thiết kế hệ thống hút khô cho tàu 6000t

Hệ thống đang xét gồm có các phương tiện hút khô các bơm, các thiết bị phụt,v.v., đường ống hút khô và các thiết bị kiểm tra mức nước trong... 2.1.Vai trò, chức năng, nhiệm vụ và yêu cầu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ

THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY PHỤ TÀU THỦY

Đề bài: Thiết kế hệ thống hút khô cho tàu 6000T

SINH VIÊN : TRẦN VĂN HỘI MSV : 42795

NHÓM : N02

GV.HD : NGUYỄN NGỌC THUÂN

HẢI PHÒNG-2014 PHẦN MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.Giới thiệu chung về tàu……… 4

1.1.1.Giới thiệu chung……… ………4

1.1.2.Hệ động lực chính……… ….4

1.2.Giới thiệu hệ thống ……….………5

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 2.1.Vai trò, chức năng, nhiệm vụ và yêu cầu hệ thống ……… … ……… 7

2.1.1.Vai trò hệ thống…….……… 7

2.1.2.Chức năng , nhiệm vụ của hệ thống……… ……… 7

2.1.3.Yêu cầu của hệ thống……… 8

2.2.Tính toán thiết kế hệ thống……….……… 8

2.2.1.Các trang thiết bị trong hệ thống………….……… ………… ….8

2.2.2.Nguyên lý hoạt động hệ thống………11

2.2.3.Tính toán hệ thống……….……….14

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 3.1.Kết quả………… ………20

3.2.Nhận xét……… ……… 23

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1.Bơm ly tâm……… ……… 9

Hình 2.2.Một số van……… ……….10

Hình 2.3.Bầu lọc nước kiểu ly tâm……… 11

Hình 2.4.Sơ đồ nguyên lý……… ……….13

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1.Tính toán két dầu……… 14

Bảng 2.2.Bảng chọn máy phân ly……… …… …….… 15

Bảng 2.3.Bảng tính thể tích các khoang chứa nước………17

Bảng 2.4.Kết quả chọn bơm……… ……….18

Bảng 3.1.Các thiết bị………… ………20

Bảng 3.2 Bảng chọn máy phân ly……… ………22

Bảng 3.3.Kết quả chọn bơm………23

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Giới thiệu chung về tàu

1.1.1.Giới thiệu chung

Hệ thống động lực tàu hàng khô 6000T được thiết kế thỏa mãn cấp không hạn

chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép năm TCVN 6259-3 :2003

và các Công ước Quốc tế có liên quan

Các kích thước cơ bản của tàu:

Chiều dài lớn nhất: Lmax = 100,19 m

Khoảng cách giữa 2 trụ: Lpp = 80,9 m

Chiều rộng lớn nhất: Bmax = 15 m

Chiều cao mạn: D = 7,8 m

Chiều chìm tải: d = 6,5 m

Chiều dài khoang lớn nhất: l = 9 m

Thời gian hành trình của tàu: Tht = 20 ngày

Suất tiêu hao nhiên liệu: 185 (g/kW.h)

Suất tiêu hao dầu nhờn: 1,5 (g/kW.h)

Đường kính/hành trình: 250/320 (mm x mm)

Số xilanh: 8

Máy chính là động cơ diesel 4 thì 8 xilanh 1 hàng thẳng đứng, làm mát bằng nước gián tiếp, bôi trơn bằng dầu nhờn áp lực tuần hoàn ướt, khởi động bằng khí nén, đảo chiều bằng hộp số, có tăng áp

Nhiên liệu: - Dầu DO

- Dầu HFO…………180cst/50 C(Thuật ngữ quốc tế dầu N” 15)

* Tổ máy phát điện chính:

- Hãng chế tạo: Duy Phương, Trung Quốc

- Suất tiêu hao nhiên liệu: 150 (g/cv.h)

- Suất tiêu hao dầu nhờn: 3,5 (g/cv.h)

- Loại: 271A, 50hz, 3 pha, 380/220 vol

Kích thước bao của tổ máy LxBxH = 2564x1048x1365 mm

1.2.Giới thiệu hệ thống

Trong quá trình khai thác con tàu, trong thân của nó dần dần tích tụ mộtlượng nước nào đó Nó có thể rò qua các chỗ không kín ở các chỗ nối ống vàthiết bị, qua các vòng bít của bơm, và qua các ống đặt trục, có thể xuất hiện dongưng tụ hơi nước và rò rỉ của vỏ tàu và v.v Hệ thống hút khô dùng để thải nó rakhỏi thân tàu Nhờ có hệ thống như vậy, người ta làm khô hầm hàng, buồng máy,các khoang mũi, các hầm xích neo và các khoang khác, mà ở đó nước có thể tích

tụ lại

Hệ thống đang xét gồm có các phương tiện hút khô (các bơm, các thiết bị phụt,v.v.), đường ống hút khô và các thiết bị kiểm tra mức nước trong

Cơ sở thiết kế dựa trên tiêu chuẩn trong hệ thống các quy định về đóng tàucủa Việt Nam do cơ quan Đăng kiểm Việt Nam (VR) đưa ra và tập hợp trong bộ

QCVN 21 : 2010 – "Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép" – 2010 được

áp dụng thay thế các Qui phạm cũ tương ứng theo Quyết định số 1902/QĐ-TĐCngày 07 tháng 11 năm 1997 của Bộ Khoa học – Công nghệ và Môi trường

QCVN 21 : 2010 "Hệ thống máy tàu" là một phần trong các Tiêu chuẩn

Việt Nam từ QCVN 21 – 1 : 2010 đến QCVN 21 – 11 : 2010 Các tiêu chuẩn này

hợp thành Bộ "Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép" – 2010.

QCVN 21 : 2010 được xây dựng trên cơ sở tham khảo các quy phạm đóngtàu của các tổ chức đăng kiểm quốc tế, sử dụng một số qui định trong Qui phạmViệt Nam đã ban hành

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

2.1.Vai trò, chức năng, nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống

2.1.1.Vai trò hệ thống

- Hút khô, vận chuyển dầu bẩn, nước bẩn từ các vũng nước, các két ở các khoang

trên tàu đưa về két chứa, giúp cho các khoang trên tàu luôn sạch sẽ, khô dáo

- Xử lý nước bẩn, dầu bẩn đảm bảo đủ điều kiện trước khi thải ra môi trường

- Có thể xử lý nước bẩn, dầu bẩn để tái sử dụng tiếp vào các mục đích khác Tiếtkiệm được nhiên liệu trên tàu

2.1.2.Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống

Trong quá trình khai thác tàu, trong thân của nó dần dần tích tụ một lượngnước nào đó, nó có thể rò qua các chỗ không kín ở các chỗ nối ống và thiết bị, quacác vòng bít của bơm, qua các ống đặt trục hay do ngưng tụ hơi nước và do dò rỉcủa vỏ tàu Hệ thống hút khô có chức năng là hút và thải chúng ra khỏi tàu và làmkhô hầm hàng, buồng máy, các khoang mũi, các hầm xích leo và các khoang khác

mà ở đó nước có thể tích tụ lại Do đó hệ thống hút khô trên tàu có nhiệm vụ sau:

− Hút khô hầm hàng

− Hút khô các két dầu cặn.

− Hút khô các két rò rỉ dầu

− Hút khô các két dằn

2.1.3.Yêu cầu của hệ thống

Hệ thống hút khô phải đảm bảo khả năng hút khô ở tất cả các két ở mọi vị tríkhác nhau ở mọi điều kiện thực tế cũng như khi cần thiết phải đảm bảo chuyểnnước dằn từ két này sang két khác

Phải có biện pháp thích hợp cho hệ thống hút khô để phòng tránh khả năngnước biển tràn vào khoang kín nước và do vô ý nước đáy tàu tràn từ khoang nàysang khoang khác Để thỏa mãn yêu cầu này tất cả các hộp van phân phối nước vàcác van điều khiển bằng tay gắn với hệ thống hút khô phải đặt ở những nơi có thểtiếp cận được trong các điều kiện thông thường Tất cả các van trong hộp van phânphối nước đáy tàu phải là van một chiều

Bơm hút khô và dằn có nhiệm vụ quan trọng trong hệ thống hút khô dằn

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

• Sản lượng lớn và đều

• Tuổi thọ cao và điều chỉnh dễ dàng

• Bơm được nhiều loại chất lỏng, cả bùn cát

• Chế tạo sửa chữa đơn giản, kích thước trọng lượng nhỏ

Hệ thống hút khô và dằn phải có khả năng bơm và hút chất lỏng ở mọi điều kiện thực tế và tại bất kỳ két nào do đó bơm hút khô dằn phải có lưu lượng

và cột áp đủ lớn để đảm bảo yêu cầu này

Hình 2.1.Bơm ly tâm 2.2.1.3.Đường ống chính

Đường ống chính có nhiệm vụ gom chất lỏng từ các đường ống nhánh vàqua bơm dẫn chất lỏng ra ngoài tàu (khi hệ thống thực hiện nhiệm vụ hút khô) vàphân phối nước được hút từ bên ngoài tàu qua bơm vào các đường ống nhánh đểbơm vào các két dằn (khi hệ thống thực hiện nhiệm vụ dằn tàu) Đường kính củađường ống chính được tính toán đủ để dòng chất lỏng lưu thông dễ dàng và lớnhơn đường kính của đường ống phụ

2.2.1.4.Đường ống nhánh

Đường ống nhánh được bố trí từ đường ống chính tới các két, có nhiệm vụdẫn nước từ các két tới đường ống chính (khi hệ thống thực hiện nhiệm vụ hútkhô), và dẫn nước từ đường ống chính tới các két (khi hệ thống thực hiện nhiệm vụdằn tàu) Số lượng và chiều dài đường ống nhánh tùy thuộc vào số lượng và vị trícủa các két và đường ống chính Do có chiều dài lớn nên khi bố trí đường ốngthường phải đi xuyên qua vách do đó kết cấu tại vị trí xuyên vách này phải phùhợp để đảm bảo điều kiện bền để tăng tính cứng vững cho đường ống và khôngảnh hưởng tới kết cấu của các vách Vật liệu làm đường ống chính và đường ốngnhánh thường là thép có tráng một lớp kẽm ở mặt trong và mặt ngoài

2.2.1.5.Cửa thông biển

Cửa thông biển được bố trí tại vỏ tàu tiếp xúc trực tiếp với nước biển, là nơitrao đổi giữa môi trường ngoài tàu và trong hệ thống từ đây nước được hút vàohoặc đẩy ra ngoài Vị trí bố trí cửa thông biển thường là hai bên mạn hoặc là đáytàu, tại đây phải có biện pháp để tránh nước rò lọt từ ngoài tàu vào.

2.2.1.6.Van

Van được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống trên tàu, nó có nhiệm vụđóng hoặc mở đường ống tại vị trí lắp chúng, ngoài ra van còn có nhiệm vụ đảmbảo an toàn cho toàn bộ hệ thống khi xảy ra sự cố Van phải được lắp đặt hoặc vịtrí điều khiển các van tại các vị trí dễ tiếp cận

Trong hệ thống sử dụng nhiều loại van khác nhau tùy vào vị trí lắp đặt vànhiệm vụ của nó, sử dụng các loại sau: Van nêm, van chặn, van một chiều, vanchặn một chiều, van ba ngả…

Hình 2.2.Một số van 2.2.1.7.Bầu lọc nước

Trong hệ thống có thể tồn tại các chất bẩn, cáu cặn do không được vệ sinhthường xuyên nếu không có biện pháp ngăn không cho các chất bẩn vào trongđường ống và vào bơm có thể dẫn đến tắc đường ống hoặc gây ra sự cố với bơm

Vì thế trước khi nước đi vào đường ống phải được lọc sạch các tạp chất bằng bầulọc nước, bầu lọc nước được bố trí tại đầu cuối của đường ống nhánh Việc sửdụng bầu lọc nước này phải đảm bảo đủ cung cấp lưu lượng cho hệ thống màkhông gây nên tắc tại vị trí lắp đặt và thường xuyên được vệ sinh

Nước bẩn có lẫn dầu từ sà lan canh(HSC) được bơm nước bẩn hút qua van 13

vào thiết bị lọc đơn, rồi đi qua van 12 vào đường ống số 9 Tương tự nước bẩn từ

sà lan canh(LSC) được bơm nước bẩn hút qua van 22 vào thiết bị lọc đơn, rồi điqua van 21 vào đường ống số 9 Sau đó, tất cả nước bẩn này được đi qua van số 9vào đường ống số 19, đi qua bầu lọc tới bình phục vụ phân ly Nước bẩn một phần

sẽ đi qua van 50, 53 trên đường ống 24 vào máy phân ly nước bẩn; phần còn lại sẽ

đi qua van 49 vào đường ống 44 đổ về két dầu bẩn

Nước bẩn ở giếng hút mạn trái được hút vào trong ống số 6, đi qua van số 10vào ống số 5, 15 về bơm Nước bẩn từ bơm được đẩy vào đường ống 16, đi quavan 31 về ống số 28 Tương tự nước bẩn ở giếng hút mạn phải cũng được bơm hútđẩy về ống số 28 Nước bẩn trong ống lúc này đi qua 2 van 32, 34 ở hai mạn vàothiết bị xả mạn.

Trong máy phân li nước bẩn được tách ra thành hai pha nước và dầu Dầu saukhi tách ra qua van 62, qua đường ống 41, van 55 về két chứa dầu bẩn Hoặc đi quavan 52, 51 vào ống 25, qua van 44 về két chứa dầu bẩn Nước ra khỏi máy phân ly

đi qua van 61 vào đường ống 43, tiếp đó một phần nước được trích ra qua van 63

để so sánh với nước ngọt để xác định thành phần của dầu có trong nước trước khithải ra biển

Nếu hàm lượng dầu có trong nước thải vượt qua 15 phần triệu thì hệ thốngcảnh báo sẽ báo tín hiệu về bộ điều khiển tự động cho đóng van 65, không chonước thải ra biển và dẫn nước thải về két nước bẩn qua van 64, đường ống 43 Nếunước thải đạt tiêu chuẩn dưới 15 phần triệu thì sẽ cho phép thải ra ngoài thông quađường ống 42, van 65

Nước từ hầm hàng ngoài buồng máy được bơm hút khô dằn cứu hỏa hút quavan 4, 5, qua các đường ống 4, 3, 7, qua van 17, đường ống 11 về bơm và được đẩy

ra ống 27, đi qua van 25 vào đường ống 28, qua van 32, thiết bị xả mạn ra bênngoài biển Bơm sửa chữa dùng chung hút qua các van 1, 2, 3, qua các đường ống

1, 2, 3, 5, qua van 6, đường ống 15 tới bơm Nước lúc này được đẩy ra ống 16, quavan 31 ra ống 28, qua van 34, thiết bị xả mạn thải ra ngoài

Bơm dầu bẩn hút dầu thải từ các két LO dò rỉ, két HFO dò rỉ, két chứa dầu bẩnqua các van 41, 42, 43; đường ống 38, 39 vào thiết bị lọc đơn qua bơm sau đó quavan 37, ống 21,22, qua van 35,36 vào két dầu thải

*Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.4.Sơ đồ nguyên lý

2.2.3.Tính toán hệ thống

2.2.3.1.Tính toán két dầu

Theo đề bài: gei _suất tiêu hao nhiên liệu, g ei = 185 g/kW.h

nei _công suất máy chính, nei = 2530kW

Zi _số xilanh, Zi = 8

Ta có bảng tính sau:

Bảng 2.1.Tính toán két dầu

2.2.3.2.Tính chọn máy phân ly dầu nước

- Căn cứ vào công ước quốc tế Marpol 73/78 quy định về ngăn ngừa và chống ô nhiễm môi trường biển do dầu gây ra Đối với các tàu có tổng dung tích từ 400 tấn trở lên đều phải trang bị máy phân ly dầu nước và chất lượng lọc phải đảm bảo khi nước thải ra nhỏ hơn 15 phần triệu Do đó cần phải chọn máy lọc ly tâm

là tất yếu.

- Yêu cầu của máy lọc ly tâm dầu nước là:

+ Sản lượng phù hợp, đảm bảo phân ly thường xuyên.

+ Khả năng tách cho hàm lượng nước thải ra phải dưới 15 phần triệu.

+ Kích thước gọn nhẹ, trọng lượng nhỏ kết cấu đơn giản, sử dụng dễ dàng và làm việc tin cậy trong mọi điều kiện sóng gió, lắc lư.

- Như vậy để chọn được máy phân ly dầu nước cho phù hợp thực chất là đi chọn lưu lượng của máy.

- Sản lượng máy phân ly dầu nước phụ thuộc vào 2 yếu tố chính: lượng nước bẩn tạo thành khi con tàu và hệ thống động lực làm việc một ngày đêm.

+ Chế độ làm việc của máy phân ly Có nghĩa là làm việc liên tục hay làm việc -ngừng - làm việc.

- Như đã biết nước bẩn tạo thành trong quá trình làm việc của tàu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Cỡ tàu, hệ thống động lực, lượng chiếm nước, vùng hoạt động

và thời gian công tác của tàu Do vậy, để chọn sản lượng của máy phân ly lắp đặt trên tàu cũng có nhiều quan điểm khác nhau dựa trên nhiều phương pháp tính chọn khác nhau.

- Ta chọn thời gian làm việc của máy phân li là 3h.

- Với dung tích két nước đáy tàu buồng máy(hỗn hợp dầu và nước) là 5,4 m 3 nên

ta có lưu lượng của máy phân li là:

Q = 5,4/3 = 1,8 m 3 /h

- Chọn lưu lượng của máy phân li là: 2 m 3 /h

Ta có bảng chọn máy phân li.

Bảng 2.2.Kết quả chọn máy phân li

STT Tên máy phân

ly

Lưu lượng

m 3 /h

Công suất Kw

Số lượng

- Nói chung hệ thống dằn và hút khô do đặc diểm của hệ thống cần hút với lưu lượng lớn trong thời gian tương đối ngắn nên người ta thường sử dụng bơm li tâm Đặc điểm của bơm này là cho sản lượng lớn và đều, tuổi thọ cao, có thể dễ dàng điều chỉnh lưu lượng của nó, bơm được nhiều loại chất lỏng, chế tạo sửa chữa đơn giản, kích thước nhỏ gọn.

*Bơm nước bẩn:

- Vì lưu lượng của máy phân li là 2 m 3 /h nên ta chọn lưu lượng của bơm nước bẩn là 2m 3 /h.

*Bơm cứu hỏa và bơm dùng chung, bơm nước dằn và hút khô:

Lưu lượng bơm: Q = 3600 4

.D2

π

V 10 -6 Trong đó:

D: Đường kính ống chính V: Vận tốc dòng chảy trong ống Chọn V = 2 (m/s)

D = 1,68 L.(B+H) + 25 (mm) L: Chiều dài thiết kế của tàu; L = 100,19 (m)

B: Chiều rộng thiết kế của tàu; B = 15 (m) H: Chiều chìm tàu; H = 6,5 (m)

Ta có tổng thể tích các két dầu nhờn cặn, két dầu nhờn thải, két dầu FO thải, két dầu FO cặn (đã tính theo công thức ở trên) là 2,7 m 3 Chọn thời gian làm việc của bơm cặn là 2h.Ta có lưu lượng của bơm là: Q = 2,7/2 = 1,35 m 3 /h

Chọn lưu lượng của bơm là: 1,5 m 3 /h.

*Bơm phụt: Nhiệm vụ hút khô các khoang, kho và két dằn khu vực mũi tàu…

- Tính lưu lượng và cột áp

Bảng 2.3.Bảng tính thể tích các khoang chứa nước

ST

Dchinh = = = 0,0326(m) =32,6(mm)

Chọn đường ống nhánh chính là: 35 mm

Đường ống nhánh dẫn là 25 mm

Bảng 2.4.Kết quả chọn bơm

STT Tên bơm Lưu lượng

(m 3 /h)

Cột áp (m)

*Các đường ống chính lắp vào bơm nước dằn và nước bẩn

Ta có lưu lượng của bơm là: Q = 60 m 3 /h

Với L: Chiều dài thiết kế của tàu; L = 100,19 m

B: Chiều rộng thiết kế của tàu; B =15 m

H: Chiều chìm tàu; H = 6,5 m Thay số ta được D = 102,97 mm Chọn D =105 mm.

Các đường ống phụ khác chọn theo bản vẽ hoặc có thể tính theo công thức sau:

d = 2,15 l.(b+d) + 25 mm

Với l: Chiều dài khoang hút (m)

b: Chiều rộng khoang hút (m)

d: Chiều cao khoang hút (m)

Khi chọn các ống thiết kế ta cần dựa vào đặc điểm của ống cần sử dụng:

- Đặc điểm của chất lỏng cần bơm

- Áp suất, vận tốc của chất lỏng cần bơm

- Nó cần phù hợp với yêu cầu về kinh phí cần thiết

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN