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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA MÁY TÀU BIỂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY TÀU CHỞ NHỰA ĐƢỜNG 1700 M3 Sinh viên: Mã sinh viên: Chuyên ngành: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đức Thiện 42315 Máy tàu thủy MTT52 – ĐH1 Th.s LêĐình Dũng Hải Phòng - năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA MÁY TÀU BIỂN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY TÀU CHỞ NHỰA ĐƢỜNG 1700 M3 Chuyên ngành: Lớp: Sinh viên Máy tàu thủy MTT 52-ĐH1 Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Đức Thiện Th.s LêĐình Dũng NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viêntrong trình làm luận văn: Đánh giá chất lƣợng luận văn tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lƣợng thuyết minh bản v ẽ): Chấm điểm giáo viên hƣớng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Giáo viên hướng dẫn Th.s LêĐình Dũng ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Đánh giá chất lƣợng luận văn tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lƣợng thuyết minh, vẽ, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn: Chấm điểm giáo viên phản biện (Điểm ghi bằngsố chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 2015 Giáo viên phản biện MỤC LỤC 1.Lý chọn đề tài 2.Mục đích 3.Phƣơng pháp phạm vi nghiên cứu 4.Ý nghĩa CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 10 1.1.Giới thiệu tàu 10 1.2.Tổng quan bố trí buồng máy 11 1.3.Hệ trục 12 1.4.Giới thiệu thiết bị phòng cháy chữa cháy 16 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY 18 2.1.Mục đích an tồn chống cháy u cầu chức 18 2.2Tổng quan hệ thống phòng cháy báo cháy 18 2.3Tổng quan hệ thống chữa cháy 19 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY 22 3.1.Tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy phun sƣơng 22 3.1.1.Mục đích chức 22 3.1.2.Các quy định hệ thống 22 3.1.3.Thiết kế hệ thống 23 3.2.Tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy khí CO2 33 3.2.1.Mục đích chức 33 3.2.2.Các quy định hệ thống 33 3.2.3.Thiết kế hệ thống 34 3.3.Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy nƣớc boong 42 3.3.1.Mục đích chức 42 3.3.2.Các quy định hệ thống 42 3.3.3.Tính tốn thiết kế 46 3.4.Tính tốn thiết kế hệ thống bình chữa cháy di động 52 3.4.1.Mục đích chức 52 3.4.2.Quy định hệ thống 52 3.4.3.Thiết kế hệ thống 53 3.4.4.Hƣớng dẫn sử dụng 54 3.5.Thiết kế hệ thống báo cháy tự động 55 3.5.1.Mục đích chức 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 báo cháy 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 DANH MỤC BẢNG Bảng Bố trí đầu phun khu vực đƣợc bảo vệ 27 Bảng Tổn thất thủy lực đƣờng ống khu vực máy 30 Bảng 3: Tổn thất thủy lực đƣờng ống khu máy phát số mạn trái 31 Bảng 4: Tổn thất thủy lực đƣờng ống khu máy phát số mạn phải 31 Bảng 5: Tổn thất thủy lực đƣờng ống khu tổ máy lọc dầu F.O, D.O 32 Bảng 6: Tổn thất thủy lực đƣờng ống khu Diesel lai bơm dầu hàng 32 Bảng 7: Tính chọn số bình CO2 36 Bảng 8: Quy cách ống 36 Bảng 9: Tiêu chuẩn vòi phun 37 Bảng 10: Kết lựa chọn vòi phun cho buồng máy 38 Bảng 11: Tổn thất hệ thống chữa cháy CO2 cho buồng máy 39 Bảng 12: Kết lựa chọn vòi phun cho phòng bơm 40 Bảng 13: Tổn thất hệ thống chữa cháy CO2 cho phòng bơm 40 Bảng 14: Kết lựa chọn vòi phun cho phòng sơn 41 Bảng 15: Tổn thất hệ thống chữa cháy CO2 cho phòng sơn 41 Bảng 16: Tính chọn thiết bị hệ thống chữa cháy nƣớc 46 Bảng 17: Hệ số tổn thất cục 48 Bảng 18: Áp suất miệng vòi phun 49 Bảng 19: Hệ số tổn thất ma sát 50 Bảng 20: Tổn thất cột áp đƣờng ống 51 Bảng 21: Trang thiết bị hệ thống chữa cháy di động 54 Bảng 5/21.1: Khoảng cách cảm biến 53 Bảng 22: Các thiết bị hệ thống phát báo cháy 60 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ ngun lý hệ thống chữa cháy phun sƣơng 25 Hình 2: Đặc tính đầu phun 27 Hình 3: Sơ đồ khối hệ thống chữa cháy phun sƣơng 28 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CO2 34 Hình 5: Sơ đồ không gian hệ thống chữa cháy CO2 38 Hình 6: Sơ đồ tính tổn thất thủy lực hệ thống 48 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Phòng cháy chữa cháy nói chung việc phòng cháy, chữa cháy tàu nói riêng việc cần thiết quan trọng nhằm hạn chế thấp nguy hoả hoạn, đảm bảo an tồn tính mạng cho thuyền viên, thiết bị máy móc, tài sản tàu Xã hội phát triển nâng cao nhận thức, suy nghĩ trách nhiệm ngƣời tác hại cháy nổ gây Bởi vậy, có khơng luật đƣợc đƣa nhằm hạn chế tác hại cháy nổ nhƣ MARPOL, QC 21: 2010, nhƣ luật, cơng ƣớc quy định an tồn tính mạng ngƣời biển Mặt khác chủ tàu, thuyền viên mong muốn làm việc môi trƣờng an tồn, có nguy cháy nổ thấp, đồng thời muốn hàng hóa đƣợc bảo vệ tốt Nhận thấy tính cấp bách vấn đề trên, cộng với giúp đỡ nhiệt tình thầy khoa, góp ý bạn đồng ngành, em lựa chọn cho đề tài thiết kế tốt nghiệp: “ Tính tốn thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy cho tàu chở nhựa đƣờng 1700 m3.” Đề tài sâu vào nghiên cứu đƣa phƣơng pháp tính tốn, thiết kế số hệ thống phòngcháy chữa cháy cho tàu chở nhựa đƣờng có tính khả thi cao Mục đích Thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy phù hợp với tiêu chuẩn, quy phạm, quy định Đăng kiểm, Luật công ƣớc Quốc tế cho tàu chở nhựa đƣờng 1700 m3 Áp dụng thiết kế cho tàu có chức năng, seri tàu chở nhựa đƣờng loại 1700 m3 Phƣơng pháp phạm vi nghiên cứu - Phƣơng pháp tổng quan; - Phân tích quy định từ xây dựng sở tốn thiết kế; - Phƣơng pháp lựa chọn Ý nghĩa - Góp phần nội địa hóa phƣơng pháp tính tốn, quan thiết kế; - Áp dụng phƣơng pháp tính tốn cho tàu loại; - Làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành CHƢƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu tàu 1.1.1 Loại tàu, công dụng Tàu đƣợc thiết kế để chở nhựa đƣờng cho Cộng Hoà Liên Bang Đức Tàu chở nhựa đƣờng 1700 m3 thiết kế thoả mãn quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép 2010 Giao thông vận tải ban hành 1.1.2 Vùng hoạt động, cấp thiết kế Vùng hoạt động tàu: Tàu hoạt động tuyến quốc tế thuộc vùng biển cấp không hạn chế Quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép Việt Nam 2010, Bộ khoa học công nghệ môi trƣờng ban hành Phần hệ thống động lực đƣợc tính tốn thiết kế thỏa mãn tƣơng ứng Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2010 1.1.3 Các thông số tàu + Chiều dài lớn : Lmax= 78,34 (m); + Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế : LWL= 72 (m); + Chiều dài hai trụ : Lpp= 72 (m); + Chiều rộng thiết kế : B = 12,0 (m); + Chiều cao mạn : H = 5,80 (m); + Chiều chìm tồn tải : T = 5,0 (m); + Lƣợng chiếm nƣớc : D = 4428 (tấn); + Hệ số béo thể tích : CB= 0,77; + Hệ số thon tàu : CP= 0,78; + Hệ số béo đƣờng nƣớc : CWP= 0,82; + Hệ số béo sƣờn : CM= 0,98; + Cơng suất máy : Ne = 2400 (cv); + Tốc độ tàu : vs = 15 (hl/h) 1.1.4 Luật công ƣớc áp dụng [1]– Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam; [2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi); [3]– Cơng ƣớc quốc tế cho an tồn sinh mạng ngƣời biển SOLAS 1974 với Nghị định 1978 Công ƣớc sửa đổi 1983; [4]– Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép Nhật Bản 10 (4) Đối với buồng xấy buồng tƣơng tự có nhiệt độ mơi trƣờng bình thƣờng cao, nhiệt độ làm việc cảm biến nhiệt thể lên tới 130oC, chí tới 140oC buồng xông 93 TCVN 6259 -5 : 2003, Chƣơng 29 (5) Tất cảm biến phải có kiểu thích hợp để thử hoạt động đƣợc khôi phục lại đƣợc khả cảm biến bình thƣờng mà khơng cần thay đổi phận nào.” (Trích: “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”) 3.5.3.4 Yêu cầu lắp đặt a Các cụm “(1) Các cảm biến nút báo động tay phải đƣợc tập trung thành cụm (2) Các cụm cảm biến bao quát trạm điều khiển, buồng phục vụ buồng sinh hoạt không đƣợc bao gồm cho buồng máy loại A Đối với hệ thống phát cháy đƣợc lắp cảm biến phát cháy đƣợc nhận dạng riêng lẻ từ xa, tập hợp bao gồm cụm phát cháy khoang phục vụ, buồng sinh hoạt trạm điều khiển không đƣợc bao gồm cụm cảm biến cháy buồng máy loại A (3) Nếu hệ thống phát cháy khơng có thiết bị nhận dạng từ xa riêng rẽ cho cảm biến cụm khơng đƣợc bao qt nhiều boong khu vực buồng sinh hoạt, buồng phục vụ trạm điều khiển trừ trƣờng hợp cụm bao quát cho cầu thang kín Để tránh chậm trễ cho việc xác định nguồn phát lửa, số lƣợng khoang kín cụm phải đƣợc hạn chế theo yêu cầu Đăng Kiểm Trong trƣờng hợp, số lƣợng khoang kín cụm khơng đƣợc lớn 50 Nếu hệ thống phát cháy có lắp cảm biến phát cháy đƣợc nhận dạng riêng rẽ từ xa cụm bao quát nhiều boong nhiều buồng kín.” (Trích: “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2010”) b Vị trí đặt cảm biến “(1) Các cảm biến phải bố trí để đạt đƣợc khả làm việc tối ƣu Cần tránh vị trí gần xà boong ống thơng gió nơi mà luồng khơng khí có ảnh hƣởng xấu tới hoạt động nơi dễ bị va chạm hƣ hỏng vật lý Các cảm biến nên nằm cao đầu ngƣời phải cách xa vách khoảng 0,5 m ngoại trừ hành lang, kho cầu thang (2) Khoảng cách lớn cảm biến phải phù hợp với Bảng 5/29.1 58 (3) Đăng kiểm yêu cầu cho phép khoang khác số liệu nêu Bảng 5/29.1 vào số liệu xác định tính chất cảm biến.” Bảng 5/29 1: Khoảng cách cảm biến Kiểu cảm biến Diện tích lớn Khoảng cách Khoảng cách lớn sàn lớn nhất tính từ vách cảm biến tâm Nhiệt 37 m2 9m 4,5 m Khói 74 m2 11 m 5,5 m (Trích: “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”) c Bố trí dây điện “(1) Mạng điện thành phần hệ thống phải đƣợc bố trí tránh nhà bếp, buồng máy loại A, buồng kín có nguy cháy cao khác, trừ cần phải bố trí để phát báo cháy cho buồng phải nối vào nguồn cấp lƣợng đặt (2) Một vòng khép kín hệ thống phát báo cháy phạm vi xác định không đƣợc phép bị hỏng điểm lửa gây nên.” (Trích: “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”) 3.5.3.5.Yêu cầu hệ thống điều khiển “(1) Hoạt động cảm biến báo động tay phải đƣợc thơng báo tín hiệu âm ánh sáng bảng điều khiển phận báo Nếu phút tín hiệu khơng có ngƣời nhận tín hiệu âm phải tự phát khắp buồng phục vụ thuyền viên, trạm điều khiển buồng máy loại A Hệ thống báo động âm không thiết phải gắn liền với hệ thống phát cháy (2) Bảng điều khiển phải đƣợc đặt buồng lái trạm điều khiển chữa cháy (3) Các bảng báo phải rõ đƣợc cụm có cảm biến nút báo động tay làm việc bảng báo phải đƣợc bố trí cho, trừ tàu khơng hoạt động, thuyền viên có trách nhiệm dễ dàng tiếp cận vào lúc Một bảng báo phải đặt buồng lái bảng điều khiển đặt trạm điều khiển chữa cháy trung tâm (4) bên cạnh bảng báo phải có sơ đồ rõ buồng đƣợc phục vụ vị trí cụm 94 TCVN 6259 -5 : 2003, Chƣơng 29 (5) Các nguồn cấp lƣợng mạch điện cần cho hoạt động hệ thống phải đƣợc giám sát nguồn tình trạng cố thích hợp Các cố 59 xảy phải đƣợc thơng báo tín hiệu âm ánh sáng khác với tín hiệu báo cháy bảng điều khiển.” (Trích: “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-5: 2003”) 3.5.4 Thiết kế hệ thống phát báo cháy a Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy bằngcảm biến nhiệt Khi khơng có cháy phận ngắt nối mạch vào rơle điện hoạt động, hút miếng kim loại làm cho lò xo căng ra, tiếp điểm nối với lò xo mở làm cho đèn chng báo khơng hoạt động Khi xảy cháy nhiệt độ tăng lên làm cho đầu mẫn cảm hoạt động, ngắt mạch làm cho rơle điện từ ngừng hoạt động, lò xo trở vị trí ban đầu lực đàn hồi, tiếp điểm đóng lại nối mạch vào đèn báo chng báo, đèn chng hoạt động,q trình báo cháy bắt đầu b Ngun lý hoạt động Khi khơng có cháy đèn Đ1 sáng, tia sáng qua thấu kính hội tụ tới tề bào quang điện làm cho hoạt động, cho dòng điện qua rơle điện từ Rơle điện từ hút miếng kim loại làm cho lò xo dãn ra, tiếp điểm hở mạch Khi có đám cháy, khói phát sinh, mật độ khói đƣợc tính tốn cho độ che mờ khói đến mức độ ngăn ánh sang tới tế bào quang điện Khi rơle điện từ hở mạch làm cho lò xo co lại theo lực đàn hồi, tiếp điểm đƣợc đóng lại, làm đèn báo, chng hoạt động, q trình báo cháy đƣợc bắt đầu Bảng 22: Các thiết bị hệ thống phát báo cháy STT Khu vực Kí hiệu Tên thiết bị Số lƣợng Boong dâng Cảm biến khói 03 lái Cảm biến nhiệt 01 Boong cứu sinh Buồng máy Chng báo cháy cóđèn 04 Nút báo cháy tay 05 Cảm biến khói 02 Chng báo cháy cóđèn 02 Nút báo cháy tay 03 Cảm biến khói 03 60 Dƣới boong Nút báo cháy tay 02 Cảm biến khói 04 Nút báo cháy tay 01 Còi báo cháy 02 Điện thoại cố 01 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đồ án thiết kế tốt nghiệp giải đƣợc số vấn đề sau: - Giới thiệu chung đƣợc hệ thống phòng chữa cháy tàu; - Phân tích lựa chọn đƣợc phƣơng pháp phòng chữa cháy phù hợp cho tàu chở chở nhựa đƣờng 1700 m3; - Đƣa đƣợc phƣơng pháp tính tốn cho hệ thống chữa cháy CO2, hệ thống chữa cháy nƣớc, hệ thống chữa cháy phun sƣơng, hệ thống bình chữa cháy di động hệ thống báo cháy cho tàu 1700 m3; - Áp dụng đƣợc yêu cầu Đăng Kiểm nhƣ công ƣớc quốc tế an toàn sinh mạng ngƣời biển SOLAS, công ƣớc bảo vệ môi trƣờng biển MARPOL cơng ƣớc khác việc tính tốn lựa chọn trang thiết bị phù hợp đảm bảo yêu cầu cho hệ thống phòng chữa cháy Kiến nghị - Luận văn dừng mức thiết kế số hệ thống phòng cháy chữa cháy cho tàu chở nhựa đƣờng 1700 m3 - Luôn thay đổi, cập nhật để phù hợp với loại tàu có trọng tải lớn khác 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1]Cataloge hệ thống cháy tàu chở nhựa đƣờng 1700 m3; [2]Công ƣớc quốc tế cho an toàn sinh mạng ngƣời biển SOLAS 1974 với Nghị định 1978 Công ƣớc sửa đổi 1983; [3] Công ƣớc quốc tế ô nhiễm tàu hoạt động biển MARPOL 1973 với Nghị định 1978 bao gồm phụ lục I, II , IV V; [4] Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép QC 21:2010/BGTVT; [5]Quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép, Đăng Kiểm DNV; [6]Quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép TTVN-3-6259 : 2003; [7] Quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép TTVN 6259-5 : 2003; [8] Bài giảng hệ thống đƣờng ống tàu thuỷ (Th.s Nguyễn Anh Việt khoa Cơ khí, trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam); Tài liệu tiếng anh [9] INTERTANKO – Corrosion Onboard Crude Oil Tankers - Cargo Tank Corrosion Awareness Guide, 2000 [10] OCIMF – Factors Influencing Accelerated Corrosion of Cargo Oil Tankers, 1997 [11] Bill Woods – Meeting the Corrosion Control Challenge, 2003 [12] Dr Timothy Gunner - Hydrogen Sulfide in Bunkers and Crude Oil, 2002 [13] Bjarne Thygessen – Crude Oil Tankers, Cargo Tank corrosion, Update, 2002 63 PHỤ LỤC Giới thiệu số hình ảnh phần mềm HPCO2 Giao diện chƣơng trình: Bảng tiêu chuẩn ống tiêu chuẩn vòi phun: 64 65 Thay đổi thông số đoạn ống: Kết chƣơng trình: -The end66 ... phun Kết luận: Với tàu chở nhựa đƣờng 1700 m3 ta chọn hệ thống phòng chữa cháy sau: -Hệ thống chữa cháy nƣớc; -Hệ thống chữa cháy nƣớc phun sƣơng áp lực cao; -Hệ thống chữa cháy khí CO2; -Hệ thống. .. chữa cháy Các bơm chữa cháy Hệ thống đƣờng ống chữa cháy Bơm cố Mặt bích chờ quốc tế Họng chữa cháy Cuộn vòi chữa cháy Bình chữa cháy bọt Bình chữa cháy khí CO2 Bình chữa cháy bột Bình chữa cháy. .. nhựa đƣờng 1700 m3. ” Đề tài sâu vào nghiên cứu đƣa phƣơng pháp tính tốn, thiết kế số hệ thống phòngcháy chữa cháy cho tàu chở nhựa đƣờng có tính khả thi cao Mục đích Thiết kế hệ thống phòng cháy