thiết kế hệ hệ thống động lực tàu chở hàng rời 54.400t

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 1 - 10–2011 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 2 - 10–2011 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 3 - 10–2011 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 4 - 10–2011 MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài 10 2 Mục đích 10 3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu 10 4 ý nghĩa 10 1. GIỚI THIỆU CHUNG 11 1.1 GIỚI THIỆU VỀ TÀU 12 1.1.1 Loại tàu và công dụng 12 1.1.2 Vùng hoạt động và cấp thiết kế 12 1.1.3 Phân cấp tàu và các quy định 12 1.1.4 Các thông số chủ yếu của tàu 13 1.2 TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 14 1.2.1 Bố trí buồng máy 14 1.2.2 Máy chính 15 1.2.3 Thiết bị đi kèm máy chính 16 1.2.4 Tổ máy điện 6DK-20 16 1.2.5 Hệ trục chong chóng 17 1.3 CÁC TRANG THIẾT BỊ TRONG BUỒNG MÁY 18 1.3.1 Hệ thống két 18 1.3.2 Các tổ bơm 21 1.3.3 Các tổ quạt 29 1.3.4 Thiết bị phân ly 32 1.3.5 Các thiết bị hệ thống khí nén 33 1.3.6 Các thiết bị chữa cháy buồng máy 36 1.3.7 Các thiết bị buồng máy khác 37 1.3.8 Tổ máy phát điện sự cố 38 2. SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 40 2.1 SỨC CẢN 40 2.1.1 Các kích thước cơ bản 41 2.1.2 Sức cản tàu theo phương pháp 41 2.1.3 Kết quả tính sức cản tàu theo papmiel 42 2.1.4 Đồ thị R-V,EPS - V 43 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 5 - 10–2011 2.1.5 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 44 2.2 THIẾT BỊ ĐẨY 45 2.2.1 Chọn vật liệu 45 2.2.2 Tính hệ số dòng theo,dòng hút 45 2.2.3 Chọn số cánh chong chóng 45 2.2.4 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền 46 2.2.5 Tính chong chóng khi sử dụng hết công suất 46 2.2.6 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền chống xâm thực 48 2.2.7 Tính trọng lượng chong chóng 48 3. THIẾT KẾ HỆ TRỤC 50 3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 52 3.1.1 Số liệu ban đầu 52 3.1.2 Luật áp dụng 52 3.1.3 Bố trí hệ trục 52 3.2 ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 53 3.2.1 Đường kính trục chong chóng 53 3.2.2 Đường kính trục trung gian 54 3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC 54 3.3.1 Bullong khớp nối trục 54 3.3.2 Chiều dày khớp nối trục 55 3.3.3 Chiều dày ống bao 57 3.3.4 Chiều dày áo bọc trục 57 3.3.5 Ổ đỡ 58 3.4. ÁP LỰC GỐI ĐỠ 58 3.4.1 Phụ tải tác dụng lên gối đỡ 58 3.4.2 Nghiệm bền trục 61 4. DAO ĐỘNG NGANG 70 4.1 PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 71 4.1.1 Phương pháp tính 71 4.1.2 Sơ đồ tính 71 4.1.3 Các bước tính toán và thành lập bảng tính 72 4.2 BẢNG TÍNH VÀ KẾT QUẢ 74 4.2.1 Tần số dao động ngang 74 4.2.2 Bảng kết quả tính 74 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 6 - 10–2011 4.2.3 Kết luận 76 5. DAO ĐỘNG XOẮN 77 5.1 DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ 78 5.1.1 Luật áp dụng và tài liệu tham khảo 78 5.1.2 Số liệu máy chính 78 5.1.3 Số liệu chong chóng 78 5.1.4 Số liệu trục và bích nối 79 5.2 MÔ HÌNH TÍNH DAO ĐỘNG 80 5.2.1 Momen quán tính khối lượng 81 5.2.2 Độ mềm các đoạn trục 82 5.2.3 Thành lập hệ thống dao động xoắn tương đương 83 5.3. DAO ĐỘNG XOẮN TỰ DO 84 5.3.1 Hệ thống thứ nguyên nhiều khối lượng 85 5.3.2 Tần số dao động tự do 85 5.4 DAO ĐỘNG XOẮN CƯỠNG BỨC 90 5.4.1 Xác định miền biến thiên cấp điều hòa momen kích thích 90 5.4.2 Vòng quay cộng hưởng 91 5.4.3 Góc lệch pha giữa các xylanh 91 5.4.4 Xác định góc lệch pha giữa các xylanh 91 5.4.5 Tổng hình học các biên độ tương đối 93 5.4.6 Công của mô-men điều hòa cưỡng bức 93 5.4.7 Công của các mô-men cản 94 5.4.8 Biên độ cộng hưởng 95 5.4.9 Xác định khu vực lân cận vòng quay cộng hưởng 97 5.4.10 Ứng suất xoắn trên trục khi cộng hưởng 97 5.4.10 Ứng suất xoắn cho phép của trục 98 6. HỆ THỐNG PHỤC VỤ 99 6.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 100 6.1.1 Số liệu ban đầu 100 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 7 - 10–2011 6.1.2 Luật áp dụng 100 6.1.3 Cấp thiết kế 100 6.1.4 Tài liệu tham khảo chính 100 6.2 HỆ THỐNG BÔI TRƠN 100 6.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 100 6.2.2 Nguyên lý hệ thống 101 6.2.3 Tính toán hệ thống 104 6.3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 108 6.3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 108 6.3.2 Tính toán hệ thống 109 6.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT 113 6.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 113 6.4.2 Nguyên lý hệ thống 113 6.4.3 Tính toán hệ thống 113 6.1 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN 118 6.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 118 6.1.2 Nguyên lý hệ thống 119 6.1.3 Tính toán hệ thống 120 6.1 HỆ THỐNG KHÍ XẢ 121 6.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu 121 6.1.2 Các phương pháp tiêu âm 122 6.1.3 Tính toán bầu tiêu âm máy chính 123 KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 8 - 10–2011 DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG LIỆT KÊ MỘT SỐ KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG STT Ký hiệu Tên gọi Thứ nguyên 1 L max Chiều dài lớn nhất mm 2 L wl Chiều dài đường nước thiết kế mm 3 L PP Chiều dài giữa 2 trụ mm 4 B max Chiều rộng lớn nhất mm 5 B Chiều rộng thiết kế mm 6 D Chiều cao mạn mm 7 d Chiều chìm mm 8 N,H công suất KW.HP 9 ge Suất tiêu hao nhiên liệu g/KW.h 10 n Vòng quay Rpm KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 9 - 10–2011 11 τ Số kỳ 12 Z Số xilanh 13 S Hành trình mm 14 G Trọng lượng Kg 15 C B Hệ số béo 16 ∇ Lượng chiếm nước 17 R b Sức cản toàn kG 18 EPS Công suất kéo Hp 19 ψ Hệ số dòng theo 20 t Hệ số dòng hút 21 n p Vòng quay chong chóng rpm 22 V p Vận tốc dòng chảy chong chóng m/s 23 ρ Mật độ chất lỏng kG.s 2 /m 4 24 K d ’ Hệ số lực đẩy theo đường kính 25 K n ’ Hệ số lực đẩy theo vòng quay 26 δ Chiều dày cánh chong chóng 27 θ Tỷ số đĩa chong chóng 28 H/D Tỷ số bước 29 dcc Đường kính chong chóng mm 30 dtg Đường kính trục trung gian mm 31 lcc Chiều dài trục chong chóng mm 32 ltg Chiều dài trục trung gian mm 33 lt Chiều dài bạc trước mm 34 ls Chiều dài bạc sau mm 35 η p Hiệu suất đẩy lý thuyết chong chóng 36 η Hiệu suất chong chóng khi làm việc 37 γ Khối lượng riêng kG/m 3 38 J Momen quán tính khối lượng kG.cm.s 39 e Độ mềm xoắn đoạn trục l/kGcm 40 E Độ mềm không thứ nguyên 41 µ Momen quán tính khối lượng không thứ nguyên 42 M Momen quán tính khối lượng KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 10 - 10–2011 43 ∆ Bình phương tần số dao động tự do không thứ nguyên 44 K Cấp điều hòa 45 n Ri Vòng quay cộng hưởng v/ph 46 β Góc pha giữa các xilanh Độ 47 R e Công cản của động cơ kGcm 2 48 Rs Công cản đàn tính của trục kGcm 2 49 R P Công cản của chong chóng kGcm 2 50 A1r Biên độ cộng hưởng mm 51 τ R ứng suất xoắn cộng hưởng kG/cm 52 Q Lưu lương bơm m 3 /h MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Kinh tế việt nam đang trên đà phát triển. Trong những năm gần đây kinh tế đã có những thành tựu vượt bậc.Trong đó có nghành công nghiệp nặng mà tiêu biểu là nghành đóng tàu đóng góp một phần không nhỏ vào thành tựu đó. Ngành công nghiệp đóng tàu được coi là mũi nhọn trong chiến lược phát triển của quốc gia. Trong quá trình thiết kế, đóng 1 con tàu thì việc đi ống là phần quan trọng, phức tạp và chiếm 1 khối lượng công việc chủ yếu trong thiết kế, chế tạo và lắp ráp hệ động lực tàu thủy. Ở nước ta công nghệ đi ống cho tàu cũ và lạc hậu đang dần thay thế bằng phương pháp hiện đại giúp nâng cao tính chính xác, tin cậy, rút ngắn thời gian đóng tàu Sau 5 năm học tập tại trường hàng hải, sinh viên khoa cơ khí đóng tàu quyết tâm thực hiện nhiệm vụ trên .Sau khóa học 48 ngành “Thiết kế hệ thống động lực và sửa chữa máy tàu thủy” tại khoa cơ khí đóng tàu trường đại học hàng hải, nay em được giao nhiệm vụ thực hiện đề tài : “ Thiết kế hệ hệ thống động lực tàu chở hàng rời 54.400T “ Việc thực hiện đề tài là cơ hội để em tìm hiểu và học hỏi thêm kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn. Tàu hàng 54.400t được thiết kế và chuyển giao công nghệ bởi viện khoa hoc công nghệ tàu thủy việt nam.Được đóng ở nhà máy đóng tàu dung quất và Hạ long. 2.Mục đích KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 [...]... ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 11 10–2011 Mục đích của đề tài là Thiết kế hệ thống động lực tàu hàng rời 54.400t trên cơ sở buồng máy ,và các trang thiết bị đã có, tạo tiền đề cho việc thiết kế hệ động lực tàu hàng rời hoàn thiện hơn 3.Phương pháp và phạm vi nghiên cứu Do tình trạng thực tế và tài chính của nhà máy hiện tại chưa cho phép các nhà máy áp dụng hoàn toàn công nghệ hiện đại mà... tàu, công dụng Tàu hàng khô sức chở 54.400 tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồ quang, một boong chính, hai boong dâng mũi và lái Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chong chóng Tàu được thiết kế dùng để chở hàng rời như: than đá, quặng, ximăng, thép cuộn… 1.1.2 Vùng hoạt động, cấp thiết kế Tàu hàng 54.400 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp... thiết kế từ đó xây dựng quy trình đi ống phù hợp với điều kiện từng nhà máy CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 12 10–2011 1.1 GIỚI THIỆU TÀU KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 13 10–2011 1.1.1 Loại tàu, ... kW − Điện áp 440 voll − Vòng quay 1800 rpm − Tần số 60 Hz − Vận hành tự động 60 Máy phân ly LO máy phụ − Vận hành tự động 61 Máy phân ly DO − Vận hành tự động 1.3.5 Các thiết bị hệ thống khí nén 62 Máy nén khí chính KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 34 10–2011 − Số lượng − Ký hiệu Piston 2 cấp − Hãng sản xuất SAUER... kG.m2 − Khối lượng động cơ, [G] 22 tons − Chiều dài bao lớn nhất, [Le] 7342 mm − Chiều rộng bệ động cơ, [We] 1.500 mm − Chiều cao, [He] 11.150 mm KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 16 10–2011 1.2.3 Thiết bị kèm theo máy chính Tên thiết bị kèm theo − Tuabin khí xả − Sinh hàn khí − Bàn điều khiển sự cố − Thiết bị bôi trơn... voll − Công suất động cơ điện 8 kW − Vòng quay động cơ 1800 rpm − Tần số 36 30 − Vòng quay động cơ 35 voll − Công suất động cơ điện 34 440 60 Hz − Số lượng 02 Tổ máy − Kiểu Bánh răng nằm ngang − Ký hiệu CMB26-40 Bơm vẩn chuyển HFO Bơm vẩn chuyển DO Bơm cấp máy phân ly HFO KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 26 10–2011... trung gian kết cầu bích liền, được đặt trên một gối đỡ bằng bạc babit bôi trơn và làm mát bằng dầu Trục chong chóng và trục trung gian được chế tạo bằng thép rèn 45 (KSF45) Bộ làm kín ống bao trục theo kiểu Simplex KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 18 10–2011 1.3 CÁC TRANG THIẾT BỊ TRONG BUỒNG MÁY 1.3.1 Hệ thống két... NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 19 10–2011 7 Két phân ly dầu cặn − Số lượng − Kiểu Dáy đôi 1 x 134,5 m3 01 Két − Kiểu Két rời − Dung tích 1 x 34,5 m3 − Số lượng 02 Két − Kiểu Két rời − Dung tích 2 x 34,5 m3 − Số lượng 01 Két − Kiểu Két rời − Dung tích 1 x 1000 l − Số lượng 02 Két − Kiểu Két rời − Dung tích 1 x 17 m3 1 x 19 13 Két − Số lượng 12 01 − Dung tích 11 m3 − Kiểu 10 1 × 7,2 − Số lượng 9 Két rời. .. hâm điện − Quạt phụ − Thiết bị chỉ báo lẫn dầu − Các bơm (bơm dầu HFO,LO,DO, nước làm mát) − Bầu ngưng và nồi hơi khí xả − Hệ thống nước làm mát − Hệ thống dầu HFO − Hệ thống dầu LO − Hệ thống khí khởi động − Bộ điều khiển 1.2.4 Tổ máy phát điện 6DK-20 1.2.4.1 Diesel lai máy phát Diesel lai máy phát có ký hiệu 6DK-20 do hãng DAIHATSU sản xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng,... kg − Số lượng 01 Máy − Ký hiệu PU 150 − Hãng sản xuất Alpha - laval Voll 1.3.4 Thiết bị phân ly 57 Máy phân ly nước lacanh − Vận hành tự động 58 Máy phân ly HFO − Vận hành tự động 59 Máy phân ly LO máy chính KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 33 10–2011 − Lưu lượng 1800 l/h − Cột áp 2 bar − Công suất 4,6 kW − Điện . TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 11 - 10–2011 Mục đích của đề tài là Thiết kế hệ thống động lực tàu hàng rời 54. 400t trên cơ sở buồng. truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chong chóng. Tàu được thiết kế dùng để chở hàng rời như: than đá, quặng, ximăng, thép cuộn… 1.1.2. Vùng hoạt động, cấp thiết kế Tàu hàng 54. 400 tấn được thiết kế. NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 12 - 10–2011 1.1. GIỚI THIỆU TÀU KHOA CƠ KHÍ ĐÓNG TÀU – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI PHAN MINH TÂM LỚP MTT48–ĐH2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC - 13