Mô phỏng cấu tạo và hoạt động của máy phân ly nhiên liệu trên tàu biển đông

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
- 9 -
Theo sơ đồ trên ta thấy, các hoạt động của thiết bị động cơ tàu thủy luôn có
khả năng tạo ra dầu lẫn vào nước rò rỉ trong lacanh buồng máy.
Trong quá trình hoạt động do đặc điểm cấu tạo hệ động lực tàu thủy mà một
lượng nước thường xuyên được tạo ra tích tụ dưới buồng máy, mặt khác do nhiên
liệu, dầu bôi trơn của các máy móc rò rỉ ra ngoài tàu hay trong quá trình vận
chuyển, vệ sinh có sự rò rỉ dầu ra ngoài. Dầu rò rỉ kết hợp với nước tạo thành một
hỗn hợp. Hỗn hợp này được gọi là nước lacanh.

Baûng 1.2 Lượng nước lacanh sau một ngày đêm theo lượng chiếm nước của tàu
TT Lượng chiếm nước của tàu
(Tấn)
Lượng nước lacanh sau một ngày
đêm (m
3
)
1 Tàu dưới 100 0,1
2 101-250
0,10,3
3
251500 0,30,6
4
501750 0,60,9
5
7511.000 0,91,2
6
1.0011.250 1,21,8
7
1.2511.500 1,82,5
8
1.5014.000 2,56,0
9
4.00110.000 6,010
10 Tàu 10.000 tấn
1015

- 10 -
Đặc điểm của nước lacanh:
-Tính chất lý hóa của nước la canh thay đổi thường xuyên theo thời gian và

phụ thuộc vào nguồn gốc của nó được tạo thành.
-Hàm lượng dầu trong nước la canh dao động trong một khoảng rộng, thường
từ 3001000mg/l.
-Khối lượng riêng của hỗn hợp không cố định, dao động và phụ thuộc vào
hàng loạt yếu tố.
-Nước lacanh phân lớp rõ rệt có nghĩa là hầu hết dầu bẩn nổi lên trên, phần
dưới chủ yếu là nước.
-Không có dầu sạch cũng không có nước sạch, mà cả phần trên và phần dưới
chúng trộn lẫn với nhau, người ta thường gọi là “dầu ngâm nước” vì con tàu không
lúc nào đứng yên khi khai thác.
-Trong nước lacanh bao giờ cũng có chất tẩy rửa, các cặn, các hạt với kích
thước khác nhau từ 1030 micromet.
-Mặc dù dầu không tan trong nước song trong thực tế hàm lượng dầu hòa tan
có thể lên đến 510 phần triệu.
-Một số tài liệu thí nghiệm cho thấy, trong nước lacanh có hàm lượng dầu
trung bình khoảng 2000mg/l.
Lượng hỗn hợp nước – dầu tạo thành trong đáy buồng máy phụ thuộc vào loại
tàu, cỡ tàu, công suất của máy chính, máy đèn, máy phụ, cách bố trí buồng máy mặt
khác còn phụ thuộc vào trình độ, kỹ thuật khai thác, ý thức của các sỹ quan, thợ
máy và những thuyền viên của tàu. Người ta có khả năng tính toán trong một ngày
đêm phụ thuộc vào lượng chiếm nước của tàu ở bảng 1.2.
Nước lacanh này không được phép bơm thẳng ra ngoài biển mà phải xử lý
theo đúng công ước quốc tế MARPOL 73/78.
- 11 -
Trong sơ đồ này ta thấy trong quá trình tổ hợp máy lọc dầu ly tâm 9 và bộ hâm
8 lấy dầu từ két lắng (Settling Tank) để làm sạch rồi đưa tới két dùng ngày (Service
Tank) cho động cơ thì luôn có một lượng dầu bẩn, tạp chất và nước được tách đưa
ra các két chứa dầu bẩn (Sludge Tank). Lượng dầu này được lọc lại lần nữa khi đi
qua tổ hợp máy lọc ly tâm 19 và bộ hâm 8 để về két dầu tái sinh (Recover Tank)
còn phần cặn, nước cho thải xuống két lacanh (Bilge Water Tank) Vì còn nhiều khả

năng lẫn dầu từ nhiều nguồn khác nữa nên nước lacanh này phải được xử lý tiếp tại
máy lọc nước lacanh (Oily Water Saperator) và chỉ cho phép nước sau khi lọc đạt
tiêu chuẩn hàm lượng dầu trong đó bằng hoặc dưới 15 pmm (Phần triệu) thì mới
được thải qua mạn.
I.3 Nguyên lí hoạt động chung của máy phân ly phổ biến
Thiết bị được sử dụng để phân ly, tách nhỏ hoặc làm lắng đọng các phần tử
rắn trong chất lỏng bằng cách tạo ra các tốc độ lắng đọng khác nhau dưới tác động
của trường lực ly tâm đối với các pha nặng/nhẹ hoặc pha rắn có khối lượng riêng
khác nhau và không thể hoà tan với nhau trong một hỗn hợp chất lỏng.
Vật liệu (chất lỏng hỗn hợp) đi qua ống nạp vào tang trống và dưới tác động
của trường lực ly tâm mạnh, chất lỏng hỗn hợp này đi qua các khoang phân ly của
một bộ các cụm đĩa, bằng cách lấy các lỗ trung hoà như một mặt phẳng phân ly,
chất lỏng có khối lượng riêng lớn hơn (pha nặng) sẽ đi qua các lỗ trung hoà dọc
theo mặt (tường), chất lắng đọng nặng (các tạp chất ) tập trung tại khu vực chất lắng
đọng, chất lỏng có khối lượng riêng thấp hơn (pha nhẹ) sẽ đi theo đĩa vào phía trong
và lên trên, tụ hợp lại và chảy đến bơm (ở phía dưới), như vậy các pha nặng (nhẹ) sẽ
là sản phẩm đầu ra thông qua bơm hướng tâm lớn (bé) tương ứng.
Khi van điều khiển đưa nước làm kín vào tang trống đang quay với tốc độ lớn,
nước làm kín sẽ đi vào khoang nước làm việc ở khu vực dưới pít tông trượt. Áp suất
ly tâm phát sinh ở đây sẽ đẩy pít tông lên phía trên và đè chặt gioăng trên nắp tang
trống, làm cho cổng xả chất lắng đọng đóng lại, như vậy làm kín khoang làm việc
của tang trống.
- 12 -
Khi van điều khiển đưa nước xả chất lắng đọng vào khoang phía trên đệm làm
kín, áp suất ly tâm phát sinh sẽ đẩy pít tông trượt xuống phía dưới, thắng lực lò xo
và tác động mở 3 van thông đường, làm cho nước làm kín ở phía dưới pít tông trượt
xả ra ngoài một cách nhanh chóng. Với tác động của lực ly tâm của các chất đang
được xử lý trong tang trống, pít tông trượt rơi xuống phía dưới, các chất lắng nặng
gom lại ở đây sẽ được xả nhanh ra ngoài từ cổng xả chất lắng đọng 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. Trước khi cấp vào máy phân ly 1, nhiên liệu được
chuyển qua bộ sấy 2 để sấy nóng. Cặn bẩn, do kết quả phân ly, được tập trung vào
két nhiên liệu bẩn 3. Nhiên liệu đã lọc sạch được dẫn ra theo các ống 4 và 5. Khi
máy phân ly được nạp quá đầy, nhiên liệu theo ống tràn 9 đổ về két tháo 7.
Nhiên liệu nặng có chứa một số lượng lớn các chất keo nhựa, các tạp chất hòa
tan và không hòa tan trong nước. Khi đốt cháy, nó tạo thành tro và mài mòn nhanh
- 13 -
các chi tiết cặp pittông – xilanh của động cơ. Do vậy, cần phải tăng cường biện
pháp làm sạch nhiên liệu. Thành phần chủ yếu của tro là các hạt natri, vanadi và lưu
huỳnh. Bằng cách dùng nước rửa nhiên liệu có thể loại khỏi nhiên liệu chừng 75%
muối natri. Vì vậy, trong hệ thống nhiên liệu nặng, người ta tiến hành rửa và làm
sạch nhiên liệu trong hai máy phân ly, được mắc nối tiếp nhau (Hình 1.6). 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 C
0
)7055(  . Nước nóng để rửa nhiên liệu
có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của nhiên liệu C
0
)53(  .

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 sạch; 12. Két nhiên liệu hàng ngày; 13. Đường ống nhiên liệu cấp cho hộ tiêu
thụ; 14. Đường ống cấp nước nóng để rửa nhiên liệu; 15. Két nhiên liệu bẩn.
- 14 -
Máy phân ly dạng đĩa được sử dụng phổ biến và tùy theo phương thức xả cặn,
người ta xếp nó thành 2 nhóm sau:
- Máy phân ly xả cặn định kỳ, nghĩa là sau một thời gian hoạt động nhất định
của máy, người ta tiến hành xả cặn một lần. Có 3 kiểu xả cặn: xả cặn định kỳ bằng
tay, xả cặn định kỳ tự động theo chương trình và xả cặn định kỳ tự động không theo
chương trình .
- Máy phân ly xả cặn liên tục, ở đó việc xả cặn được tiến hành liên tục đồng
thời với quá trình phân ly.
Hình 1.6 thể hiện máy phân ly tự động xả cặn định kỳ. Trước khi xả cặn, nước
được cấp vào máy đồng thời với việc ngừng cấp nhiên liệu. Nhờ áp suất của nước
cấp, đáy trượt 1 được nâng lên, ép vào nắp chụp và mở lối thông xả cặn đồng thời
quá trình xả cặn diễn ra. Do nước được cấp trong thời gian ngắn nên sau đó, 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 pha (clarifier)
c) 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 lỏng nhẹ hay là tạp chất cơ học, nước và nhiên liệu sạch.
Các máy phân ly purifier có thể làm việc theo chế độ clarifier khi có sự điều
chỉnh nhất định.

- 16 -
Theo mục đích công nghệ máy phân ly chất lỏng được chia làm 5 nhóm như
sau:
-Các máy phân ly dùng để tách các chất lỏng không hòa tan với nhau (Ví dụ:
như nước và paraffin) đồng thời loại cấu tử lơ lửng ra chất lỏng.
-Bộ lọc để loại các cấu tử lơ lửng khỏi chất lỏng.
-Bộ lọc là bộ 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 liên tục (có ống thổi thẳng).
-Loại máy phân ly tháo cặn bằng phương pháp thủ công khi dừng roto.
Năng suất của máy phân ly phụ thuộc vào các tính chất hóa lý của vật liệu gia
công, cũng như vào mức độ cô đặc được yêu cầu.
Yếu tố phân chia của máy phân ly phụ thuộc vào các chỉ số kết cấu và được
tính theo công thức:

Trong đó:
i : số đĩa.
Tốc độ góc của trống, độ/s.
 Góc nghiêng tạo ra giữa đĩa và mặt phẳng ngang, độ.
R
max
và R
min
: Bán kính lớn nhất và bán kính bé nhất của đĩa, mm.

- 17 -
I.5 Giới thiệu một số loại máy phân ly
I.5.1 Máy phân ly tháo cặn bằng ly tâm xung động
Máy phân ly làm lắng dạng đĩa được sử dụng để làm trong chất lỏng và tách
các tạp chất của chất lỏng.
Thuộc loại này bao gồm các máy phân ly kín dạng АСЭ-Б, ОДЛ-637, АСЭ có
bộ tháo cặn bằng xung động ly tâm.
Máy phân ly dạng АСЭ-Б, (hình 1.8) gồm khung máy có 2 cơ cấu dẫn động
trống quay có van để tháo chất lỏng giữa các đĩa, cơ cấu nhận và tháo 18, thủy trạm
7 và bộ hãm. Bên trong vỏ máy phân ly lắp các cơ cấu dẫn động, tốc kế vòng 5, bộ
hãm và thủy trạm. Ở phần trên của vỏ có âu 8, bên trong nó có thùng chứa chất lỏng
giữa các đĩa. Âu 8 được lắp thêm hai đoạn ống để nạp và tháo chất lỏng lạnh trong
quá trình phân ly. Trống quay là bộ phận hoạt động cơ bản, dưới tác động của lực ly
tâm trong không gian giữa các đĩa xảy ra hiện tượng tách các hạt lơ lửng từ chất
lỏng được đưa vào phân ly. Trong vỏ 11 của trống quay được lắp bộ giữ đĩa 14, bộ
đĩa 15, pittông 13 và van 10. Thủy trạm được đặt trong âu để điều khiển đóng, tháo
trống quay và mở các van.
Trống quay được nhờ động cơ riêng biệt. Động cơ được nói với trục ngang 4
qua khớp nối, do đó những biến đổi đáng kể của momen xoắn bị triệt tiêu. Khớp ly
hợp ma sát bảo đảm cho truyền động quay không đổi và nhịp nhàng.
Chất lỏng được đưa vào phân ly theo ống nạp trung tâm 19 vào khoang trong
của bộ giữ đĩa, sau đó vào khoang không gian chứa bùn 23 của trống. Dưới tác dụng
của lực ly tâm, những hạt nặng và lớn nhất của sinh khối bị bắn tới ngoại vi trống,
còn chất lỏng có các hạt sinh khối nhỏ hơn thì vào túi của các đĩa hình nón. Độ
mỏng của lớp và tính phân tầng của dòng chảy sẽ bảo đảm tách những hạt sinh khối
nhỏ nhất trong không gian giữa các đĩa ở trên bề mặt trong của các đĩa.
Chất lỏng đã được làm trong chảy ngược lên theo các rãnh ngoài của bộ đĩa
vào khoang của đĩa áp lực 17 và được tháo ra khỏi trống, còn các hạt sinh khối đã
- 18 -
được tách ra chuyển xuống theo bề mặt các đĩa vào khoảng không chứa bùn. Khi

khoảng không chứa bùn đã đầy thì ngừng nạp canh trường chất lỏng và nhờ hai cơ
cấu van rót mà chất lỏng đã được làm trong từ khoảng không giữa các đĩa vào thùng
chứa. Nhờ có cơ cấu tháo mà sinh khối được đẩy vào thùng chứa bùn 22. Sau khi
ngừng nạp nước đệm vào khoang trên pittông, đóng kín trống quay và chu kỳ công
nghệ được lặp lại. Để bít kín khoảng không gian chứa bùn trong máy phân ly kiểu
ly tâm có bộ tháo cặn bằng xung động cần phải tạo độ chênh lệch áp suất giũa chất
lỏng bên trong trống và áp suất của phần tử đưa vào bề mặt kín. Để thực hiện được
điều đó có thể sử dụng chất đệm phụ, không khí, cũng có thể là lò xo hay các phần
tử đàn hồi khác.

Hình 1.8 Máy phân ly tháo cặn bằng ly tâm xung động


- 19 -
I.5.2 Máy phân ly có bộ tháo cặn liên tục
Máy phân ly (Hình1.9) gồm khung 1 với cơ cấu dẫn động, trống quay 2 với
các đĩa, trục và đoạn tháo chất lỏng canh trường đã xử lý 3. Dẫn động máy phân ly
được thực hiện từ động cơ riêng biệt qua khớp nối ly hợp ma sát và bộ truyền trục
vít bánh vít có tốc độ cao. Trống quay được lắp đặt tự do trên trục con và được lắp
vào các rảnh xẻ của trục bằng thanh giằng, nhờ đó đảm bảo việc tự điều chỉnh tâm
của trống quay. Bên trong trống được lắp các đĩa hình nón có các gờ trên bề mặt
ngoài, khoảng cách giữa các đĩa bằng 0.8 mm. Gia cố các túi trong ống quay nằm
trong bộ giữ đĩa. Ở phần dưới của máy theo vòng tròn phân bổ các rãnh xuyên qua
được đặt các ống tháo chất.

Hình 1.9 Máy ly tâm COC-501K-3
- 20 -
I.5.3 Máy phân ly AX-213 có tốc độ cao.
Hình 1.10 Máy phân ly AX-213 của hãng α -Lavale
Máy phân ly này có tốc độ quay cao có thể tách được các hạt có đường kính

nhỏ đến 0.005. Năng suất của máy đạt 30 m
3
/h
Các hạt rắn được phân ly tập trung ở ngoại vi của trống quay ngoài vùng phân
ly và trong khoảng thời gian 4-5 phút thì tháo cặn ra ngoài nhằm tránh sự ngăn cản
dòng tiếp theo. Máy phân ly này làm việc liên tục, không cần phải ngừng để làm
sạch, có hệ thống điều kiển quá trình tháo dỡ các hạt rắn, quá trình rửa không cần
tháo trống quay và hoàn toàn được tự động hóa.
- 21 -
Máy phân ly này được lắp trên bệ 13 có bốn chân giảm sốc 10, đảm bảo tính
ổn định và loại trừ dao động của máy khi hoạt động. Bên trong vỏ có trục đứng,
trống quay 2 được lắp chặt trên trục hình thành dạng lõi-ống. Các ổ trục trên và
dưới được lắp trong các bộ giảm xóc bằng cao su để loại trừ rung động. Hệ bôi trơn
bằng phun dầu tạo sương mù được tiến hành khi trục quay.
Trống của máy phân ly được trang bị các túi 3 để gom hạt rắn. Các mặt bên
của túi được xếp thành góc để hướng các hạt rắn vào các ống xả. Sự bố trí các ống
xả theo dọc trục cho phép đảm bảo sự hoàn chỉnh tường ngoài của trống và làm cho
nó có độ bền cơ học lớn. Sự tồn tại vòng hãm làm cho đường kính nhỏ lại nhằm
giảm khối lượng và tăng độ bền thiết bị nhưng cho phép đạt tốc độ cao
Động cơ 12 được lắp trên bệ, truyền động quay tới trục trống nhờ đai đơn dẹt.
Khớp nối từ tính 11 bảo đảm việc mở và dừng trục một cách êm thuận. Máy phân ly
này được trang bị bộ hãm bằng thủ công để tác động tới tang của thùng chứa dầu
đặt ở trong đáy vỏ trục.
Nạp chất lỏng phân ly ban đầu vào trống từ trên theo ống tâm cố định 1, rồi
qua bộ phân phối để vào bộ đĩa 7, tại đây các hạt rắn được tách ra. Các hạt rắn được
bắn xuyên tâm theo hướng tác động của các lực ly tâm và được tháo xuống đĩa, rơi
xuống mép đĩa và được đẩy ra khỏi khoảng giữa các đĩa vào ngoại vi đã được phân
bố của túi, tại đây các hạt được gom lại.
Chất lỏng trong chảy lên miệng trống và được tháo ra nhờ đĩa áp lực 4. Trên
đĩa áp lực có vật đệm kín 5.

Tiến hành phun gián đoạn các hạt rắn, cứ 4 đến 5 phút phun một lần trong khi
chất lỏng được nạp liên tục và không ngừng hoạt động. Các ống xả dọc trục 6 được
nối với các van. Trong điều kiện bình thường, các van được đóng lại nhờ tấm chắn
lò xo. Để đẩy các hạt rắn, tấm chắn hạ xuống nhờ thổi đột ngột không khí vào trục
rỗng của trống. Khi đó các van được mở ra và các hạt rắn được tháo vào vòng gom.
Các hạt rắn được tháo ra từ vòng gom vào xiclon, sau đó được tháo ra ngoài dưới áp
suất của lực ly tâm.
- 22 -
Thiết bị phân ly này gồm có máy phân ly 3, trạm điều khiển 2, tủ 1 có thiết vị
chuyển mạch và bộ van 4. Tất cả các công đoạn được thực hiện ở chế độ tự động.

Hình 1.11 Sơ đồ thiết bị phân ly AX-213 của hãng α -Lavale
I.6 Tính toán năng suất thiết bị phân ly
Hiệu suất phân ly tỉ lệ với với số vòng quay của trống, đường kính của nó,
kích thước các hạt, với sự khác biệt giữa các pha rắn và pha lỏng. Khi tăng độ nhớt
của môi trường thì hiệu suất phân ly giảm.
Năng suất phân ly tính theo thể tích huyền phù được nạp vào trong một giây
(m
3
/s)

Trong đó:
η

- Hiệu suất của trống quay trong máy phân ly ( lấy bằng 0,25)
K
c
- Hệ số
 - Tốc đọ góc của trống, độ/s;
i - Lượng đĩa;

- 23 -
 - Góc nghiêng tạo nên côn đĩa,độ (=45-60)
R
max
và R
min
- Bán kính lớn nhất và bán kính nhỏ nhất của đĩa, m;

1
và 
2
- Tỉ trọng pha rắn và môi trường, kg/m
3
;
 - Độ nhớt động học của hệ phân tán, Pa.s;
R - Bán kính quy đổi của hạt rắn, m;
C
d
và C
c
- Phần thể tích các hạt rắn trong huyền phù và trong chất cô, %;
Công thức qui đổi được sử dụng để tính các máy phân ly bằng phương pháp
phun. Hệ số cô tính đến ảnh hưởng hàm lượng pha rắn hay tựa pha rắn.Trị số hệ số
cô phụ thuộc vào nồng độ huyền phù nạp vào máy và được nêu ở bảng sau:
Bảng 1.3 Trị số hệ số cô
C
d
K
c
C

d
K
c
10
20
30
1
0.8694
0.7558
40
50
60
0.6572
0.5712
0.4966
Tốc độ lắng của các hạt trong máy phân ly (m/s)

Trong đó:
d : Đường kính hạt rắn, m;
 : Số vòng quay của trống, vòng/phút;

r
: Tỉ trọng pha rắn, Kg/m
3


l
: Tỉ trọng pha lỏng, Kg/m

 : độ nhớt động học, Pa.s