BÀI GIẢNG TRANG TRÍ HỆ ĐỘNG LỰC CHƯƠNG 1(TIẾNG VIỆT)

Trang trí động lực tàu thuỷ là một tổ hợp bao gồm các thiết bị động lực chính và các thiết bị phụ khác đam bao nang lực hoạt động của tàu và đam bao nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên trê

1.5ưYêuưcầuưđốiưvớiưtrangưtrí độngưlựcưtàuưthuỷ.

trangưtríưđộngưlựcưtàuưthuỷ.ưư

1.1 Kháiưniệmưvềưtrangưtríưđộngưlựcưtàuưthuỷ

Trang trí động lực tàu thuỷ là một tổ hợp bao gồm các thiết

bị động lực chính và các thiết bị phụ khác đam bao nang lực hoạt động của tàu và đam bao nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên trên tàu trong mọi điều kiện hàng hai

Can cứ theo chức nang công tác, toàn bộ các thiết bị đó có thể chia thành 5 loại sau:

1 Thiết bị động lực chính.

Thiết bị động lực chính là hệ thống các thiết bị có nhiệm vụ bao đam tốc độ, ph ơng h ớng điều động và hành trinh tàu Thiết bị động lực chính bao gồm các bộ phận sau:

a) động cơ chính:

động cơ chính phát ra công suất để truyền cho thiết bị

đẩy.Trong trang trí động lực tàu thuỷ có thể sử dụng các loại động cơ chính sau: động cơ hơi n ớc, tua bin hơi, tua bin khí, động cơ diesel, tổ hợp máy phát- mô tơ điện Trong đó, trang trí động lực động cơ diesel đang đ ợc sử dụng phổ biến hiện nay Ngoài ra trên các tàu đóng mới hiện đại với công suất lớn, trang trí động lực tua bin hơi

đang đ ợc u tiên phát triển Trong trang trí động lực có thể

có một hoặc nhiều động cơ chính

b) Thiết bị đẩy:

Thiết bị đẩy nhận công suất của động cơ chính tạo ra lực

đẩy tàu ở giai đoạn đầu của lịch sử ngành Hàng hai, thiết

bị đẩy đ ợc sử dụng dựa theo nguyên lý phan lực của dòng n

ớc phụt ng ợc h ớng chuyển động của tàu Sau đó sử dụng thiết bị đẩy kiểu guồng quay bố trí ở hai bên mạn tàu Hai kiểu thiết bị đẩy này có nh ợc điểm lớn là cồng kềnh và hiệu suất truyền động thấp

Hiện nay tất ca các tàu trên thế giới đều sử dụng thiết bị

đẩy kiểu chân vịt (chong chóng) với u thế hiệu suất cao, làm việc tin cậy Chân vịt sử dụng trong trang trí động lực

có thể ở dạng định b ớc hoặc biến b ớc Có thể có một hoặc nhiều chân vịt đ ợc sử dụng trong trang trí động lực tuỳ theo kiểu loại tàu và bố trí của trang trí động lực

đ ợc sử dụng cho các tàu có trang trí động lực hơi n ớc.

e) Thiết bị tai công chất:

Là thiết bị đ ợc sử dụng để vận chuyển công chất tới

động cơ chính và các nơi tiêu thụ khác bao gồm các ống dẫn hơi, ống dẫn khí cháy

điện trên tàu Trong trang trí động lực tàu thuỷ yêu cầu phai

có ít nhất hai máy phát điện Các máy phát điện có thể đ ợc dẫn động bởi động cơ diesel nh trong trang trí động lực

động cơ diesel và trang trí động lực truyền động điện Trong trang trí động lực hơi n ớc thi sử dụng máy hơi n ớc hoặc tua bin hơi n ớc để lai máy phát điện Ngoài ra, ở một số tàu trang trí động lực động cơ diesel công suất lớn, có sử dụng thiết bị tận dụng nhiệt khí xa cho tua bin hơi hoặc khí xa lai máy phát điện

b) Hệ thống không khí nén:

Hệ thống không khí nén có nhiệm vụ tạo ra và dự tr không khí cao áp phục vụ cho việc khởi động động cơ, sử dụng trong các hệ thống tự động, các mạch điều khiển, trong công tác sửa ch a, vệ sinh các chi tiết và một số mục

đích khác Các thiết bị cơ ban trong hệ thống gồm:

Các máy nén khí, các chai gió, các loại van một chiều, van giam áp, các đ ờng ống gió,

c) Nồi hơi phụ:

Nồi hơi phụ có nhiệm vụ cung cấp hơi n ớc với nhiệt độ

và áp suất cao phục vụ cho các nhu cầu về nhiệt trên tàu nh hâm sấy động cơ, nhiên liệu, hệ thống s ởi ấm Ngoài ra nồi hơi phụ còn cung cấp hơi cho các máy móc, thiết bị sử dụng hơi n ớc nh các bơm hàng trên tàu dầu

3 Thiết bị an toàn.(Các hệ thống tàu bè)

để đam bao cho tàu hoạt động an toàn trong mọi điều kiện nhằm hạn chế bớt nh ng thiệt hại do các sự cố gây ra Thiết bị an toàn bao gồm:

a) Hệ thống hút khô:

Hệ thống có nhiệm vụ hút khô hầm hàng, hầm trục, buồng máy Trong tr ờng hợp cần thiết hệ thống có kha nang cứu đắm khẩn cấp Trong hệ thống buộc phai trang bị thiết

bị phân ly n ớc la canh để tránh gây ô nhiễm môi tr ờng biển

b) Hệ thống ballast:

Hệ thống có nhiệm vụ điều chỉnh sự cân bằng tàu và dằn tàu khi tàu chạy không hàng Công việc này đ ợc thực hiện nhờ việc điều chỉnh l ợng n ớc trong các két ballast

d) Các thiết bị phòng độc cá nhân

e) Các thiết bị sửa ch a, vật t và phụ tùng thay thế

4 ThiÕt bÞ phôc vô sinh ho¹t

ThiÕt bÞ cã nhiÖm vô bao ®am c¸c nhu cÇu sinh ho¹t cho thuyÒn viªn, hµnh kh¸ch trªn tµu, bao gåm:

Nếu can cứ theo loại công chất sử dụng cho động cơ chính thi trang trí động lực tàu thuỷ có thể phân chia thành hai loại chính đó là:

Trang trí động lực hơi n ớc và

Trang trí động lực Diesel

Ngoài hai loại chính này còn có trang trí động lực đặc biệt sử dụng nang l ợng nguyên tử

Từ các loại trang trí động lực chính, nếu kết hợp với ph

ơng thức truyền động ta sẽ có các loại trang trí động lực khác nhau

1 Trang trí động lực hơi n ớc.

Là loại trang trí động lực trong đó quá trinh sinh công cơ giới là quá trinh sử dụng nang l ợng nhiệt khi đốt cháy nhiên liệu để tạo hơi n ớc có thông số cao trong nồi hơi chính, sau đó hơi n ớc sẽ giãn nở sinh công trong máy hơi

n ớc hoặc tua bin hơi

Trong trang trí động lực hơi n ớc, thiết bị động lực chính là

tổ hợp nồi hơi và máy hơi n ớc hoặc nồi hơi và tua bin hơi

2 Trang trí động lực Diesel.

Nam 1903, chiếc tàu thuỷ chạy bằng động cơ diesel

đầu tiên trên thế giới mang tên "Vandan" do ng ời Nga chế tạo đ ợc đ a vào sử dụng

Tuy trang trí động lực động cơ diesel ra đời sau nh ng

có u điểm hiệu suất nhiệt cao, suất tiêu hao nhiên liệu thấp, kích th ớc trọng l ợng t ơng đối nhỏ so với một số loại

động cơ nhiệt khác, phạm vi công suất lớn nên đã phát triển rất nhanh và đ ợc ứng dụng rộng rãi

Cho đến nay, trang trí động diesel đ ợc sử dụng d ới tàu thuỷ d ới ba hinh thức:

-Trang trí động lực truyền động trực tiếp lai chân vịt

-Trang trí động lực truyền động gián tiếp lai chân vịt qua hộp giam tốc

Trang trí động lực động cơ diesel

Trang trí động lực hơi n ớc với đ/c chính là tua bin hơi

1.đặc tính kỹ thuật của TTđL động cơ diesel.

(Ưu nhược điểm của TTĐL động cơ DIESEL)

- Trong trang trí động lực động cơ diesel, công chất là san phẩm cháy của hỗn hợp không khí - nhiên liệu hinh thành ngay trong buồng đốt của động cơ

- Hiệu suất nhiệt cao, suất tiêu hao nhiên liệu thấp

- Quá trinh sinh công không liên tục, có tính chu kỳ Phai có các cơ cấu phân phối khí

- Cũng giống nh các loại động cơ kiểu piston khác, lực quán tính của động cơ diesel có tính chu kỳ và động cơ quay không đều

- Ban thân các chi tiết của động cơ cũng chịu một tai trọng thay đổi theo chu kỳ, làm hạn chế việc nâng cao số vòng quay động cơ và công suất động cơ

- áp suất và nhiệt độ tức thời trong buồng đốt động cơ rất cao, các chi tiết làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao,

ma sát lớn do vậy tuổi thọ động cơ không cao

- Quy luật chuyển động của piston không phụ thuộc chiều quay của trục khuỷu do đó động cơ diesel có thể đao chiều quay dễ dàng nhờ thay đổi trật tự làm việc của cơ cấu phân phối khí Các thiết bị đao chiều quay có thể trực tiếp

đao chiều quay động cơ hoặc có thể bố trí trên hệ trục để

đao chiều quay trục chân vịt (Ttruyền động gián tiếp)

- động cơ diesel khi làm việc ở đ ờng đặc tính bộ phận thi tính kinh tế giam, động cơ làm việc kém ổn định

- Trang trí động lực có tính cơ động cao

- Nang l ợng nhiệt do khí xa mang ra khỏi động cơ cao,

do vậy có thể nâng cao hiệu suất nhiệt bằng cách trang bị các thiết bị tận dụng nhiệt khí xa

2 đặc tính kỹ thuật của trang trí động lực tua bin hơi

- Công chất sử dụng cho động cơ chính là hơi n ớc thông

số cao đ ợc sinh ra từ nồi hơi chính

- Tua bin có quá trinh sinh công liên tục, đây là u điểm lớn nhất mà các động cơ tàu thuỷ khác không có đ ợc, nhờ

đó mà có thể nâng cao vòng quay của tua bin, làm tang công suất, hiệu suất, giam khối l ợng và kích th ớc của tua bin Các tua bin hiện đại ngày nay đã có vòng quay đạt tới

- Toàn bộ các bộ phận chuyển động của tua bin đ ợc gắn liền với rôto và chỉ chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định, với cùng một tốc độ điều đó cho phép giam nhiều các tổn thất cơ giới, nâng cao hiệu suất, loại trừ các lực quán tính theo chu kỳ gây chấn động tới vỏ tàu thân máy động cơ làm việc êm, kết cấu đơn gian gọn nhẹ, độ tin cậy cao.

- Công suất do tua bin phát ra chỉ phụ thuộc vào các thông số của hơi và l ợng hơi đi qua tua bin, do vậy tua bin

có kha nang sinh công lớn, phạm vi sử dụng công suất rộng

- Chiều quay của tua bin đ ợc quyết định bởi h ớng của dòng hơi tác dụng lên bánh cánh, để thay đổi chiều chuyển

động của tua bin, trong trang trí động lực cần bố trí một tua bin lùi

- Vòng quay của tua bin lớn hơn nhiều so với khoang vòng quay tối u của chân vịt Chính vi vậy trong trang trí

động lực tua bin hơi phai bố trí hộp giam tốc

- Nhiệt độ khí cháy trong buồng đốt nồi hơi bị hạn chế bởi kha nang chịu nhiệt của thiết bị Hiệu suất của trang trí động lực tua bin hơi hiện nay mới chỉ đạt tới 22-26%

- Trong trang trí động lực, nồi hơi liên tục bị đốt nóng, có nhiệt độ và áp suất cao Hơi n ớc có áp suất và nhiệt độ cao l u động không ngừng trong các đ ờng ống có thể gây nguy hiểm cho ng ời khai thác

- N ớc sử dụng trong hệ thống đòi hỏi phai có chất l ợng cao, do vậy trong hệ thống phai trang bị các thiết bị kiểm tra, phân tích và xử lý chất l ợng n ớc

- Trang trí động lực cần phai có thời gian nhóm lò, sấy

Trong đó:

- R N (KG) là sức can của n ớc đối với vỏ tàu khi tàu chuyển động.

- R K (KG) là sức can của không khí tác dụng lên phần nổi của tàu.

a) Sức can của n ớc

Sức can sinh ra khi tàu chuyển động trong n ớc phụ thuộc tốc độ tàu, độ thô nhám của mặt cắt ớt và hinh dáng kết cấu vỏ tàu Sức can của n ớc đ ợc xác định bằng công thức:

M H

b) Sức can của không khí.

Sức can của không khí đ ợc tạo ra do không khí tác dụng lên phần nổi của tàu và toàn bộ th ợng tầng Có độ lớn phụ thuộc vào hinh dáng và diện tích mặt cắt phần nổi của tàu, tốc độ tàu, chiều và c ờng lực của gió

Sức can của không khí đ ợc xác định qua công thức:

2

2

C G K K K

F V C

- F C là diện tích hinh chiếu phần nổi của tàu lên mặt phẳng s ờn gi a (m 2 )

- V G là tốc độ t ơng đối của gió (m/s)

2 Mối quan hệ gi a công suất của động cơ chính và sức can vỏ tàu.

(KG)

Nếu gọi lực đẩy có ích hay lực cần thiết để tàu chuyển

động là T (KG), khi tàu chuyển động thẳng và cân bằng thi

lực đẩy có ích phai cân bằng với lực can theo ph ơng trinh:

 Với R là tổng sức can tác dụng lên con tàu đã đ ợc xác

định ở phần trên Nh vậy công suất cần thiết để tàu chuyển

động với tốc độ V(m/s), khi sức can tàu là R (KG) sẽ đ ợc

RV N

 75

N N

 Trang trí động lực là bộ phận quan trọng của một con

tàu, nó có anh h ởng trực tiếp đến kha nang khai thác an toàn, tin cậy và tính kinh tế của toàn bộ con tàu Trang trí

động lực cần có các yêu cầu chung sau:

- Sự chuyển hoá nang l ợng đạt hiệu qua cao nhất

- Các thiết bị trong trang trí động lực phai đơn gian

- Kha nang công tác của trang trí động lực phai tin cậy

- Trang trí động lực phai có kích th ớc, trọng l ợng nhỏ

- Tuổi thọ cao, ít phai sửa ch a, thay thế

- Giá thành và chi phí khấu hao thấp

Trong thực tế việc thoa mãn tất ca các yêu cầu trên trong cùng một loại trang trí động lực là không thể đ ợc Do vậy, chúng ta th ờng đặt ra các yêu cầu cụ thể về công suất, tính kinh tế và kha nang độc lập làm việc

1.5.1 Yêu cầu đối với công suất của trang trí động lực tàu thuỷ theo đặc tính chân vịt và vỏ tàu.

Công suất của động cơ chính đ ợc quyết định bởi loại tàu, công dụng và l ợng chiếm n ớc của tàu đ ợc tính theo công thức:

tr P H tr

CV RV

N Ne

N 3

2 3

 C w là hệ số Hai quân đ ợc xác định dựa trên các

kết qua thực nghiệm đối với tàu mẫu

t V

- t là thời gian công tác của trang trí động lực (h)

- B là l ợng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ chính trong

V

t Ne

g

M

.

.

.



để nâng cao chỉ tiêu kinh tế của hệ động lực tàu thuỷ ở nh

ng chế độ khai thác khác nhau, có thể sử dụng trang trí

động lực nhiều động cơ lai một chân vịt, hoặc sử dụng chân vịt biến b ớc, động cơ chính th ờng xuyên công tác ở

đặc tính ngoài, nhờ vậy tang đ ợc tính kinh tế

1.5.3 Yêu cầu của trang trí động lực đối với kha nang

độc lập công tác của tàu.

Con tàu là một đơn vị công tác đặc biệt, hoạt động độc lập trên biển Chính vi vậy trang trí động lực tàu thuỷ phai có

nh ng đặc điểm khác biệt so với các trang trí động lực trên

bộ hoặc các trang trí động lực hoạt động trên bờ Chúng

có các yêu cầu sau:

a) Yêu cầu đối với trọng l ợng

b) Yêu cầu đối với kích th ớc buồng máy

c) Yêu cầu về vật phẩm tiêu dùng của trang trí động lực

d) Yêu cầu của trang trí động lực theo điều kiện hàng hai