intTypePromotion=3

Nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ tua bin khí sử dụng trên các tàu thủy ở Việt Nam

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

0
23
lượt xem
3
download

Nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ tua bin khí sử dụng trên các tàu thủy ở Việt Nam

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này tóm tắt kết quả nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ tua bin khí sử dụng trên các tàu thủy ở Việt Nam. Chỉ tiêu an toàn của một hệ thống kỹ thuật được đánh giá thông qua xác suất an toàn hoặc xác suất hư hỏng của từng phần tử trong hệ thống đó. Việc kết hợp phương pháp logic xác suất và phương pháp phân tích cây hư hỏng cho phép nâng cao độ chính xác trong đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ tua bin khí. Phần mềm SSAT-2013 được xây dựng cho phép xác định các thông số của chỉ tiêu an toàn nhanh chóng đồng thời đưa ra các kết quả dự báo đáng tin cậy về tình trạng kỹ thuật của thiết bị.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ tua bin khí sử dụng trên các tàu thủy ở Việt Nam

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 4/2014<br /> <br /> KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU AN TOÀN CỦA ĐỘNG CƠ<br /> TUA BIN KHÍ SỬ DỤNG TRÊN CÁC TÀU THỦY Ở VIỆT NAM<br /> RESEARCH ON EVALUATION OF SAFETY NORMS FOR GAS TURBINE ENGINES USED<br /> ON MARINE SHIPS IN VIETNAM<br /> Lưu Minh Hải1, Nguyễn Trung Hải2<br /> Ngày nhận bài: 02/6/2014; Ngày phản biện thông qua: 27/6/2014; Ngày duyệt đăng: 01/12/2014<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bài báo này tóm tắt kết quả nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ tua bin khí sử dụng trên các tàu thủy<br /> ở Việt Nam. Chỉ tiêu an toàn của một hệ thống kỹ thuật được đánh giá thông qua xác suất an toàn hoặc xác suất hư hỏng<br /> của từng phần tử trong hệ thống đó. Việc kết hợp phương pháp logic xác suất và phương pháp phân tích cây hư hỏng cho<br /> phép nâng cao độ chính xác trong đánh giá chỉ tiêu an toàn cho động cơ tua bin khí. Phần mềm SSAT-2013 được xây dựng<br /> cho phép xác định các thông số của chỉ tiêu an toàn nhanh chóng đồng thời đưa ra các kết quả dự báo đáng tin cậy về tình<br /> trạng kỹ thuật của thiết bị.<br /> Từ khóa: Độ tin cậy, động cơ tua bin khí, chỉ tiêu an toàn<br /> <br /> ABTRACT<br /> This paper summarizes the results of studies evaluating safety norms for gas turbine engines used on marine ships in<br /> Vietnam. Safety norms of a technical system are evaluated through safety probability or probability of failure to each element<br /> in the system. The combination of probability - logic method and Fault Tree Analysis method allows improving the accuracy<br /> of safety norms evaluation for gas turbine engines. SSAT-2013 software is developed to allow indentifying promptly the<br /> parameters of safety norms while providing results of reliable prediction of a technical condition of the equipment.<br /> Keywords: Reliability, gas turbine engine, safety norm<br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Chỉ tiêu an toàn cho phép ta đánh giá được khả<br /> năng làm việc an toàn của trang bị kỹ thuật trong<br /> quá trình khai thác. Chỉ tiêu an toàn được đặc trưng<br /> bởi cường độ hỏng và xác suất làm việc không<br /> hỏng, thời gian làm việc trung bình an toàn [3,4].<br /> Đây là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất khi<br /> đánh giá độ tin cậy của trang bị kỹ thuật.<br /> Động cơ tua bin khí (TBK) có công suất lớn,<br /> tính cơ động cao, khối lượng và kích thước nhỏ gọn<br /> so với các loại động cơ cùng công suất khác. Hiện<br /> nay, các động cơ TBK đang được ứng dụng rộng rãi<br /> trong các trạm phát điện tĩnh tại, trên các phương<br /> tiện giao thông vận tải và đặc biệt là trên các tàu<br /> của Hải quân. Những ưu điểm của hệ động lực TBK<br /> cho phép các tàu thủy phát huy được tốc độ cao và<br /> các tính năng cần thiết để thực hiện các nhiệm vụ<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> <br /> được giao, đặc biệt là trong tuần tra, cứu hộ, cứu<br /> nạn, bảo vệ an toàn cho ngư dân khai thác xa bờ,<br /> bảo vệ chủ quyền biển đảo thềm lục địa của tổ quốc.<br /> Tuy nhiên, việc sử dụng và khai thác động cơ<br /> TBK tương đối phức tạp, đòi hỏi người khai thác<br /> phải có trình độ cao, chấp hành nghiêm ngặt các<br /> qui trình khai thác, các qui định kiểm tra, bảo dưỡng<br /> động cơ… Ngoài ra, điều kiện thời tiết, khí hậu và<br /> môi trường hoạt động cũng ảnh hưởng rất lớn tới<br /> công suất, độ bền và tuổi thọ của động cơ TBK tàu<br /> thủy. Thực tế khai thác thời gian qua cho thấy xuất<br /> hiện rất nhiều các hư hỏng xảy ra cho động cơ TBK,<br /> làm ảnh hưởng không nhỏ tới việc đảm bảo độ tin<br /> cậy, tính an toàn của hệ động lực tàu. Việc sửa<br /> chữa các thiết bị, hệ thống của động cơ TBK cũng<br /> phức tạp và khó khăn nhất là khi đang hoạt động<br /> trên biển. Vì thế, việc nghiên cứu đánh giá chỉ tiêu<br /> <br /> Lưu Minh Hải: Cao học Kỹ thuật tàu thuyền 2011 – Trường Đại học Nha Trang<br /> TS. Nguyễn Trung Hải: Học viện Hải Quân - Nha Trang<br /> <br /> 112 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> an toàn qua đó dự báo tình trạng kỹ thuật cho các<br /> động cơ TBK tàu thủy và đề xuất các biện pháp phù<br /> hợp nâng cao tính an toàn cho động cơ là hết sức<br /> cần thiết và cần có sự quan tâm thỏa đáng từ phía<br /> người quản lý và sử dụng tàu nhất là trong điều kiện<br /> kinh tế nước ta còn nghèo.<br /> II. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> NGHIÊN CỨU<br /> Mục tiêu của đề tài giải quyết hai vấn đề sau:<br /> - Xây dựng phương pháp đánh giá chỉ tiêu an<br /> toàn của động cơ TBK tàu thủy;<br /> <br /> Số 4/2014<br /> - Xây dựng phần mềm máy tính đánh giá chỉ<br /> tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thủy.<br /> Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các động cơ<br /> TBK sử dụng trên các tàu thủy ở Việt Nam.<br /> Trong đề tài tác giả sử dụng phương pháp logic<br /> xác suất [1,2,4] kết hợp phương pháp phân tích cây<br /> hư hỏng để xác định chỉ tiêu an toàn cho động cơ<br /> TBK tàu thủy [1,5,6].<br /> Quá trình nghiên cứu, đánh giá chỉ tiêu an toàn<br /> của động cơ TBK được thực hiện theo trình tự như<br /> hình 1.<br /> <br /> Hình 1. Phương pháp và trình tự thực hiện<br /> <br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Sơ đồ nguyên lý động cơ tua bin khí tàu thủy<br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ nguyên lý động cơ tua bin khí tàu thủy<br /> 1 - Thiết bị vào, 2- Máy nén thấp áp, 3 - Máy nén cao áp, 4 - Buồng đốt, 5 - Tuabin cao áp,<br /> 6 - Tuabin thấp áp, 7 - Tuabin chân vịt, 8 - Hộp số, 9 - Chân vịt<br /> <br /> 2. Các phần tử chính của động cơ TBK dùng để<br /> đánh giá chỉ tiêu an toàn<br /> Để quá trình phân tích, tính toán, đánh giá chỉ<br /> tiêu an toàn cho động cơ TBK tàu thủy được thuận<br /> tiện nhưng đảm bảo đạt được các kết quả như<br /> <br /> mong muốn, đồng thời đưa ra các giải pháp có tính<br /> khoa học, khả thi nhằm nâng cao tính an toàn cho<br /> động cơ TBK tàu thủy, tác giả phân chia động cơ<br /> TBK thành các nhóm phần tử quy đổi và các phần<br /> tử quy đổi (gọi là phân hệ và phần tử) như bảng 1:<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 113<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 4/2014<br /> <br /> Bảng 1. Các phần tử, phân hệ của động cơ TBK dùng để đánh giá chỉ tiêu an toàn<br /> TT<br /> <br /> Tên phần tử<br /> <br /> Ký hiệu phần tử<br /> <br /> 1<br /> <br /> Thiết bị vào<br /> <br /> X1<br /> <br /> 2<br /> <br /> Máy nén khí<br /> <br /> X2<br /> <br /> 3<br /> <br /> Buồng đốt<br /> <br /> X3<br /> <br /> 4<br /> <br /> Tuabin<br /> <br /> X4<br /> <br /> 5<br /> <br /> Ổ trục<br /> <br /> X5<br /> <br /> 6<br /> <br /> Hệ thống nhiên liệu<br /> <br /> Y1<br /> <br /> 7<br /> <br /> Hệ thống bôi trơn<br /> <br /> Y2<br /> <br /> 8<br /> <br /> Hệ thống làm mát<br /> <br /> Y3<br /> <br /> 9<br /> <br /> Hệ thống khởi động<br /> <br /> Y4<br /> <br /> 10<br /> <br /> Hệ thống khí<br /> <br /> Z1<br /> <br /> 11<br /> <br /> Hệ thống điện<br /> <br /> Z2<br /> <br /> Phân hệ<br /> <br /> Ký hiệu phân hệ<br /> <br /> Động cơ<br /> <br /> X<br /> <br /> Hệ thống phục vụ<br /> <br /> Y<br /> <br /> Hệ thống điều<br /> khiển, bảo vệ<br /> <br /> Z<br /> <br /> 3. Sơ đồ cấu trúc đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ tua bin khí tàu thủy<br /> Sơ đồ cấu trúc dùng để đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thủy Việt Nam gồm 11 phần tử nối<br /> tiếp nhau như sơ đồ hình 3.<br /> <br /> Hình 3. Sơ đồ cấu trúc đánh giá chỉ tiêu an toàn của động cơ tua bin khí tàu thủy<br /> <br /> 4. Mô hình cây hư hỏng của động cơ tua bin khí tàu thủy<br /> <br /> Hình 4. Mô hình cây hư hỏng của động cơ tua bin khí tàu thủy<br /> <br /> 114 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 4/2014<br /> <br /> 5. Sơ đồ thuật toán xử lý số liệu thống kê<br /> <br /> 6. Sơ đồ thuật toán xác định chỉ tiêu an toàn của<br /> các phân hệ và của cả động cơ TBK<br /> <br /> Hình 5. Sơ đồ thuật toán xử lý số liệu thống kê<br /> <br /> Hình 6. Sơ đồ thuật toán xác định chỉ tiêu an toàn động cơ<br /> TBK tàu thủy Việt Nam<br /> <br /> 7. Phần mềm SSAT 2013<br /> <br /> Hình 7. Giao điện phần mềm SSAT-2013<br /> <br /> Phần mềm xác định, đánh giá chỉ tiêu an toàn<br /> của động cơ TBK tàu thủy SSAT-2013 được xây<br /> dựng bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic trên<br /> cơ sở lưu đồ thuật toán hình 5 và hình 6. Thông<br /> qua phần mềm này có thể thực hiện được các nội<br /> dung sau:<br /> - Thống kê các phần tử của động cơ TBK<br /> tàu thủy;<br /> <br /> - Thống kê hỏng hóc của các phần tử;<br /> - Xử lý số liệu thống kê hỏng hóc của các phần<br /> tử: chọn dạng phân bố, kiểm tra giả thuyết thống kê,<br /> tính toán xác định các thông số của chỉ tiêu an toàn<br /> theo từng khoảng thời gian khảo sát như: Hàm mật<br /> độ phân phối xác suất, xác suất hỏng, xác suất an<br /> toàn, cường độ hỏng, thời gian làm việc trung bình<br /> an toàn,…<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 115<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 4/2014<br /> <br /> - Tính toán xác định các thông số chỉ tiêu an<br /> toàn của các phân hệ và của cả động cơ;<br /> - Vẽ đồ thị hàm mật độ phân phối xác suất hỏng,<br /> đồ thị các hàm xác suất an toàn, xác suất hỏng cho<br /> từng phần tử, từng phân hệ và động cơ;<br /> - Đưa ra các kết luận về chỉ tiêu an toàn cho<br /> từng phần tử, từng phân hệ và cho cả động cơ.<br /> <br /> 8. Chỉ tiêu an toàn của các phần tử và của động<br /> <br /> Hình 8. Biểu đồ cường độ hỏng của các phần tử của động cơ<br /> Tua bin khí tàu thủy<br /> <br /> Hình 9. Biểu đồ thời gian làm việc trung bình an toàn của<br /> các phần tử của động cơ TBK tàu thủy<br /> <br /> cơ TBK<br /> Các kết quả tính toán chỉ tiêu an toàn của động<br /> cơ TBK bằng phần mềm SSAT-2013 được tổng<br /> hợp và trình bày trên các bảng 2, 3 và các hình<br /> 8, 9, 10.<br /> <br /> Bảng 2. Xác suất hỏng của các phần tử của động cơ TBK<br /> TT<br /> <br /> Khoảng khảo<br /> sát (Giờ)<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> 7<br /> 8<br /> 9<br /> 10<br /> 11<br /> 12<br /> 13<br /> <br /> 0 ÷ 200<br /> 200 ÷ 400<br /> 400 ÷ 600<br /> 600 ÷ 800<br /> 800 ÷ 1000<br /> 1000 ÷ 1200<br /> 1200 ÷ 1400<br /> 1400 ÷ 1600<br /> 1600 ÷ 1800<br /> 1800 ÷ 2000<br /> 2000 ÷ 2200<br /> 2200 ÷ 2400<br /> 2400 ÷ 2600<br /> <br /> Thiết bị<br /> Máy nén<br /> vào<br /> <br /> 0.00007<br /> 0.00131<br /> 0.00728<br /> 0.02606<br /> 0.07077<br /> 0.15544<br /> 0.28581<br /> 0.45098<br /> 0.62440<br /> 0.77602<br /> 0.88675<br /> 0.95445<br /> 0.98918<br /> <br /> 0.00006<br /> 0.00115<br /> 0.00689<br /> 0.02618<br /> 0.07417<br /> 0.16715<br /> 0.31041<br /> 0.48811<br /> 0.66680<br /> 0.81317<br /> 0.91115<br /> 0.96486<br /> 0.98902<br /> <br /> Buồng<br /> đốt<br /> <br /> 0.00018<br /> 0.00316<br /> 0.01610<br /> 0.05228<br /> 0.12805<br /> 0.25288<br /> 0.41829<br /> 0.59673<br /> 0.75457<br /> 0.86959<br /> 0.93887<br /> 0.97343<br /> 0.98773<br /> <br /> Tua bin<br /> <br /> 0.00013<br /> 0.00245<br /> 0.01278<br /> 0.04269<br /> 0.10780<br /> 0.21973<br /> 0.37515<br /> 0.55153<br /> 0.71633<br /> 0.84367<br /> 0.92533<br /> 0.96888<br /> 0.98823<br /> <br /> Xác suất hỏng<br /> HT nhiên HT bôi<br /> Ổ trục<br /> liệu<br /> trơn<br /> <br /> 0.00029<br /> 0.00502<br /> 0.02435<br /> 0.07491<br /> 0.17315<br /> 0.32212<br /> 0.50236<br /> 0.67847<br /> 0.81846<br /> 0.90940<br /> 0.95783<br /> 0.97903<br /> 0.98667<br /> <br /> 0.00083<br /> 0.01168<br /> 0.04698<br /> 0.12219<br /> 0.24467<br /> 0.40498<br /> 0.57747<br /> 0.73190<br /> 0.84780<br /> 0.92107<br /> 0.96021<br /> 0.97791<br /> 0.98471<br /> <br /> 0.00030<br /> 0.00489<br /> 0.02257<br /> 0.06715<br /> 0.15269<br /> 0.28391<br /> 0.44848<br /> 0.61928<br /> 0.76704<br /> 0.87410<br /> 0.93928<br /> 0.97269<br /> 0.98714<br /> <br /> HT làm<br /> mát<br /> <br /> 0.00019<br /> 0.00314<br /> 0.01496<br /> 0.04635<br /> 0.11050<br /> 0.21652<br /> 0.36138<br /> 0.52705<br /> 0.68677<br /> 0.81721<br /> 0.90772<br /> 0.96122<br /> 0.98819<br /> <br /> HT khởi<br /> động<br /> <br /> 0.00013<br /> 0.00229<br /> 0.01147<br /> 0.03721<br /> 0.09265<br /> 0.18887<br /> 0.32655<br /> 0.49093<br /> 0.65586<br /> 0.79559<br /> 0.89587<br /> 0.95698<br /> 0.98864<br /> <br /> HT khí<br /> <br /> HT điện<br /> <br /> 0.00041<br /> 0.00628<br /> 0.02745<br /> 0.07778<br /> 0.16958<br /> 0.30462<br /> 0.46849<br /> 0.63453<br /> 0.77603<br /> 0.87794<br /> 0.94016<br /> 0.97244<br /> 0.98669<br /> <br /> 0.00077<br /> 0.01122<br /> 0.04638<br /> 0.12312<br /> 0.24975<br /> 0.41585<br /> 0.59297<br /> 0.74842<br /> 0.86151<br /> 0.93004<br /> 0.96474<br /> 0.97945<br /> 0.98469<br /> <br /> Bảng 3. Các thông số của chỉ tiêu an toàn của động cơ TBK tàu thủy Việt Nam<br /> TT<br /> <br /> Khoảng khảo<br /> sát (Giờ)<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> 7<br /> 8<br /> 9<br /> 10<br /> 11<br /> 12<br /> 13<br /> <br /> 0 ÷ 200<br /> 200 ÷ 400<br /> 400 ÷ 600<br /> 600 ÷ 800<br /> 800 ÷ 1000<br /> 1000 ÷ 1200<br /> 1200 ÷ 1400<br /> 1400 ÷ 1600<br /> 1600 ÷ 1800<br /> 1800 ÷ 2000<br /> 2000 ÷ 2200<br /> 2200 ÷ 2400<br /> 2400 ÷ 2600<br /> <br /> Các thông số của chỉ tiêu an toàn<br /> Xác suất hỏng<br /> <br /> 0.0033552<br /> 0.0514148<br /> 0.2140376<br /> 0.5160114<br /> 0.8219104<br /> 0.9694262<br /> 0.9980684<br /> 0.9999631<br /> 0.9999998<br /> 1.0000000<br /> 1.0000000<br /> 1.0000000<br /> 1.0000000<br /> <br /> 116 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Xác suất an toàn<br /> <br /> 0.9966448<br /> 0.9485852<br /> 0.7859624<br /> 0.4839886<br /> 0.1780896<br /> 0.0305738<br /> 0.0019316<br /> 0.0000369<br /> 0.0000002<br /> 0.0000000<br /> 0.0000000<br /> 0.0000000<br /> 0.0000000<br /> <br /> Cường độ hỏng (giờ -1)<br /> <br /> 0.000844<br /> 0.001818<br /> 0.003431<br /> 0.005727<br /> 0.008589<br /> 0.011774<br /> 0.015031<br /> 0.018115<br /> 0.020837<br /> 0.022950<br /> 0.024086<br /> 0.024169<br /> 0.026863<br /> <br /> Thời gian làm việc trung<br /> bình an toàn (giờ)<br /> <br /> 685.16<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản