MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÂN LY 2 I.1 Định nghĩa 2 I.2 Chức năng 2 I.2.1 Lọc sạch nhiên liệu 2 I.2.1.1 Hệ thống nhiên liệu điêden (nhiên liệu nhẹ) 3 I.2.1.2 Hệ thống nhiên liệu nặng 5 I.2.2 Chức năng lọc sạch nước lacanh 8 I.3 Nguyên lí hoạt động chung của máy phân ly phổ biến 11 I.4 Phân loại 15 I.5 Giới thiệu một số loại máy phân ly 17 I.5.1 Máy phân ly tháo cặn bằng ly tâm xung động 17 I.5.2 Máy phân ly có bộ tháo cặn liên tục 19 I.5.3 Máy phân ly AX-213 có tốc độ cao 20 I.6 Tính toán năng suất thiết bị phân ly 22 CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO MÁY PHÂN LY NHIÊN LIỆU CỦA TÀU 27 BIỂN ĐÔNG 27 II.1 Giới thiệu về tàu Biển Đông. 27 II.2 Gới thiệu về máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông 27 II.2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 27 II.2.2 Các thông số kỹ thuật 28 II.2.3 Nguyên lý hoạt động 29 II.3 Đặc điểm cấu tạo của máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông 30 II.3.1 Cấu tạo tổng thể 30 II.3.2 Cấu tạo các bộ phận cơ bản 33 II 3.2.1 Thiết bị phân ly 33 II.3.2.2 Cơ cấu truyền động …… ………………………………………… …36 II.3.2.2.1 Trục đứng 36 II.3.2.2.2 Trục ngang 40 II.3.2.3 Nắp đậy, khóa, đế và một số thiết bị phụ khác 42 II.3.2.3.1 Nắp đậy 43 II.3.2.3.2 Thiết bị khóa trống 44 II.3.2.3.3 Thiết bị khóa nắp máy 44 II.3.2.3.4 Thiết bị hãm 45 II.3.2.4 Hệ thống cung cấp nước làm kín 48 II.3.2.5 Cảm biến tốc độ 49 II.3.2.6 Kính quan sát 50 II.3.2.7 Bơm kép 50 CHƯƠNG III MÔ PHỎNG CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY PHÂN LY NHIÊN LIỆU TRÊN TÀU BIỂN ĐÔNG 52 III.1 Khái niệm mô phỏng 52 III.2 Đặt vấn đề 52 III.2.1 Mục tiêu 52 III.2.2 Hướng giải quyết vấn đề 53 III.2.2.1 Khảo sát phần mềm ứng dụng: 53 III.2.2.2 Mô phỏng đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động 55 III.2.2.2.1 Mô phỏng cấu tạo 55 III.2.2.2.2 Mô phỏng nguyên lý hoạt động 69 III.2.2.3 Sử dụng phần mềm tạo phim mô phỏng đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy phân ly 72 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 73 IV.1 Kết luận. 73 IV.2 Đề xuất ý kiến 74 - 1 - LỜI NÓI ĐẦU Nhằm củng cố, nâng cao kiến thức công nghệ thông tin và áp dụng công nghệ thông tin vào chuyên nghành cơ khí, nằm trong mục tiêu đào tạo cho sinh viên ngành cơ khí Động lực tàu thủy của trường đại học Nha Trang và góp phần làm phong phú thêm các bài giảng về các hệ thống phục vụ động cơ diesel trang bị trên tàu thuỷ. Trên cơ sở đó tôi chọn đề tài: Mô phỏng cấu tạo và hoạt động của máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông Nội dung: 1. Tổng quan về máy phân ly. 2. Đặc điểm cấu tạo máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông. 3. Mô phỏng cấu tạo và hoạt động một số bộ phận chính của máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông. 4. Kết luận và đề xuất ý kiến. Với kiến thức và thời gian có hạn nên đề tài của tôi còn nhiều sai sót, kính mong sự chỉ dẫn của quý thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để cho đề tài của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Ths Đoàn Phước Thọ và các thầy trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ tôi để hoàn thành đề tài này. Nha Trang, tháng 6 / 2011 Sinh viên thực hiện Đỗ Hữu Phê - 2 - CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÂN LY I.1 Định nghĩa Khi cần tách các tạp chất (nước, thành phần keo nhựa, tạp chất,…) ra khỏi một hỗn hợp chất lỏng. Ta đưa hỗn hợp chất lỏng này vào một thiết bị quay với một vận tốc cao khi làm việc, tang trống của nó tạo ra một lực ly tâm rất lớn dùng để tách các tạp chất, nước, thành phần keo nhựa,… ra khỏi chất lỏng đưa vào máy. Thiết bị đó gọi là máy phân ly. I.2 Chức năng Máy phân ly có nhiều chức năng như lọc sạch nhiên liệu, lọc sạch nước lacanh và lọc sạch dầu. I.2.1 Lọc sạch nhiên liệu Máy phân ly là một thiết bị nằm trong hệ thống nhiên liệu có chức năng lọc sạch nhiên liệu: Loại bỏ các tập chất, các thành phần keo nhựa và nước có trong nhiên liệu. Góp phần cùng với các thiết bị khác trong hệ thống nhiên liệu đảm bảo cho hệ thống nhiên liệu của động cơ hoạt động tốt. Đảm bảo nhiên liệu phun vào buồng đốt của động cơ tươi xốp, đúng thời điểm và đúng quy luật. Đa số các động cơ điêden tàu thủy làm việc bằng nhiên liệu điêden (nhiên liệu nhẹ). Các động cơ điêden tàu thủy cỡ lớn dùng làm máy chính thường sử dụng nhiên liệu nặng. Ở đó có trang bị hệ thống sử dụng hai loại nhiên liệu: nhiên liệu điêden và nhiên liệu nặng. Nhiên liệu điêden được sử dụng khi khởi động, manơ và khi động cơ chính làm việc ở chế độ cơ động, còn nhiên liệu nặng được sử dụng cho chế độ hành trình của tàu. Để thấy rõ được chức năng của máy phân ly trong hệ thống nhiên liệu ta khảo sát một vài hệ thống nhiên liệu động cơ điêden tàu thủy sau: - 3 - I.2.1.1 Hệ thống nhiên liệu điêden (nhiên liệu nhẹ) Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhiên liệu điêzen được thể hiện như sau: Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu điêden (nhẹ) 1. Động cơ điêden chính (máy chính); 2. Nồi hơi phụ độc lập; 3. Lọc thô; 4. Bơm cấp dẫn động điện; 5.Két nhiên liệu hàng ngày dùng cho nồi hơi; 6. Két nhiên liệu hàng ngày dùng cho động cơ chính; 7. Két nhiên liệu hàng ngày dùng cho động cơ phụ; 8. Bơm chuyển dẫn động tay; 9. Bơm chuyển dẫn động điện; 10. Lọc thô; 11. Ống chuyển nhiên liệu khỏi tàu; 12. Ống nhận nhiên liệu; 13. Lọc thô; 14. Két dự trữ nhiên liệu; 15. Thiết bị phân ly; 16. Động cơ điêden phụ (máy phụ); 17. Két tháo; 18. Lọc thô kép - 4 - Ở hệ thống này, ta thấy chức năng thiết bị phân ly 15 được dùng để làm sạch nhiên liệu (tách nước, tạp chất cơ học và các thành phần keo nhựa ra khỏi nhiên liệu) từ két dự trữ 14, rồi cấp đến các két hàng ngày 5, 6, 7. Ngoài ra nhiên liệu rò rỉ từ các động cơ diêzen và từ đáy két hàng ngày được đưa về két tháo 17. Từ két tháo, nhiên liệu được đưa đến thiết bị phân ly 15 làm sạch rồi chuyển về các két hàng ngày. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu này như sau: Cả máy chính 1, máy phụ 16 và nồi hơi phụ độc lập 2 cùng sử dụng một loại nhiên liệu. Từ két dự trữ 14, nhiên liệu được bơm chuyển (dẫn động điện) 9 hoặc bơm tay 8 hút và cấp theo đường ống qua lọc thô 10 vào các két hàng ngày của nồi hơi độc lập 5, của máy chính 6 và của máy phụ 7. Từ các két này, nhiên liệu tự chảy tương ứng qua các van chặn đóng mở nhanh đi đến các động cơ điêden phụ 16 và qua lọc kép 18 đến các động cơ điêden chính 1. Khi cần thì trên tuyến ống dẫn nhiên liệu đến các động cơ điêden sẽ được trang bị thêm các bơm chuyển. Trong các thiết bị điêden làm việc bằng nhiên liệu nhẹ người ta sử dụng một máy phân ly để tách nước, các tạp chất vô cơ và cơ học. - 5 - I.2.1.2 Hệ thống nhiên liệu nặng Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu nặng của TBNL điêden 1. Bộ sấy hơi; 2. Két lắng đọng; 3. Két hàng ngày; 4. Lọc thô; 5. Bơm cấp nhiên liệu dẫn động điện; 6. Thiết bị làm mát; 7. Lọc thô; 8. Két nhiên liệu điêden hàng ngày; 9. Bơm chuyển nhiên liệu dẫn động điện; 10. Két dự trữ nhiên liệu điêden; 11. Động cơ chính; 12. Khối van hơi điều khiển mạch nhiên liệu; 13. Bơm chuyển nhiên liệu dẫn động điện; 14. Bộ điều tiết nhiệt; 15. Bộ sấy điện; 16. Lọc thô; 17. Lọc tinh kép; 18. bơm; 19. máy phân ly; 20. Bộ sấy điện; 21. Bơm 23. Bơm tay; 24. Bơm chuyển nhiên liệu dẫn động điện; 25. chuyển nhiên liệu dẫn động điện; 22. két nhiên liệu dự trữ; - 6 - Trong sơ đồ nguyên lý trên máy phân ly được ký hiệu 19 dùng để phân ly tách các tạp chất trong dầu FO sau đó nhiên liệu mới được bơm chuyển đến két dùng hàng ngày số 3. Dầu FO có một số tính chất mà cần phải đưa vào phân ly trước khi cho vào động cơ sử dụng: Thành phần nhiên liệu FO: Dầu FO là phân đoạn nặng thu được khi chưng cất dầu thô parafin và asphalt ở áp suất khí quyển và trong chân không. Các dầu FO có điểm sôi cao. Một trong những tính chất của dầu FO là độ nhớt rất cao. Tính chất quan trọng thứ hai của dầu FO là điểm chớp cháy. Điểm chớp cháy cực tiểu của tất cả các dầu là 65,5 0 C (~ 150 0 F). Tính chất quan trọng thứ ba của dầu FO là hàm lượng nước. Bởi vì các dầu nặng có tỉ trọng gần bằng tỉ trọng của nước nên phải giữ dầu không tiếp xúc với nước trong quá trình sản xuất và bảo quản vì nếu lẫn nước rất khó tách ra khỏi dầu. Tính chất quan trọng cuối cùng là các dầu FO đều chứa nhiều tập chất cơ học. Ví dụ, ở Anh những yêu cầu ở trên được chia thành các cấp độ khác nhau. Với các dầu FO dùng cho động cơ đi biển của Anh như sau: Bảng 1.1 Các cấp khác nhau của dầu FO - 7 - Vì những tính chất trên của dầu FO nên khi dùng ta phải dùng thiết bị phân ly. Nếu không dùng thiết bị phân ly để làm sạch dầu thì: Dầu có độ nhớt cao khó di chuyển trong hệ thống nhiên liệu. Dầu có nhiều nước không tốt cho quá trình cháy. Chất lượng dầu bôi trơn giảm rất nhanh. Nhiều chi tiết của động cơ bị đóng cặn bẩn và vòi phun hay bị tắc. Dầu có tạp chất nhiều làm mài mòn bơm cao áp, kim phun, pittông-xilanh của động cơ. Từ đó tuổi thọ của động cơ sẽ giảm xuống. Vì vậy khi dùng dầu FO nhất thiết phải dùng máy phân ly làm sạch nhiên liệu. Trong các TBNL điêden làm việc bằng nhiên liệu nặng, ngoài hệ thống nhiên liệu nặng, người ta còn trang bị thêm hệ thống nhiên liệu điêden để phục vụ cho việc khởi động động cơ chính và phục vụ chế độ cơ động tàu, cũng như cấp cho các động cơ điêden phụ. Thiết bị phân ly thường là loại có dùng nước rửa các muối hòa tan có trong nhiên liệu. Để thấy rõ vai trò của máy phân ly trong hệ thống nhiên liệu nặng ta tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu này (hình 1.2) như sau: Ở hệ thống này, nhiên liệu từ các két dự trữ 22, có trang bị bộ sấy hơi 1, được bơm chuyển nhiên liệu (dẫn động điện) 24 hoặc bơm tay 23 hút và cấp vào két lắng đọng 2, cũng được trang bị bộ sấy hơi 1. Từ két lắng đọng, nhiên liệu được bơm (dẫn động điện) 21 của thiết bị phân ly hút qua lọc thô 25 cấp vào bộ sấy 20 và máy phân ly 19. Nước nóng từ nồi hơi độc lập được cấp vào thiết bị phân ly để rửa nhiên liệu. Nhiên liệu, sau khi ra khỏi máy phân ly 19, được bơm 18 cấp vào két hàng ngày 3, có trang bị bộ sấy 1. Két nhiên liệu bẩn được đặt gần thiết bị phân ly. Nhiên liệu từ két hàng ngày 3, khi đi qua bộ lọc thô 4 nhờ bơm cấp 5 chuyển qua bộ sấy điện 15, lọc thô 16 và lọc tinh kép 17, vào khối van hơi điều khiển mạch nhiên liệu 12. Trong khối van 12, việc chuyển mạch cấp nhiên liệu nặng hoặc nhiên liệu nhẹ đến động cơ chính 11 được thực hiện nhờ tác động điều khiển. - 8 - Nhiên liệu bẩn từ đáy các két hàng ngày, từ lọc và nhiên liệu rò rỉ từ các động cơ được tập trung về két tháo. Nhiên liệu bẩn từ két lắng đọng và cặn bã từ thiết bị phân ly được đổ vào két nhiên liệu bẩn. Phân ly là hình thức lọc sạch hiệu quả nhất vì nó không những tách khỏi nhiên liệu các tạp chất cơ học mà còn tách được cả nước và các thành phần keo nhựa. Trong thiết bị điêden làm việc bằng nhiên liệu nặng, người ta trang bị hai máy phân ly mắc nối tiếp có tác dụng lọc sạch nhiên liệu sạch hơn. Thông thường, trên các tàu biển, người ta trang bị (34) máy phân ly, một hoặc hai trong số đó đóng vai trò dự phòng. Nguyên tắc làm sạch của máy phân ly dựa trên cơ sở tác dụng của lực ly tâm xuất hiện khi máy làm việc, làm phân lớp các chất có tỷ trọng khác nhau theo hướng kính. I.2.2 Chức năng lọc sạch nước lacanh Ngoài ra ta còn có thể thấy chức năng của máy phân ly qua sơ đồ sau đây: Hình 1.3 Sơ đồ hoạt động thiết bị động cơ tàu thủy [...]... áp suất nước giảm và đáy trượt 1 hạ xuống, kết thúc việc xả cặn Hình 1.6 Cấu tạo máy phân ly xả cặn định kỳ a) Máy đang hoạt động phân ly b) Máy đang xả cặn (ngừng cấp nhiên liệu) 1 Đáy trượt; 2 Trống quay (phần trên) - 15 - I.4 Phân loại Về mặt cấu tạo có 2 loại: Máy phân ly dạng đĩa nón và máy phân ly dạng trống Hình 1.7 Cấu tạo máy phân ly a) Máy phân ly dạng trống b) Máy phân ly dạng đĩa nón 2... ứng Máy phân ly này xả cặn định kỳ, nghĩa là sau một thời gian hoạt động nhất định của máy, người ta tiến hành xả cặn một lần và xả cặn định kỳ bằng tay - 30 - II.3 Đặc điểm cấu tạo của máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông II.3.1 Cấu tạo tổng thể Hình 2.3 Cấu tạo tổng thể máy phân ly MAB104B-14/24 trên tàu - 31 - Hình 2.4 Hình cắt cấu tạo tổng thể máy phân ly MAB104B-14/24 1 2 3 4 5 6 Đế máy Nút... II ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO MÁY PHÂN LY NHIÊN LIỆU CỦA TÀU BIỂN ĐÔNG II.1 Giới thiệu về tàu Biển Đông Tàu Biển Đông là loại tàu đánh bắt hải sản có công suất lớn dùng nhiên liệu nhẹ hoạt động xa bờ Sau một thời gian hoạt động lâu dài, hiện nay toàn bộ hệ động lực của tàu được đưa về trung tâm thuyền viên của trường Đại học Nha Trang để làm mô hình giảng dạy cho sinh viên nghành Động lực tàu thủy và một số nghành... một số nghành khác của trường II.2 Gới thiệu về máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông II.2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông 1 Bể chứa; 2 Lưới lọc; 3 Van một chiều; 4 Khoang hút của bơm; 5 Thiết bị sấy; 6 Máy phân ly; 7 Khoang đẩy của bơm; 8 Đường ống dẫn nhiên liệu về bể cấp; 9 Đường ống dẫn cặn ; 10 Kết phế liệu; 11 Đường ống... ở trên tang trống Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy phân ly như sau: Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý thiết bị phân ly 1 Máy phân ly; 2 Bộ sấy; 3 Két nhiên liệu bẩn; 4, 5 Ống dẫn nhiên liệu sạch; 7 Két tháo; 8 Bơm chuyển; 9 Ống tràn Hoạt động của sơ đồ thiết bị phân ly này như sau: Bơm 8 là bơm kép, nó vừa cấp năng lượng cho máy phân ly, vừa chuyển nhiên liệu sạch đến két nhiên liệu hàng ngày hay két phân ly. .. Máy phân ly dạng đĩa nón 3 pha (purifier) 1 Đường ống dẫn nhiên liệu vào; 2 Nhiên liệu sạch; 3 Nước; 4 Tạp chất cơ học Tùy thuộc vào ý nghĩa công nghệ người ta chia máy phân ly ra làm 2 loại: -Máy phân ly 2 pha (clarifier) là loại máy phân ly tạo ra 2 pha: rắn và lỏng; như vậy, thông thường sẽ không có đường xả nước ra -Máy phân ly 3 pha (purifier) là loại máy phân ly tạo ra 3 pha: rắn, lỏng nặng và. .. Trong máy phân ly thứ I (loại máy 3 pha) nhiên liệu và nước nóng được cấp vào đó, làm việc như một bộ lọc, đảm bảo việc rửa nhiên liệu bằng nước, loại bỏ nước và cặn bẩn khỏi nhiên liệu Còn máy phân ly thứ II (có thể là máy 3 pha hay 2 pha) đóng vai trò của máy làm trong, nó làm sạch nhiên liệu ở khâu cuối cùng Trước khi đi qua máy phân ly, nhiên liệu được sấy đến (55  70) 0 C Nước nóng để rửa nhiên liệu. .. độ của nhiên liệu (3  5) 0 C Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý thiết bị phân ly nhiên liệu nặng 1 Đường ống cấp nhiên liệu vào két lắng đọng; 2 Két lắng đọng; 3, 4 Đường ống dẫn nhiên liệu đến bơm; 5 Bơm chuyển dẫn động điện; 6 Bộ sấy bằng hơi; 7 Máy phân ly 3 pha (purier) thứ I; 8 Đường ống dẫn nhiên liệu đến máy phân ly thứ II; 9 Máy phân ly thứ II; 10 Bơm chuyển dẫn động điện; 11 Đường ống dẫn nhiên liệu. .. - 28 - Máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông có chức năng loại bỏ các tập chất cơ học và nước làm sạch nhiên liệu trước khi đưa vào động cơ sử dụng Nguyên lý hoạt động của hệ thống hình 2.1 như sau: Nhiên liệu từ bể chứa 1, qua lưới lọc sơ bộ trên đầu ống hút 2, van một chiều 3 được khoang hút 4 của bơm đẩy qua thiết bị sấy 5 đến máy phân ly 6 Sau khi được tách nước hoặc tập chất , nhiên liệu sạch... phận được hoạt động chủ yếu phụ thuộc vào sự lắp ráp roto -Máy cô đặc để tăng nồng độ các cấu tử lơ lửng, phân chia các sản phẩm nhũ tương -Máy phân cấp để phân loại các cấu tử lơ lửng của huyền phù theo kích thước hay theo tỷ trọng các hạt Theo phương pháp thải chất lắng từ rôto các máy phân ly được chia ra loại: -Máy phân ly tháo bằng xung động ly tâm (tự tháo liệu) -Loại máy phân ly tháo bằng ly tâm . 2. Đặc điểm cấu tạo máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông. 3. Mô phỏng cấu tạo và hoạt động một số bộ phận chính của máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông. 4. Kết luận và đề xuất. vụ động cơ diesel trang bị trên tàu thuỷ. Trên cơ sở đó tôi chọn đề tài: Mô phỏng cấu tạo và hoạt động của máy phân ly nhiên liệu trên tàu Biển Đông Nội dung: 1. Tổng quan về máy phân ly. . trên) - 15 - I.4 Phân loại Về mặt cấu tạo có 2 loại: Máy phân ly dạng đĩa nón và máy phân ly dạng trống Hình 1.7 Cấu tạo máy phân ly a) Máy phân ly dạng trống b) Máy phân ly