Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc - & -BỘ GIÁO GIỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI KHOA CƠ KHÍ - ĐĨNG TÀU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG KHÔ 12500 TẤN LẮP MÁY AKASAKA-MISHUBISHI-7UEC33LS ΙΙ Giáo viên hướng dẫn: Th.s NGUYỄN ANH VIỆT Sinh viên: TRẦN ĐẠI DƯƠNG Lớp: MTT-44-ĐH1 Hải Phòng – 2007 ĐỀ BÀI: THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG 12500 TẤN LẮP MÁY AKASKA-MITSUBISHI – 7UEC33LS ΙΙ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Loại tàu, công dụng 1.1.2 Vùng hoạt động, cấp thiết kế 1.1.3 Các thông số chủ yếu tàu 1.1.4 Luật công ước áp dụng 1.2 TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 1.2.1 Bố trí buồng máy 1.2.2 Máy 1.2.3 Thiết bị kèm theo máy 1.2.4 Tổ máy phát điện 1.2.5 Các thiết bị động lực khác 1.2.6 Tổ máy phát điện cố 11 CHƯƠNG 2: SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 12 2.1 SỨC CẢN 13 2.1.1 Các kích thước 13 2.1.2 Sức cản tàu theo phương pháp papmiel 13 2.1.2 Xác định sơ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 15 2.2 THIẾT KẾ CHONG CHÓNG 15 2.2.1 Chọn vật liệu chế tạo chong chóng 16 2.2.2 Hệ số dòng theo hệ số hút 17 2.2.3 Chọn số cánh chong chóng 17 2.2.4 Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền 17 2.2.5 Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết cơng suất 17 2.2.6 Nghiệm bền chong chóng 18 2.2.7 Xác định khối lượng kích thước chong chóng 19 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ TRỤC 21 3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 22 3.1.1 Số liệu ban đầu 22 3.1.2 Luật áp dụng, tài liệu tham khảo, cấp thiết kế 22 3.1.3 Bố trí hệ trục 22 3.2 ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 23 3.2.1 Đường kính trục chong chóng 23 3.2.2 Đường kính trục trung gian 23 3.3 THIẾT BỊ TRỤC 24 3.3.1 Chiều dày áo bọc trục 24 3.3.2 Đường kính bu lơng khớp nối trục trung gian trục chong chóng 24 3.3.3 Then chong chóng 25 3.3.4 Chiều dày bích nối trục 25 3.3.5 Chiều dày bạc 26 3.4 ÁP LỰC TÁC DỤNG TRÊN GỐI ĐỠ 27 3.4.1 Phụ tải gối đỡ 27 3.4.2 Mô men gối đỡ 28 3.4.3 Tính phản lực gối đỡ 28 3.4.4 Nghiệm bền hệ trục 28 3.4.5 Áp lực tác dụng lên gối đỡ 32 CHƯƠNG 4: DAO ĐỘNG NGANG 34 4.1 MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 35 4.1.1 Mục đích 35 4.1.2 Sơ đồ tính 36 4.2 BẢNG TÍNH VÀ KẾT QUẢ 37 4.2.1 Tần số dao động ngang 38 4.2.2 Bảng kết tính 39 4.2.3 Hệ số dư lượng K: 40 CHƯƠNG 5: DAO ĐỘNG XOẮN 41 5.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 41 5.1.1 Luật áp dụng tài liệu tham khảo 41 5.1.2 Máy 41 5.1.3 Chong chóng 42 5.1.4 Trục 42 5.2 MƠ HÌNH TÍNH DAO ĐỘNG 42 5.2.1 Mơ-men qn tính khối lượng 42 5.2.2 Độ mềm đoạn trục 43 5.2.3 Thành lập hệ thống dao động xoắn tương đương 44 5.3 DAO ĐỘNG XOẮN TỰ DO 45 5.3.1 Hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lượng 46 5.3.2 Dao động nút (Hệ thống khối lượng) 47 5.4 DAO ĐỘNG XOẮN CƯỠNG BỨC 51 5.4.1 Cấp điều hịa mơ-men kích thích 51 5.4.2 Vòng quay cộng hưởng 52 5.4.3 Góc lệch pha xy-lanh 52 5.4.4 Tổng biên độ dao động hình học tương đối 53 5.4.5 Công mơ men điều hồ cưỡng 55 5.4.6 Công mô men cản 56 5.4.7 Biên độ cộng hưởng A1R 57 5.4.8 Tổng ứng suất xoắn trục cộng hưởng 58 5.4.9 Ứng suất cho phép trục 59 5.4.10 Kết luận vùng cấm quay 59 CHƯƠNG 6: CÁC HỆ THỐNG 60 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG 61 6.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 61 6.2.1 Két dự trữ 61 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6 6.2.7 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.6 6.7 6.7.1 6.8 6.9 6.9.1 6.9.2 Dung tích két dầu trực nhật 62 Dung tích két dầu lắng 62 Tính chọn bơm trực nhật DO 63 Tính chọn bơm vận chuyển dầu đốt FO 63 Tính chon máy lọc dầu 63 Nguyên lí hoạt động 64 HỆ THỐNG DẦU BƠI TRƠN 64 Dung tích két dầu bơi trơn 64 Tính chon máy lọc dầu 65 Nguyên lí hoạt động 65 Hệ thống dầu bẩn 65 HỆ THỐNG NƯỚC LÀM MÁT 66 Nhiệm vụ - yêu cầu 66 Nguyên lý hệ thống 66 Tính tốn hệ thống 67 HỆ THỐNG KHƠNG KHÍ CAO ÁP 65 Thể tích bình chứa khí nén 69 Tính sản lượng máy nén khí 69 Nguyên lí làm việc 69 HỆ THỐNG HÚT KHÔ- DẰN 70 HỆ THỐNG THÔNG GIÓ BUỒNG MÁY 70 Tính lượng khơng khí cần đưa vào buồng máy 71 HỆ THỐNG KHÍ XẢ 72 HỆ THỐNG CHỮA CHÁY BẰNG NƯỚC 73 Tính chọn bơm chữa cháy 47 Tính đường kính ống cứu hoả 73 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN -1- 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Loại tàu, công dụng Tàu hàng khô sức chở 12500 loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồ quang, boong Tàu thiết kế trang bị 01 diesel kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt Tàu thiết kế dùng để chở hàng khơ, hàng bách hóa 1.1.2 Vùng hoạt đọng, cấp thiết kế Vùng hoạt động tàu: Tàu hoạt động tuyến quốc tế thuộc vùng biển Cấp khơng hạn chế Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2003, Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường ban hành Phần hệ thống động lực tính tốn thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2003 1.1.3 Các thông số chủ yếu tàu – Chiều dài lớn Lmax = 136,4 m – Chiều dài hai trụ Lpp = 126 m – Chiều dài đường nước thiết kế LWL = 130,52 m – Chiều rộng thiết kế B = 20,2 m – Chiều cao mạn D = 11,35 m – Chiều chìm tồn tải d = 8,35 m – Lượng chiếm nước Disp = – Máy 7UEC33LS – Cơng suất H = 3965/5392,3 kW/hp – Vòng quay N = 215 16428 tons (rpm) 1.1.4 Luật công ước áp dụng [1]– Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Đăng kiểm Việt nam ban hành năm 1997 [2]– MARPOL 1973/78 (có sửa đổi) [3]– Bổ sung sửa đổi 2003 MARPOL [4] – Cơng ước quốc tế an tồn sinh mạng người biển 1974 ( SOLAS ) sửa đổi 1991 [5] – Công ước quốc tế đường nước chở hàng 1966 nghị định 1988 [6] – Các quy định quốc tế tránh va biển 1972 sửa đổi 1981 [7] – Quy phạm Quy định bảo vệ bờ biển Mỹ tàu treo cờ nước [8] – Các quy định thẩm quyền qua Kênh Suez [9] – Các quy định qua Kênh Panama -2- 1.2 TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 1.2.1 Bố trí buồng máy Buồng máy bố trí từ sườn 08 (Sn8) đến sườn 30 (Sn30) Trong buồng máy lắp đặt 01 máy thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống tồn tàu Ngồi cịn bố trí tổ máy phát điện, bơm hệ thống động lực Buồng máy có kích thước chính: – Chiều dài: 15,84 m – Chiều rộng trung bình: 10,05 m – Chiều cao trung bình: 8,65 m 1.2.2 Máy Máy có ký hiệu 7UEC33LS hãng AKASAKA-MISUBISHI, Nhật Bản sản xuất, động diesel kỳ tác dụng đơn, tăng áp tubin, dạng thùng, hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vịng tuần hồn, bơi trơn áp lực tuần hồn kín, khởi động khơng khí nén, tự đảo chiều, điều khiển chỗ từ xa buồng lái Thông số máy chính: – Số lượng 01 – Kiểu máy 7UEC33LS – Hãng sản xuất AKASAKA-MISUBISHI – Công suất định mức, [H] 3965/5392,3 kW/hp – Vòng quay định mức, [N] 215 rpm – Số kỳ, [τ] – Số xy-lanh, [Z] – Đường kính xy-lanh, [D] 330 mm – Hành trình piston, [S] 1050 mm – Khối lượng động [G] 68 tons – Chiều dài bao lớn [Le] 5208 mm – Chiều rộng bệ động [We] 1900 mm – Chiều cao [He] 4301 mm 1.2.3 Thiết bị kèm theo máy – Bơm LO bơi trơn máy 01 cụm – Bơm nước làm mát 01 cụm – Bơm nước biển làm mát 01 cụm – Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm – Bầu làm mát nước 01 cụm – Bơm tay LO trước khởi động 01 cụm -3- – Các bầu lọc 01 cụm – Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp 01 cụm – Bình chứa khí nén khởi động 02 bình – Bầu tiêu âm 01 cụm 1.2.4 Tổ máy phát điện 1-Diesel lai máy phát Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NY16L-UN hãng YANMAR (JAPAN) sản xuất, diesel kỳ tác dụng đơn, hàng xy-lanh thẳng đứng, có tăng áp, làm mát gián tiếp hai vịng tuần hồn, bơi trơn áp lực tuần hồn kín, khởi động điện khí nén – Số lượng 02 – Kiểu máy 6NY16L-UN – Hãng (Nước) sản xuất YANMAR JAPAN – Cơng suất định mức, [Ne] 355/482,8 kW/hp – Vịng quay định mức, [n] 1200 rpm – Số kỳ, [τ] – Số xy-lanh, [Z] 2-Máy phát điện – Số lượng 02 – Kiểu AC- không chổi than – Công suất máy phát 300 kVA – Vòng quay máy phát 1200 rpm – Bơm LO bôi trơn máy 01 cụm – Bơm nước làm mát 01 cụm – Bơm nước biển làm mát 01 cụm – Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm – Bầu làm mát nước 01 cụm – Các bầu lọc 01 cụm – Bầu tiêu âm 01 cụm – Ống bù hòa giãn nở 01 cụm 3-Thiết bị kèm theo tổ máy phát điện 1.2.5 Các thiết bị động lực khác 1-Các két 1– Két dầu đốt dự trữ 2– Két dầu FO hàng ngày -4- 3– Két dầu DO hàng ngày 4– Két dầu cặn FO 5– Két dự trữ dầu bôi trơn 6– Két lắng dầu FO 7– Két tuần hoàn dầu bôi trơn 8– Két lắng dầu bôi trơn 9– Két dầu thải 10– Két nước giãn nở 11– Két dầu bẩn 2-Các tổ bơm a–Bơm nước biển làm mát – Số lượng 02 – Kiểu M.D.V.Cent – Ký hiệu FEV–150E – Lưu lượng 180 m3/h – Cột áp 20 m.c.n – Công suất động điện 15 kW – Vòng quay động 1450 v/p – Tần số 50 Hz b–Bơm nước làm mát – Số lượng 02 – Kiểu M.D.H.Cent – Ký hiệu BHR–65 – Lưu lượng 34 m3/h – Cột áp 25 m.c.n – Công suất động điện 11 kW – Vòng quay động 1448 v/p – Tần số 50 Hz c–Bơm cấp dầu đốt – Số lượng 02 – Kiểu M.D.H.G – Lưu lượng 1,6 m3/h – Cột áp 0,98 MPa – Cơng suất động điện 1,5 kW – Vịng quay động 2900 v/p -5- 6.2.4 Tính chọn bơm trực nhật DO CÔNG THỨC KÝ ĐƠN HIỆU VỊ CÁCH XÁC ĐỊNH No HẠNG MỤC TÍNH Thời gian cấp đầy két trực nhật hàng ngày GIÁ TRỊ t h Chọn Dung tích két trực nhật DO Vtn m3 Đã tính Lưu lượng bơm trực nhật dầu đốt Q m3/h Vtn t QD = 0,5 Chọn bơm vận chuyển dầu có QH = m3/h; H = kG/cm2; n=1200v/p; Ne=5,5KW 6.2.5 Tính chọn bơm vận chuyển dầu đốt FO KÝ ĐƠN HIỆU VỊ CÔNG THỨC CÁCH XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ No HẠNG MỤC TÍNH Thời gian cấp đầy két hàng ngày trực nhật t h Chọn 0,5 Dung tích két trực nhật FO VFO m3 Đã tính 10 Lưu lượng bơm dầu chuyển dầu đốt Q m3/h Vtn t 20 QD = Chọn: Bơm vận chuyển dầu có QH = 20 m3/h, H = KG/cm2; n = 970 v/p; Ne=37 KW 6.2.6 Tính chon máy lọc dầu No HẠNG MỤC TÍNH CƠNG THỨC KÝ ĐƠN HIỆU VỊ CÁCH XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ Dung tich két lắng Vl m3 Số lượng máy lọc i Thời gian lọc T h 15 Lưu lượng Q m3/h Như ta chọn máy lọc FO có Q=2m3/h - 63 - chọn 22 6.2.7 Nguyên lí hoạt động Dầu đốt bơm bờ cấp vào két dự trữ đáy đơi, thơng qua bích cấp xả tiêu chuẩn bố trí mặt boong Trên tàu, dầu đốt từ két dự trữ bơm vận chuyển tới két lắng, tới két trực nhật Từ két trực nhật dầu bơm tuần hoàn cấp cho động chính, động phụ qua hệ thống đường ống, van bầu lọc Ngoài ra, hệ thống cịn bố trí nhánh dẫn dầu tuần hoàn tới nồi phụ đốt dầu bố trí bùng máy Dầu thừa hệ thống đưa trở lại két lắng qua đường dầu hồi Dầu rò rỉ, dầu cặn giữ lại máng hứng, đưa tới két dầu bẩn, sau bơm bờ cảng đưa ngồi 6.3 HỆ THỐNG DẦU BƠI TRƠN 6.3.1 Dung tích két dầu bơi trơn No HẠNG MỤC TÍNH KÝ HIỆU ĐƠN VỊ CƠNG THỨC CÁCH XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ Cơng suất động Ne1 Cv Lí lịch máy 5391 Suất tiêu hao dầu nhờn động ge1 g/Cv.h Lí lịch máy 135 Cơng suất máy đèn Ne2 Cv Lí lịch máy 335 Suất tiêu hao nhiên liệu máy đèn ge2 g/Cv.h Lí lịch máy 169 Thời gian cho chuyến hành trình t h Theo nhiệm vụ thư 360 Lượng dầu nhờn tiêu hao cho máy Gn1 m3 Gn1 = Lượng dầu nhờn tiêu hao cho máy đèn Gn2 m3 Gn = Lượng dầu nhờn chứa máy phụ Vp m3 Lí lịch máy 0,19 Lượng dầu nhờn chứa động Vc m3 Lí lịch máy 2,1 10 Khối lượng riêng dầu nhờn γn T/m3 11 Hệ số dung tích két K1 - Chọn 1,1 12 Hệ số dự trữ dầu nhờn K4 - Chọn 1,1 13 Dung tích két dự trữ dầu nhờn Vn m3 Chọn: Dung tích két dầu nhờn, Vn = 11 m3 - 64 - t.Ne1.ge1 γ n 106 t.Ne2 ge2 γ n 106 2,5 0,06 0,82 Vn = ( Gn1 + Gn + Vc + 2.Vp ).K1.K γn 7.888 6.3.2 Tính chon máy lọc dầu No HẠNG MỤC TÍNH CƠNG THỨC KÝ ĐƠN HIỆU VỊ CÁCH XÁC ĐỊNH m3 Dung tich két dầu nhờn V Số lượng máy lọc i Thời gian lọc T h Lưu lượng Q m3/h chọn chọn chọn Vl T I GIÁ TRỊ 11 3,33 Như ta chọn máy lọc FO có Q=2m3/h 6.3.3 Ngun lí hoạt động Dầu nhờn bơm bờ cấp vào két đáy đôi tàu thơng qua bích cấp tiêu chuẩn hệ thống đường ống cấp Trên tàu, dầu bôi trơn bơm vận chuyển đưa tới két trọng lực bố trí cao, sau chảy vào két tuần hồn te động Từ két tuần hoàn dầu bơm tuần hoàn động lai đẩy qua lọc, gia nhiệt bầu làm mát, bôi trơn động trở te, phần bôi trơn hộp số Các động lai máy phát điện, dầu nhờn bôi trơn động trở te Xử lí dầu nhờn: phần dầu nhờn từ két tuần hoàn bơm chuyển tới két phục vụ máy lọc Bơm dầu máy lọc hút dầu từ két phục vụ, đẩy vào bầu hâm gia nhiệt tới 70oC, cấp vào máy lọc Dầu nhờn sau xử lí đưa két tuần hoàn, cặn bẩn dẫn tới két dầu bẩn Trong hệ thống cịn bố trí két trọng lực riêng để bơi trơn xi lanh động Từ két dầu dẫn tới bôi trơn xi lanh, bơi trơn xi lanh Cơ cấu phối khí bôi trơn két dầu nhờn dự trữ máy Theo dõi trạng thái hệ thống nhiệt kế, áp kế, tín hiệu báo động mức LO thấp, nhiệt độ LO tăng cao Mức dầu hộp te kiểm tra que thăm dầu Dự phòng cho bơm dầu nhờn động bơm truyền động điện, nối song song bơm chính, có lưu lượng theo quy định nhà chế tạo đủ để động hoạt động điều kiện hành hải bình thường.Thơng cho két dầu nhờn dự trữ, két tuần hoàn, két phục vụ máy lọc, cho hộp te máy máy phụ đưa lên boong hở qua hộp thông ống khói 6.3.4 Hệ thống dầu bẩn - 65 - No HẠNG MỤC TÍNH KÝ HIỆU ĐƠN VỊ CƠNG THỨC CÁCH XÁC ĐỊNH Lượng tiêu hao dầu đốt ngày đêm Bh T/ng.đêm Bh = 24.(GH+ GD).10-6 Thời gian tàu hành trình cảng th ng.đêm Theo nhiệm vụ thư Hệ số phụ thuộc loại dầu máy lọc K5 Lượng dầu bẩn thải Vt m3 Vb = 0,5.K5.th.Bh Lượng dầu rò rỉ Vr m3 Vr = 20.Bh Lượng dầu nhờn máy phụ thải Vp m3 Lí lịch máy Hệ số dung tích két K2 Thể tích két dầu bẩn Vb Chọn 23,32 15 0,015 Ne1 + Ne2 1,39.10 − Chọn m3 GIÁ TRỊ Vb = K2.(Vt +Vr + 2.Vp) 1,1 0,51 0,19 1,2 1,42 Chọn két dầu bẩn liền vỏ có dung tích: Vb = 1,5 m3 6.4 HỆ THỐNG NƯỚC LÀM MÁT 6.4.1 Nhiệm vụ - yêu cầu Nhiệm vụ: làm mát động chính, động phụ, máy nén khí, gối trục chong chóng dập lửa bầu tiêu âm Yêu cầu: Nước làm mát phải sạch, tạp chất chất ăn mịn kim loại Nhiệt độ nước vào làm mát không thấp cao Nhiệt độ nước làm mát sau khỉ động không cao : - nước biển t < 500C - nước t