Nha Trang 2015 1 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TÀU 1.1- SƠ LƢỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TÀU THỦY 1- Thuyền buồm – Thuyền chèo Thuyền chèo đã xuất hiện hàng chục nghìn năm trƣớc công nguyên, thuyền buồm đã có từ 3.500 năm trƣớc công nguyên. 2- Tàu máy hơi nƣớc Ý tƣởng chế tạo máy hơi nƣớc đã hình thành từ rất sớm, từ quả cầu Hêrôn 120 năm trƣớc công nguyên, đến phát kiến của Leonard De Vinci ở thế kỷ 15, và Papin (Pháp) ở cuối thế kỷ 17. Việc nghiên cứu chế tạo máy hơi nƣớc có kết quả từ cuối thế kỷ 17 sang thế kỷ 18. Điển hình là những máy hơi nƣớc do Severi (Anh) chế tạo vào năm 1669, Newcomen và Cowli (Anh) vào năm 1712, Polzunov (Nga) năm 1764. Tuy nhiên, các máy hơi nƣớc này còn có nhiều nhƣợc điểm, đặc biệt là hiệu suất rất thấp. Năm 1784 đƣợc xem là mốc phát minh ra động cơ nhiệt nhờ việc chế tạo thành công động cơ hơi nƣớc ngƣng hơi hơn hẳn các động cơ trƣớc đó của James Watt [mặc dù công suất 20 mã lực, hiệu suất chƣa cao (2,5%)]. Ý tƣởng sử dụng tàu máy hơi nƣớc hình thành năm 1802. Và năm 1807, tàu máy hơi nƣớc guồng quay đầu tiên thành công trong kinh doanh vận tải thủy (tàu “Clecmont” do Phuntơn đóng, chạy trên sông Mississipi). Tàu máy hơi nƣớc đầu tiên vƣợt Đại Tây Dƣơng không dùng buồm là tàu “Ciuraco”, năm 1827. Chân vịt “Achimedes” (USA) lần đầu tiên đƣợc sử dụng trên tàu máy hơi nƣớc vào năm 1840. Tàu máy hơi nƣớc lớn nhất là tàu Olempic và tàu Titanic, dài 268 m, đóng năm 1912. 3- Tàu tuabin hơi Tuabin hơi đƣợc chế tạo thành công vào cuối thế kỷ 19. Năm 1883, Laval (Thuỵ Điển) chế tạo thành công tuabin hơi đầu tiên – tuabin xung kích một cấp (công suất 5 ML, tốc độ quay 25.000 v/ph). Năm 1884, Parsons chế tạo tuabin hơi phản kích nhiều cấp, công suất 10 ML, tốc độ quay 17.000 v/ph. Tuabin hơi do Parsons chế tạo sớm đƣợc dùng làm nguồn động lực cho tàu thủy. Chiếc tàu đầu tiên lắp tuabin hơi là thuyền buồm “Turbinia”, đƣợc đóng ở Anh năm 1896, đƣa vào khai thác năm 1897, tốc độ đạt đến 34,5 HL/h. Hiện nay các chiến hạm lớn đều trang bị tuabin hơi nhƣ: tàu sân bay, tuần dƣơng hạm [dài từ (162243) m, tốc độ 30 HL/h], khu trục hạm [(126136) m, 30 HL/h, (200300) thủy thủ]. 4- Tàu động cơ đốt trong (chủ yếu là động cơ điêden) Động cơ đốt trong đƣợc Lenoir (Pháp) chế tạo năm 1860, chạy bằng nhiên liệu khí. Đó là động cơ hai kỳ không có quá trình nén. Năm 1877, động cơ đốt trong 4 kỳ ra đời (do Ôttô và Lăngghen chế tạo, chạy bằng nhiên liệu khí). Năm 1885, Đămle (Áo) chế tạo thành công động cơ đốt trong chạy bằng 2 nhiên liệu lỏng. Ngƣời ta bắt đầu chế tạo động cơ chạy bằng xăng trang bị trên ôtô, sau đó là máy bay ngay trong năm này. Sau khi động cơ Điêden đƣợc chế tạo thành công năm 1897, nhân loại bắt đầu sử dụng chúng trên tàu thủy. Năm 1903, tàu chạy bằng động cơ điêden đầu tiên trên thế giới – tàu “Vandal” của Nga đƣợc đƣa vào khai thác Năm 1909, động cơ đốt trong đảo chiều Ruxki Diesel đƣợc trang bị trên tàu. 5- Tàu tuabin khí Ý tƣởng chế tạo tuabin khí đƣợc Barber (Anh) đề xuất năm 1791 và đã đƣợc cấp bằng phát minh. Năm 1908, Karavodin (Nga) chế tạo tuabin khí “thuốc nổ” đầu tiên. Năm 1914, Golxvart (Đức) chế tạo tuabin khí có hiệu suất không quá 13%. Năm 1927, tuabin khí chu trình đẳng tích đƣợc chế tạo đạt hiệu suất 13%. Năm 1940, tuabin khí làm việc tin cậy đầu tiên có công suất 4.000 kW, hiệu suất 18%. Năm 1948, lần đầu tiên ngƣời ta trang bị tuabin khí trên tàu thủy. Năm 1958, tàu tuabin khí – pittông tự do đầu tiên ra đời (Pháp). 6- Tàu nguyên tử Năm 1954, tàu ngầm nguyên tử Nautilus (USA) đƣợc đƣa vào sử dụng. Tàu phá băng Lênin (USSR) đƣợc hạ thủy năm 1957. Tàu sân bay nguyên tử đầu tiên (USA) đƣợc đƣa vào sử dụng năm 1961. Tàu hàng nguyên tử đầu tiên là tàu NS Savannah (Đức) dài 182 m, các tuabin hơi dùng năng lƣợng hạt nhân (1962). Ngoài ra, còn có tàu năng lƣợng mặt trời, tàu điện siêu dẫn, tàu năng lƣợng pin nhiên liệu, tàu năng lƣợng ion. Về thiết bị đẩy, chân vịt đƣợc sử dụng lần đầu tiên năm 1844. 1.2- CÔNG DỤNG, THÀNH PHẦN VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TÀU THỦY 1- Công dụng Thiết bị năng lƣợng (TBNL) là tổ hợp các trang thiết bị (các động cơ nhiệt, các máy móc, thiết bị, đƣờng ống và hệ thống) đƣợc dùng để biến một dạng năng lƣợng tự nhiên nào đó (hoá năng của nhiên liệu, năng lƣợng mặt trời, …) thành cơ năng, điện năng và nhiệt năng và chuyển chúng đến các hộ tiêu dùng nhằm đảm bảo cho tàu chuyển động với tốc độ cho trƣớc; chạy an toàn và tin cậy; đảm bảo sự làm việc bình thƣờng của máy móc trong buồng máy, máy móc và trang thiết bị mặt boong; chiếu sáng bằng điện; đảm bảo sự hoạt động của các phƣơng tiện hàng hải, sự điều khiển máy móc, hệ thống tín hiệu, thiết bị tự động; đảm bảo các nhu cầu sinh hoạt của ngƣời đi tàu; đảm bảo việc thực hiện các công đoạn sản xuất trên các tàu chuyên dùng. 2- Thành phần của TBNL tàu Thiết bị năng lƣợng tàu thủy bao gồm: - Thiết bị năng lƣợng chính, hay còn gọi là thiết bị động lực tàu, có nhiệm vụ cung cấp năng lƣợng để làm hoạt động thiết bị đẩy. Nó gồm có các động cơ chính, các máy móc thiết bị phụ và hệ thống phục vụ chúng, hệ trục và bộ truyền. - Thiết bị năng lƣợng phụ có nhiệm vụ biến đổi và sử dụng các dạng năng lƣợng đã nêu trên để đảm bảo sự hoạt động bình thƣờng của các TBNL chính và các máy móc khác. Nó 3 bao gồm các động cơ phụ, các nồi hơi phụ và trạm ắc qui, các máy móc phụ, các thiết bị và hệ thống phục vụ chúng. - Các máy móc và thiết bị của hệ thống chung toàn tàu. - Các hệ thống điều khiển, kiểm tra và bảo vệ tự động từ xa của TBNL chính và TBNL phụ, các máy móc và thiết bị của hệ thống chung toàn tàu. 3- Phân loại TBNL tàu TBNL chính có thể đƣợc phân loại theo các dấu hiệu chủ yếu sau: + Theo loại nhiên liệu sử dụng: Thiết bị sử dụng nhiên liệu hữu cơ và hạt nhân. + Theo môi chất công tác: Thiết bị năng lƣợng hơi nƣớc và thiết bị năng lƣợng khí. + Theo kiểu động cơ chính: - Các thiết bị sử dụng động cơ đốt trong kiểu pittông và máy hơi nƣớc kiểu pittông; - Các thiết bị sử dụng động cơ tuabin: tuabin khí và tuabin hơi, loại hỗn hợp gồm tuabin khí với máy sinh khí kiểu pittông tự do và tuabin hơi - khí. + Theo chu trình công tác: Chu trình kín (hơi nƣớc), chu trình hở (khí cháy). + Theo kiểu truyền động chính: Đó là các thiết bị với các bộ truyền cơ khí, thủy lực, điện và phối hợp. + Theo số lƣợng trục chân vịt: Gồm có thiết bị một trục và thiết bị nhiều trục [Tàu trang bị TBNL điêden có thể có đến 4 trục chân vịt]. Ngoài ra, ngƣời ta còn phân loại TBNL tàu theo công dụng của tàu (TBNL tàu không tự hành và TBNL tàu tự hành), theo kiểu loại của TBNL [TBNL hơi nƣớc, TBNL động cơ đốt trong kiểu pittông-thanh truyền, TBNL tuabin khí, TBNL liên hợp (máy hơi nƣớc – tuabin hơi thải, điêden – tuabin khí, tuabin khí – tuabin hơi), TBNL nguyên tử], theo kiểu điều khiển (điều khiển tại buồng máy, điều khiển từ xa, điều khiển bán tự động và điều khiển tự động) và theo loại chân vịt. Thành phần và mối quan hệ giữa các phần tử của TBNL tàu đƣợc thể hiện trên hình 1.1. 1.3- CÁC DẠNG THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TÀU THỦY HIỆN ĐẠI 1.3.1- THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG ĐIÊDEN 1- Đặc điểm của TBNL điêden Thiết bị năng lƣợng điêden là loại TBNL sử dụng động cơ điêden làm máy chính cho tàu. Đó là động cơ đốt cháy nhiên liệu trong xilanh theo nguyên lý tự bốc cháy nhờ sự nén hỗn hợp nhiên liệu – không khí đến áp suất và nhiệt độ nhất định. Trong TBNL điêden, các động cơ phụ thƣờng cũng là các động cơ điêden. Thiết bị điêden có các đặc điểm sau: + Lực quán tính của động cơ điêden có tính chu kỳ. + Hoạt động sinh công có tính chu kỳ và động cơ quay không đều. + Phải có cơ cấu phân phối khí mới đảm bảo tính chu kỳ của quá trình nạp, xả. + Một số chi tiết phải làm việc trong vùng nhiệt độ cao và ma sát lớn. + Các chi tiết chịu tải có tính chu kỳ. + Chiều quay của trục khuỷu không ảnh hƣởng đến qui luật chuyển động của pittông; + Sản phẩm cháy của nhiên liệu với không khí đƣợc hình thành ngay trong buồng cháy của động cơ. Hiệu suất cao, thiết bị đơn giản; + Áp suất và nhiệt độ tức thời trong xilanh rất cao, do vậy tuổi thọ của động cơ thấp; 4 ` Hình 1.1a- Sơ đồ thành phần TBNL tàu và mối quan hệ giữa các phần tử BƠM CỦA HỆ THỐNG CHUNG TOÀN TÀU THÔNG GIÓ THIẾT BỊ LẠNH ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ MÁY MÓC PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ CHÍNH MÁY MÓC PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ PHỤ MÁY NÉN KHÍ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT MÁY PHÁT ĐIỆN DO ĐỘNG CƠ CHÍNH LAI TRUYỀN ĐỘNG VÀ HỆ TRỤC NỒI HƠI TẬN DỤNG NHU CẦU SINH HOẠT SẤY NÓNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ CHÍNH PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ PHỤ THIẾT BỊ ĐẨY ĐỘNG CƠ CHÍNH THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TÀU TUYẾN DẪN (Ống dẫn và dây cáp) BẢO QUẢN NHIÊN LIỆU, NƢỚC, DẦU NHỜN, KHÔNG KHÍ KÉT DỰ TRỮ KÉT CHỨA BÌNH CHỨA NỒI HƠI ĐỘC LẬP MÁY MÓC VÀ THIẾT BỊ TRÊN TÀU CHUYÊN DÙNG ĐỘNG CƠ SỰ CỐ VÀ ACQUI DỰ PHÕNG CHIẾU SÁNG DỰ PHÒNG THÔNG TIN LIÊN LẠC DỤNG CỤ KIỂM TRA VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG TÀU TRẠM ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CỦA MÁY MÓC MẶT BOONG MÁY LÁI THIẾT BỊ LÁI MÁY TỜI ĐẶT ĐỨNG MÁY TỜI NẰM NGANG MÁY TỜI XẾP DỠ MÁY TỜI NÂNG HẠ XUỒNG CỨU SINH ĐỘNG CƠ ĐIỆN CỦA MÁY MÓC PHỤ ĐỘNG CƠ PHỤ CHIẾU SÁNG THIẾT BỊ ĐIỆN HÀNG HẢI THÔNG TIN LIÊN LẠC NHU CẦU SINH HOẠT 5 THIẾT BỊ SẢN XUẤT HƠI NƢỚC THIẾT BỊ CHẾ BIẾN NƢỚC NGỌT THIẾT BỊ LẠNH THIẾT BỊ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ THIẾT BỊ NÉN KHÍ THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TÀU THỦY TBNL CHÍNH TBNL PHỤ PHẦN SỬ DỤNG PHẦN BĐ NĂNG LƢỢNG BAN ĐẦU MSKPTD TBTKHN TBSHHN NH CHÍNH ĐC ĐỐT TRONG TUABIN KHÍ TB TUABIN KHÍ TUANIN HƠI MÁY HƠI NƢỚC TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH TRỰC TIẾP (CK) CƠ KHÍ THỦY LỰC ĐIỆN HỆ TRỤC THIẾT BỊ ĐẢY THIẾT BỊ THỦY LỰC HT ĐIỆN NĂNG ĐỘNG CƠ SƠ CẤP NGUỒN ĐIỆN NĂNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN MẠNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC CHÍNH HỘ TIÊU THỤ ĐIỆN HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH MẠNG LƢỚI ĐIỆN PHỐI HỢP ĐỘNG CƠ CHÍNH Hình 1.1b- Sơ đồ thành phần TBNL tàu và mối quan hệ giữa các phần tử 6 + Phải có thiết bị khởi động và đảo chiều quay phức tạp; + Nhiệt độ khí xả cao, mang theo nhiều nhiệt năng ra ngoài (cho dù có giải quyết tận dụng nhiệt nhƣng phần nhiệt lƣợng thải ra ngoài vẫn còn lớn); + Khi động cơ làm việc theo đặc tính bộ phận thì quá trình cháy diễn ra không tốt lắm, suất tiêu hao nhiên liệu tăng, động cơ làm việc không ổn định. Ngày nay, trên các phƣơng tiện thủy, TBNL điêden thƣờng chiếm (95  97)% số lƣợng các tàu đóng mới hàng năm. Dù rằng, TBNL tuabin khí ngày càng chiếm ƣu thế trên các tàu cỡ lớn, nhƣng trong tƣơng lai, ngƣời ta dự đoán rằng TBNL điêden sẽ là loại TBNL chủ yếu của tàu sông, tàu biển cỡ nhỏ và tàu pha sông biển vì rằng chúng có các ƣu điểm hơn hẳn so với các loại TBNL khác. 2- Phân loại TBNL điêden tàu thủy Phân loại thống nhất và chấp nhận chung của nhà máy điện tàu không tồn tại vì sự đa dạng rất lớn của các nhà máy điện tàu. Thông thƣờng, các TBNL chính đƣợc phân loại theo các dấu hiệu cơ bản sau đây. a) Theo kiểu động cơ chính 1/- Cùng loại, trong thành phần của nó chỉ có động cơ điêden. Các thiết bị điêden đƣợc phân loại, lần lƣợt, theo kiểu động cơ chính - với một tốc độ quay thấp, tốc độ quay trung bình, điêden tốc độ quay cao hoặc rất cao. 2/- Kết hợp, đƣợc lắp đặt trên một số tàu có công dụng đặc biệt. Sử dụng rộng rãi nhất là thiết bị điêden - tuabin khí, trong đó các động cơ điêden chính đảm bảo chế độ hành trình thấp và trung bình, còn tuabin khí chạy nhanh – chế độ hành trình toàn phần. Đúng ra, trong số các thiết bị phối hợp còn bao gồm cả thiết bị điêden-điện. b) Theo kiểu truyền công suất đến thiết bị đẩy 1/. Thiết bị điêden với bộ truyền trực tiếp (gián tiếp) công suất động cơ điêden chính đến chân vịt. 2/. Thiết bị điêden với sự biến đổi năng lƣợng hoặc mômen xoắn của điêden chính, mà có thể biểu hiện sự thay đổi chiều của mômen (chiều quay), sự thay đổi mômen xoắn phụ thuộc vào tốc độ quay (chuyển đổi) và tổng (hay phân phối) công suất của động cơ chính. Thiết bị điêden với sự biến đổi mô-men xoắn đƣợc phân ra theo kiểu truyền động chính nhƣ sau: a/. Thiết bị điêden với bộ truyền giảm tốc (động cơ điêden-thiết bị giảm tốc); b/. Thiết bị điêden với bộ truyền giảm tốc đảo chiều (thiết bị công suất nhỏ); c/. Thiết bị điêden với bộ truyền thủy lực: 1) với khớp nối thủy lực và biến tốc thủy lực; 2) với bơm thủy lực, do động cơ điêden lai và động cơ thủy lực truyền công suất đến chân vịt; 3) với bơm thủy lực, do động cơ điêden lai và động cơ thủy lực và thiết bị đẩy kiểu phụt nƣớc; d/. Thiết bị điêden với bộ truyền động điện (điêden-thiết bị điện) với các máy phát 7 điện điêden chính và động cơ lai chân vịt; e/. Thiết bị điêden với bộ truyền phối hợp (hỗn hợp), chẳng hạn nhƣ hộp số và động cơ diesel-truyền động điện (bộ truyền giảm tốc giữa động cơ điện và thiết bị đẩy), hộp số cơ khí và thủy lực. c) Theo số lƣợng trục chân vịt 1/. Thiết bị điêden một trục, đƣợc trang bị trên phần lớn các tàu vận tải của đội tàu biển và tàu sông. 2/. Thiết bị điêden nhiều trục, trong đó sử dụng nhiều nhất là loại hai trục và hiếm khi lắp đặt ba trục. d) Theo số lƣợng động cơ chính làm việc trên một trục 1/- Thiết bị điêden một động cơ. 2/- Thiết bị điêden nhiều động cơ, trong đó có việc lắp đặt hai động cơ đƣợc sử dụng rộng rãi nhất, ít khi gặp tổ hợp 3 hoặc 4 động cơ điêden – hộp giảm tốc. e) Theo kiểu thiết bị đẩy 1/. Thiết bị điêden với chân vịt định bƣớc. 2/. Thiết bị điêden với chân vịt biến bƣớc. 3/. Thiết bị điêden với các chân vịt đồng trục quay ngƣợc chiều. 4/. Thiết bị điêden với thiết bị đẩy kiểu cánh. 5. Thiết bị điêden với thiết bị đẩy phụt nƣớc. g) Theo phƣơng pháp đảm bảo sự đảo chiều của tàu 1/- Thiết bị điêden với động cơ điêden chính đảo chiều. 2/- Thiết bị điêden với động cơ điêden chính không đảo chiều có hộp số đảo chiều hoặc ly hợp đảo chiều. 3/- Thiết bị điêden với động cơ điêden chính không đảo chiều và việc đảm bảo hành trình lùi nhờ chân vịt biến bƣớc. h) Theo mức độ tự động hóa, phƣơng pháp điều khiển và bảo trì 1/. Thiết bị điêden không tự động hóa và tự động hóa từng phần với trạm điều khiển tại chỗ và theo dõi liên tục trong buồng máy. 2/. Thiết bị điêden tự động hóa với thiết bị điều khiển tự động từ xa (DAU), theo dõi liên tục ở trạm điều khiển tập trung và bảo dƣỡng định kỳ trong buồng máy (tự động hóa cấp A2 theo "Quy phạm của Liên bang Nga") 3/. Thiết bị điêden tự động hóa với thiết bị điều khiển tự động từ xa (DAU), không theo dõi liên tục ở trạm điều khiển tập trung và buồng máy và với việc bảo dƣỡng định kỳ (tự động hóa cấp A1). 8 i) Theo phƣơng pháp kẹp chặt động cơ điêden chính vào thân tàu 1/- Thiết bị điêden với điêden chính và bộ truyền đƣợc kẹp chặt trên bệ của tàu. 2/- Thiết bị điêden với điêden chính đƣợc giảm chấn và các tổ hợp thiết bị khác. k) Theo phƣơng pháp đảm bảo điện năng cho tàu 1/. Thiết bị điêden với các máy phát điện điêden độc lập. 2/. Thiết bị điêden với các máy phát điện đồng trục và máy phát điện điêden độc lập. 3/. Thiết bị điêden với các máy phát điện tuabin tận dụng nhiệt và máy phát điện điêden độc lập. 4/. Thiết bị điêden với một hệ thống điện năng chung. Thiết bị với hệ thống điện năng chung, trong đó TBNL chính đƣợc sử dụng để làm cho tàu chuyển động cũng nhƣ để cung cấp điện năng cho tàu, đƣợc áp dụng cho các tàu chạy bằng điện. Trên các tàu vận tải biển, phổ biến hơn cả là thiết bị điêden một trục với tốc độ quay thấp và truyền động trực tiếp đến chân vịt. 3- Ƣu nhƣợc điểm của TBNL điêden - Có dải công suất rộng và có khả năng tạo đƣợc tổ hợp công suất ở phạm vi lớn; - Động cơ điêden dễ cƣờng hoá và tăng công suất nhờ việc áp dụng tăng áp; - Tính kinh tế tƣơng đối cao (đối với thiết bị có tận dụng nhiệt thải từ động cơ); - Có thể sử dụng các kiểu truyền động khác nhau; - Tƣơng đối đơn giản trong việc tự động hóa điều khiển; - Động cơ có thể tự đảo chiều quay khi cần đối chiều chuyển động của tàu; - Giá thành thấp; - Độ ồn thấp, kích thƣớc và khối lƣợng tƣơng đối nhỏ. Nhƣợc điểm cơ bản thuộc về bản chất của TBNL điêden là cơ cấu truyền lực kiểu tay quay – thanh truyền đƣợc sử dụng trong động cơ điêden sử dụng nên gây ra rung động động cơ và thân tàu (lực tác dụng, mômen quay của đong cơ không đều); Sự thay đổi phƣơng, chiều, trị số lực tiếp tuyến (vuông góc với tay quay), tốc độ góc của động cơ gây ra dao động xoắn trục. Trên các tàu cỡ vừa và cỡ nhỏ, ngƣời ta sử dụng các động cơ điêden 4 kỳ tăng áp và không tăng áp, loại trung tốc đảo chiều và không đảo chiều và loại có tốc độ quay cao, không đảo chiều làm động cơ chính. Công suất nhỏ nhất của động cơ chính là 4 kW và công suất cực đại của tổ hợp động cơ chính đạt đến 2.200 kW. Các động cơ thủy có tốc độ quay thấp [ phvn /)170100(  ] loại 2 kỳ tác dụng đơn có con trƣợt đƣợc dùng phổ biến trên các tàu giao thông cỡ lớn. Chúng chiếm 75% công suất thiết bị của TBNL mới. Loại lớn nhất có công suất tổ hợp đạt đến 26.480 kW. Sở dĩ các động cơ này đƣợc dùng phổ biến trên các tàu giao thông vì chúng có các ƣu thế sau: + Tính kinh tế nhiệt cao và có khả năng làm việc với nhiên liệu nặng (rẻ tiền); + Có khả năng truyền công suất trực tiếp đến chân vịt; + Tuổi thọ cao. 9 Trên các tàu cỡ nhỏ, tàu kéo, phà, tàu chuyên dùng, ngƣời ta trang bị các động cơ điêden 4 kỳ trung và cao tốc làm máy chính. Các động cơ điêden 4 kỳ cao tốc không tăng áp và tăng áp, công suất nhỏ đƣợc sử dụng làm động cơ phụ tàu thủy. Trong TBNL điêden, ngƣời ta áp dụng các kiểu truyền động chính: cơ khí, thủy lực, điện và phối hợp. Kiểu truyền động phụ thuộc vào kết cấu của động cơ điêden, tốc độ quay của trục, kiểu loại và công dụng tàu. Thông thƣờng, ngƣời ta sử dụng các kiểu truyền động thủy lực và truyền động điện trong các trƣờng hợp đòi hỏi tính cơ động của TBNL tàu cao, động cơ chính sản ra công suất toàn phần ở các chế độ gần với chế độ buộc tàu hoặc khi cần nhận tốc độ quay tối ƣu của chân vịt ở chế độ hành trình. Hình 1.2- Dạng chung của TBNL điêden 1.3.2- THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG TUABIN HƠI 1- Đặc điểm thiết bị năng lƣợng tuabin hơi TBNL tuabin hơi là TBNL sử dụng động cơ chính là tuabin hơi (là loại động cơ nhiệt đốt ngoài kiểu rôto). Ở thiết bị năng lƣợng tuabin hơi, môi chất công tác tuần hoàn không ngừng theo vòng kín, trong đó, diễn ra sự thay đổi trạng thái của môi chất công tác (nƣớc nhận nhiệt, biến thành hơi nƣớc tại nồi hơi; hơi nƣớc trao nhiệt để biến thành công tại tuabin hơi; hơi nƣớc tiếp tục thải nhiệt để biến thành nƣớc tại bình ngƣng; nƣớc đƣợc cấp trở lại nồi hơi nhờ bơm cấp). Ngoài những đặc điểm chung của thiết bị tuabin nhƣ đƣợc giới thiệu ở động cơ tuabin khí, thiết bị tuabin hơi có các đặc điểm riêng sau: + Môi chất công tác là hơi nƣớc nên trong thành phần của thiết bị có nồi hơi, thiết bị ngƣng tụ; + Nhiệt độ của chu trình thấp, do đó hiệu suất nhiệt thấp. Có nhiều tổn thất nhiệt ở nồi hơi và ống dẫn hơi cùng các tổn thất khác; + Muốn tận dụng nhiệt đƣợc tốt cần có thiết bị ngƣng tụ; + Sự trao đổi nhiệt giữa khí lò và nƣớc cùng với hơi nƣớc bị hạn chế bởi ứng suất nhiệt xuất hiện ở vật liệu dùng làm mặt hấp nhiệt (nhiệt độ giới hạn của hơi nƣớc là C 0 500 và của khí lò là C 0 300.1 ); [...]...+ Thiết bị động lực cần có thiết bị dự trữ nƣớc, vận chuyển và các thiết bị phụ khác phức tạp; + Kích thƣớc và khối lƣợng lớn; + Nồi hơi phải đốt liên tục, hơi nƣớc có áp suất và nhiệt độ cao lƣu động không ngừng trong các đƣờng ống, rất nguy hiểm cho ngƣời vận hành; + Thời gian chuẩn bị khởi động thiết bị dài, do đó tính cơ động của tàu thấp 2- Sơ đồ nguyên lý thiết bị năng lƣợng tuabin... động cơ, máy móc thiết bị, hệ thống đƣờng ống và những phần tử khác của thiết bị không có vật thể công tác - Khối lƣợng thiết bị ở trạng thái sẵn sàng làm việc, đó là khối lƣợng của thiết bị đƣợc chuẩn bị để hoạt động, bao gồm khối lƣợng khô của thiết bị và khối lƣợng các vật thể công tác trang bị cho thiết bị - Khối lƣợng toàn phần của thiết bị GT , T, bao gồm khối lƣợng thiết bị ở trạng thái sẵn sàng... tính cơ động của tàu, các chỉ tiêu cơ bản về tính cơ động của TBNL gồm có: 1 Thời gian chuẩn bị đƣa thiết bị vào khởi động, độ lâu khởi động và đạt đến công suất định mức, khả năng làm việc quá tải của động cơ; 2 Tốc độ quay thấp nhất ổn định của trục động cơ và trục chân vịt, dải tốc độ quay làm việc của động cơ và vùng cấm của tốc độ quay; 3 Thời gian dừng và đảo chiều, cũng nhƣ số lần khởi động và... cho các hộ tiêu dùng (xem hình 1.4) Nồi hơi tàu thủy đƣợc dùng để cung cấp hơi nƣớc cho các máy động lực (máy hơi nƣớc và tuabin hơi), cấp cho nhu cầu sƣởi ấm, sấy nóng Nó đƣợc sử dụng rộng rãi trên các tàu thủy cỡ lớn với chức năng là nồi hơi chính hay phụ để phục vụ cho các thiết bị động lực, sản xuất hay sinh hoạt trên tàu (2)- Tuabin hơi Tuabin hơi là loại động cơ nhiệt kiểu rôto, môi chất công tác... điện tàu không kể công suất của máy phátđiêden sự cố, kW Tùy thuộc vào kiểu thiết bị và công suất của nó mà công suất tƣơng đối của trạm điện tàu có thể có giá trị (725)% 2- Chỉ tiêu tính cơ động Ngƣời ta đánh giá tính cơ động của TBNL chủ yếu theo thời gian cần thiết để thay đổi chế độ làm việc Tính cơ động phụ thuộc vào kiểu động cơ chính, kiểu truyền động và thiết bị đẩy, phụ thuộc vào kiểu loại tàu. .. Thiết bị ngưng tụ; 7 Mạch nước làm nguội 4 7 TBNL tuabin hơi đƣợc sử dụng trên các tàu hơi nƣớc cỡ lớn của hạm tàu biển công suất trên 20.000 kW Nó cho phép tạo ra công suất chung trên trục chân vịt của tàu đến 220.103 kW và lớn hơn nữa 3- Các bộ phận hợp thành của TBNL tuabin hơi Thiết bị tuabin hơi bao gồm nồi hơi, tuabin hơi, thiết bị ngƣng tụ, bơm cấp và các thiết bị phụ khác Đó là thiết bị động lực. .. liệu sử dụng trong thiết bị tuabin khí chu trình hở và chi phí cho nó lớn; - Khó thực hiện việc đảo chiều ở các thiết bị cỡ lớn; - Phải trang bị thiết bị thay đổi tốc độ (hộp số có kích thƣớc lớn, cồng kềnh) - Kích thƣớc ống không khí và khí cháy lớn nên gây phức tạp cho việc ghép bộ thiết bị tuabin khí trên tàu TBNL tuabin khí đƣợc sử dụng trên các tàu cánh ngầm, tàu đệm khí và tàu chuyên dùng 5- Các... tăng công suất nhiệt của lò phản ứng Thiết bị hạt nhân ngày càng đƣợc chế tạo theo hƣớng nhỏ gọn dần, đáp ứng yêu cầu đối với tàu vận tải có vùng hoạt động không lớn hoặc dự trữ nhiệt liệu ít và trở nên có triển vọng đối với tàu chạy trên mặt nƣớc với vùng hoạt động lớn, tốc độ cao (tàu phá băng chạy đƣờng dài, tàu dầu cỡ lớn, tàu vận tải) và đặc biệt đối với tàu ngầm, vì rằng nó có thể làm việc mà không... của chúng 3- Khả năng hoạt động độc lập Khả năng hoạt động độc lập của tàu chính là độ lâu tàu ở trên biển khi khai thác có tính đến việc đậu lại mà không bổ sung phần dự trữ năng lƣợng và thực phẩm Lƣợng dự trữ và kích thƣớc các két dự trữ nhiên liệu, dầu nhờn, nƣớc và cấu trúc trang thiết bị khác đảm bảo sự sống còn của con tàu phụ thuộc vào khả năng hoạt động độc lập của tàu Khi thiết kế, ngƣời ta... tải tính toán - Bảo vệ thiết bị không bị sự cố, đảm bảo các thông số làm việc không vƣợt quá giá trị cho phép [nhiệt độ khí vƣợt quá từ (20†40) oC, tốc độ quay vƣợt quá giới hạn (10†12)%, …] - Đảo chiều thiết bị tuabin khí chính I.3.4- THIẾT BỊ NĂNG LƢỢNG NGUYÊN TỬ Thiết bị năng lƣợng nguyên tử đƣợc dùng trên các tàu nguyên tử: tàu ngầm nguyên tử, tàu phá băng nguyên tử, tàu hàng nguyên tử Ở TBNL nguyên . Thiết bị điêden với bộ truyền giảm tốc đảo chiều (thiết bị công suất nhỏ); c/. Thiết bị điêden với bộ truyền thủy lực: 1) với khớp nối thủy lực và biến tốc thủy lực; 2) với bơm thủy lực, do động. lai và động cơ thủy lực truyền công suất đến chân vịt; 3) với bơm thủy lực, do động cơ điêden lai và động cơ thủy lực và thiết bị đẩy kiểu phụt nƣớc; d/. Thiết bị điêden với bộ truyền động điện. đoạn sản xuất trên các tàu chuyên dùng. 2- Thành phần của TBNL tàu Thiết bị năng lƣợng tàu thủy bao gồm: - Thiết bị năng lƣợng chính, hay còn gọi là thiết bị động lực tàu, có nhiệm vụ cung