1.3- CÁC DẠNG THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU THUỶ HIỆN ĐẠI
1.3.1- THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG ĐIÊDEN
1- Đặc điểm của TBNL điêden
Thiết bị năng lượng 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 thường 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 hưởng đến qui luật chuyển động của
pittông;
+ Sản phẩm cháy của nhiên liệu với không khí được 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;
+ 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 nhưng phần nhiệt lượng 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 phương tiện thuỷ, TBNL điêden thường chiếm (95
÷
97)% số
lượng các tàu đóng mới hàng năm. Dù rằng, TBNL tuabin khí ngày càng chiếm ưu thế
trên các tàu cỡ lớn, nhưng trong tương lai, người 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 ưu điểm hơn hẳn so với các loại TBNL khác.

THIẾT BỊ ĐẨY
BẢO QUẢN NHIÊN LIỆU, NƯỚC, DẦU NHỜN, KHÔNG KHÍ
KÉT
DỰ
TRỮ
KÉT
CHỨA
BÌNH
CHỨA
NỒI HƠI ĐỘC LẬP
MÁY MÓC KHAI THÁC VÀ
CHẾ BIẾN
ĐỘNG CƠ SỰ CỐ VÀ
ACQUI DỰ PHÒNG
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

Trên các tàu cỡ nhỏ, tàu kéo, phà, tàu chuyên dùng, người 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 được sử
dụng làm động cơ phụ tàu thủy.
Trong TBNL điêden, người 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 thường, người ta sử dụng các kiểu truyền động thủy
lực và truyền động điện trong các trường 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 ưu của chân vịt ở chế độ hành trình.

Hình 1.2- Dạng chung của TBNL điêden
1.3.2- THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TUABIN HƠI
1- Đặc điểm thiết bị năng lượng 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 lượng 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 (nước nhận
nhiệt, biến thành hơi nước tại nồi hơi; hơi nước trao nhiệt để biến thành công tại tuabin
hơi; hơi nước tiếp tục thải nhiệt để biến thành nước tại bình ngưng; nước được cấp trở
lại nồi hơi nhờ bơm cấp).
Ngoài những đặc điểm chung của thiết bị tuabin như được giới thiệu ở động cơ
tuabin khí, thiết bị tuabin hơi có các đặc điểm riêng sau:
+ Môi chất công tác là hơi nước nên trong thành phần của thiết bị có nồi hơi, thiết
bị ngưng 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 được tốt cần có thiết bị ngưng tụ;
+ Sự trao đổi nhiệt giữa khí lò và nước cùng với hơi nước bị hạn chế bởi ứng suất

Tại miệng phun, hơi tiến hành giãn nở, biến một phần thế năng thành động năng rồi
được đưa vào dãy cánh công tác của tuabin để biến động năng thành cơ năng, làm quay
trục tuabin. Công suất do tuabin sản ra được truyền qua hộp số 2 và hệ trục, đến chân
vịt 1. Hơi nước sau khi ra khỏi tuabin 3 được đưa đến thiết bị ngưng tụ 6 để biến thành
nước, rồi được bơm cấp 5 cấp trở lại nồi hơi 4, hoàn thành chu trình công tác.
TBNL tuabin hơi được sử dụng trên các tàu hơi nước 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
220.10
3
kW và lớn hơn nữa.
3- Các bộ phận hợp thành của TBNL tuabin hơi
1
1
2 3
4
1
5
6
7
Thiết bị tuabin hơi bao gồm nồi hơi, tuabin hơi, thiết bị ngưng tụ, bơm cấp và các
thiết bị phụ khác. Đó là thiết bị động lực hơi nước và việc nghiên cứu nó được bắt đầu
từ chu trình nhiệt.
(1)- Nồi hơi
Nồi hơi là thiết bị dùng để sản xuất ra hơi nước có các thông số nhất định dùng cho
động cơ hơi nước, sản xuất và nhu cầu sinh hoạt của con người.
Nguyên lý chung là nhiên liệu trong buồng lửa (buồng đốt) được đốt cháy, tạo ra
khí lò có nhiệt độ cao và truyền nhiệt cho các mặt hấp nhiệt của nồi hơi. Nước trong
nồi hơi nhận nhiệt từ đây, nâng cao nhiệt độ, sôi và biến thành hơi nước bão hoà rồi
thành hơi quá nhiệt (theo yêu cầu), sau đó, được cấp cho các hộ tiêu dùng (xem hình
1.4).

1
đến p
2
trong bình ngưng cho phép tăng mức giãn nở chung của hơi trong tuabin.
Kết quả là độ giáng nhiệt (độ chênh nhiệt) được tạo ra trong thiết bị, cho phép gia tăng
đại lượng ∆H
a
, tổn thất chu trình q
2
giảm và hiệu suất nhiệt tăng lên.
Bình ngưng trong TBNL tuabin hơi thường là kiểu ống chùm nằm ngang (nước tải
nhiệt đi bên trong ống).
(4)- Bơm cấp
Bơm cấp nồi được dùng trong TBNL tuabin hơi thường là bơm ly tâm có cột áp cao
(xem hình 1.6).
4- Các thông số cơ bản của tuabin hơi
Các thông số cơ bản của tuabin hơi gồm có tốc độ quay, công suất, suất tiêu hao hơi
và hiệu suất.
Suất tiêu hao hơi (chi phí hơi riêng) được tính theo công thức:
D
e
=
ea
h
η
.
632
, kg/MLh hoặc D
e
=

Nếu công suất tính theo đơn vị đo là kW thì Công suất và suất tiêu hao hơi của
tuabin được tính theo các công thức:
D
e
=
ea
h
η
.
859
, kg/kWh và N
e
= 4,19.G.h
a
.η
e
, kW (1.3)
Hình
1.6-
Cấu
tạo
bơm ly
tâm
a), b)
Bơm có
trục
độc
lập;
c) Bơm
được


η
t
- hiệu suất nhiệt của tuabin,
-
η
t
= (0,36
÷
0,38) khi tuabin làm việc với hơi có thông số trung bình;
-
η
t
= (0,42
÷
0,44) đối với tuabin làm việc với hơi có thông số cao có hoàn
nhiệt và quá nhiệt trung gian.
Thông thường η
ethb
= (0,26 ÷ 0,28), cá biệt có thể đạt được η
ethb
= (0,32 ÷ 0,34).
5- Đặc tính của tuabin hơi
Đặc tính tải – tốc độ của tuabin ở các mức chi phí hơi khác nhau được thể hiện trên
hình 1.7. Sự phụ thuộc N
e
= f(n) đối với tuabin ở mức chi phí hơi D có dạng gần như
đường parabol bậc hai, xuất phát từ gốc toạ độ và có điểm cực đại khi n = n
e
, nếu độ

(Động cơ càng lớn thì tính kinh tế càng
cao);
- Sử dụng được nhiều loại nhiên liệu rẻ tiền: than đá, dầu nặng, ... ;
- Có thể tận dụng được nhiệt khí xả của động cơ điêden (sử dụng nồi hơi tận dụng).
b)- Nhược điểm
- Hiệu suất η
e
thấp do mất mát nhiệt quá lớn do gia nhiệt gián tiếp, sự chuyển trạng
trái liên tục của môi chất công tác;
- Tốc độ quay của tuabin lớn nên thiết bị truyền động cồng kềnh (hộp giảm tốc
lớn);
- Tính cơ động thấp (không thể thay đổi nhanh chế độ làm việc, thời gian khởi động
lâu, tuabin không tự đảo chiều);
- Hiệu suất thấp [η
e
= (0,17÷0,23)], tính kinh tế thấp ở các động cơ cỡ nhỏ;
- Sơ đồ nguyên lý phức tạp, các thiết bị phân tán với nhiều đường ống cao áp ở
nhiệt độ cao;
- Giá thành chế tạo cao;
- Nhân viên vận hành đòi hỏi số lượng lớn.
TBNL tuabin hơi được sử dụng trên các tàu hơi nước 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
220.10
3
kW và lớn hơn nữa.
Có thể nâng cao tính kinh tế của TBNL tuabin hơi bằng cách:
- Sử dụng các loại nhiên liệu rẻ tiền;
- Cải thiện thông số hơi ban đầu và thay đổi tương ứng sơ đồ động và kết cấu các
thành phần của thiết bị tuabin hơi;
- Hoàn thiện sơ đồ nhiệt, gia tăng hiệu quả bộ sấy nước cấp kiểu hoàn nhiệt;

Các hộ tiêu thụ dầu trong hệ thống bôi trơn tổ hợp tua bin chính là:
- Các gối đỡ của tuabin và hộp giảm tốc chính, vòi phun hệ làm mát và bôi trơn các
hộp giảm tốc kiểu bánh răng;
- Các gối đỡ và bộ truyền bánh răng của các máy móc phụ gắn trên tổ hợp tuabin
chính;
- Gối chặn chính;
- Hệ thống điều chỉnh, điều khiển và bảo vệ.
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ cung cấp dầu bôi trơn đến các gối đỡ trục, các hệ
thống điều chỉnh và bảo vệ của tuabin (dầu bôi trơn được sử dụng loại dầu bôi trơn
tuabin). Hiện tại người ta sử dụng hai loại hệ thống bôi trơn: tuần hoàn cưỡng bức và
tuần hoàn cưỡng bức kết hợp với tự chảy (hệ thống này có độ tin cậy cao hơn).
(4)- Hệ thống nhiên liệu
Đối với thiết bị có nồi hơi dùng nhiên liệu lỏng thì lượng dự trữ nhiên liệu thường
được bảo quản trong các két ở dưới đáy đôi, hai bên mạn tàu. Nhiên liệu được tiếp
nhận qua ống nhận ở trên boong theo đường ống đến các két dự trữ. Đường kính ống
nhận được tính toán từ điều kiện tốc độ nhiên liệu trong ống từ (1÷1,5) m/s và thời gian
tiếp nhận từ (4÷6) giờ.