Tính toán thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy tàu chở dầu 13500 t

Thêm vào đó, gắn liền với những quy định của Đăng Kiểm, các Luật và công ước Quốc Tế những yêu cầu của chủ tàu về sự an toàn của con tàu trong quá trình hành hải, cộng với sự định hướng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA MÁY TÀU BIỂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA MÁY TÀU BIỂN

Lương Thanh Long Th.s Lê Đình Dũng

3

NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Tinh thần thái độ, sự cố gắng của sinh viêntrong quá trình làm luận văn:

2 Đánh giá chất lượng luận văn tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trên các mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh và các bản vẽ):

3 Chấm điểm của giáo viên hướng dẫn

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Hải Phòng, ngày tháng năm 2015

Giáo viên hướng dẫn

Th.s Lê Đình Dũng

ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

4

1 Đánh giá chất lượng luận văn tốt nghiệp về các mặt: thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng bản thuyết minh, bản vẽ, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn:

2 Chấm điểm của giáo viên phản biện (Điểm ghi bằngsố và chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Giáo viên phản biện MỤC LỤC MỞ ĐẦU 9

1.1 Lý do chọn đề tài 9

1.2 Mục đích 9

5

1.3 Phương pháp nghiên cứu 10

1.4 Ý nghĩa 10

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 11

1.1 Giới thiệu tàu 11

1.2 Tổng quan về bố trí buồng máy 13

1.3 Hệ trục 20

1.4 Giới thiệu các thiết bị phòng cháy chữa cháy 20

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁYCHỮA CHÁY 21 2.1 Mục đích an toàn chống cháy và các yêu cầu về chức năng 21

2.2 Tổng quan về hệ thống báo cháy và chữa cháy 22

2.3 Tổng quan về hệ thống chữa cháy 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÒNG VÀ CHỮA CHÁY 21

3.1 Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng bọt 28

3.1.1 Mục đích và chức năng 28

3.1.2 Phân tích lựa chọn loại bọt cho hệ thống 28

3.1.3 Các quy định về hệ thống chữa cháy bằng bọt 30

3.1.4 Tính toán và thiết kế 34

3.2 Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng CO2 39

3.2.1 Mục đích và chức năng 39

3.2.2 Các quy định của hệ thống 40

3.2.3 Tính toán hệ thống CO2 42

3.3 Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước trên boong 59

3.3.1 Mục đích và chức năng của hệ thống chữa cháy bằng nước 59

3.3.2 Các quy định của hệ thống 59

3.3.3 Tính toán hệ thống 66

3.3.4 Tính toán thủy lực 68

3.4 Tính toán thiết kế hệ thống bình chữa cháy di động 74

3.4.1 Mục đích, chức năng 74

3.4.2 Các quy định chung hệ thống 74

6

3.4.3 Thiết kế hệ thống 77

3.5 Thiết kế hệ thống báo cháy tự động 82

3.5.1 Mục đích và chức năng 82

3.5.2 Phân tích lựa chọn hệ thống phát hiện và báo cháy trên tàu 82

3.5.3 Lựa chọn hệ thống phát hiện và báo cháy cho tàu chở dầu 13500 T 83

3.5.4 Quy định chung 84

3.5.5 Thiết kế hệ thống phát hiện và báo cháy 88

3.5.6 Bố trí các đầu báo, chuông, đèn nút ấn 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.4.1:Các thiết bị phòng cháy chữa cháy trên tàu 14

7

Bảng 3.2.1:Tính toán lượng CO2 cho các buồng 38

Bảng 3.2.2:Bảng quy cách đường ống 39

Bảng 3.2.3:Bảng chiều dài ống trong buồng máy 40

Bảng 3.2.4:Bảng chiều dài ống trong buồng phân ly 40

Bảng 3.2.5:Bảng chiều dài ống trong buồng máy lái 40

Bảng 3.2.6:Bảng chiều dài ống trong buồng bơm 40

Bảng 3.2.7:Bảng hệ số tổn thất đường ống theo kết cấu 41

Bảng 3.2.8:Bảng tiêu chuẩn vòi phun 41

Bảng 3.2.9:Bảng kết quả lựa chọn vòi phun cho buồng máy 44

Bảng 3.2.10:Bảng tính toán thủy lực đường ống cho buồng máy 45

Bảng 3.2.11:Bảng kết quả lựa chọn vòi phun cho buồng bơm 50

Bảng 3.2.12:Bảng tính toán thủy lực đường ống cho buồng bơm 50

Bảng 3.3.1:Tính chọn bơm 59

Bảng 3.3.2:Tổng hệ số tổn thất 61

Bảng 3.3.3:Tính hệ số tổn thất ma sát 62

Bảng 3.3.4:Tính hệ số tổn thất cục bộ 63

Bảng 3.3.5:Xác định áp suất tại các họng 64

Bảng 3.4.1:Bố trí bình xách tay 71

Bảng 3.5.1:Thống kê thiết bị báo cháy 79

8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 3.1:Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy bằng bọt 28

Hình 3.2.2:Sơ đồ nguyên lý hệ thống 36

Hình 3.2.3:Sơ đồ không gian hệ thống CO2 42

Hình 3.2.4:Sơ đồ tính hệ thống CO2 buồng máy 43

Hình 3.2.5:Sơ đồ tính hệ thống CO2 buồng bơm 49

Hình 3.3.1:Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống chữa cháy bằng nước 61

9

MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Phòng cháy và chữa cháy trên tàu biển nói riêng và việc phòng cháy, chữa cháy nói chung là một công việc rất cần thiết và quan trọng, nhằm hạn chế đến thấp nhất các nguy cơ về hoả hoạn và thực hiện chữa cháy một cách

có hiệu quả khi có cháy xảy ra, đảm bảo an toàn tính mạng cũng như tài sản của con người

Hằng năm có rất nhiều vụ cháy lớn nhỏ xảy ra, đặc biệt là trên vận tải đường thủy Theo số liệu thống kê về các vụ tai nạn đã xảy ra trên biển thì các vụ tai nạn xảy ra do nguyên nhân cháy nổ tương đối nhiều, khoảng 10%

cá biệt có năm 22% Mà nguyên nhân chủ yếu là do sơ xuất, bất cẩn…của con người

Xã hội ngày càng phát triển kéo theo suy nghĩ, ý thức, trách nhiệm của con người ngày càng được nâng cao hơn Đó là việc nhận thức về sự nguy hiểm, sự thiệt hại vô cùng lớn do cháy nổ gây ra Thêm vào đó, gắn liền với những quy định của Đăng Kiểm, các Luật và công ước Quốc Tế những yêu cầu của chủ tàu về sự an toàn của con tàu trong quá trình hành hải, cộng với

sự định hướng và giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn là những lý do

em lựa chọn cho mình đề tài thiết kế tốt nghiệp:

“ Tính toán thiết hệ thống phòng cháy chữa cháy tàu chở dầu 13500T ”

Đề tài đi sâu vào nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính toán, thiết kế các hệ thống phòng và chữa cháy cho tàu dầu có tính khả thi cao và là cơ sở cho việc thiết kế các hệ thống khác đối với các tàu chở dầu nói riêng, các tàu chở hàng nói chung trong các nhà máy đóng tàu trong cả nước

11

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu tàu

1.1.1 Loại tàu , công dụng

Tàu chở dầu tải trọng 13.500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang Tàu được thiết kế để chở các loại hàng hoá sau: dầu nhiên liệu, dầu phản lực, dầu hoả (dầu kerosin) Tàu được lắp máy chính mang nhãn hiệu 7S35MC-MK7 của hãng MAN B&W, có công suất 5180 kW, vòng quay định mức 173 v/p, truyền động trực tiếp 01 hệ trục chân vịt

1.1.2 Vùng hoạt động , cấp thiết kế

Tàu được đóng thoã mãn theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN21: 2010 Ngoài ra còn đảm bảo:

+ Các luật hàng hải của quốc gia mà tàu đăng ký;

+ Công ước quốc tế cho an toàn sinh mạng trên biển 1974 cùng với nghị định 1978 và công ước sửa đổi 1983;

+ Công ước quốc tế về ô nhiễm môi trường do tàu hoạt động trên biển Marpol 1973 cùng với nghị định 1978 và có bổ sung 1993

Tàu được thiết kế tương ứng cho vùng hoạt động không hạn chế mà khu vực chính là châu Á, Trung đông và vùng ven biển Việt nam.Cấp thiết kế: biển không hạn chế

1.1.3 Các thông số cơ bản của tàu

_ Chiều dài toàn bộ : Lmax = 145,3 m;

_ Chiều dài giữa hai đường vuông góc: L = 136,6 m;

12

_ Máy chính: 7S35MC – MK7 MAN B&W;

1.1.4 Bố trí chung toàn tàu

1.1.5 Các khoang chính:

_ Khoang mũi: được bố trí từ sườn 163 đến sườn 180;

_ Khoang hàng bao gồm 5 khoang và được bố trí như sau:

+ Khoang hàng số I được bố trí từ sườn 137 đến sườn 163;

+ Khoang hàng số II được bố trí từ sườn 111 đến sườn 136;

+ Khoang hàng số III được bố trí từ sườn 89 đến sườn 110;

+ Khoang hàng số IV được bố trí từ sườn 65 đến sườn 88;

+ Khoang hàng số V được bố trí từ sườn 43 đến sườn 64;

_ Khu vực động cơ (buồng máy) được bố trí từ sườn 9 đến sườn 35;

_ Khoang đuôi được bố trí từ sườn 0 đến sườn 9;

_ Khoang bơm (buồng bơm) được bố trí từ sườn 35 đến sườn 42

Khoảng cách giữa các sườn trong khoang hàng là 800 mm, ở trong buồng máy và khoang mũi là 700 mm Khu vực hàng hoá được ngăn cách với khu vực máy móc phía sau bởi ngăn cách ly và buồng bơm Khu vực hàng hóa được ngăn cách với vách chống va bởi các két nước dằn và buồng chân vịt mũi

Đáy đôi:

_ Đáy đôi trong buồng máy:

_Buồng máy được bố trí phía đuôi tàu từ sườn 5 đến sườn 35 Các thiết bị buồng máy được điều khiển trực tiếp tại chỗ và bao gồm: máy chính, các tổ máy phát điện, các thiết bị phục vụ cho hệ thống động lực, trang thiết bị sửa chữa nhỏ trong buồng máy

_Trong buồng máy bố trí các két liền mạn dùng để chứa nhiên liệu, các két trực nhật và các két lắng được bố trí trong buồng máy tại khe hở của các két dự

Các thông số kỹ thuật của động cơ:

_ Suất tiêu hao nhiên liệu ge = 178 g/kw.h;

Động cơ có tính năng tự động điều chỉnh áp suất cháy lớn nhất để đảm bảo hiệu suất tối ưu trong dải hoạt động Động cơ được điều khiển và vận hành từ buồng điều khiển và buồng chỉ huy Ngoài ra động cơ còn được vận hành sự cố với điều khiển tại chỗ theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất và yêu cầu của quy phạm

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: 1 m2

_ Bơm cấp nước cho bộ gia nhiệt máy chính:

_ Két thoát khí nhiên liệu máy chính:

Năng suất đốt dầu: 1,4 t/h hơi bảo hoà;

Năng suất tận dụng nhiệt khí xả: 0,7 t/h;

Nồi hơi có dạng hình trụ đứng, kết cấu hàn Có khả năng làm việc cả hai phần, đốt dầu và tận dụng nhiệt khí xả Phần tận dụng nhiệt khí xả có thể sinh hơi khô trong trường hợp sự cố Lượng hơi dư thừa được dẫn tới bình ngưng tụ thông qua một van hãm

Trục trung gian dài 6490 mm được bố trí trên một gối đỡ, với mặt bích cứng ở hai đầu và được nối cứng với các trục hai đầu bằng bulông thuỷ lực và được bôi trơn bằng dầu

1.4 Giới thiệu các thiết bị phòng cháy chữa cháy

Bảng 1.4.1: Các thiết bị phòng cháy chữa cháy trên tàu

21

và cảnh báo cháy Các chuông báo cháy khu vực

Chuông báo cháy chung

2 Hệ thống chữa

cháy bằng nước

Các bơm chữa cháy

Các đường ống chữa cháy

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY

CHỮA CHÁY 2.1 Mục đích an toàn chống cháy và các yêu cầu về chức năng

2.1.1 Mục tiêu an toàn chống cháy

a Ngăn ngừa khả năng cháy nổ;

b Giảm tác hại của hỏa hoạn tới con người;

c Giảm tác hại của hỏa hoạn tới tàu, hàng hóa trên tàu và môi trường;

d Cách ly, kiểm soát và dập cháy, nổ tại buồng phát sinh;

e Có đủ các phương tiện và dễ dàng thực hiện thoát hiểm cho hành khách và thuyền viên

22

2.1.2 Các yêu cầu về chức năng

Để thực hiện được các mục tiêu về an toàn chống cháy nêu ở mục 2.1.1 trên, các yêu cầu về chức năng dưới đây được đưa vào các quy định của chương này khi phù hợp:

a Chia tàu ra thành các không gian thẳng đứng chính và nằm ngang băng các kết cấu ngăn chia và chịu nhiệt;

b Tách biệt các buồng ở với các phần còn lại của tàu bằng các kết cấu ngăn chia và chịu nhiệt;

c Sử dụng hạn chế các vật liệu dễ cháy;

d Phát hiện cháy tại vùng phát sinh;

e Cô lập đám cháy và dập cháy tai buồng phát sinh;

f Bảo vệ các phương tiện thoát hiểm và các lối vào để chữa cháy;

g Tính sẵn sàng có thể sử dụng của các phương tiện chữa cháy;

h Hạn chế đến mức tối thiểu khả năng bắt lửa của khí dễ cháy thoát ra

2.2.2 Nhiệm vụ của các thiết bị trong hệ thống

a Trung tâm điều khiển hệ thống

Nơi hiển thị những thông tin liên quan đến trạng thái hoạt động của hệ thống Khi có báo động hoặc có lỗi kỹ thuật, nó báo cho biết nơi nào đã xảy

ra sự cố, nhờ đó con người có thể nhanh chóng chọn biện pháp đối phó thích hợp

23

Trung tâm điều khiển hệ thống nhận tín hiệu ngõ vào từ các thiết bị khởi báo (đầu báo khói, đầu báo nhiệt, công tắc khẩn,…) và phát ra tín hiệu tới các ngõ ra (chuông, còi, loa phóng thanh, đèn báo cháy, )

b Đầu báo khói

Đặt ở phía trên trần, tại nhưng nơi mà tiên liệu sẽ có khói xuất hiện như

là dấu hiệu đầu tiên khi có cháy xảy ra Khói xuất phát từ nguồn cháy, bay lên cao, xâm nhập vào bầu cảm ứng của đầu báo khói và kích hoạt tín hiệu báo động, truyền về tủ báo cháy

Đầu báo khói phổ biến hiện nay là đầu báo khói quang điện, spot hoặc beam

c Đầu báo nhiệt

Đặt phía trên trần, tại những nơi mà tiên liệu hơi nóng (nhiệt) xuất hiện trong bầu không khí xung quanh đầu báo như là dấu hiệu đầu tiên khi có cháy xảy ra Nhiệt phát ra từ nguồn cháy, kích hoạt bộ phận cảm biến nhiệt của đầu báo và kích hoạt tín hiệu báo động, truyền về tủ báo cháy

Có 2 loại đầu báo nhiệt: Đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia tăng Đầu báo nhiệt cố định kích hoạt tín hiệu báo động khi nhiệt độ xung quanh tăng lên tới một giá trị đặt trước

Đầu báo nhiệt gia tăng kích hoạt tín hiệu báo động khi nhiệt độ xung quanh đột ngột tăng lên bất thường trong một khoảng thời gian ngắn

d Đầu báo lửa

Phát hiện tia cực tím phát ra từ ngọn lửa Nó rất nhạy cảm với tia lửa, thường được dùng tại những môi trường vô cùng nhạy cảm, dễ bắt lửa, thí

dụ như kho chứa nhiên liệu

e Công tắc khẩn

Nếu những thiết bị khởi báo trên là loại thiết bị kích hoạt tự động thì công tắc khẩn là loại thiết bị kích hoạt thủ công Nói cách khác, con người có thể chủ động kích hoạt tín hiệu báo cháy bằng cách tác động vào thiết bị này

24

mối khi chính mình tận mắt phát hiện cháy trước khi các thiết bị báo cháy khởi kích

f Chuông, còi, loa phóng thanh, đèn báo cháy

Thông báo sự cố về cháy cho những thuyền viên đang làm việc, sinh hoạt trong khu vực có ảnh hưởng đặc biệt

2.3 Tổng quan về hệ thống chữa cháy

2.3.1 Mục đích, yêu cầu của hệ thống

Hệ thống chữa cháy có nhiệm vụ là khống chế và nhanh chóng dập tắt đám cháy trong khoang phát cháy ban đầu Để thực hiện mục đích này, phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:

a Các hệ thống chữa cháy cố định phải được trang bị có lưu ý thích đáng đến nguy cơ phát cháy của buồng được bảo vệ

b Các thiết bị dập cháy phải luôn sẵn có

2.3.2 Các hệ thống cứu hỏa sử dụng trên tàu

để giữ oxi ở dưới 8%, tàu sẽ tránh khỏi các nguy cơ nổ một két nguyên vẹn Điển hình được thực hiện bằng việc thêm vào không gian các két một khí có

ít oxi hơn ( thường là 5% hoặc ít hơn) không khí, nơi mà có lượng oxi tập trung là 21% Tất nhiên, khi một két được mở, như trong một sự va chạm, oxi có thể chui vào két bất chấp IGS

b Hệ thống chữa cháy bằng nước

25

Hệ thống chữa cháy bằng nước phù hợp với chữa cháy bề mặt, cho phép

dập tắt đám cháy bằng tia nước mạnh Hệ thống này có kết cấu đơn giản, sử dụng dễ dàng và hoạt động tin cậy Vì vậy, hệ thống chữa cháy bằng nước được sử dụng rất phổ biến trên tàu Hệ thống chữa cháy bằng nước được sử dụng cho tất cả các buồng trên tàu trừ trường hợp cháy dầu và nhiên liệu

Ngăn chặn và dập cháy nhanh chóng trong không gian phát sinh đám cháy

Chữa các đám cháy do các chất rắn gây ra và các đám cháy có thể sử dụng

để chữa các đám cháy nhỏ của một số loại chất lỏng như sơn, dầu pha sơn

bề mặt của chất lỏng bằng cách hấp thụ một phần nhiệt nào đó

ra khỏi không gian này

Khí CO2 có một hiệu quả dập tắt bằng cách làm giảm lượng khí oxi trong không khí xuống đến một tỉ lệ mà sự cháy không thể xảy ra Bản thân bạn phải hiểu biết đầy đủ thiết bị con tàu của mình

26

e Hệ thống chữa cháy bằng bụi nước

Nước phải trực tiếp tiếp xúc với lửa để tăng thêm hiệu quả dập tắt cháy Hiệu quả thể hiện khi nước thay đổi thành thể hơi Nước được làm nóng từ lửa theo đường bay hơi, hơi nước thay thế không khí và oxy một cách liên tục Bởi vì nước không bay hơi, nó có thể làm tăng thiệt hại cho đối tượng

Để đạt được bay hơi lớn nhất, nước phải có mặt thoáng đủ lớn khi đưa vào khu vực đốt nóng Một vòi phun thưa phải đạt được: nước chảy thành giọt, giọt càng nhỏ, bề mặt càng lớn Giọt nước đường kính 1mm có mặt thoáng 0,126 cm2, hay là lượng nước nhỏ giọt đường kính 0,1mm có mặt thoáng 1,26 cm2 Những giọt nước càng nhỏ, không khí đi qua càng nhỏ là cần thiết.Với một giọt nước cỡ 0,2 – 0,3 mm, tỉ lệ thích hợp nhất giữa không khí

đi qua và mặt thoáng vẫn tồn tại Bằng việc xuyên qua càng nhiều càng tốt, phun nước vào phần nóng nhất của đám cháy, tạo lên hiệu quả lớn nhất

f Bột hóa chất khô

Bột hoá chất khô được xả ra từ một bình cứu hoả tạo ra một đám bụi bay

tự do Nó hiệu quả nhất vào lúc đầu quá trình cháy ở khu vực cầu tàu hoặc trên boong của tàu nhưng cũng có thể sử dụng ở những không gian bị hạn chế Bột đặc biệt hữu ích cho những chất lỏng đang cháy rò gỉ từ những đường ống hoặc những chỗ nối Bột không dẫn điện do vậy phù hợp với những đám cháy liên quan đến điện Nó phải được phun trực tiếp vào đám cháy

Bột hoá chất có tác dụng làm mát không đáng kể và không bảo vệ chống lại được hiện tượng cháy lại phát sinh, ví dụ từ những bề mặt kim loại nóng Những loại bột hoá chất khô có thể gây ra sự phá hỏng lớp phủ bọt (mà cứu hoả bằng bọt tạo ra) và chỉ những bột hoá chất khô phù hợp mới được

sử dụng cùng với bọt Hoá chất khô cản trở và trở lên không có tác dụng nếu

nó bị ẩm trong quá trình cất giữa hoặc khi bình cứu hoả đang đầy

27

g Khí FM200

Khí FM200 có tên khoa học là Heptafluoropropane và công thức hóa học là C3F7H Là chất khí sạch, không màu, không mùi, chứa cacbon, hydro và flo Khi không phá hủy tầng ozone, không gây hại cho các thiết bị điện tử, không gây hại đến sức khỏe con người Hệ thống dập cháy theo phương thức vật lý, các phân tử khí nhanh chóng hấp thụ mạnh nhiệt lượng của đám cháy, làm cho đám cháy được dập tắt trong thời gian nhanh nhất FM200 sử dụng để dập tắt các đám cháy loại A, B và các đám cháy liên quan đến thiết bị điện

h Hệ thống chữa cháy bằng nước áp lực cao (hệ thống phun sương)

Hệ thống chỉ dùng cho một số khu vực được chọn như: máy chính, nồi hơi, cabin (tàu khách), tàu phân ly…để tránh làm hư hại đến máy móc và các thiết bị Các đầu phun của hệ thống được bố trí sao cho khi phun có thể bao trùm toàn bộ thiết bị Khi nước được phun dưới dạng sương mù thì các hạt sương sẽ chiếm hết thể tích O2 để dập đám cháy một cách dễ dàng Ở hệ thống này có các đầu cảm biển lửa và cảm biến khói cho từng vùng, chỉ khi nào hai cảm biến cùng hoạt động thì nước mới được phun

Kết luận:

Qua phân tích mục đích của từng hệ thống phòng và chữa cháy trên tàu, đối với tàu chở dầu 13500T ta lựa chọncác hệ thống phòng và chữa cháy sau:

1 Hệ thống chữa cháy bằng nước

2 Hệ thống chữa cháy bằng bọt trên boong

3 Hệ thống chữa cháy bằng khí CO2

4 Hệ thống bình chữa cháy di động

5 Hệ thống báo cháy tự động

28

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY 3.1 Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng bọt

3.1.1 Mục đích và chức năng

Mục đích của hệ thống được sử dụng để đối phó với lửa ở trong khu vực hàng hóa, trên boong hàng, trong buông bơm hoặc trong khu vực máy móc Hệ thống cứu hỏa bằng bọt có các két chứa bọt tập trung Nước từ những bơm cứu hỏa pha với bọt tập trung từ két theo một tỷ lệ nhất định và sau đó dung dịch bọt được vận chuyển tới những đường ống cung cấp tới những điểm cứu hỏa

Bọt là một sự tập trung của rất nhiều bong bong nhỏ, có tỷ trọng thấp hơn dầu hoặc nước, chúng chuyển động băng qua bề mặt của chất lỏng đang cháy và hình thành lên một lớp phủ bằng bọt ngăn cách chất lỏng tiếp xúc với không khí

Nó cũng sẽ giảm nhiệt độ bề mặt của chất lỏng bằng cách hấp thụ một phần nhiệt nào đó

3.1.2 Phân tích lựa chọn loại bọt cho hệ thống

3.1.2.1 Giới thiệu các loại bọt

Có một số loại bọt khác nhau Chúng bao gồm bọt Protein, bọt fluoro, và bọt nhân tạo

protein-Bọt nhân tạo được chia thành bọt hình thành từ nước (AFFF) và bọt có nguồn gốc từ hidrocacbon

Thông thường bọt protein, bọt protein- fluoro và bọt AFFF được sử dung ở mức 3% tới 6% về thể tích với nước Bọt có nguồn gốc từ hidrocacbon sử dụng

ở mức 1% tới 6% về thể tích

Bọt có tính giãn nở cao có khả năng giãn nở từ tỉ số 150:1 tới 1500:1 Nó có nguồn gốc từ hidrocacbon và được sử dụng để dập tắt lửa trong một khu vực khoảng không khép kín bằng cách choán đầy bọt không gian đó rất nhanh do vậy ngăn chặn sự xâm nhập của không khí Thiết bị tạo bọt có thể là cố định

29

hoặc di động Bọt có tính giãn nở lớn không phù hợp sử dụng trong nhữn khu vực bên ngoài bởi vì nó không thể sẵn sang tiếp xúc trực tiếp tới một đám cháy

và bị phân tán bởi một cơn gió nhẹ

Bọt giãn nở trung bình có khả năng giãn nở từ khoảng 3:1 tới 15:1 Nố cũng

có nguồn gốc từ hidrocacbon tương tự như bọt có tính giãn nở cao, nhưng sự cho hơi vào không yêu cầu quạt Một thiết bị tọa bọt di động có thể được sử dụng để đưa lượng bọt vào trong một đám cháy, nhưng điều này cũng bị hạn chế

và bọt có khả năng bị phân tán trong những cơn gió vừa phải

Bọt có tính giãn nở thấp có khả năng giãn nở từ khoảng 3:1 tới khoảng 15:1

Nó được làm từ chất protein hoặc nhân tạo và được sử dụng tới những đám cháy

ở trong két Bọt này có khả năng chịu được gió Bọt được phun trực tiếp vào những đám cháy dầu mỏ lỏng Bọt sẽ không đến tiếp xúc với bất kì một thiết bị điện nào Bọt không được trộng ở trong kho Tuy nhiên, một số bọt được tạo ra phù hợp khi áp dụng tới một đám cháy đồng thời Tính hợp nhau của các thành phần bọt là nhân tố tốt khi kết hợp các quá trình với những độ phức tạp khác nhau

Trong một kho ở nhiệt độ cao bọt tiếp xúc với không khí sẽ tạo ra bùn đặc Điều này có thể ảnh hưởng tới khả năng dập lửa( chính là khả năng giãn nở) Do vậy những mẫu bọt sau một khoảng thời gian sẽ phải đưa về nhà sản xuất để kiểm tra và đánh giá phù hợp

3.1.2.2 Phân tích lựa chọn loại bọt cho hệ thống

Bọt có tính giãn nở thấp được làm từ chất protein hay nhân tạo

Ưu điểm của loại bọt này so với bọt có tính giãn nở cao và bọt có tính giãn

nở trung bình là nó có khả năng chịu đươc gió Bọt có thể phun trực tiếp vào các đám cháy dầu mỏ lỏng

Do vậy sử dụng loại bọt này cho hệ thống cứu hỏa trên boong là rất phù hợp Vậy ta sẽ lựa chọn loại bọt có tính giãn nở thấp để tính toán và thiết kế hệ thống cứu hỏa bằng bọt trên boong cho tàu chở dầu 13500 T

d Phân tích lựa chọn tỷ lệ bọt có tính giãn nở thấp

Bọt có tính giãn nở thấp bao gồm ba loại chính:

an toàn không cao

Với loại bọt có tính giãn nở thấp tỷ lệ 3% thì hiệu quả dập tắt các đám cháy, thời gian dập tắt, tính an toàn trong chữa cháy ở mức trung bình

Với loại bọt giãn nở tỷ lệ thấp tỷ lê 6% hiệu quả dập tắt các đám cháy cũng là rất cao, tính an toàn cao, thời gian dập tắt cũng là rất nhanh Giá thành tương đối

rẻ

Do đó ta chọn loại bọt có tính giãn nở thấp tỷ lệ 6% để tính toán và thiết kế

hệ thống cứu hỏa bằng bọt cố định trên boong

3.1.3 Các quy định về hệ thống chữa cháy bằng bọt

( Trích: Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN21:2010)

3.1.3.1 Quy định chung

31

a Dung dịch và chất tạo bọt

“ Tốc độ cung cấp dung dịch bọt không được nhỏ hơn giá trị lớn nhất trong

các giá trị sau đây:

- 0,6 ( l/phút ) trên một mét vuông diện tích boong của khu vực két hàng, ở đây diện tích khu vực các két hàng là tích của chiều rộng lớn nhất của tàu nhân với tổng chiều dài dọc của các khu vực boong két hàng;

- 6 ( l/phút ) trên một mét vuông diện tích mặt cắt ngang của két có diện tích mặt cắt ngang của két có diện tích tiết diện ngang lớn nhất; hoặc

- 3 ( l/phút ) trên một mét vuông diện tích được bảo vệ bởi đầu phun bọt lớn nhất, diện tích này nằm toàn bộ phía trước đầu phun, nhưng không được nhỏ hơn 1.250 ( 1/ph)

Phải trang bị đủ chất tạo bọt để đảm bảo ít nhất tạo được bọt trong 20 phút, đối với các tàu dầu có trang bị hệ thống khí trơ hoặc 30 phút đối với tàu dầu không được trang bị hệ thống khí trơ khi áp dụng tốc độ cung cấp bọt quy định, lấy giá trị phù hợp nhất Hệ số nở của bọt (có nghĩa là tỷ số của thể tích bọt sinh

ra trên thể tích của hỗn hợp nước và chất tạo bọt được cung cấp) thông thường phải không lớn hơn 12/1 Nếu các hệ thống cần thiết tạo bọt có hệ số giãn nở thấp nhưng hệ số nở lớn hơn 12/1 chút ít, thì lượng dung dịch bọt sử dụng được phải được tính như đối với các hệ thống có hệ số nở12/1 Nếu sử dụng bọt có hệ

số nở trung bình (trong khoảng 50/1 đến 150/1), thì tốc độ cung cấp bọt và sản lượng của sung phun bọt phải thỏa mãn các yêu cầu của Chính quyền hành chính.”

b Súng và đầu phun bọt

“ Bọt từ hệ thống cố định phải được cung cấp bằng các súng phun bọt hoặc các đầu phun bọt Mỗi súng phun bọt phải cung cấp ít nhất 50% lượng bọt yêu cầu Trên các tàu dầu có trọng tải nhỏ hơn 4.000 tấn, Chính quyền hành chính có thể không yêu cầu phải trang bị các súng phun bọt mà chỉ cần

trang bị đầu phun bọt Tuy nhiên, trong trường hợp này mỗi đầu phun bọt phải

có khả năng cung cấp ít nhất là 25% lượng bọt yêu cầu

32

Sản lượng của bất kỳ đầu phun nào phải ít nhất bằng 3 ( l/phút ) trên một mét vuông diện tích boong được sung phun này bảo vệ, toàn bộ diện tích đó phải nằm phía trước súng phun Sản lượng này phải không được nhỏ hơn 1.250 ( l/phút )

Sản lượng của bất kỳ đầu phun bọt nào không được nhỏ hơn 400 ( l/phút ) và tầm phun của nó trong điều kiện không khí tĩnh không được nhỏ hơn 15 m.”

Một súng phun và đầu nối ống mềm cho đầu phun bọt phải được bố trí cả ở mạn trái và mạn phải phía trước thượng tầng đuôi hoặc các khu vực sinh hoạt hướng về phía boong các két hàng Trên các tàu dầu có trọng tải nhỏ hơn 4.000 tấn, phải bố trí đầu nối ống mềm cho đầu phun bọt ở cả mạn trái và mạn phải phía trước thượng tầng đuôi hoặc các khu vực sinh hoạt hướng về phía boong két hàng.”

e Đầu phun

“ Phải trang bị không ít hơn 4 đầu phun bọt Số lượng và vị trí của các lỗ xả bọt chính phải sao cho bọt từ ít nhất 2 đầu phun bọt có thể phun trực tiếp tới bất

kì phần nào của diện tích mặt boong két hàng

Phải trang bị các đầu phun bọt nhằm đảm bảo sử dụng linh hoạt trong quá trình chữa cháy và để phun bọt vào những khu vực được bảo vệ bằng súng phun.”

f Van cách ly

33

“ Phải bố trí các van trên đường ống dẫn bọt chính và đường ống chữa cháy chính khi nó là một phần của hệ thống bọt trên boong, ngay trước mỗi súng phun để cách ly được các phần bị hư hỏng của các hệ thống ống này.”

3.1.3.1 Hệ thống chữa cháy cố định bằng bọt có độ nở cao

“ Khối lượng và tính năng của bọt

(1) Hệ thống chữa cháy cố định bằng bọt có độ nở cao phải được Đăng kiểm duyệt

(2) Mọi hệ thống chữa cháy cố định bằng bọt có độ nở cao theo yêu cầu trong buồng máy phải xả được nhanh chóng qua miệng phun cố định một lượng bọt đủ

để lấp đầy buồng được bảo vệ lớn nhất với tốc độ ít nhất 1 mét chiều cao trong 1 phút Lượng chất lỏng tạo bọt dữ trữ phải đủ để tạo ra một thể tích bọt bằng 5 lần thể tích của buồng được bảo vệ lớn nhất Độ nở của bọt không được vượt quá 1000/1

(3) Đăng kiểm có thể cho phép dùng những hệ thống và tốc độ xả khác nếu xét thấy chúng có khả năng bảo vệ tương đương

sự cách ly giữa máy tạo bọt và khoang được bảo vệ ít nhất là 450 mm Các ống dẫn bọt phải làm bằng thép có độ dầy không nhỏ hơn 5 mm Ngoài ra, phải đặt các bướm chặn (loại một hoặc nhiều cánh) bằng thép không gỉ có chiều dầy không nhỏ hơn 3 mm tại các lỗ mở ở biên của vách hoặc mặt boong giữa máy tạo bọt và khoang được bảo vệ Các bướm chặn phải tự động hoạt động (bằng điện, bằng khí nén hoặc thuỷ lực) khi điều khiển từ xa máy tạo bọt liên quan đến chúng

34

(3) Máy tạo bọt, nguồn điện cấp cho máy, chất lỏng để tạo bọt và các phương tiện điều khiển hệ thống phải tiếp cận được nhanh, dễ dàng để vận hành, và cố gắng bố trí tập trung ở những nơi không bị cản trở do đám cháy trong buồng được bảo vệ.”

Yêu cầu về lắp đặt

(1) Phải có thiết bị để phân phối bọt một cách hiệu quả qua hệ thống ống và van điều khiển hoặc vòi cố định tới các miệng phun tương ứng, để định hướng hữu hiệu dòng bọt bằng các đầu phun cố định lên những vị trí có nguy cơ cháy chủ yếu khác trong buồng được bảo vệ Các thiết bị phân phối bọt hữu hiệu phải được sự chấp nhận của Đăng Kiểm qua việc tính toán hoặc thử nghiệm

(2) Các phương tiện điều khiển của các hệ thống này phải dễ tiếp cận và vận hành đơn giản và phải được bố trí tập trung tại càng ít vị trí càng tốt ở những nơi không bị trở ngại do cháy trong buồng được bảo vệ.”

3.1.4 Tính toán và thiết kế

3.1.4.1 Sơ đồ nguyên lý

36

* Nguyên lý hệ thống

Khi có cháy xảy ra ta khởi động bơm chữa cháy cung cấp nước tới thiết bị định lượng (thiết bị trộn) đồng thời bơm bọt cũng khởi động vận chuyển bọt cô đặc từ bể chứa bọt tới thiết bị trộn, tại đây xảy ra quá trình trộn bọt cô đặc với nước tạo thành dung dịch bọt Sau đó chúng được đưa tới các họng, đầu phun bọt cố định tại đây dung dịch bọt kết hợp với không khí tạo thành bọt bao chum lên bề mặt đám cháy

3.1.4.2 Kích thước của khu vực được bảo vệ

+ Những khoang hàng trên boong diện tích A1

- Diện tích khoang hàng trên boong diện tích A1 tức là chiều rộng lớn nhất của con tàu (B1) nhân với tổng chiều dài của không gian các khoang hàng (L1)

- Chiều rộng của khoang hàng trên boong: B1= 20,8 m

- Chiều dài của khoang hàng trên boong: L1= 96,8 m

 A1 = B1 L1 = 20,8 96,8 = 2013,44 m2

+ Diện tích của khoang đơn rộng nhất

- Diện tích mặt cắt ngang của két đơn có diện tích lớn nhất

- Chiều dài của khoang đơn lớn nhất L2 = 20 m

- Chiều rộng của khoang đơn lớn nhất B2 = 9,2 m

- Lượng bọt cô đặc sẽ phải đảm bảo cung cấp cho ít nhất 30 phút hoạt động

- Loại bọt được chọn: bọt giãn nở thấp 6%

- Hệ số trộn nước biển: M = 6 %

- Thời gian hoạt động: T = 30 phút

- Định mức yêu cầu: Qmax = 1208,06 (lít/phút)

- Lượng bọt lỏng yêu cầu:

) ( 51 , 2174 100

30 6 06 , 1208 100

.

lít T

M Q

 Chọn kích cỡ của két theo tiêu chuẩn: 2,5 m3

+ Công suất súng phun

Theo tiêu chuẩn:

- Ít nhất 50% Qmin lượng bọt yêu cầu cung cấp như 3.3.2 sẽ được phân phối từ mỗi súng phun

 Qmin = Qmax 0,5 = 1208,06.0,5 = 604,03 (lít)

- Loại súng phun được chọn: M – ISI 65

- Áp suất thiết kế và súng phun: 5 bar

- Đường kính đầu phun: 16 mm

- Công suất súng phun Qm = 1750 (lít/phút)

- Chiều dài Ro = 50 m

38

- Khoảng cách từ súng phun tới phần xa nhất của diện thừa ra phía trước của đầu phun đó không được nhỏ hơn 75% chiều dài Ro

R = 0,75 x Ro = 0,75.50 = 37,5 m

+ Tính khoảng cách giữa các súng phun

Công suất bất kì của súng phun nào (Qm) cũng ít nhất phải là 3 (l/min) cho bọt lỏng trên 1m2 diện tích boong cần bảo vệ súng phun đó

- Khoảng cách từ súng phun trên thượng tầng đuôi tới các két phía đuôi tàu P1

) ( 01 , 56 4 , 10 3

1750 2

/

B

Qm a

- Khoảng cách giữa súng phun trên boong P2

) ( 04 28 8 , 20 3

1750

B

Qm a

+ Khoảng cách giữa các súng phun theo chiều dài R

- Khoảng cách từ súng phun trên thượng tầm đuôi đén két phía đuôi tàu P1:

m B

R b

P ( / 4 ) 2 37 , 5 2 ( 20 , 8 / 4 ) 2 37 , 14

1 2

- Khoảng cách giữa các súng phun trên boong P2

m B

R b

06 , 1208 100

) 100 (

max

phút lít M

Q

1000 100

60 6 06 1208 1000

100

60

+ Lưu lượng nhỏ nhất của bơm cứu hoả:

- Qh = 2x1 đầu phun vòi cung cấp = 800 (l/min)

h m Q

M Q

f 52 , 35 /

1000

60 1000

100

60

Hệ thống CO2 thông thường bao gồm nhiều chai CO2, khí CO2được dẫn đi vào đường ống phân phối từ các chai CO2 trên buồng CO2 đến những vị trí thích hợp lắp đặt vòi phun Tín hiệu báo động sẽ được phát ra ở những khoang khi xảy

ra cháy trước khi khí CO2 được xả vào để các thuyền viên trên tàu có đủ thời gian thoát ra khỏi những không gian này nhằm tránh bị ngạt khí

(2) Thể tích của các bình khí khởi động chuyển đổi thành thể tích của khí tự

do phải được bổ sung vào tổng thể tích của buồng máy khi tính số lượng khí chữa cháy cần thiết Có thể không cần bổ sung thể tích khí này nếu có lắp ống xả nối từ các van an toàn và dẫn trực tiếp ra ngoài trời

(3) Phải lắp thiết bị để thuyền viên kiểm tra một cách an toàn lượng khí chữa cháy trong bình chứa

(4) Các bình chứa khí chữa cháy và các bộ phận chịu áp lực đi kèm phải được thiết kế theo áp suất thoả mãn yêu cầu của Đăng Kiểm có xét tới vị trí và nhiệt độ tối đa ở môi trường bên ngoài có thể gặp khi sử dụng

Yêu cầu về lắp đặt

(1) Cần phải bố trí các ống để phân phối khí chữa cháy và các đầu phun sao cho phân phối đều khí chữa cháy

(2) Trừ phi được sự cho phép khác của Đăng Kiểm, các bình áp lực qui định

để chứa khí chữa cháy, không phải là hơi nước, phải đặt ở bên ngoài các khoang được bảo vệ theo điều 10.4.3

(3) Các phụ tùng dự trữ của hệ thống phải được cất giữ ở trên tàu và phải thoả mãn yêu cầu của Đăng Kiểm

Yêu cầu về hệ thống điều khiển

(1) Các ống cần thiết để dẫn khí chữa cháy vào các buồng được bảo vệ phải

có van điều khiển được đánh dấu để chỉ rõ các buồng mà ống dẫn vào Cần phải

có thiết bị thích hợp để tránh vô tình xả khí vào khoang Các ống có thể đi qua buồng sinh hoạt với điều kiện chúng phải có đủ độ dày và độ kín của chúng phải được kiểm tra với áp suất thử sau khi lắp đặt không nhỏ hơn 5 N/mm2 Ngoài ra, các ống đi qua khu vực buồng sinh hoạt chỉ được nối bằng phương pháp hàn và