Ồ án môn học thiết kế hệ thống năng lượng tàu thủy Đề tài thiết kế hệ thống Động lực tàu hàng 60 000 tấn lắp máy man b&w 6s60mc

Trong bu “ng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu.. Máy chính có ký hiệu 6S60MC do hãng MAN-B&W sản xuất, là loại máy diesel 2 kỳ thấ

5 _ 2023

TRƯỞNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA MÁY TÀU BIỂN

BỘ MÔN MÁY TÀU THỦY

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÀU THỦY

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG 60.000 TẤN

LẮP MÁY MAN B&W 6S60MC

Sinh viên thực hiện: Vũ Trọng Bách

Chuyên ngành: Máy tàu thủy Giảng viên hướng dẫn: TS Cao Đức Thiệp

BÁCH MTT60ĐH

Hải phòng — 2022

\ 009009 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH c9 SE SE SE S1 EE1E11 11111 1111111111 c1 re 5 DANH MỤC BẢNG tt S911 E11E157111111111 1111111111111 1111.7111 Tk 6 co 09.)2009:10Ic211777 8

1.1 Loại tàu và công ụng - - «c1 TH HH ng 8 an nan Ả ốồằ 8

9 he 8

1.2 Vùng hoạt động và cấp thiết Kế .- 5 si ng ng 8 2 9 ch 6 8

Mu lon nan 8

1.3 Các thông số chủ yOu cia fầU - - s9 HH HH ng 8 1.3.1 Các thông số chủ yết của tầU - scchnH* HHH*Hh HH 8 In: no 8n ố 8

1.4 Giới thiệu v`Êmáy chính - 5 xxx SH HH HH TH TH HH 9 1.5 Giới thiệu v trang thiết bị động lực chính 555 c++s* + + sex sszss2 9 1.5.1 Động cơ diesel lai máy phát chính - - «+ +s «xxx s3 vs se eesse 9 lì na 10

1.5.3 Tổmáy phát điện sự CỐ - Ăn TH HH TH HH HH ng 10 1.5.4 Hệ trục chong chóng << sgk cư 11 1.5.5 Các thiết bị động lực khác - - <5 5 +3 S1 1 Hy 2 1 13 2 TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 24

,N PIN Gà cu hố ố 24

Phi ae 24

2.1.2 Giới thiệu v'êphương pháp Sê-ri các tàu có hệ số béo lớn 24 2.1.3 Lựa chọn phương pháp tính toán lực cẳn - -«- +s «sec sxeesxses 24 2.1.4 Tính toán lực cản sơ bộ của tàu - -c + 225 12511121123 1115551551532 26 2.1.5 Lua chon vật liệu chế tạo chong chóng - - «+ «c1 1s se 29 2.1.6 Tính toán hệ số dòng theo và lực hút - <s + 1s ke 29

KHOA MAY TAU BIEN — TRUONG DAI HOC HANG HAI VIET NAM VU TRONG

5_2023 2.1.7 Tính chọn số cánh chong chóng << v.v ng z 29 2.1.8 Chọn tỷ số đĩa theo đi`âi kiện b Õn cà 2 1 Hee, 30 2.1.9 Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất 31 2.1.10 Kiém tra chong chóng theo di kién DG eee ceeseestee cess ceeseeenens 33 2.1.11 Xác định khối lượng chong chóng - - «<5 + s2 3 19 kh re 33

3 THIẾT KẾ HỆ TTR ỤC + 2E SE EE£E# 9EE£E£ESEE+EEESEE KTS TY TT TT ret 35 3.1 Dt liu phute 201.10 e 35

KÝ: oi 0 35 3.3 Tính đường kính trỤC - - «+ 3v HH HT HH Hy HH gà 35 3.3.1 Trục chong chóng - si cư 35 3.3.2 Trục frung ø14H - - <G HH TH nọ nh 37 3.4 Tính các chi tiết chính của hệ trục - 5 2221 cs+cS s23 s2 se eeeerees 38 3.4.1 Đương kính bulong khớp nối trục trung gian và trục chong chóng 38 3.4.2 Đương kính bulong khớp nối trục trung gian và bích ra của động co 39 3.4.3 Chiredi day bich nG7 true ố ố 40 3.4.4 Chi 'âi dày ống bao (TỤC 7c TH nh nh nh 40 3.4.5 Chil dai bac cố 41

3.5.1 Phụ tải trên gối đỠ -QSẠ HH HH HT TH HH HH gà 4I

==“h “An John 42 3.5.3 Moomen tai 901 ỞỠ - G9 TH vn 42 Kết luận: Kết quả tính toán được chấp nhận 5555 ++ se 44 3.5.4 Nghiệm b ân hệ trỤC - - G - Ă S S1 HH HH kg gu 44 3.5.5 Nghiệm bã bulong bích nốit - - 5+ s3 3 399 3v ng gen 49 4.Thiét kế các hệ thống phục vụ hệ động lỰc - Ác ng ng ng gưy 51

4.2.1 Lượng d3 đốt dự trữ và trực nhật - 5 Sàn re 51 4.2.2 Bơm vận chuyỂT - t3 HH HH HH HH Hà 53

4.2.3 rà s .e 34 4.2.4 Nguyên lý hệ thống - - cọ TH ng ng th ng ng 55 4.3 Hệ thống dầi bôi trƠ 2G ST nọ ng gi nrre 56 4.3.1 Dự trữ d1 bôi trơn G9 ni ng gu Hư ch 56

4.4 Hệ thống nước làm mát - - + 1k3 1 9 “HT hà 58 4.4.1 Kết giãn nỞ -SĂTn SH TH HH HH HH HH TH TH TT HT KH Tưng 58 44.2 Đường kính ống nối hai cửa thông biển - 27 552cc se rxez 59 4.4.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lam mát - «<< =<<++ 59 4.5 Hệ thống khí nén khởi động 57+ 22s s2 S HH gi 60 4.5.1 Bình chứa không khí nén - + + S113 3E 3S sEEerrrrreses 60 4.5.2 Máy nén khí - G- G s1 9.0 9.0 gu 61 4.5.3 Nguyên lý hoạt động - Ăn nọ HH ng ngư 62

5 BỐ TRÍ THIẾT BỊ BUỒNG MÁY 5c: ++2Sx++ ri 63

5.1 Trình tự bố trí và vị trí các thiết bị động lực chính «<< «<< ++< +5 63 5.1.1 Một số yêu câ¡ đặc trưng trong bố trí thiết bị bu ng máy - 63

5_2023

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Đường lý thuyết mũi của “sê-ri” mẫu tàu béo + +ss-+ 5+2 25 Hình 2.2 Mặt cắt ngang lý thuyết phần đuôi của sê-ri mẫu tàu béo 26 Hình 2.3 Ð ồthi công suất kéo và vận tỐC <5 + vn vn sư 28 Hình 2.4 Ð ồthiị lực cản và vận tỐcC - 2c c S23 H SH SH ng ngư 28 Hình 3.1 Kết cấu trục chong chóng - - «<1 Y1 1 vn cH 36 Hình 3.2 Kết cấu trục trung Ø14H - 5 5 111K S9 nen gv 37 Hình 3.3 Sơ đ tải trọng hệ frỤC - . cà n1 3S 91 Hy HH g1 12 1 kg xe, 42

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Pham vi áp dụng của phương pháp - 5 5-5 5s sex 24 Bảng 2.2 Bảng kiểm tra phạm vi áp dụng đối với tàu thiết kế 26 Bảng 2.3 Tính lực cản cho tàu có hệ số béo lớn với dạng sườn mũi chữ V 27 Bảng 2.4 Thành ph hóa học của vật liỆu - - 5à Sư 29 Bảng 2.5 Bảng tính chọn số cánh chong chóng - 5 5+ + +** 3+ + s++ xesx++ 29 Bảng 2.6 TỈ số theo đi âi kiện b Ô4 - Q22 1 1 3H HH 911181 ren 30 Bảng 2.7 Nghiệm lại vận tốc tàu c3 1312312113111 1111111182181 r2 31 Bảng 2.8 Kiểm tra chong chóng theo đi â¡ kiện b Ên 525552 xxx 33 Bảng 2.9 Tính khối lượng của chong chóng - - 5 + 5+5 131 S2 srrss 34 Bảng 3.I Tính đường kính trục chong chóng tại ổ đỡ phía lái 36 Bang 3.2 Tính đường kính trục chong chong phần trong ống bao 37 Bảng 3.3 Tính đường kính trục trung øian -ó- 55c seeeserke 38 Bảng 3.4 Đường kính bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng 38 Bảng 3.5 Đường kính bulông khớp nối trục trung øsian và bích ra của động cơ 39 Bảng 3.6 Tính chi `êi dày bích nối trỤC - 325232213312 Exxerrsrrrrss 40 Bảng 3.7 Tính chi `âi dày ống bao frỤC - cà n1 S3 1393211115218 ri 40 Bảng 3.8 Tính chi ôi dài bạc 5: - 5 22 32111111111 11118111112 1E ket 41 Bang 3.9 Tinh m6 men, phan lure tai Cac 61 dO ee eee ceeesee secon ceeeeeceaeeeneeeees 42

01600 08:1i ái (00 00000 44 Bảng 3.I 1 Tính nghiệm bân trục theo hệ số an toàn - - s5 ++s+++++s 44 Bảng 3.12 Tính nghiệm bn ổn định dọc trục - + 5c s+s se sersss 46 Bảng 3.13 Tính nghiệm biến dạng xoắn hệ trục - 5-2 + s5s s2 se s+ss<52 47 Bảng 3.14 Tính kiểm tra độ võng lớn nhấtt 5 55s 2x se set 48 Bảng 3.15 Tính nghiệm bi bulông bích nối theo ứng suất cắt 49 Bảng 3.16 Tính nghiệm b`ầ bulông bích nối theo đi `âi kiện b`ãn ứng suất nén 49 Bảng 4.I Tính dung tích các két hệ thống HFFO - - 5c +s£+£+sssers 51 Bang 4.2 Tinh dung tích các két hệ thống DO - 5 5c ssisseresees 52 Bảng 4.3 Tính chọn bơm vận chuyỂï - 5 HH HH ch 53

KHOA MAY TAU BIEN — TRUONG DAI HOC HANG HAI VIET NAM VU TRONG

BACH

MTT60DH

5_2023 i8 ý0i 0.0 ì1s na ad 54 Bang 4.5 Tinh dung tích dự trữ dẦi bôi trơn - 5 - sen se ke eevee 56 Bảng 4.6 Dung tích két giãn nở hệ thống nước ngọt nhiệt độ thấp 58 Bảng 4.7 Tính đường kính ống nối hai cửa thông biển - 5 < <5 59 Bảng 4.8 Tính thể tích bính chứa không khí nén khởi động - 60 Bang 4.9 Tính chọn máy nén khí khởi động - - +5 5+c++cse*szserseersez 61 Bảng 5.I Bảng tính xác định tọa độ trọng tâm bu ng máy -s‹- -«- 65

1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Loại tàu

Tàu hàng rời có trọng tải 60.000 DWT, là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện h ô quang Tàu được thiết kế lắp đặt 01 máy chính, mang nhãn hiệu MAN B&W 6S60MC của nhà sản xuất MAN B&W, có công suất 12.240 kW, số vòng quay danh định 105 rpm Hệ động lực của tàu được thiết kế với phương thức máy chính dẫn 1 hệ trục chong chóng

Tàu được thiết kế dùng để chở hang khô đ Šng nhất, xi măng, ngũ cốc, gỗ, thép

cuộn, than, alumiumm

1.3.1 Các thông số chủ yếu của tàu

— Chỉ âi dài lớn nhất: Linx = 208,00 m

— Chi Gi dai thiết kế: Lwt = 201,21 m

— Chi G réng thiét ké: B = 3224 m

— Chi âi cao mạn: D = 19,15 m

— Chi âi chìm : d = 13.40 m

— Hệ số béo thể tích: Cp = 0,849

1.3.2 Bố trí bu ông máy

Bu ông máy được bố trí từ sườn 05 (Sn05) đến sườn 34 (Sn34) Lên xuống

bu “ng may bằng 06 c`ầi thang chính (03 ci thang tng 1 và 02 c3 thang tầng 2, 3) và

01 c& thang sự cố

Trong bu “ng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu Đi `âi khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trong bu ng máy Đi`âi khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong bu ng máy hoặc tử xa trên

bu ng lái Một số bơm chuyên dụng có thể đi âi khiển từ xa trên boong chính như bơm vận chuyển d3 đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió

Máy chính có ký hiệu 6S60MC do hãng MAN-B&W sản xuất, là loại máy diesel 2 kỳ thấp tốc, đ ầi chữ thập, tác dụng đơn, tăng áp bằng tuabin khí xả hiệu suất cao, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chỉ âu

Đi`âi khiển máy chính: Máy chính được đi `âi khiển hoạt động từ bu ông đi ân khiển máy, Lầi lái và trạm đi`âi khiển sự cố ở cạnh máy Thiết bị đo đạc được kiểm soát được đưa v `êbu ông đi âi khiển để quan sát kiểm tra vận hành

Thông số của máy chính:

KHOA MAY TAU BIEN — TRUONG DAI HOC HANG HAI VIET NAM VU TRONG

BACH MTT60ĐH

5_2023 Ngoài ra còn các thiết bị kèm theo máy chính như:

— 0I tuabin khí xả

— 01 sinh hàn khí

— 03 thiết bị bôi trơn xylanh kèm bi hâm điện

— 01 các bơm (bơm dầ FO, LO, DO, nước làm mát)

1.5 Giới thiệu v`ềtrang thiết bị động lực chính

1.5.1 Động cơ diesel lai máy phát chính

Động cơ Diesel lai máy phát chính có ký hiệu 6N18AL-EV do hãng YANMAR sản xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát

từ một hệ làm mát trung tâm, bôi trơn áp lực tu hoàn kín, khởi động bằng khi nén

— Hãng (Nước) sản xuất: YANMAR (JAPAN)

— Công suất định mức, [Ne]: 660/897 kW/ hp

và ngửng hoạt động của máy tử bảng điện chính và từ hệ thống quản lý năng lượng

1.5.3.1 Động cơ diesel lai máy phát sự cố

Động cơ Diesel lai máy phát sự cố có ký hiệu 6CTB8.3DM do hãng CUMMINS san xuat, la diesel 4 ky tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thang đứng, không tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tu ân hoàn, bôi trơn áp lực tu ân hoàn kín, khởi động bằng điện DC 24V

— Công suất định mức, [Ne]: 112 kW

— Vòng quay định mức, [n]: 1800 rpm

— Số xy-lanh, [Z]: 6 1.5.3.2 Máy phát điện

— Hãng sản xuất : YANMAR (JAPAN)

— Vòng quay máy phat : 1800 rpm

Ngoài ra còn có các thiết bị khác kèm theo tổ máy phát điện

KHOA MAY TAU BIEN — TRUONG DAI HOC HANG HAI VIET NAM VU TRONG

BACH MTT60DH

5_2023 1.5.4 Hệ trục chong chóng

Tàu được bố trí 01 hệ trục chong chóng đặt tại mặt phẳng dọc tâm tàu, song song với đường chuẩn và cao cách đường chuẩn 3300 mm Toàn bộ hệ trục dài 13682

mm, bao ø ôm OI trục chong chóng và O1 trục trung gian Irục chong chóng được chế tạo bằng thép rèn KSF60, được đặt trên 02 gối đỡ bằng vật liệu babit nằm trong ống bao và được bôi trơn bằng di Trục trung gian được chế tạo bằng thép rèn và được đặt trên 01 gối đỡ

1.5.4.1 Chong chóng

— Loại : Chong chóng định bước ,ép giãn côn

— Vật liệu: Hợp kim nhôm, hợp kim đ ông và thép không dù

— Chi âi quay: Quay phải

— Số lượng: 1 1.5.4.2 Trục chong chóng

Trục chong chóng đặt trên 02 gối đỡ bằng vật liệu babit nằm trong ống bao Gối

đỡ trong ống bao được bôi trơn bằng di tuần hoàn áp lực

— Chi lâi dài trục chong chóng : 6982 mm

— Dai phia sau: Da ndi khéng then

- Đầi phía trước: Bích liên

— Dai phia sau: Bích li

- Đầi phía trước: Bích liên

1.5.4.4 Bích nối trục

Bích nối trục là chỉ tiết nối trục chong chóng với trục trung gian và trục trung gian với động cơ chính, thưởng xuyên chịu mômen xoắn lớn Công dụng là đảm bảo mối liên kết giữa trục chong chóng và trục trung gian, truy mômen xoắn từ động cơ sang trục trung gian, từ trục trung gian sang trục chong chóng

Trục chong chóng và trục trung gian đề! sử dụng bích li`n có các thông số:

— Vật liệu: Thép đúc ống

— Kiểu bôi trơn: Bôi trơn bằng di

1.5.4.6 Bạc đỡ trong ống bao

— Vật liệu: Thép FC250 và Babit WJ2

— Kiểu bôi trơn: Bôi trơn bằng di

— Trên b`êmặt bạc có phay các rãnh dẫn di bôi trơn cho bạc

Thép FC250 - thép đúc, Babbit W12 ~ thép trắng có gốc chì Ngoài ra có thể sử dụng thép GG25 thay cho FC250

Ngoài ra Hệ trục còn có 02 bộ làm kín kiểu Simplex, một gối đỡ trục trung gian bằng thép trắng WJ2, kiểu tự bôi trơn, ống I “ng va các thiết bị khác

1.5.5 Các thiết bị động lực khác

1.5.5.1 Dung tích các két

— Két nhiên liệu HFO: 1700 m°

- Két đầi bôi trơn LO: 50 m

— Két nước Ballast (bao g Gm két mũi và không kể đến hần hàng số 3): 15.000m?

— Két nước Ballast (bao ø ân két mũi và hân hàng số 3): 24.400m”

KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ TRỌNG

BÁCH

MTT60DH

5_2023

1.5.5.2 Các tổ bơm

a Bơm nước biển làm mát

Bơm nước biển làm mát là loại bơm ly tâm, vỏ bơm bằng kim loại, bánh cánh là hợp kim của nhôm-đ ềng, trục bằng thép không rỉ Động cơ điện lai bơm có thiết bị bảo

vệ an toàn quá tải và thiết bị tránh ảnh hưởng do nước

— Cét ap: 03 MPa

— Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

— Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha

— Kiểu động cơ điện: AC, 3 pha