Tính toán thiets kế hệ thống phòng cháy chữa cháy tàu chở nhựa đường 1700 m3

Số lượng máy móc thiết bị động lực và các hệ thống được thiết kế thoả mãn yêu cầu Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép cho tàu chở hàng lỏng cấp không hạn chế.. Các thiết bị buồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA MÁY TÀU BIỂN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY

Sinh viên: Nguyễn Đức Thiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA MÁY TÀU BIỂN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY

Chuyên ngành: Máy tàu thủy

Lớp: MTT 52-ĐH1

Sinh viên Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Đức Thiện Th.s LêĐình Dũng

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 LêĐình Dũng

ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

1 Đánh giá chất lƣợng 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 lƣợng 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

1.Lý do chọn đề tài 9

2.Mục đích 9

3.Phương pháp và phạm vi nghiên cứu 9

4.Ý nghĩa 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 10

1.1.Giới thiệu tàu 10

1.2.Tổng quan về bố trí buồng máy 11

1.3.Hệ trục 12

1.4.Giới thiệu về các thiết bị phòng cháy chữa cháy 16

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY 18

2.1.Mục đích của an toàn chống cháy và các yêu cầu về chức năng 18

2.2Tổng quan về hệ thống phòng cháy và báo cháy 18

2.3Tổng quan về hệ thống chữa cháy 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY 22

3.1.Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy phun sương 22

3.1.1.Mục đích và chức 22

3.1.2.Các quy định về hệ thống 22

3.1.3.Thiết kế hệ thống 23

3.2.Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy bằng khí CO2 33

3.2.1.Mục đích và chức năng 33

3.2.2.Các quy định về hệ thống 33

3.2.3.Thiết kế hệ thống 34

3.3.Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước trên boong 42

3.3.1.Mục đích và chức năng 42

3.3.2.Các quy định về hệ thống 42

3.3.3.Tính toán thiết kế 46

3.4.Tính toán thiết kế hệ thống bình chữa cháy di động 52

3.4.1.Mục đích và chức năng 52

3.4.2.Quy định về hệ thống 52

3.4.3.Thiết kế hệ thống 53

3.4.4.Hướng dẫn sử dụng 54

3.5.Thiết kế hệ thống báo cháy tự động 55

3.5.1.Mục đích và chức năng 55

3.5.2.Phân tích lựa chọn hệ thống 55

3.5.3.Quy định chung 56

3.5.4.Thiết kế hệ thống phát hiện và báo cháy 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3 1 Bố trí đầu phun tại các khu vực được bảo vệ 27

Bảng 3 2 Tổn thất thủy lực đường ống khu vực máy chính 30

Bảng 3 3: Tổn thất thủy lực đường ống khu máy phát số 2 mạn trái 31

Bảng 3 4: Tổn thất thủy lực đường ống khu máy phát số 1 mạn phải 31

Bảng 3 5: Tổn thất thủy lực đường ống khu tổ máy lọc dầu F.O, D.O 32

Bảng 3 6: Tổn thất thủy lực đường ống khu Diesel lai bơm dầu hàng 32

Bảng 3 7: Tính chọn số bình CO2 36

Bảng 3 8: Quy cách ống 36

Bảng 3 9: Tiêu chuẩn vòi phun 37

Bảng 3 10: Kết quả lựa chọn vòi phun cho buồng máy 38

Bảng 3 11: Tổn thất trong hệ thống chữa cháy bằng CO2 cho buồng máy 39

Bảng 3 12: Kết quả lựa chọn vòi phun cho phòng bơm 40

Bảng 3 13: Tổn thất trong hệ thống chữa cháy bằng CO2 cho phòng bơm 40

Bảng 3 14: Kết quả lựa chọn vòi phun cho phòng sơn 41

Bảng 3 15: Tổn thất trong hệ thống chữa cháy bằng CO2 cho phòng sơn 41

Bảng 3 16: Tính chọn các thiết bị của hệ thống chữa cháy bằng nước 46

Bảng 3 17: Hệ số tổn thất cục bộ 48

Bảng 3 18: Áp suất ở miệng các vòi phun 49

Bảng 3 19: Hệ số tổn thất ma sát 50

Bảng 3 20: Tổn thất cột áp trên đường ống 51

Bảng 3 21: Trang thiết bị của hệ thống chữa cháy di động 54

Bảng 5/21.1: Khoảng cách giữa các cảm biến 53

Bảng 3 22: Các thiết bị trong hệ thống phát hiện và báo cháy 60

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy phun sương 25

Hình 3 2: Đặc tính đầu phun 27

Hình 3 3: Sơ đồ khối hệ thống chữa cháy phun sương 28

Hình 3 4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CO2 34

Hình 3 5: Sơ đồ không gian hệ thống chữa cháy bằng CO2 38

Hình 3 6: Sơ đồ tính tổn thất thủy lực hệ thống 48

Nhận thấy tính cấp bách của vấn đề trên, cộng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa, và sự góp ý của các bạn đồng ngành, em đã lựa chọn cho mình đề tài thiết kế tốt nghiệp:

“ Tính toán thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy cho tàu chở nhựa đường

1700 m3.”

Đề tài đi sâu vào nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính toán, thiết kế một

số hệ thống phòngcháy chữa cháy cho tàu chở nhựa đường có tính khả thi cao

2 Mục đích

Thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy phù hợp với các tiêu chuẩn, quy phạm, quy định của Đăng kiểm, Luật và công ước Quốc tế cho tàu chở nhựa đường 1700 m3

- Góp phần nội địa hóa phương pháp tính toán, các cơ quan thiết kế;

- Áp dụng phương pháp tính toán cho các tàu cùng loại;

- Làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên cùng ngành

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu tàu

1.1.1 Loại tàu, công dụng

Tàu được thiết kế để chở nhựa đường cho Cộng Hoà Liên Bang Đức Tàu chở nhựa đường 1700 m3 thiết kế thoả mãn quy phạm phân cấp và đóng mới tàu vỏ thép 2010 do bộ Giao thông vận tải ban hành

1.1.2 Vùng hoạt động, cấp thiết kế

Vùng hoạt động của tàu: Tàu hoạt động trên tuyến quốc tế thuộc vùng biển cấp không hạn chế Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép Việt Nam 2010, do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành

Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thỏa mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2010

1.1.3 Các thông số cơ bản của tàu

+ Chiều dài lớn nhất : Lmax= 78,34 (m);

+ Chiều dài đường nước thiết kế : LWL= 72 (m);

+ Chiều dài giữa hai trụ : Lpp= 72 (m);

[1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam;

[2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi);

[3]– Công ước quốc tế cho an toàn sinh mạng con người trên biển SOLAS 1974 cùng với Nghị định 1978 và Công ước sửa đổi 1983;

[4]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Nhật Bản

1.2 Tổng quan về bố trí buồng máy

1.2.1 Bố trí buồng máy

Tàu được trang bị một máy chính để lai chong chóng có bước cố định Số lượng máy móc thiết bị động lực và các hệ thống được thiết kế thoả mãn yêu cầu Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép cho tàu chở hàng lỏng cấp không hạn chế Buồng máy được bố trí phía đuôi tàu từ sườn 7 đến sườn 28 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 trữ nhiên liệu

+ Suất tiêu hao nhiên liệu: ge =188 g/cv.h;

+ Suất tiêu hao dầu nhờn: gm = 163 g/cv.h;

+ Áp suất dầu bôi trơn trước bầu lọc: (3 ÷ 5,5) Kg/cm2;

+ Áp suất dầu bôi trơn sau phin lọc: (3 ÷ 4) Kg/cm2;

+ Nhiệt độ lớn nhất của nước ngọt: Tn=88 oC;

+ Nhiệt độ lớn nhất của nước biển: Tb= 65 oC

1.2.3 Các thiết bị kèm theo máy chính

– Bơm LO bôi trơn máy chính 01 cụm;

Hệ trục của tàu chở nhựa đường 1700m3 được bố trí phía đuôi tàu từ sườn thứ

2 đến sườn thứ 13, hệ trục nằm trên mặt phẳng dọc tâm tàu và cách mặt phẳng cơ bản là1900mm;

Hệ trục có tổng chiều dài là 6675mm Hệ trục được bố trí đặt trên củ đỡ ống

bao và gối đỡ trục trung gian Hệ trục bao gồm các thành phần cơ bản sau:

+ Trục chong chóng:

- Số lượng :01;

- Chiều dài : 4015 mm;

- Chiều dài phần côn lắp ráp với chân vịt : 470 mm;

- Chiều dài phần côn lắp ráp với tuôctô : 265 mm;

+Dầu HFO :

– Số lƣợng: 01;

– Dung tích: 4,5 m3

+Dầu DO :

– Số lƣợng: 02;

– Dung tích: 2,4 m3

3– Két dầu lắng:

+Dầu HFO :

– Số lƣợng: 01;

– Dung tích: 4,5 m3

+Dầu LO :

– Số lƣợng: 01;

– Dung tích: 2,5 m3

4– Két dầu bẩn:

Dầu HFO:

– Số lƣợng: 01;

1.3.2.6 Thiết bị bầu sinh hàn

1– Bầu sinh hàn dầu bôi trơn:

– Số lƣợng: 01;

– Dung tích: 33 m2

2– Bầu sinh hàn dầu bôi trơn:

1.4 Giới thiệu về các thiết bị phòng cháy chữa cháy

Bảng 1.1: Giới thiệu về các thiết bị phòng cháy chữa cháy

Mặt bích chờ quốc tế Họng chữa cháy Cuộn vòi chữa cháy

Bình chữa cháy bằng bột Bình chữa cháy dự trữ khác…

lối thoát hiểm

Công tắc cắt điện, gió khẩn cấp Các ống thông hơi

Các van chặn lửa, khói, khí Thiết bị van đóng nhanh Lối thoát hiểm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY

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

2.1.1 Mục tiêu an toàn chống cháy

– Phòng ngừa nguy cơ gây ra cháy nổ;

– Giảm các thiệt hại về người và của khi hỏa hoạn xảy ra;

– Cách ly, kiểm soát và dập cháy, nổ tại nơi gây ra;

– Có đủ các phương tiện, biện pháp và dễ dàng thực hiện thoát hiểm cho người khi cháy xảy ra

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, dựa vào các quy định, đưa ra được các yêu cầu về chức năng sau:

– Tàu được chia ra thành các không gian thẳng đứng chính và nằm ngang bằng

các vách chia chịu nhiệt;

– Tách nơi ở với các phần còn lại bằng các vách chia chịu nhiệt;

– Hạn chế sử dụng vật liệu dễ cháy;

– Phát hiện cháy tại vùng phát sinh;

– Cô lập cháy và dập tắt đám cháy tại vùng phát sinh;

– Bảo vệ các phương tiện thoát hiểm và chữa cháy;

– Tính sẵn sang sử dụng các phương tiện chữa cháy;

– Có các biện pháp hạn chế tối thiểu khả năng gây cháy

2.2 Tổng quan về hệ thống phòng cháy và báo cháy

2.2.1 Mục đích của hệ thống

Phát hiện kịp thời các nguy cơ gây ra cháy trên tàu, các khu vực có khả năng cháy nổ để đưa ra các biện pháp kịp thời để hạn chế nguy cơ cháy, tránh các thiệt hại đến con người và của

2.2.2 Nhiệm vụ của các thiết bị thuộc hệ thống báo cháy

a Trung tâm điều khiển

Là 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 cho biết nơi xảy ra sự cố, nhờ

đó con người có thể nhanh chóng chọn biện pháp đối phó thích hợp

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

b Đầu báo khói

Đặt ở phía trên trần, tại nhưng nơi sẽ có khói xuất hiện 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 hơi nóng (nhiệt) xuất hiện trong bầu không khí xung quanh đầu báo 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

Nó rất nhạy cảm với tia lửa, thường được dùng tại những môi trường vô cùng nhạy cảm, dễ bắt lửa

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, do con người kích hoạt tín hiệu báo cháy bằng cách tác động vào thiết bị khi 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 cháy cho những người đang sinh hoạt trong khu vực có ảnh hưởng đặc biệt

2.3 Tổng quan về hệ thống chữa cháy

a Hệ thống khí trơ

Với những tàu từ 20000T trở lên bắt buộc phải lắp đặt hệ thống khí trơ Cháy và nổ là một trong số những mối nguy cơ gây nguy hiểm cũng như thiệt hại đối với tàu và tính mạng của thuyền viên, đặc biệt là đối với các tàu chở dầu thô, dầu mỏ Việc thiết kế, lắp ráp, vận hành, và bảo trì hệ thống khí trơ (IGS) sẽ ngăn ngừa cháy và nổ trong một két nguyên vẹn Sự cháy không thể xảy ra mà không có oxi, do đó việc thêm vào không gian các két một khí có ít oxi hơn ( thường là 5% hoặc ít hơn) không khí

Khí trơ được vào khu vực cháy kín (bằng hệ thống bao gồm bình chứa, hệ thống đường ống, đầu phun và các thiết bị phù hợp), khí trơ lấp đầy khoảng không của khu cháy, làm cho lượng không khí giảm đi đám cháy sẽ được dập tắt

b Hệ thống chữa cháy bằng nước

Hệ thống chữa cháy bằng nước thuộc hệ thống chữa cháy bề mặt, cho phép dập tắt đám cháy bằng tia nước mạnh Hệ thống này có kết cấu đơn giản, sử dụng cuộn vòi chữa cháy, bơm và lăng phun, nódễ dàng thao tácvà hoạt động tin cậy.Vì vậy, hệ thống chữa cháy bằng nước được sử dụng rất phổ biến trên tàu trừ trường hợp cháy dầu và nhiên liệu

c Hệ thống chữa cháy bằng bọt

Hệ thống được sử dụng để đối phó với lửa ở trong khu vực hàng hoá, trên boong hàng, trong buồng bơm hoặc trong khu vực máy móc Hệ thống có những két chứa bọt tập trung Nước từ những bơm cứu hoả trộn với bọt lỏng theo một

tỉ lệ nhất định và sau đó dung dịch bọt được vận chuyển tới những đường ống đưa tới vòi phun tớinhững điểm chữa cháy

Bọt tập trung rất nhiều bong bóng nhỏ, có tỉ trọng thấp hơn dầu hoặc nước chúng chuyển động qua bề mặt của chất lỏng đang cháy và hình thành lên một lớp phủ bằng bọt Đồng thời giảm nhiệt độ bề mặt của chất lỏng bằng cách hấp thụ một phần nhiệt

d Hệ thống chữa cháy bằng khí CO 2

Hệ thống được thiết kế để đối phó với cháy ở trong buồng máy, buồng nồi hơi và buồng bơm Hệ thống này bao gồm những chai CO2, CO2 được dẫn từ đường ống phân phối trên bình chứa tới vòi phun tạinhững vị trí phù hợp Tín hiệu báo động sẽ được phát ra trong khoang, két trước khi CO2 được xả vào để mọi người có đủ thời gian để thoát ra khỏi không gian này trước khi sự xả CO2

xảy ra

Hệ thống dập tắt đám cháy bằng cách làm giảm lượng khí oxi trong không khí xuống đến một tỉ lệ mà sự cháy không thể xảy ra

e Hệ thống chữa cháy bằng bụi nước

Nước tiếp xúc trực tiếp với lửa sẽ tăng thêm hiệu quả dập tắt cháy Hiệu quả dập cháy được thể hiện rõ nhất khi nước ở trạng thái hơi Hệ thống sử dụng các vòi phun cắt nhỏ giọt nước thành các giọt nước nhỏ, và không gian bay hơi đủ lớn Những giọt nước này được làm nóng do lửa theo đường bay hơi, hơi nước nặng hơn không khí nên thay thế không khí và oxi, ngăn cản sự cháy với oxi trong không khí để dập tắt đám cháy

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 chủ yêu được sử dụng trong hệ thống chữa cháy ban đầu tại các khu vực cầu tàu hoặc trên boong của tàu, không gian bị han chế Đặc biệt hữu ích cho những chất lỏng đang cháy rò rỉ từ những đường ống hoặc những chỗ nối, những đám cháy liên quan đến điện Bột phải được phun trực tiếp vào đám cháy

Tuy nhiên, bột là hoá chất có tác dụng làm mát không đáng kể và không bảo

vệ chống lại được hiện tượng cháy phát sinh Bột chỉ được dung cùng với bọt Hóa chất khô không có tác dụng nếu bột bị ẩm

g Khí FM-200

Việc sử dụng nước và bọt để dập cháy thì chỉ có thể chữa cháy, thiết bị vẫn

bị hư hỏng FM-200 là một chất chữa cháy thân thiện với môi trường, rất an toàn cho cả khu vực chữa cháy và không cháy Đặc biệt, khi sử dụnghệ thống FM-

200, con người vẫn có thể thở được trong khu vực khí xả, điều này là một phát minh lớn của nhân loại

Ở điều kiện tiêu chuẩn, FM-200 là một chất khí không màu, không mùi, không dẫn điện, nhiệt độ sôi là -16.4 độ C Nó là 1 dạng của chất chữa cháy Halon 1307

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

Hệ thống chỉ dùng là chệ thống chữa cháy ban đầu cho một số khu vực được chọn như: M/E, G/E, 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 Nước được phun dưới dạng sương mù

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:

Với tàu chở nhựa đường 1700 m3 ta chọn các hệ thống phòng và chữa cháy sau:

-Hệ thống chữa cháy bằng nước;

-Hệ thống chữa cháy bằng nước phun sương áp lực cao;

-Hệ thống chữa cháy bằng khí CO2;

-Hệ thống bình chữa cháy di động;

-Hệ thống báo cháy tự động

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY 3.1 Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy phun sương

3.1.1 Mục đích và chức

Hệ thống dùng cho một số vùng được chọn như: M/E, G/E, 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 nó có thể bao trùm toàn bộ thiết bị

Hệ thống chỉ được sử dụng làm hệ thống chữa cháy ban đầu tại các vùng được nêu trên với cơ chế: làm mát, đẩy oxi, và hấp thụ bức xạ nhiệt

- Làm mát: Nước ở dạng sương, kích thước nhỏ, diện tích tiếp xúc lớn nên khả năng hấp thụ nhiệt tốt ( lớn hơn 2 MJ/kg)

- Đẩy oxi: Kích thước giọt sương nhỏ nên dễ dàng đẩy oxi ra khỏi đám cháy (Hạt sương giãn nở 1760 lần khi bay hơi)

- Hấp thụ bức xạ nhiệt: Hạt sương sẽ hấp thụ nhiệt và làm tan bức xạ nhiệt hiệu quả

3.1.2 Các quy định về hệ thống

3.1.2.1 Cácđầu phun, bơm và két

“(1)Hệ thống chữa cháy cốđịnh bằng phun sương áp lực trong buồng máy phải được lắp các đầu phun có loại được duyệt

(2) Số lượng và vị trí đầu phun phải thỏa mãn yêu cầu củaĐăng kiểm và phải sao cho đảm bảo phân phối có hiệu quả phân phối trung bìnhít nhất 5 lít/m2trong một phút của các buông được bảo vệ Nếu thấy cần phải tăng tốc độ phun sương thì tốc độ phun sương được Đăng kiểm chấp nhận

(3) Phải đặc biệt quan tâm để tránh tắc nghẽn đầu phun do cặn bẩn trong nước hoặc gỉ đường ống, đầu phun, các van và bơm

(4) Bơm phải có thể cấp được nướcởáp suất cần thiết một cách đồng thời cho tất

cả các cụm trong bất kì buồng được bảo vệ nào

(5) Bơm có thể được lai độc lập bằng động cơđốt trong, nếu bơm hoạt động phụ thuộc vào năng lượng từ máy phát sự cố thì máy phát sự cố phải có khả năng

tự động khởi động khi mất nguồnđiện chính để có ngay nguồn năng lượng cho bơm quy địnhở (4) trên Nếu bơm được lai độc lập bằng động cơ đốt trong thì động cơ phải được bố trí sao cho đám cháy trong buồng được bảo

vệ không ảnh hưởng cho việc cấp khí của động cơ.”

“Phải trang bị một kétáp lực có thể tíchít nhất bằng hai lần lượng nước quy định”

(Trích: “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”)

3.1.2.2 Yêu cầu về lắpđặt

“(1)Các đầu phun phải đặt phía trên hông tàu, đỉnh két và các khu vực mà trên

đó dầu đốt có thể tràn ra và phía trên các vùng có nguy cơ cháy khác trong buồng máy

(2) Hệ thống có thể chia thành nhiều cụm, các van phân phối của các cụm phải được điều khiển từ những vị trí dễ tiếp cận nằm ngoài buồngđược bảo vệ và phải không bị ngắt do xảy ra cháy

(3) Bơm và việcđiều khiển nó phải đặt ngoài buồng hoặc các buồng được bảo

vệ Hệ thống phải có thể không bị ngừng hoạt động do cóđám cháy trong một hoặc nhiều buồng được bảo vệ bằng hệ thống phun nướcáp lực.”

(Trích: “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”)

3.1.2.3 Yêu cầu đối với hệ thốngđiều khiển

“Hệ thống này phải luôn được giữởáp suất cần thiết và bơm cấp nước cho hệ thống phải tự động làm việc khi áp suất trong hệ thống tụt xuống.”

(Trích: “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”)

- Khi xảy ra cháy, các đầu cảm biến nhận tín hiệu của sự cháy, chuyển tín hiệu

về tủ trung tâm Tại đây, trung tâm xử lí tín hiệu phát lệnh mở van phân phối tại khu vực xảy ra cháy, đồng thời kích hoạt bơm chữa cháy, chuyển nước tới vòi phun theo đúng áp suất quy định tại đầu vòi

- Nếu áp lực trong ống cao vượt mức cho phép, 1 phần lưu lượng sẽ được trích quay trở về két chứa

- Nếu lượng nước trong két áp lực không đủ các phao cảnh báo mực nước báo kích hoạt bơm cấp nước vào trong két chứa Vì vậy, cần phải thường xuyên

kiểm tra mức nước trong két, các đầu phun

Hình 3 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy phun sương

3.1.3.3 Tính toán và chọn các thiết bị

a Các khu vực cần thiết bảo vệ bằng hệ thống trên tàu

- Máy chính: Ống dẫn dầu cao áp phía trên động cơ;

- Động cơ lai máy phát: Phía trên động cơ Diesel;

- Tổ máy lọc dầu F.O, D.O, dầu bẩn: Phần thân thiết bị;

- Nồi hơi phụ: Quanh đèn đốt;

- Lò đốt rác: Quanh đèn đốt;

- Động cơ Diesel lai bơm dầu hàng: Phía trên động cơ Diesel

b Phương pháp điều khiển và thời gian hoạt động

- Điều khiển gián tiếp bằng các nút ấn trên hộp điều khiển khu vực;

- Điều khiển trực tiếp trên tủ điện điều khiển chính của hệ thống;

- Điều khiển tự động;

- Duy trì tối thiểu 20 phút với khu vực sử dụng nhiều đầu phun

c Thông số đầu phun

- Kiểu bố trí đầu phun: từ trên xuống, dải áp lực từ 20- 50 bar

- Khoảng cách tối đa giữa các đầu phun: 2m

d Đặc tính đầu phun

Hình 3 2: Đặc tính đầu phun

e Bảng bố trí đầu phun tại các khu vực được bảo vệ

Tại các khu vực đã nêu trên, dựa vào khoảng cách giữa các đầu phun theo

quy phạm ta tính và chọn được số đầu phun tại các khu vực cần bảo vệ như sau:

Bảng 3 1 Bố trí đầu phun tại các khu vực được bảo vệ

STT

Khu vực bảo vệ

Số lượng dầu phun

Lưu lượng tổng

Đường kính ống dẫn Tên

Số lượng (bộ)

Chiều dài (m)

Chiều rộng (m)

5 Diesel lai bơm

V: Thể tích kétáp lực, Q: Tổng lưu lượng phun lớn nhất của khu vực (lít/phút) t: Thời gian phun, (phút)

k: Hệ số dung tích két, chọn 120%

10 15 20 25 30 5

10 15 20 25

28

Thể tích két cần dùng cho hệ thống là:

V= 80.20.120% = 1920 lít

Vậy chọn két nước ngọt có dung tích 2 m3

g Máy bơm áp lực cao

- Loại : Bơm piston;

- Lưu lượng :100 lít/phút;

- Áp lực : 5 Mpa;

- Động cơ :AC 380V, 7,5 kW, 50 Hz, 3ø/4P

3.1.3.4 Tính sức cản thủy lực hệ thống

1 Sơ đồ không gian hệ thống chữa cháy phun sương

Hình 3 3: Sơ đồ khối hệ thống chữa cháy phun sương

3 Tính toán tổn thất thủy lực đường ống cho từng khu vực

a Khu vực máy chính:( Xem trang bên )

Vậy: Áp suất tại các đầu phun Pi> 25 bar

b Máy phát điện số 2 mạn trái: ( Xem trang 27 )

Vậy: Áp suất tại các đầu phun Pi> 25 bar

c Máy phát điện số 1 mạn phải: (Xem trang 27)

Vậy: Áp suất tại các đầu phun Pi> 25 bar

d Tổ máy lọc dầu F.O, L.O:(Xem trang 28)

Vậy: Áp suất tại các đầu phun Pi> 25 bar

e Diesel lai bơm dầu hàng: (Xem trang 28)

Vậy: Áp suất tại các đầu phun Pi> 25 bar

Bảng 3 2 Tổn thất thủy lực đường ống khu vực máy chính

Đoạn ống

ĐK ngoài,

mm

Chiều dày,

mm

ĐK trong,

mm

Chiều dài,

m

Thay đổi cao

độ

Loại đầu phun

Lưu lượng, l/ph

Hệ số Williams

C

Hệ số tổn thất cục bộ

Tổn thất, bar

Áp suất đầu, bar

Áp suất cuối, bar

Bảng 3 3: Tổn thất thủy lực đường ống khu máy phát số 2 mạn trái

Đoạn ống

ĐK ngoài,

mm

Chiều dày,

mm

ĐK trong,

mm

Chiều dài,

m

Thay đổi cao độ

Loại đầu phun

Lưu lượng, l/ph

Hệ số Williams

C

Hệ số tổn thất cục bộ

Tổn thất, bar

Áp suất đầu, bar

Áp suất cuối, bar

Tổng tổn thất thủy lựctrong khu máy phát điện số 2 mạn trái là: 1,932 bar

Bảng 3 4: Tổn thất thủy lực đường ống khu máy phát số 1 mạn phải

Đoạn ống

ĐK ngoài,

mm

Chiều dày,

mm

ĐK trong,

mm

Chiều dài,

m

Thay đổi cao độ

Loại đầu phun

Lưu lượng, l/ph

Hệ số Williams

C

Hệ số tổn thất cục bộ

Tổn thất, bar

Áp suất đầu, bar

Áp suất cuối, bar

Bảng 3 5: Tổn thất thủy lực đường ống khu tổ máy lọc dầu F.O, D.O

Đoạn ống

ĐK ngoài,

mm

Chiều dày,

mm

ĐK trong,

mm

Chiều dài,

m

Thay đổi cao độ

Loại đầu phun

Lưu lượng, l/ph

Hệ số Williams

C

Hệ số tổn thất cục bộ

Tổn thất, bar

Áp suất đầu, bar

Áp suất cuối, bar

Tổng tổn thất thủy lực trong khu tổ máy lọc dầu F.O, L.O là: 2,551 bar

Bảng 3 6: Tổn thất thủy lực đường ống khu Diesel lai bơm dầu hàng

Đoạn ống

ĐK ngoài,

mm

Chiều dày,

mm

ĐK trong,

mm

Chiều dài,

m

Thay đổi cao độ

Loại đầu phun

Lưu lượng, l/ph

Hệ số Williams

C

Hệ số tổn thất cục bộ

Tổn thất, bar

Áp suất đầu, bar

Áp suất cuối, bar

3.2 Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy bằng khí CO 2

3.2.1 Mục đích và chức năng

Ngoài hệ thống chữa cháy bằng nước, buồng máy và mốt số buồng khác của tàu chở nhựa đường 1700 m3 còn được trang bị hệ thống phòng chữa cháy cố định bằng CO2 Khi hỏa hoạn có khả năng xảy ra, mở nắp hộp điều khiển, giật tay điều khiển mở đồng thời các van xả, công chất sẽ được xả vào ống chính, chuông báo xả CO2 làm việc và bọt CO2 sẽ được xả ra phủ lên bề mặt các thiết

bị và các vị trí vị trí cần thiết như: động cơ chính, các két dầu, bảng điện để cách ly và dập tắt nguồn cháy Trong trường hợp nguồn cháy nhỏ có thể dùng các bình chữa cháy xách tay để đập tắt đám cháy

3.2.2 Các quy định về hệ thống

“1 Lượng khí chữa cháy

(1) Đối với khoang hàng, nếu không có qui định nào khác, lượng CO2 cần phải đủ để tạo ra một thể tích khí tự do tối thiểu bằng 30% tổng thể tích của khoang hàng lớn nhất cần được bảo vệ ở trên tàu

(2) Đối với buồng máy, lượng CO2 cần phải đủ để tạo ra một thể tích khí tự

do tối thiểu bằng thể tích lớn hơn trong số thể tích sau đây:

(a) 40% tổng thể tích của buồng máy lớn nhất cần bảo vệ, thể tích này không bao gồm phần vách quây buồng máy ở trên độ cao mà tại đó diện tích nằm ngang của phần vách quây bằng hoặc nhỏ hơn 40% diện tích nằm ngang của buồng máy đang xét ở phần giữa của chiều cao từ mặt trên của đáy đôi đến phần thấp nhất của vách quây, hoặc (b) 35% tổng thể tích của buồng máy lớn nhất cần được bảo vệ, kể cả phần vách quây buồng

(3) Số % nói trên ở (2) có thể giảm tới 35% và 30% tương ứng cho tàu hàng

có GT nhỏ hơn 2000

(4) Trong chương này thể tích tự do của CO2 phải được lấy bằng 0,56 m3/kg (5) Đối với buồng máy, hệ thống ống cố định phải sao cho 85% lượng khí có thể phun vào buồng trong 2 phút

2 Các thiết bị điều khiển khí CO2 phải thoả mãn các yêu cầu dưới đây:

(1)Phải có hai thiết bị tách biệt điều khiển sự xả khí CO2 vào khoang được bảo vệ và phải đảm bảo sự hoạt động tin cậy của thiết bị báo động Một thiết bị điều khiển phải được dùng để xả khí từ bình chứa Còn thiết bị điều khiểnkia phải được sử dụng để mở van của đường ống dẫn khí vào khoang được bảo vệ; và