi trường Áp suất bên ngoài đủ lớn để mở clape hút, cho phép không khí được hút vào xilanh Khi piston chuyển động lên, thể tích công tác giảm, làm tăng áp suất trong xilanh Khi áp suất này vượt quá áp suất trong chai gió, clape xả mở ra và không khí được nén vào chai Quá trình này lặp đi lặp lại khi piston tiếp tục đổi chiều chuyển động.

Máy lọc dầu

Máy lọc dầu là thiết bị quan trọng giúp loại bỏ tạp chất và nước trong dầu đốt (FO, DO) hoặc dầu nhờn, đảm bảo chất lượng dầu trước khi cung cấp cho động cơ Hiện nay, trên các tàu thủy, máy lọc dầu ly tâm thường được sử dụng để nâng cao hiệu suất và độ bền của động cơ.

Máy lọc ly tâm hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng lực ly tâm để phân tách các thành phần có khối lượng riêng khác nhau, như dầu, nước và tạp chất cơ học, thành các pha riêng biệt.

Ngoài phương pháp lọc li tâm còn có 2 phương pháp khác được áp dụng đồng thời là:

- Dùng bầu lọc (lưới, vật liệu lọc) để giữ lại các tạp chất có kích thước lớn

- Lắng lọc nhờ trọng lực: sử dụng các két lắng để tách các thành phần nặng hơn dầu ở đáy két

6.3.2: Sơ đồ hệ thống lọc li tâm (FO)

Két dự trữ Đến két dầu bẩn Đi tiêu thụ

Hình 6-12 : Sơ đồ lọc đầu thường dùng

Việc hâm sấy dầu trước khi đưa vào máy lọc là rất quan trọng, và có thể thực hiện bằng cách sử dụng điện trở hoặc hơi nước Đối với các tàu nhỏ, phương pháp hâm sấy bằng điện thường được áp dụng.

6.3.3: Kết cấu máy lọc li tâm

Máy lọc bao gồm các chi tiết: trống lọc, trục dẫn động, vỏ và 2 bơm do máy lọc lai

(1 bơm cấp và 1 bơm chuyển)

Hình 6-13 : Sơ đồ nguyên lí kết cấu của máy lọc li tâm

1 – Trục đứng 2 – Trục ngang 3 – Trục vít

4 – Bánh vít 5 – Khớp nối ma sát 6 - Ổ đỡ trên

A – Van chặn B – Lưới lọc C – Bơm cấp dầu

D – Trống lọc E – Phanh hãm F – Nhiệt kế

G – Lưu lượng kế H – Áp kế I – Kính nhìn

Trống lọc được gắn chặt trên trục và quay cùng với động cơ sơ cấp Trên bề mặt trống, các đĩa lọc hình nón cụt bằng thép trắng được lắp đặt, có lỗ khoan để lọc dầu Số lượng đĩa lọc có thể từ vài ba chục cái, được xếp chồng lên nhau với khoảng cách khoảng 5mm Dầu cần lọc sẽ được cấp qua ống cấp và di chuyển từ dưới lên trên.

Trục dẫn động từ động cơ điện lai sử dụng cặp bánh vít – trục vít, cho phép đạt tốc độ trên 10.000 vòng/phút Để bảo vệ động cơ điện khỏi quá tải trong quá trình khởi động, trục được trang bị bộ li hợp ma sát Ngoài ra, trục còn được hỗ trợ bởi các vòng bi và bộ giảm chấn để đảm bảo hoạt động ổn định.

Cácte máy lọc chứa dầu nhờn để bôi trơn cho cặp bánh vít – trục vít

Hình 6-14 : Hình ảnh máy lọc li tâm trong thực tế

Trước khi cấp dầu vào máy lọc, cần khởi động đến vòng quay phù hợp và cấp nước đệm qua đường cấp dầu bẩn Lượng nước đệm này giúp tạo độ phân cách giữa dầu và nước ngay từ giai đoạn đầu Nhà chế tạo quy định lượng nước đệm và phải được cấp từ từ Trong quá trình khai thác máy lọc, nước đệm có thể bị bay hơi hoặc dò lọt, do đó cần được bổ sung kịp thời.

Mặt phân cách giữa dầu và nước, được gọi là mặt trung hoà, cần được duy trì ổn định trong quá trình lọc Nếu mặt trung hoà dịch chuyển ra xa tâm, sẽ dẫn đến hiện tượng hỗn hợp dầu nước tràn ra đường nước, gây mất dầu Ngược lại, nếu mặt trung hoà dịch chuyển vào trong, hiệu quả phân li sẽ bị giảm sút.

Trước khi cung cấp dầu cần lọc (FO, LO) vào máy lọc, cần phải hâm nóng dầu đến nhiệt độ thích hợp để giảm độ nhớt Việc này giúp tăng cường độ chênh lệch trọng lượng giữa dầu và nước, cũng như các tạp chất, từ đó nâng cao hiệu quả lọc.

Người ta tiến hành hâm dầu tại các két dự trữ, két lắng và trước khi đưa vào máy lọc Nhiệt độ hâm dầu được xác định dựa trên loại dầu cần lọc, thường dao động từ 50 đến 100 độ C, có thể tham khảo qua bảng hoặc đồ thị.

Khi dầu chưa được lọc vào máy lọc, nó chịu lực ly tâm từ trống lọc quay với tốc độ trên 10.000 vòng/phút Nước và tạp chất có trọng lượng riêng lớn hơn dầu sẽ bị bắn ra ngoài, trong khi dầu di chuyển qua các lỗ trên đĩa và được dẫn ra ngoài qua đường kính trong của vành điều chỉnh Nước lẫn trong dầu được tách ra và thoát ra khỏi máy lọc theo đường riêng, trong khi tạp chất cơ học bị bắn ra xa và bám vào vỏ máy lọc.

Cặn bùn được xả ra ngoài theo các phương pháp sau:

- Xả định kì bằng tay (phải dừng trống lại, tháo nắp máy lọc nạo vét bùn, cặn ra)

- Xả định kì tự động theo chương trình đã được lập trước

- Xả định kì tự động không theo chương trình, do người thực hiện

- Xả cặn liên tục (xả đồng thời với quá trình lọc – vòi xả cặn).

Máy phân ly dầu nước

Nước thải trên tàu thường chứa dầu, và việc xả nước này ra biển có thể gây hại cho môi trường Để ngăn chặn điều này, thiết bị phân li dầu nước được sử dụng nhằm đảm bảo rằng nồng độ dầu trong nước xả ra biển không vượt quá 15 phần triệu theo khối lượng, bảo vệ hệ sinh thái biển.

Máy phân li dầu nước là thiết bị quan trọng dùng để tách dầu ra khỏi nước, thường được lắp đặt dưới tàu theo quy định của đăng kiểm Thiết bị này tuân thủ các tiêu chuẩn của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) theo Công ước MARPOL 73/78 nhằm bảo vệ môi trường biển.

Người ta có thể sử dụng các phương pháp phân li sau để tách dầu ra khỏi nước:

Máy phân li kiểu trọng lực hoạt động dựa trên nguyên lý phân lớp giữa hai chất lỏng có khối lượng riêng khác nhau, giúp tách chúng ra khỏi nhau Mặc dù có kết cấu đơn giản, nhưng chất lượng phân li của loại máy này thường không cao.

Máy phân li kiểu kết tụ hoạt động dựa trên nguyên lý tăng kích thước hạt dầu bằng cách cho dầu đi qua các bản mỏng Qua quá trình này, các hạt dầu nhỏ sẽ kết tụ lại với nhau, tạo thành các hạt dầu lớn hơn Những hạt dầu lớn hơn này có lực nổi lớn hơn, giúp chúng nổi lên trên mặt nước, trong khi nước sạch sẽ được để lại phía dưới.

6.4.2: Nguyên lí kết cấu và nguyên lí làm việc của máy phân li dầu nước

Hình 6-15 : Nguyên lí kết cấu của máy phân li dầu nước

Hỗn hợp nước và dầu được đưa vào bầu phân ly qua ba cấp Ở cấp thứ nhất, nguyên lý lắng gạn tự nhiên giúp các mảng và hạt dầu lớn nổi lên trên, trong khi nước và hạt dầu mịn lắng xuống dưới và được chuyển sang cấp thứ hai Tại cấp thứ hai và thứ ba, nguyên lý kết tụ được áp dụng với các lõi kết tụ, cho phép nước chảy qua dễ dàng, trong khi các hạt dầu mịn bám vào bề mặt vật liệu kết tụ và kết lại thành mảng lớn hơn.

Sau khi trải qua quá trình lọc, các hạt lớn sẽ tách ra khỏi bề mặt kết tụ và nổi lên trên, được tập trung tại đỉnh buồng lọc Tại cấp độ hai, hàm lượng dầu trong nước giảm xuống dưới 10 phần triệu (ppm), và sau cấp ba, mức dầu tiếp tục giảm xuống dưới 5 phần triệu trước khi nước được thải ra ngoài.

Thiết bị chưng cất nước ngọt

Máy chưng cất nước ngọt có nhiệm vụ biến nước biển thành nước ngọt bằng phương pháp bay hơi trong môi trường áp suất thấp, cung cấp nước ngọt phục vụ nhu cầu sinh hoạt trên tàu.

Khối chưng cất nước ngọt bao gồm các thành phần chính như tấm trao đổi nhiệt dạng tấm ti-tan cho dàn bay hơi và bầu ngưng tụ, vỏ máy chưng cất, bơm phun tia, bơm nước ngọt, cảm biến kiểm soát nước ngọt và khung đỡ.

Hình 6-16 : Nguyên lí kết cấu của máy chưng cất nước ngọt

Nước biển trong hệ thống nước biển làm mát được cấp vào máy chưng cất qua cửa

Nước đi qua các tấm truyền nhiệt của bầu ngưng tụ trước khi ra ngoài qua cửa số, trong đó một lượng nhỏ nước biển được thải ra, trong khi phần lớn nước còn lại được dẫn vào dàn bay hơi thông qua đường ống dẫn Tại dàn bay hơi, nước sẽ bay hơi ở nhiệt độ thích hợp.

Quá trình chưng cất bắt đầu khi nước biển được gia nhiệt lên khoảng 40-60 °C, sau đó hơi nước bay hơi trong điều kiện chân không 85-95%, duy trì bởi bơm phun tia Hơi nước được dẫn theo hình chữ U để loại bỏ các giọt nước biển nhờ lực ly tâm và trọng trường, khiến các hạt nước biển nặng rơi xuống khoang chứa bên dưới và được xả ra ngoài Hơi nước ngọt sạch tiếp tục vào bầu ngưng, nơi nó trao đổi nhiệt với nước biển làm mát và ngưng tụ thành nước ngọt Cuối cùng, nước ngọt được bơm ra ngoài và độ mặn được kiểm soát bởi thiết bị chuyên dụng.

Nước ngọt làm mát xơ mi M.E được dẫn vào DBH 10 qua cửa 2, nơi nó trao nhiệt cho nước biển trước khi đi ra qua cửa 3 Bơm phun tia được lắp đặt riêng biệt và sử dụng nước biển làm chất công tác.

CÁC HỆ THỐNG TÀU THỦY

Khái quát chung

Các hệ thống tàu thuỷ được thiết kế nhằm đảm bảo an toàn và phục vụ cho đời sống của thuyền viên trên tàu Chúng được phân loại thành hai nhóm chính: hệ thống thông dụng và hệ thống chuyên dụng.

Các hệ thống tàu thuỷ thông dụng (bất cứ tàu nào cũng phải có) bao gồm:

- Hệ thống nước dằn tàu (Ballast)

- Hệ thống la canh (Bilge) (hút khô)

- Hệ thống cứu hoả (Fire fighting)

- Hệ thống nước sinh hoạt

- Hệ thống xử lý nước thải

- Hệ thống xử lý dầu cặn, rác bẩn

- Các hệ thống chuyên dùng chỉ bố trí trên những tàu chuyên dụng như hệ thống làm hàng trên các tàu dầu, tàu chở hoá chất

Hệ thống nước dằn tàu (Ballast)

Nâng cao tính ổn định cho con tàu đảm bảo cho con tàu luôn cân bằng (không bị lệch, bị nghiêng)

Nâng cao hiệu suất đối với hệ lực đẩy

Hệ thống ballast được sử dụng để cân bằng tàu khi không chở hàng, khi hàng hóa không đều hoặc khi có tác động từ sóng và gió, nhằm đảm bảo an toàn cho tàu trong suốt hành trình trên biển.

Hệ thống ballast gồm các thiết bị chính như: các két chứa nước ballast, các bơm, hệ thống đường ống và các van

Hình 7-1 : Sơ đồ hệ thống ballast

1 - Van thông biển 2 - Hộp van hút của bơm

3 - Bơm ballast 4 - Van thoát mạn

5 - Hộp van đẩy của bơm 6 - Hộp van vào ra các két ballast

7 - Các két ballast phải, trái 8 - Két ballast mũi

Hệ thống ballast của tàu gồm các két chứa nước, bơm, van và đường ống cần đảm bảo khả năng luân chuyển nước giữa các két Khi tàu không hoạt động, nước được bơm vào để tăng độ chìm và giảm chiều cao mạn khô, giúp tránh lật tàu Trong trường hợp tàu bị nghiêng hoặc chúi do xếp hàng không đều hoặc tác động từ sóng, gió, việc luân chuyển nước hợp lý giữa các két sẽ giúp cân bằng tàu, đảm bảo an toàn trong hành trình trên biển.

Hệ thống la canh (Bilge)

Nước la canh, bao gồm nước và dầu tích tụ trong buồng máy và hầm hàng, được hệ thống la canh dưới tàu xử lý nhằm hút và phân ly Hệ thống này tách các tạp chất dầu cặn khỏi nước, cho phép đốt hoặc đưa lên bờ, trong khi nước sạch được xả ra biển, đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường bằng cách xả nước lẫn dầu ra biển.

7.3.2: Sơ đồ hệ thống và nguyên lí làm việc

Hệ thống la canh bao gồm các két la canh, van ống và bơm la canh, giúp dẫn nước la canh từ buồng máy và hầm hàng xuống các két thông qua hố la canh Bơm la canh có đường ống hút ra biển để súc rửa hệ thống, trong khi đường xả của bơm kết nối với thiết bị phân ly dầu nước (Oily-water Separator) để tách dầu khỏi nước Thiết bị này đảm bảo nước xả ra biển có nồng độ dầu không vượt quá 15 phần triệu, đáp ứng tiêu chuẩn bảo vệ môi trường.

Hình 7-2 : Sơ đồ nguyên lí của hệ thống la canh

1 - Đường hút la canh 6 - Cụm van một chiều

2 - Van thoát mạn 7 - Phin lọc

3 - Máy phân ly dầu nước 8 - Van nước biển

4 - Van điện từ 9 - Bơm la canh

Hệ thống cứu hoả (Fire fighting system)

7.4.1: Nhiệm vụ và các phương pháp cứu hoả

Hệ thống cứu hoả được trang bị trên tàu nhằm để đảm bảo an toàn cho con người, con tàu và hàng hoá khi có hoả hoạn xảy ra

Hệ thống bao gồm hai thành phần chính: phần báo động và phần dập lửa Phần báo động có nhiệm vụ phát hiện vị trí đám cháy và kích hoạt tín hiệu âm thanh, ánh sáng để cảnh báo Trong khi đó, phần dập lửa thực hiện chức năng dập tắt đám cháy hiệu quả.

Các phương pháp cứu hoả trên tàu thuỷ tương ứng với các hệ thống cứu hoả được trang bị trên tàu bao gồm:

- Hệ thông cứu hoả dùng nước

- Hệ thống cứu hoả dùng CO2

- Hệ thống các bình chữa cháy xách tay

- Hệ thống khí trơ (Inert gas system) dùng trên các tàu dầu, tàu chở hoá chất

Tùy thuộc vào kích thước và cấu trúc của con tàu, hệ thống cứu hỏa có thể bao gồm sự kết hợp giữa nước, CO2 và các bình chữa cháy xách tay, hoặc chỉ sử dụng các bình chữa cháy xách tay.

7.4.2: Hệ thống cứu hoả dùng nước

7.4.2.1 Nguyên lý chung: Đối với hệ thống chữa cháy bằng nước biển thì bơm cứa hỏa được đặt trong buồng máy, ở vị trí thấp hơn mớn nước để không phải mồi bơm, ống hút nối với van thông biển Trên tàu có phải có các bơm cứu hỏa chính và bơm dự cứu hỏa dự phòng Một đầu ống mềm của vòi rồng được nối với ống phun còn đầu kia nối với họng cứu hỏa Họng cứu hỏa được lắp đặt ở bồng máy, hành lang, ca-bin, hầm hàng, mặt boong v v và tất cả chúng thường được sơn màu đỏ Các vòi rồng cùng với đường ống mềm của nó được đựng trong hộp sắt có cửa kính và vỏ sơn màu đỏ Đường ống của hệ thống cứu hỏa làm bằng thép liền, các van, vòi được làm bằng đồng

7.4.2.2 Sơ đồ hệ thống cứu hỏa bằng nước

Hình 7-3 : Sơ đồ hệ thống cứu hoả bằng nước biển

Hệ thống cứu hỏa trên tàu bao gồm các bơm chính lấy nước từ mạn tàu và dẫn nước qua ống cứu hỏa đến các khu vực như boong tàu, hành lang buồng ở, thượng tầng, buồng máy và kho vật tư Khi xảy ra hỏa hoạn, cần mở van thông biển, khởi động bơm cứu hỏa và mở van chặn chính để nước biển có sẵn tại các họng van cứu hỏa Sau đó, chỉ cần nối vũi rồng vào khớp nối gần nhất với vị trí cháy và mở van cứu hỏa để phun nước dập lửa.

7.4.3: Hệ thống cứu hỏa dùng CO2

Hệ thống cứu hỏa bằng CO2 được thiết kế cho các không gian kín như buồng máy và hầm hàng Khi xảy ra hỏa hoạn, hệ thống báo động sẽ kích hoạt, cảnh báo người trong khu vực để họ nhanh chóng thoát ra ngoài Sau khi mọi người rời khỏi, các cửa sẽ được đóng kín và khí CO2 sẽ được xả vào để dập tắt lửa hiệu quả.

Hệ thống cứu hỏa bằng CO2 bao gồm các thành phần chính như bình chứa CO2, bình khởi động, hệ thống đường ống, van chặn, van an toàn, thiết bị chỉ báo và báo động, cùng bộ kích hoạt hệ thống.

Khi xảy ra đám cháy trên tàu, thủy thủ chỉ cần giật dây trong hộp điều khiển để mở van chai CO2 khởi động Khí CO2 áp suất cao sẽ được đưa vào xilanh điều khiển, làm cho piston điều khiển trượt xuống dưới Piston này kéo theo dây giật để kích hoạt mở các van khí trên các chai CO2 chính, xả CO2 vào đám cháy nhằm dập lửa hiệu quả.

Hình 7-4 : Sơ đồ hệ thống cứu hoả dùng CO2

1 Thiết bị báo động 6 Bình CO2 khởi động

2 Van an toàn 7 Bộ báo động

3 Dây giật mở van 8 Hộp điều khiển

4 Van chặn tới hầm hàng 9 Đưong khí CO2 tới buồng máy

5 Xilanh và piston điều khiển 10 Bình CO2.

Hệ thống nước sinh hoạt

Bao gồm hệ thống nước ngọt và hệ thống nước mặn sinh hoạt, có nhiệm vụ cung cấp nước sinh hoạt và nước vệ sinh trên tàu

7.5.1: Hệ thống nước ngọt sinh hoạt

Trên tàu nước ngọt dùng cho sinh hoạt của thuyền viên và bổ sung cho hệ thống động lực của tàu

7.5.1.2 Sơ đồ hệ thống và nguyên lí làm việc

Sau đây là sơ đồ hệ thống nước ngọt sinh hoạt

Hình 7-5 : Sơ đồ hệ thống nước ngọt sinh hoạt

1 - Rơle áp suất 5 - Môtơ điện

2 - Bộ khởi động cho bơm 6 - Van chặn

3 - Van một chiều 7 - Két nước ngọt

4 - Bơm nước ngọt 8 - Đường khí nén

11 - Đường nước đi sinh hoạt 12 - Van xả đáy

Bơm nước ngọt sử dụng động cơ điện để bơm nước từ két chứa lên bình hydrophor Áp suất trong bình được tạo ra nhờ gió nén từ chai gió Khi cần sử dụng nước, chỉ cần mở các van chặn, nước sẽ chảy ra nhờ áp suất không khí nén trong bình Rơ le áp suất cảm biến áp suất trong bình để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Khi áp suất trong bình (9) giảm xuống, rơ le (1) sẽ cảm nhận sự sụt áp suất và chuyển đổi thành tín hiệu điện Tín hiệu này được gửi đến bộ khởi động tự động bơm (2), kích hoạt mạch điện của động cơ điện (5), giúp bơm (4) hoạt động và cung cấp thêm nước cho bình (9).

7.5.2: Hệ thống nước mặn vệ sinh

Hệ thống này có nhiệm vụ lấy nước từ ngoài tàu đưa vào các nhà toilet để phục vụ việc vệ sinh của thuyền viên

7.5.2.2 Sơ đồ hệ thống và nguyên lí làm việc

Sau đây là sơ đồ hệ thống nước mặn vệ sinh:

Hình 7-6 : Sơ đồ hệ thống nước mặn vệ sinh

1 - Rơle áp suất 5 - Môtơ điện

2 - Bộ khởi động cho bơm 6 - Van chặn

3 - Van một chiều 7 – Van thông biển

4 - Bơm nước ngọt 8 - Đường khí nén

11 - Đường nước đi sinh hoạt 12 - Van xả đáy

Hệ thống nước biển vệ sinh hoạt động tương tự như hệ thống nước ngọt sinh hoạt, sử dụng bình tích năng (bình hydrophor) để cung cấp nước đến các vị trí cần thiết Tuy nhiên, khác với nước ngọt, nước biển không được chứa trong các két mà được bơm trực tiếp từ ngoài mạn thông qua hộp van thông biển.

CÁC HỆ THỐNG TRÊN BOONG

Tổng quan

Các máy móc và thiết bị trên boong gồm:

- Thiết bị lái tàu thuỷ

Thiết bị lái tàu thuỷ

Thiết bị lái tàu thuỷ được sử dụng để điều chỉnh trục bánh lái và bánh lái, giúp tàu di chuyển theo hướng đã được xác định.

Thiết bị lái gồm các bộ phận chính sau:

Bánh lái: Nhận áp lực của dòng nước và làm thay đổi hướng chuyển động của tàu

Truyền động lái: Là cơ cấu liên hệ giữa bánh lái với máy lái và truyền mômen cần thiết để quay bánh lái

Máy lái: Là cụm năng lượng đảm bảo sự làm việc của bộ truyển động lái

Bộ truyền động từ xa: Để liên hệ giữa máy lái với buồng lái

Theo cấu tạo và nguyên lý hoạt động có các dạng thiết bị lái sau:

- Thiết bị lái hơi nước

- Thiết bị lái điện - thuỷ lực

8.2.3: Các yêu cầu chung với thiết bị lái

Dựa trên các điều khoản của SOLAS 74 và những quy định về đóng tàu khác, các yêu cầu cơ bản đối với thiết bị lái được tóm tắt như sau:

Mỗi tàu cần trang bị một máy lái chính và một máy lái sự cố, đảm bảo khả năng chuyển đổi sang lái sự cố khi có trục trặc Thiết bị lái dự trữ có thể là máy lái thứ hai trên các tàu lớn hoặc máy lái quay tay trên tàu nhỏ, và cần được lắp đặt đúng cách.

163 ra sao để cho khi có một hư hỏng ở hệ thống ống hoặc tại cụm năng lượng thì vẫn có khả năng lái tàu

Khi khai thác bộ truyền động chính, cần chuyển bánh lái từ 350 mạn trái sang 350 mạn phải và ngược lại trong thời gian dưới 28 giây Cấu tạo của bánh lái cần được tính toán để đảm bảo hành trình lùi cực đại.

Trên các tàu khách, độ bền của các bộ phận truyền động lái phụ phải tương thích với độ bền của các bộ phận truyền động chính, được tính toán cho tốc độ 12 hải lý/giờ.

Thiết bị lái sự cố cần có khả năng hoạt động nhanh chóng, chuyển hướng bánh lái từ 150 mạn này sang 150 mạn kia trong vòng 60 giây Điều này đặc biệt quan trọng khi có chiều chìm lớn nhất và tốc độ đạt tối đa 7 hải lý/giờ.

Trên tàu khách, nếu đường kính trục bánh lái lớn hơn 230mm, cần lắp đặt hai trạm điều khiển với khoảng cách hợp lý so với trạm lái chính Điều này đảm bảo việc truyền lệnh điều khiển đến buồng lái, và khi một trạm gặp sự cố, không làm ảnh hưởng đến hoạt động của trạm còn lại.

Thiết bị lái cần được lắp đặt một cách chắc chắn và trang bị các thiết bị chống va đập, đồng thời phải có khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết khắc nghiệt Các ống và đường dây điện dẫn đến thiết bị lái cũng cần sử dụng loại đặc biệt để đảm bảo an toàn Ngoài ra, cần bố trí các thiết bị giới hạn cho bánh lái và bộ phận truyền động lái, không chỉ để kiểm soát các giá trị nhỏ của góc quay bánh lái mà còn phải có thiết bị an toàn để hãm và chặn bánh lái khi cần thiết.

Thiết bị lái phải được lắp đặt theo thiết kế đã phê duyệt và sử dụng vật liệu theo quy định Cần tiến hành thử nghiệm để đảm bảo thiết bị đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật Trên tàu, cần chuẩn bị các chi tiết dự trữ cho thiết bị lái nhằm thay thế khi cần thiết trong quá trình khai thác.

Trong các thiết bị lái truyền động điện cần:

- Đề phòng bảo vệ khi đứt cầu chì

- Bố trí bộ chỉ báo góc lái

8.2.4: Hệ thống lái thuỷ lực

Máy lái thủy lực nổi bật với thiết kế nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, mang lại sức lái mạnh mẽ và hiệu suất cao Thiết bị này giúp tiết kiệm công suất cho động cơ điện và đặc biệt, đảm bảo độ tin cậy cao trong quá trình vận hành và khai thác.

Nhược điểm là chất lỏng dễ thẩm thấu hoặc rò rỉ gây ra sự cố

8.2.4.1 Sơ đồ nguyên lí của hệ thống lái thủy lực

Hình 8-1 : Sơ đồ hệ thống lái thủy lực

Van 9-2 và 9-5 thường đóng để cho cả hai van điện từ sẵn sàng làm việc Van 15-1 và 15-2 thường đóng để cô lập bơm tay khỏi hệ thống bơm chính

Bơm chính 3 được điều khiển bởi động cơ điện 4, đảm bảo sản lượng ổn định Van tràn (5) giữ cho áp suất dầu tại cửa đẩy của bơm không đổi theo giá trị đã định Dầu từ bơm chính (3) được đẩy qua van một chiều (10) vào cửa P của van điện từ (7-1), sau đó thoát ra cửa T đến van điện từ tiếp theo (7-2) và cuối cùng chảy về két qua phin lọc dầu hồi (8).

Khi sử dụng van điện từ (7-1) và cấp điện cho cuộn điện từ bên phải (a), van 3 vị trí 4 đường dẫn sẽ được đẩy vào vị trí giữa Dầu từ cửa P sẽ chảy qua cửa A đến các xi lanh lực 23-1 và 23-2, làm cho cần quay bánh lái (22) quay theo chiều kim đồng hồ Dầu thoát ra từ các xi lanh lực sẽ được ép về cửa B, nối thông qua cửa T, và chảy qua van điện từ (7-2) về két.

Khi góc quay bánh lái đạt yêu cầu, tín hiệu đến van điện từ sẽ ngừng, khiến van hồi nguyên về vị trí trung tâm, cô lập các cửa dầu A và B, đồng thời kết nối cửa dầu P với T để dẫn dầu về két Lúc này, áp suất dầu trong hệ thống giảm xuống mức thấp nhất.

Các van an toàn (22) có chức năng bảo vệ hệ thống xilanh lực và ống dẫn sau van điện từ khi áp suất dầu vượt quá giá trị cài đặt do sóng nước ép vào bánh lái gây ra Giá trị áp suất này thường được thiết lập cao hơn giá trị cài đặt tại van tràn (5).

Nếu cuộn điện từ trái (b) có điện, trình tự hoạt động tương tự nhưng cấp dầu vào xilanh lực theo chiều ngược lại, bánh lái quay ngược lại

Khi bơm chính gặp sự cố, bơm tay sẽ được kích hoạt và các van chặn sẽ mở ra Việc quay bơm tay theo chiều nào sẽ làm thay đổi dòng dầu vào các xilanh lực, từ đó điều khiển bánh lái quay theo hướng tương ứng Theo quy định đăng kiểm, thời gian chuyển bánh lái từ 150 mạn này sang 150 mạn kia bằng bơm tay không được quá 60 giây khi tàu đầy tải và tốc độ đạt 1/2 tốc độ định mức hoặc 7 knots Đối với trục bánh lái có đường kính lớn hơn 230mm, hệ lái phụ cũng cần được hỗ trợ bằng máy.

Thiết bị tời neo

8.3.1: Các yêu cầu đối với một số chi tiết hệ thống neo tời

- Có khả năng thả neo với độ dài xích neo thích hợp

- Một đầu cuối của xích neo phải được cố định chặt với tàu (trong hầm xích neo)

- Có khả năng nhổ mỏ neo rời khỏi đáy biển đáy sông

- Treo mỏ neo nơi thuận tiện chắc chắn Xích neo luôn sẵn sàng trong hầm xích

- Có khả năng cắt bỏ xích neo với thời gian ngắn nhất

- Phải có thiết bị hãm phanh để khống chế tốc độ thả neo

- Độ dài dây xích neo, tốc độ thả và kéo neo phải theo đúng qui phạm qui định

8.3.2: Hệ thống truyền động tời - neo

Hệ thống tời neo bao gồm: Động cơ lai: Có thể là động cơ điện, động cơ Diesel, động cơ thuỷ lực

Bộ giảm tốc: Thường là bộ truyền động bánh răng

Mỏ neo: Tuỳ thuộc vào độ lớn của tàu, địa bàn nơi hoạt động, trạng thái đáy biển nơi thả neo mà có kết cấu khác nhau

Xích neo có kích thước và độ bền tương thích với trọng tải của tàu Ống dẫn dây xích và mỏ neo được thiết kế ở phía mũi và lái của tàu, giúp việc thả và kéo neo trở nên thuận tiện hơn.

Hình 8-2 : Truyền động tời neo

3 - Trống xích 4 - Phanh cơ khí

5 - Ly hợp 6 - Tay điều khiển

7 - Bánh răng 8 - Động cơ thuỷ lực, hoặc động cơ điện

Thiết bị neo giúp cố định tàu bằng cách sử dụng mỏ neo bám vào đáy biển hoặc đáy sông Động cơ lai 8 kết hợp với khớp nối và bộ biến tốc cơ khí bánh răng (7) tạo ra mô men lớn cho trục quay ra (2) và giảm tốc độ quay Truyền động này được điều khiển qua trống quấn dây (1) hoặc trống xích neo (3) thông qua tay ly hợp (5) Đồng thời, trống phanh (4) có nhiệm vụ hạn chế tốc độ khi cần thiết.

Thiết bị tời là công cụ quan trọng để kéo và buộc tàu vào cầu cảng hoặc tàu khác khi cần thiết Thông thường, trên tàu, thiết bị tời được bố trí cùng với máy neo nhằm tối ưu hóa việc sử dụng và tiết kiệm trang thiết bị.

8.3.3: Hệ thống tời- neo thuỷ lực

Hình 8-3 : Sơ đồ hệ thống tời- neo thuỷ lực

1 - Động cơ thuỷ lực 2 - Van an toàn

3 - Van cân bằng tải 4 - Van trượt điều khiển

5 - Bơm thuỷ lực một chiều 6 - Phin lọc

7 - Két dầu 8 - Van một chiều

9 - Van tiết lưu điều chỉnh

Khi khởi động hệ thống tời neo, bơm 5 sẽ hút dầu từ két và đẩy qua P sang T tới phin lọc và trở về két Khi thả neo, van trượt dịch chuyển sang trái, cho phép dầu từ P cấp tới L qua van một chiều, làm động cơ thủy lực quay theo chiều thả neo, trong khi dầu ra khỏi động cơ trở về cửa I tới T Khi kéo neo, van trượt dịch chuyển sang phải, khiến P thông với I và L thông với T, dầu từ P sẽ được chia thành hai nhánh: một nhánh lên động cơ và một nhánh tới van tràn cân bằng, mở van tràn và cho phép dầu từ động cơ trở về két, đồng thời động cơ quay theo chiều kéo neo.

Thiết bị cẩu - trục

Thiết bị cẩu - trục được trang bị trên tàu biển dùng để bốc xếp hàng hoá vật tư giữa tàu với cảng hoặc giữa các tàu với nhau

Thông thường thiết bị cẩu được chia ra hai loại nặng và nhẹ, tuỳ thuộc vào trọng lượng hàng hoá bốc xếp

8.4.1: Truyền động điện - cơ khí cho máy cẩu

Cẩu điện là một thiết bị cơ khí sử dụng động cơ điện kết hợp với hệ thống bánh răng và tời để nâng hạ hàng hóa Hệ thống này bao gồm nhóm truyền động bánh răng và ly hợp ma sát, hoạt động như phanh điện để đảm bảo an toàn khi cần hãm cẩu Tất cả các bộ phận này được bảo vệ trong hộp vỏ kín, chứa dầu bôi trơn giúp duy trì hiệu suất hoạt động.

8.4.2: Truyền động thuỷ lực cho máy cẩu

Hình 8-4 : Sơ đồ hệ thống truyền động thuỷ lực tời- cẩu

1 - Động cơ thuỷ lực hai chiều 2 - Van an toàn

3 - Van tiết lưu điều chỉnh 4 - Van trượt điều khiển

5 - Bơm thuỷ lực một chiều 6 - Phin lọc

Khi khởi động hệ thống tời cẩu, bơm 5 sẽ hút dầu từ két và đẩy qua P sang T đến phin lọc, rồi trở về két Khi nâng hàng, van trượt sẽ điều khiển dịch chuyển sang phải, mở cửa.

Khi P thông với I và cửa L thông với T, dầu từ P được cấp tới I qua van một chiều, giúp động cơ thủy lực quay theo chiều nâng hàng Dầu sau khi ra khỏi động cơ sẽ trở về cửa.

Khi hạ hàng, van trượt di chuyển sang trái, tạo kết nối giữa P và L, đồng thời I kết nối với T Dầu từ P sẽ chảy qua L, một nhánh lên động cơ và một nhánh tới van cân bằng tải qua van tiết lưu Khi đó, dầu từ động cơ sẽ quay về két qua van tràn, trong khi động cơ quay theo chiều hạ hàng Nếu hệ thống mất điện, có thể hạ hàng hoặc giữ cần bằng bằng cách mở van chặn 8.

HỆ TRỤC VÀ CHÂN VỊT

Hệ trục

9.1.1: Khái quát về hệ trục

Hệ trục là một hệ thống các đoạn trục nối với nhau, có nhiệm vụ truyền mô men quay từ động cơ đến chân vịt và tiếp nhận lực dọc trục do chân vịt tạo ra trong nước, truyền lực này qua ổ chặn lực dọc trục cho vỏ tàu Hệ trục thường được chia thành ba phần: trục đẩy, trục trung gian và trục chân vịt, được kết nối qua các mặt bích nối Hệ trục được bố trí trên một đường thẳng, với trục đẩy nối với động cơ và trục trung gian, trong khi trục chân vịt có một phần bên trong và một phần bên ngoài tàu Để đảm bảo kín nước tại vị trí giao giữa trục chân vịt và vỏ tàu, ống bao trục chân vịt được sử dụng, vừa có chức năng làm kín vừa hỗ trợ đỡ trục chân vịt.

9.1.2: Sơ đồ hệ trục và các thiết bị

Hệ trục bao gồm các thành phần chính như trục đẩy, trục trung gian và trục chân vịt, cùng với các ổ đỡ tương ứng như ổ đỡ trục đẩy, ổ đỡ trục trung gian, gối trục chân vịt và ổ đỡ chặn lực dọc trục Phía cuối trục được lắp chân vịt, trong khi đầu trục được kết nối trực tiếp với động cơ hoặc thông qua cơ cấu truyền động.

Hình 99-1 : Sơ đồ hệ trục tàu thủy

Hình 9-2 : Hệ trục truyền động chân vịt tàu thuỷ

1 - Máy chính 2 - Trục khuỷu động cơ

3 - Trục đẩy 4 - Gối trục đẩy

5 - Trục trung gian 6 - Gối trục trung gian

7 - Trục chân vịt 8 - Bộ làm kín

9 - Gối trục chân vịt 10 - Chân vịt

Chân vịt

Chân vịt là một bộ phận gồm một củ chân vịt và một số cánh xoắn gắn liền, có khả năng tạo ra dòng nước chuyển động khi quay trong nước Nhờ vào cấu trúc xoắn, chân vịt sẽ bị đẩy ngược lại do hiệu ứng phản lực từ dòng nước Khi chân vịt kết nối với hệ trục, lực đẩy từ dòng nước sẽ được truyền lên vỏ tàu, giúp tàu di chuyển theo chiều của chân vịt Có hai loại chân vịt chính: chân vịt định bước và chân vịt biến bước, trong đó bước chân vịt được xác định bởi quãng đường mà chân vịt di chuyển khi quay một vòng.

Chân vịt đinh bước là loại chân vịt có bước không thay đổi, nhưng thực tế, bước xoắn của cánh lại thay đổi theo bán kính từ gốc cánh ra ngoài Mặc dù bước cánh tại một bán kính cụ thể là không đổi, trong các tính toán, người ta thường sử dụng giá trị trung bình của bước cánh theo bán kính để đảm bảo tính chính xác.

Hình 9-3 : Chân vịt định bước

Chân vịt biến bước là loại chân vịt có khả năng điều chỉnh bước cánh bằng cách xoay cánh chân vịt một góc nhất định thông qua hệ thống xoay bên trong Khi cánh chân vịt được xoay về vị trí bước cánh bằng 0, chân vịt vẫn quay nhưng không tạo ra lực đẩy Nếu cánh chân vịt xoay về phía sau, nó sẽ tạo ra hiệu ứng đạp nước về phía sau, giúp tàu di chuyển tiến về phía trước Ngược lại, khi cánh chân vịt xoay về phía trước, nó sẽ tạo ra lực đẩy về phía trước, đẩy tàu lùi lại.

Hình 9-4 : Chân vịt biến bước