Đang tải... (xem toàn văn)
Trang bị cho các kỹ sư Hàng hải, kỹ sư điện tàu thuỷ nắm được hệ thống năng lượng trên tàu. Máy tàu thuỷ là trái tim, là hệ thống tim mạch của con tàu. Vì lẽ đó người điều khiển tàu phải nắm được những kiến thức thiết yếu nhất về máy tàu thì mới có thể khai thác, chỉ huy được một cách an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Máy tàu thuỷ Chương mở đầu: Giới thiệu chung máy tàu thuỷ Mục đích môn học Trang bị cho kỹ sư Hàng hải, kỹ sư điện tàu thuỷ nắm hệ thống lượng tàu Máy tàu thuỷ trái tim, hệ thống tim - mạch tàu Vì lẽ người điều khiển tàu phải nắm kiến thức thiết yếu máy tàu khai thác, huy cách an toàn đạt hiệu kinh tế cao I Khái niệm phân loại máy tàu thuỷ Máy tàu thuỷ bao gồm: - Hệ động lực tàu thuỷ: Dùng để sinh công học, sinh lực đẩy tàu để tàu đạt vận tốc định - Hệ động lực phụ: Các tổ hợp Diesel lai máy phát điện, động lai máy nén khí, lai bơm - Các hệ thống phục vụ Hệ động lực tàu thuỷ: * Hệ động lực Diesel Máy động Diesel lai chân vịt Máy động thấp tốc, cao tốc trung tốc, đảo chiều không đảo chiều Hệ động lực Diesel lai chân vịt truyền động trực tiếp, qua ly hợp qua hộp số đảo chiều Chân vịt loại chân vịt biến bước định bước Hệ động lực Diesel dùng động lai chân vịt, không qua ly hợp (truyền động trực tiếp) hai động lai chân vịt nhiều động lai thứ tự nhiều chân vịt * Hệ động lực Hơi nước: - Máy nước kiểu piston.??? - Tua bin * Hệ động lực Diesel - tua bin khí: Là tổ hợp diesel, tua bin khí với chân vịt Hệ động lực tận dụng ưu điểm riêng lẻ loại riêng biệt Hệ động lực phụ: Trên tàu thường dùng hệ động lực phụ để phục vụ cho hoạt động máy tàu Hệ động lực phụ xét đến tổ hợp Diesel lai máy phát Ngoài lượng học để lai máy phát từ động Diesel dùng tua bin hơi, tua bin khí (qua hộp giảm tốc) Hệ động lực phụ kể đến tổ hợp máy lai - máy nén khí, máy lai - máy lọc, máy lai - bơm II Sự phát triển công nghiệp máy tàu thuỷ Các động hệ động lực tàu thuỷ thường sử dụng, lắp đặt động đốt (ĐCĐT) tua bin (TBH) Ngoài dùng tua bin khí (TBK) tua bin chạy lượng nguyên tử Tuy nhiên số lượng loại tàu Những năm gần số nước có ngành đóng tàu tiên tiến chế tạo thành công lọai tàu chạy đệm không khí Trên tàu loại yêu cầu kỹ sư Hàng Hải lại phải có trình độ chuyên môn cao để khai thác hệ động lực tàu thủy Trên tàu buôn dùng rộng rãi động Diesel thấp tốc với khả tăng áp cao đồng thời với việc tăng lượng khí nén nhiên liệu vào xi lanh Để giảm khối lượng kích thước hệ động lực, làm đơn giản trình khai thác bảo dưỡng sửa chữa giới áp dụng số loại động Diesel trung tốc, thấp tốc hành trình dài Hệ động lực tàu chuyên dụng dùng nhiều tua bin khí tua bin chạy lượng nguyên tử Hiện hệ động lực nhiều máy (HĐLNM) dùng vào mục đích trì công suất lớn cho tàu chuyển động với tốc độ lớn HĐLNM dùng chủ yếu vào mục đích quân tàu chuyên dụng khác Trên tàu thường dùng động loại (Diesel, TBH hay TBK tổ hợp Diesel – TBK) Hệ động lực nhiều máy (HĐLNM) dùng Diesel Trên HĐL dùng truyền động hộp số Bộ truyền động hộp số đóng vai trò góp mômen, góp công suất động thành phần Bộ góp cho phép nhiều động hoạt động riêng biệt đồng thời lai chân vịt Tổ hợp Diesel - Tua bin khí Việc xuất tổ hợp máy kết hợp loại động khác nhu cầu ngày tăng sử dụng lượng Việc dùng tổ hợp có ưu điểm hai loại máy Tự động hóa máy tàu thủy Các tàu trang bị hệ thống thiết bị tự động để tăng khả hoạt động tự động cho máy móc, thiết bị, nâng cao tính an toàn, tin cậy hiệu khai thác cho tàu máy móc tàu * Mức A1 - Tàu tự động hoá, không cần trực ca buồng máy trung tâm điều khiển (control center) * Mức A2 - Tàu tự động hoá, việc điều khiển máy móc, thiết bị buồng máy thực từ xa buồng điều khiển (control room) Hiện hầu hết tàu vận tải biển công ty vận tải biển nước, mức độ tự động hoá mức A2 Thực tế tàu nhỏ cũ tự động Các tàu lớn song có tuổi cao có mức độ tự động A2 song chúng làm việc không tin cậy Từ người khai thác thường xuyên phải trực ca buồng máy vận hành khai thác máy Các tàu đóng ngày có mức độ tự động hoá cao Trên tàu thiết bị tự động thay công việc trực ca bình thường Tình trạng hoạt động máy tự động điều khiển, điều chỉnh, dự báo hư hỏng để người khai thác biết kịp thời xử lý, đưa biện pháp khai thác cần thiết, an toàn kinh tế cho hệ động lực CHƯƠNG 2: NỒI HƠI 2-1 Định nghĩa phân loại nồi tàu thuỷ I Định nghĩa nồi - Hệ thống nồi Định nghĩa nồi Nồi tàu thuỷ thiết bị sử dụng lượng chất đốt (hoá dầu đốt, than, củi) biến nước thành nước có áp suất nhiệt độ cao, nhằm cung cấp nước cho thiết bị động lực nước chính, cho máy phụ, thiết bị phụ nhu cầu sinh hoạt thuyền viên tàu Hình 2-1:.Sơ đồ nguyên lý hệ động lực nước - Trên sơ đồ nguyên lý hệ thống động lực nước bao gồm thiết bị sau Nồi thiết bị sinh hơi, khỏi nồi bão hòa ẩm vào phận nhiệt để sấy khô thành nhiệt Sau nhiệt vào tuabin để giãn nở sinh công Quá trình giãn nở đoạn nhiệt làm cho áp suất giảm xuống, khỏi tua bin vào bầu ngưng làm lạnh ngưng thành nước Nước bơm đưa trở lại nồi Còn bầu ngưng làm mát nước biển Để cấp nước vào nồi bơm cần tạo áp lực để thắng lực đẩy áp lực nước nồi lực cản đường ống cấp nước Hệ thống nồi * Hệ thống nồi bao gồm: - Nồi (1 nhiều cái): Là phận tạo nước - Thiết bị cung cấp nhiên liệu: Gồm két chứa nhiên liệu, bầu hâm, van, ống dẫn, súng phun nhiên liệu - Thiết bị cấp nước cung cấp nước lọc hâm nóng vào bầu nồi hơi: Gồm két chứa, két lọc nước, bơm cấp nước có áp suất đẩy lớn áp suất bầu nồi - Thiết bị cấp gió: Gồm quạt gió quạt hút khói nhằm cung cấp đầy đủ liên tục không khí phục vụ cho trình cháy nhiên liệu khắc phục sức cản để hút khói lò - Thiết bị đo lường, kiểm tra: Gồm ống thuỷ, áp kế, nhiệt kế, van xả cặn, van xả khí - Thiết bị tự động điều khiển tự động điều chỉnh trình làm việc nồi hơi: Gồm điều chỉnh mức nước nồi hơi, lượng nhiên liệu lượng gió vào tuỳ theo tải trọng nồi hơi, điều chỉnh nhiệt độ nhiệt, áp suất trình làm việc khác - Các thiết bị tự động bảo vệ: Như van an toàn, đinh chằng … * Bản thân nồi lại có phận - Buồng đốt: Là không gian dùng để đốt cháy nhiên liệu tạo khí cháy (khí lò) có nhiệt độ 900 ÷ 1350 oC phân bố nhiệt lượng đảm bảo cho khí lò quét nồi - Hộp lửa: Là không gian dùng để đốt cháy nhiên liệu chưa kịp cháy buồng đốt phân phối khí lò - Bầu hơi, bầu nước, bầu góp - Các cụm ống nước sôi, cụm vách ống ống lửa: Là bề mặt trao đổi nhiệt nồi - Hộp khói ống khói - Bộ sấy hơi: Làm nhiệm vụ nhiệt cho bão hòa (có thể đặt vào cụm ống nước sôi, cụm nước sôi thứ 2, buồng đốt) - Bộ giảm sấy: Làm nhiện vụ hạ bớt nhiệt nhiệt cho nước bầu nồi để trở thành giảm nhiệt phục vụ cho sinh hoạt máy phụ khác - Bộ hâm nước tiết kiệm: Tận dụng phần nhiệt lượng cao khói lò trước khỏi nồi để hâm nước lên nhiệt độ định trước cấp vào nồi (Tăng nhiệt độ nước cấp lên 80c hiệu suất nồi tăng 1% ) - Bộ sưởi không khí tiết kiệm: Tận dụng nhiệt lượng khí lò để sưởi nóng không khí cấp vào buồng đốt, tạo điều kiện cho trình cháy tốt hơn, tăng khả cháy hoàn toàn, tăng hiệu suất nồi Ngoài có khung dàn, bệ, vỏ nồi hơi, đảm bảo cho nồi làm việc bền II Phân loại nồi tàu thủy Phân loại theo công dụng người ta chia a) Nồi chính: Là nồi cung cấp nước cho thiết bị đẩy tàu máy nước chính, tua bin lai chân vịt dùng cho máy phụ, thiết bị phụ nhu cầu sinh hoạt b) Nồi phụ: Hơi sinh dùng cho máy phụ, thiết bị phụ nhu cầu sinh hoạt c) Nồi tận dụng (nồi kinh tế, nồi khí xả): Là nồi tận dụng nhiệt cao khí xả dộng Diesel để sản xuất Hơi dùng cho việc hâm nóng dầu đốt, dầu nhờn phục vụ sinh hoạt d) Nồi liên hợp “phụ - khí xả”: Là tổ hợp nồi phụ nồi khí xả _ Chiến Phân loại theo cách quét khí lò chuyển động nước theo bề mặt đốt nóng a) Nồi ống nước: Là nồi mà hỗn hợp nước ống, lửa khói lò quét ống b) Nồi ống lửa: Là nồi mà lửa khí lò quét ống hỗn hợp nước bao ống c) Nồi liên hợp: Là nồi ống lửa mà bố trí thêm số ống nước Phân loại theo tuần hoàn nước nồi a) Nồi tuần hoàn tự nhiên: Sự tuần hoàn nước nồi tạo nên chênh lệch mật độ chênh lệch nhiệt độ gây nên (sự chênh lệch tỉ trọng nước hỗn hợp nước – hơi) b) Nồi tuần hoàn cưỡng bức: Sự tuần hoàn hỗn hợp nước nồi nhờ tác dụng ngoại lực bên (bơm tuần hoàn) Phân loại theo áp suất nồi a) Nồi thấp áp: Áp suất công tác PN ≤ 2,2MPa (bar, KG/cm2) b) Nồi trung áp: PN = 2,2 ÷ 4,0MPa c) Nồi cao áp: PN = 4,0 ÷ 6,4 Mpa d) Nồi áp suất cao: PN > 6,4MPa Phân loại theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng a) Nồi nằm b) Nồi đứng Ngoài tuỳ theo kết cấu đặc tính khác phân loại nồi theo dấu hiệu khác 2-2 Các thông số nồi tầu thủy Áp suất Bao gồm áp suất nồi hơi, áp suất sấy, áp suất giảm sấy, áp suất nước cấp Đơn vị (kG/cm2, MPa, atm) - Áp suất nồi (pN) áp suất nước bão hoà chứa bầu nồi – Áp suất bầu nước - (Dựa vào PN tra bảng tìm nhiệt độ bão hoà Ts) Phs ,Ths 10 Chức sang cần hoạt động thường xuyên song giá trị lực tác động nhỏ Nó thực việc thắng quán tính khối lượng quay, thắng ma sát khí trì tốc độ dịch chuyển Đối với hệ thống nhỏ đơn giản, việc tạt trái hay phải nhờ vào sức người Song hệ cẩu lớn phải dùng động phải thiết kế cẩu trục kiểu ghép II Truyền động điện - khí cho máy cẩu Cẩu điện - khí gồm động điện qua khớp nối làm quay hệ thống bánh tời quay trống quấn dây Ngoài qua nhóm truyền động bánh dẫn động ly hợp ma sát hoạt động với chức phanh điện Toàn nhóm bánh thiết bị khác bảo vệ hộp vỏ kín có chứa dầu bôi trơn III Truyền động thuỷ lực cho máy tời - cẩu 1 Sơ đồ nguyên lý 1.Động thủy lực hai chiều 2.Van chặn 3 Van an toàn 4.Van tiết lu điều chỉnh 5 Bộ hãm thủy lực Van chiều I 7.Van trợt điều khiển 8.Bơm thủy lực chiều p L T 9.Phin lọc 10 Két dầu 10 Hình 9- 4: Sơ đồ hệ thống truyền động thuỷ lực tời- cẩu Nguyên lý hoạt động theo sơ đồ cho: Khi khởi động hệ thống tời cẩu bơm hút dầu từ két đẩy qua P sang T két Khi ta nâng hàng van trượt điều khiển dịch chuyển sang phải làm cửa P 217 thông với I cửa L thông với T Khi dầu từ P cấp tới I qua van chiều lên động thủy lực làm động quay theo chiều nâng hàng, dầu khỏi động trở cửa L tới T két Khi ta hạ hàng van trượt dịch chuyển sang trái làm cho P thông với L I thông với T, lúc dầu từ P qua L nhánh lên động cơ, nhánh tới hãm thủy lực qua van tiết lưu mở thông hãm dầu từ động qua hãm két, đồng thời động quay theo chiều hạ hàng Khi hệ thống điện hạ hàng cần cách mở van chặn *Những lưu ý khai thác hệ thống tời cẩu thuỷ lực - Thao tác khai thác bảo dưỡng trang thiết bị phải theo hướng dẫn nhà chế tạo - Thường xuyên kiểm tra bổ sung dầu mỡ vị trí quan trọng cần thiết - Thay dầu công tác hạn xét thấy bẩn - Thường kỳ kiểm tra ly hợp trống xích tời - Hạn chế tối đa việc dùng lúc thiết bị theo tiêu chuẩn qui định - Trước khởi động hệ thống phải đặt tay trang (van trượt điều khiển vị trí O) - Thao tác huấn luyện việc sử dụng cách thành thạo trang thiết bị 218 CHƯƠNG 10: MÁY LẠNH Máy lạnh tàu thuỷ 10-1 khái niệm chung máy lạnh tàu thuỷ Nhiệm vụ thiết bị lạnh mang nhiệt lượng hàng hoá vật dùng, mà cần cất giữ chúng điều kiện nhiệt độ nhỏ nhiệt độ môi trường khỏi chúng nhả cho môi trường chung quanh I Ứng dụng máy lạnh tàu thuỷ: Máy lạnh tàu thuỷ dùng dạng: Máy lạnh thực phẩm, điều hoà không khí, làm lạnh hầm hàng, hệ thống lạnh container Hệ thống lạnh thực phẩm: Có nhiệm vụ cất giữ, bảo quản thực phẩm, phục vụ sống biển thuyền viên (được lắp hầu hết tàu biển xa) Hệ thống lạnh hầm hàng: Chỉ lắp tàu đánh cá, tàu đông lạnh chuyên dụng để chở thịt, cá, rau với mục đích bảo quản hàng Hệ thống container lạnh: Trên container có gắn máy lạnh để chứa hàng cần bảo quản Hệ thống điều hòa không khí: Ngoài tàu biển có thiết bị lạnh dạng máy điều hoà không khí độc lập, buồng điều khiển máy, tủ lạnh, thiết bị làm lạnh nước uống II Các phương pháp làm lạnh Làm lạnh cách biến đổi pha công chất: Cho công chất lỏng tiếp xúc (trực tiếp hay gián tiếp) với vật thể hay môi trường cần làm lạnh, nhận nhiệt chúng để công chất chuyển sang pha đối tượng cần làm lạnh có nhiệt độ giảm 219 Làm lạnh cách tiết lưu giãn nở công chất - Bố trí cho công chất với áp suất cao giãn nở thiết bị đặc biệt nhờ nhiệt độ áp suất thân công chất giảm xuống Công chất sau giãn nở đưa đến thiết bị thu nhiệt để làm lạnh chúng Bản thân công chất nhận nhiệt tăng nhiệt độ - Tiết lưu công chất thể lỏng, cho công chất qua van tiết lưu để giảm nhiệt độ chúng Quá trình giãn nở công chất tiến hành thiết bị tiết lưu, không thu công có ích Làm lạnh phương pháp điện tử - Dùng hiệu ứng nhiệt điện cách cho dòng điện chiều chạy qua dây dẫn gồm hai đoạn làm vật liệu khác để thu đầu nối nóng đầu nối lạnh Đầu nối lạnh dùng để thu nhiệt gây hiệu làm lạnh - Dùng phương pháp nhiệt từ III Công chất dùng máy lạnh Những chất dùng để vận tải nhiệt từ đối tượng làm lạnh (hàng hoá, thực phẩm buồng lạnh ) truyền môi trường xung quanh gọi công chất Mỗi loại công chất thường dùng cho loại máy lạnh riêng biệt Công chất phân loại thành nhóm sau: Yêu cầu công chất lạnh lý tưởng - Áp suất sôi công chất dàn bay không thấp áp suất không khí - Năng suất làm lạnh đơn vị phải lớn - Nhiệt dung riêng công chất phải nhỏ -Nhiệt độ đông đặc phải thấp,nhiệt độ tới hạn phải cao 220 -Không độc hại,không cháy nổ,không ăn mòn kim loại chất hữu làm gioăng đệm -Rẻ tiền,thành phần hóa học ổn định thời gian dài.Không hòa tan dầu bôi trơn hòa tan dầu bôi trơn Nhóm công chất cổ điển: Được phát sử dụng từ thời kỳ đầu kỹ thuật làm lạnh gồm Amôniac (NH3) ,các bon nic (CO2)… Trong nhóm dùng NH3 tính ưu việt Các loại khác không dùng * Đặc điểm amôniac(NH3) - Nồng độ NH3 không khí từ 11÷ 14 % có khả cháy tiếp xúc với lửa trần Nồng độ NH không khí đạt từ ÷25% tạo thành hỗn hợp nổ nguy hiểm - NH3 độc có mùi khai,ở dạng tinh khiết NH trơ với kim loại, có ẩm NH3 tác dụng nước tạo thành muối gốc axit ăn mòn hợp kim kẽm đồng - NH3 hòa tan dầu bôi trơn,hòa tan tốt nước nhẹ không khí - Nhiệt độ sôi NH3 -33,5 oc áp suất khí kG/cm2 - áp suất ngưng tụ 38oc 14,1 kG/cm2 - Năng suất làm lạnh đơn vị -15oc 1312,69 KJ/kg Nhóm Freon: Là công chất làm lạnh đại phát sau đưa sử dụng ngày rộng rãi Các công chất thuộc nhóm Freon chất gốc bua hydro kết hợp với nguyên tố hoá học nhóm Halogen(F, CL, Br ) 221 * Đặc điểm freon - Freon không hòa tan nước, độ nhớt lớn trọng lượng riêng lớn - Freon mùi, không bắt lửa độc hại a Freon-12: Công thức hóa học: CF2CL2 ký hiệu R12 - Nhiệt độ sôi -29,8oc áp suất khí kG/cm2, nhiệt độ ngưng tụ 38oc áp suất 8,7 kG/cm2 - Năng suất làm lạnh đơn vị -15oc 158,62 KJ/kg -Không màu, không mùi,không độc hại với người,ở nhiệt độ cao bị phân tích thành forgen độc -Không nổ, không cháy an toàn -Khả thẩm thấu rò lọt cao -Có khả hòa tan dâu bôi trơn, phá hủy cao su tự nhiên -Nặng không khí -Hòa tan vô với nước -Tính bền vững hóa học cao, cách điện tốt -R12 tinh khiết không ăn mòn kim loại -Khi mật độ R12 không khí lớn 20 % cảm nhận mùi Khi xả môi trường có tác hại phá hỏng tầng oron b Freon-22: Công thức hóa học CHF2CL ký hiệu R22 - Các tính cất R12 - Nhiệt độ sôi -40,8oc áp suất khí kG/cm2, nhiệt độ ngưng tụ 38oC áp suất 14 kG/cm2 - Năng suất làm lạnh đơn vị -15oc 218 KJ/kg 222 Hơi nước, không khí: Ít độc hại nên có xu hướng dùng lại IV Chu trình Cacnô ngược chiều ứng dụng cho máy lạnh Các thiết bị làm lạnh có nhiệm vụ lấy nhiệt liên tục môi trường cần làm lạnh có nhiệt độ thấp nhiệt độ môi trường nhả môi trường Theo định luật nhiệt đông II: "nhiệt lượng từ truyền từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao" Nguyên lý làm việc thiết bị lạnh đạt ta đưa thêm công bên vào chu trình Chu trình lý thuyết sở máy lạnh chu trình Cacnô ngược chiều gồm hai trình đẳng nhiệt hai trình đoạn nhiệt xen kẽ nhau, tiến hành ngược chiều kim đồng hồ - Quá trình →2: trình nén đoạn nhiệt máy nén (công chất nén đoạn nhiệt máy nén tiêu tốn công L1) - Quá trình →3: Là trình nhả nhiệt đẳng nhiệt (công chất ngưng tụ bình ngưng, nhả nhiệt lượng qk) - Quá trình →4: Là trình giãn nở đoạn nhiệt (công chất thực giãn nở đoạn nhiệt máy giãn nở van tiết lưu để sinh công l2) 223 - Quá trình →1: Là trình thu nhiệt đẳng nhiệt (công chất thu nhiệt lượng đối tượng làm lạnh qo) 10-2 Máy lạnh tàu thuỷ dùng chu trình Đây chu trình làm lạnh mà hiệu làm lạnh tạo nhờ bay công chất nhiệt độ thấp Trong chu trình đơn giản có thiết bị máy nén (MN), bình ngưng (BN), van tiết lưu (VTL) máy giãn nở, dàn bay hơi(DBH) Bốn thiết bị nối với hệ thống ống hợp lý kín hoàn toàn Trong hệ thống kín đựơc nạp công chất lạnh chất lỏng sôi nhiệt độ thấp amôniac (NH3), Freon R22, Freon R12 Sơ đồ hệ thống Hình 10-1: Sơ đồ hệ thống lạnh dùng chu trình 224 Nguyên lý hoạt động: Máy nén nén công chất dạng thể khí từ buồng lạnh đẩy chúng tới bầu ngưng để cống chất nhả nhiệt cho nước làm mát (thường dùng nước biển nước muối) ngưng tụ chuyển sang dạng thể lỏng Công chất chuyển tới van tiết lưu (hoặc máy giãn nở) Ở trạng thái lỏng với áp suất cao chuyển dần sang trạng thái khí áp suất thấp hơn, thể tích nhiều hơn, nhiệt độ thấp Công chất dạng tới dàn bay để làm lạnh khoang lạnh cần thiết Tại khoang lạnh công chất thu nhiệt lượng thực phẩm Sau khỏi dàn bay nhiệt độ công chất tăng lại máy nén hút tạo thành vòng kín Đầu cảm ứng 10 cảm ứng nhiệt độ công chất khỏi dàn bay để đóng mở van tiết lưu Phin lọc ẩm có tác dụng hút nước lẫn công chất Mỗi máy nén cấp thường làm việc với tỷ số nén