Đồ Án Nghiên cứu, thiết kế và lập quy trình chế tạo thiết bị đo lượng nhiên liệu tiêu hao đối với động cơ

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.
Trong bối cảnh hiện nay các phương tiện vận tải phát triển rất mạnh mẽ như: đường bộ, hàng không hay đường thuỷ. Với lợi thế về chi phí cho quá trình vận chuyển là rẻ và khối lượng vận chuyển là lớn, do vậy ngành vận tải đường thuỷ đóng vai trò to lớn và cực kỳ quan trọng trong việc vận chuyển, thông thương hàng hoá và phục vụ xuất nhập khẩu trên các tuyến đường thuỷ nội địa và các tuyến từ nước ta ra bên ngoài.
Sau một năm nước ta gia nhập tổ chức thương mại thế giới (WTO) kim ngạch xuất nhập khẩu tăng đáng kể, đem lại nguồn thu lớn cho đất nước. Đó cũng là nhờ một phần đột phá to lớn trong ngành vận tải đường thuỷ, do vậy ngành vận tải đường thuỷ càng khẳng định được vai trò và sự phát triển mạnh mẽ của mình bằng những đội tàu hiện đại và lớn mạnh được quản lý một cách khoa học bởi một đội ngũ cán bộ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, có sức trẻ, có đủ năng lực và đang khát khao vươn xa tự khẳng định mình.
Đất nước ta đang bước vào kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của khoa học và công nghệ, chính vì thế mà các ngành công nghiệp đã được sự đầu tư không chỉ về quy mô mà còn có chiều sâu. Đặc biệt là ngành công nghiệp đóng tàu, nó trở thành một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn hiện nay của nước ta trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Minh chứng cho điều này có thể thấy được về quy mô: nước ta đã có tập đoàn công nghiệp tàu thuỷ, hàng loạt các tổng công ty, công ty đóng tàu mới được thành lập, các khu liên hợp đóng tàu cũng xuất hiện, các nhà máy lắp ráp động cơ liên doanh với các hãng nổi tiếng trên thế giới để cung cấp cho nhu cầu trong nước và phục vụ xuất khẩu cũng đang được gấp rút xây dựng, quy mô các nhà máy không ngừng được mở rộng về chiều sâu có thể thấy rõ: trình độ cán bộ kỹ thuật ngày càng được nâng cao, có thể đáp ứng và theo kịp trình độ đóng tàu tiên tiến trên thế giới hiện nay, các nhà máy đóng tàu không ngừng nâng cao năng lực nhà máy bằng việc nhập các thiết bị tiên tiến, hiện đại về đóng tàu hiện nay, không ngừng áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến về đóng tàu, cải tiến công nghệ chính vì vậy mà hiện nay các nhà máy đóng tàu nước ta có đủ khả năng đóng được những con tàu có trọng tải lớn và hiện đại như: serial tàu hàng 53.000 tons đang được đóng tại hai Công ty Công nghiệp tàu thuỷ Nam Triệu và Hạ Long, serial tàu hàng 34.000 tons đang được đóng tại Công ty Đóng tàu Phà Rừng và serial tàu dầu 100.000 tons đang được triển khai tại Công ty Đóng tàu Dung Quất (Quảng Ngãi).
Cùng với sự phát triển ngày càng lớn của ngành vận tải biển Việt Nam cũng như trên thế giới, Ngành đóng tàu của Việt nam được Nhà nước đầu tư thích đáng. Hầu hết hệ thống động lực trên tàu thuỷ sử dụng động cơ sử dụng nhiên liệu là dầu diesel. Việc nghiên cứu cải tiến kết cấu, tối ưu hoá quy trình vận hành khai thác, và tự động hoá nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ là vấn đề luôn được đặt ra. Trong công tác quản lý kinh tế cũng như kỹ thuật đối với quá trình khai thác động cơ diesel hiện nay cần thiết trang bị cho động cơ thiết bị có tính năng đo lượng nhiên liệu tiêu thụ thực tế mà động cơ đốt cháy, giúp cho nhà quản lý kiểm soát được chi phí vận hành khai thác, đồng thời có thế đánh giá một phần tình trạng kỹ thuật của động cơ sau mỗi hành trình.
Nhưng cho đến nay ở Việt nam chưa có nghiên cứu cụ thể để có thể chế tạo thiết bị đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ diesel tàu thuỷ trong quá trình khai khác. Do đó việc nghiên cứu và chế tạo thiết bị đo này là rất quan trọng và thiết thực.
Trải qua một thời gian dài học tập và nghiên cứa tại Khoa CƠ KHÍ-ĐÓNG TÀU trường ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM và sau thời gian 3 tháng thực tập tại Công ty Đóng tàu Bạch Đằng. Đặc biệt nhờ sự định hướng và chỉ dẫn của Gs.Ts Lê Viết Lượng em đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp cho mình là: “Nghiên cứu, thiết kế và lập quy trình chế tạo thiết bị đo lượng nhiên liệu tiêu hao đối với động cơ diesel tàu thủy”, với tính năng như sau:
- Đo lượng nhiên liệu tiêu hao thực tế.
- Đảm bảo độ tin cậy, độ chính xác cao.
- Sử dụng cho các loại động cơ diesel tàu thuỷ.
- Cài đặt để có thể đo được nhiên liệu D.O và F.O.
- Chỉ đo nhiên liệu khi động cơ đang hoạt động.
- Tự động xử lý tín hiệu.
- Hiển thị thông số trực tiếp.
- Lưu trữ các số liệu theo thời gian đặt trước.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Dễ dàng lắp đặt, bảo dưỡng.
- Không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của động cơ.
Nội dung của đề tài gồm các phần sau:
Phần thuyết minh:
Mở đầu
Mục lục.
Chương 1. Hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ chính và các phương pháp đo lưu lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Chương 2. Các loại thiết bị đo lưu lượng và lựa chọn mẫu thiết kế.
Chương 3. Lưu lượng kế kiểu tuabin.
Chương 4. Thiết kế lưu lượng kế kiểu tuabin.
Chương 5. Lập quy trình chế tạo lưu lượng kế kiểu tuabin.
Kết luận và kiến nghị.
Phụ lục
Phần bản vẽ:
Bao gồm 03 bản vẽ khổ A2 trong đó có 01 bản vẽ chi tiết thân lưu lượng kế, 01 bản vẽ lắp ráp lưu lượng kế và 01 bản vẽ các chi tiết của lưu lượng kế.
2. Mục đích của đề tài.
Thực hiện đề tài này không ngoài mục đích tìm hiểu, nghiên cứu và thiết kế thiết bị đo lượng tiêu thụ nhiên lệu của động cơ, mặt khác giúp bản thân làm quen với công việc sau này.
Trau dồi học hỏi về chuyên môn, tìm hiểu và nghiên cứu các vấn đề lí thuyết và thực tiễn tìm ra mối quan hệ thực tại giữa chúng để có giải pháp khắc phục và biện pháp xử lí, từ đó tìm ra những phương pháp nghiên cứu và thiết kế có hiệu quả nhất.
Tìm hiểu những phương pháp và các thiết bị đo lưu lượng mới, tiên tiến ở trong nước và trên thế giới, để có thể theo kịp sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của các nước có nền công nghiệp đo lường phát triển.
3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu.
Kết hợp giữa lý thuyết với thực tế để tìm hiểu, thiết kế và chế tạo thiết bị đo lưu lượng nói chung và thiết bị đo lượng tiêu hao nhiên liệu của động cơ diesel tàu thủy nói riêng. Đồng thời thông qua những vốn kiến thức đã tích luỹ được qua hơn 4 năm học. Với sự hướng dẫn trực tiếp và tận tình của Gs.Ts Lê Viết Lượng, cùng với những tài liệu tại thư viện, trên mạng và nguồn tài liệu từ các Công ty thiết kế chế tạo thiết bị đo lường như OMEGA, Hoffer, vv.
4. Ý nghĩa của đề tài.
Sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên đang học tập trong ngành.
Đề tài này có thể được áp dụng tại các Công ty chế tạo thiết bị đo lường hoặc có thể được Công ty tham khảo, ứng dụng có chọn lọc và cải tiến để phù hợp với điều kiện thực tế của Công ty.

MỤC LỤC
Chương, mục Tên chương mục Trang số
Nhiệm vụ thư 2
Mục lục 6
Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt 8
Danh mục các bảng, các hình vẽ, các đồ thị 9
MỞ ĐẦU 12
1. Lí do chọn đề tài 12
2. Mục đích 14
3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu 14
4. Ý nghĩa thực tế của đề tài 15
Chương 1 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ 16
1.1. Hệ thống nhiên liệu đối với động cơ diesel tàu thủy. 16
1.1.1. Nhiệm vụ và nguyên lý hoạt động. 16
1.1.2. Các thành phần của hệ thống nhiên liệu và vấn đề kiểm 17
1.2. Các phương pháp và thiết bị đo lượng nhiên liệu tiêu . 18
Chương 2 CÁC LOẠI THIẾT BỊ ĐO LƯU LƯỢNG VÀ LỰA 37
2.1. Các thiết bị đo lưu lượng 37
2.1.1. Lưu lượng kế theo nguyên lý chênh áp 37
2.1.2. Lưu lượng kế theo nguyên lý chảy bao 43
2.1.3. Lưu lượng kế theo nguyên lý tốc độ dòng chảy 45
2.1.4. Lưu lượng kế theo nguyên lý PD 48
2.1.5. Lưu lượng kế theo nguyên lý vortex 56
2.1.6. Lưu lượng kế theo nguyên lý siêu âm 60
2.1.7. Lưu lượng kế theo nguyên lý điện từ 66
2.1.8. Lưu lượng kế theo nguyên lý Coriolit 68
2.1.9. Lưu lượng kế theo nguyên lý nhiệt 74
2.2. So sánh các phương pháp đo và thiết bị đo lưu lượng. 78
2.2.1. Lưu lượng kế theo nguyên lý chênh áp. 78
2.2.2. Lưu lượng kế theo nguyên lý chảy bao. 82
2.2.3. Lưu lượng kế theo nguyên lý tốc độ dòng chảy. 82
2.2.4. Lưu lượng kế theo nguyên lý dịch chuyển dương. 84
2.2.5. Lưu lượng kế theo nguyên lý dòng xoáy. 87
2.2.6. Lưu lượng kế theo nguyên lý siêu âm. 88
2.2.7. Lưu lượng kế theo nguyên lý điện từ. 90
2.1.8. Lưu lượng kế theo nguyên lý Coriolit. 92
2.3. Chọn phương pháp đo và thiết bị đo lưu lượng. 93
Chương 3 LƯU LƯỢNG KẾ KIỂU TUABIN 94
3.1. Khái niệm về turbine flowmeter 94
3.2. Nguyên lý hoạt động 94
3.3. Những nhân tố ảnh hưởng tới sự hoạt động của 98
3.4. Các thành phần của turbine flowmeter 99
3.4.1. Hệ thống đo lưu lượng bằng turbine flowmeter. 9
3.4.2. Cấu tạo của turbine flowmeter. 100
Chương 4 THIẾT KẾ LƯU LƯỢNG KẾ KIỂU TUABIN 101
4.1. Thông số ban đầu. 101
4.2. Tính toán thủy lực. 102
4.3. Tính toán thiết kế rôto. 110
4.4. Tính toán áp lực thủy động lên cánh rôto. 113
4.5. Tính toán vòng quay của rôto. 119
4.6. Tính chọn ổ đỡ và trục. 126
4.7. Tính chọn các chi tiết khác. 128
4.8. Tính toán thân lưu lượng kế. 130
Chương 5 LẬP QUY TRÌNH CHẾ TẠO LƯU LƯỢNG KẾ 135
5.1. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi. 135
5.2. Quy trình gia công chế tạo lưu lượng kế kiểu tuabin. 137
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO 140
PHỤ LỤC 142
CÁC BẢN VẼ DÙNG ĐỂ BÁO CÁO TỐT NGHIỆP 157