HỆ THỐNG TÀU THỦY ( Thạc sĩ. Nguyễn Văn Võ ) - CHƯƠNG 10 pps

101


Chương 10

CÁC HỆ THỐNG CHUYÊN DỤNG TRÊN CÁC TÀU DẦU

10.1. TÍNH NĂNG VÀ YÊU CẦU CHUNG

Để bảo đảm việc bảo quản các hàng dầu mỏ, nhận và đưa chúng ra từ các két sạch kế
tiếp nhau, các tàu chở dầu được trang bị các hệ thống riêng: hệ thống làm hàng, hệ thống
làm sạch hàng, hệ thống hâm nóng, làm mát dầu và các sản phẩm của dầu mỏ có độ nhớt
cao, hệ thống thông hơi và thoát khí, hệ thống khí trơ, hệ thống đo lường, hệ thống làm
sạch và rửa két, v.v.
Hệ thống làm hàng dùng để bơm ra khỏi các két phần lớn khối lượng hàng cũng như
nhận hàng vào tàu, còn hệ thống làm sạch hàng - dùng cho các cặn. Hay nói cách khác, hệ
thống làm hàng bao gồm hai hệ thống: hệ thống hút và hệ thống vét.
Hệ thống hâm nóng được dùng để giảm độ nhớt của dầu và các sản phẩm của dầu mỏ
tới giá trị cho phép ở các điều kiện bình thường để bơm chuyển chúng.
Nhờ có hệ thống dẫn khí thông hơi ra mà thực hiện được việc thay đổi không khí
giữa các két và môi trường bên ngoài.
Việc chuẩn bị cho tàu lên sửa chữa và để nhận loại hàng khác được bảo đảm nhờ hệ
thống làm sạch và rửa két.
Hệ thống đo lượng hàng cho phép vào thời điểm bất kỳ, khi tàu dừng hay đang chạy,
kiểm soát được hàng của tàu dầu.
Với mục đích hoàn thiện hệ thống cứu hỏa, trên các tàu dầu người ta thiết kế hệ
thống khí trơ.
Yêu cầu chính đối với các hệ thống của tàu dầu là sự an toàn về cháy nổ. Các yêu cầu
khác được quyết định do các tính năng đặc thù của các hệ thống này.

102

Các hệ thống làm hàng và làm sạch hàng phải đảm bảo: nhận và bơm hàng ra với sản
lượng đã cho; thực hiện hợp lý quá trình làm sạch ở cuối giai đoạn bơm hàng ra và chỉ để
các cặn còn lại trong các két là ít nhất.
Hệ thống hâm nóng phải chuẩn bị để bơm hàng ra trong một thời gian đã định, đặc
biệt khi thời tiết lạnh.
Hệ thống dẫn khí ra phải duy trì được sự trao đổi khí bình thường giữa các két và khí
quyển bên ngoài trong lúc làm hàng cũng như khi hành trình có hàng và không có hàng.
Hệ thống làm sạch và rửa két phải bảo đảm sự chuẩn bị có chất lượng cao cho tàu
nhận loại hàng khác tương ứng với yêu cầu của tiêu chuẩn.
Hệ thống khí trơ phải đảm bảo sự an toàn khi chuyên chở các hàng có nguy cơ cháy
nổ cao. Trong các khí trơ không được có các các tạp chất gây ra bẩn hàng trong các két.
Trang bị của hệ thống phải không phức tạp và thuận tiện trong khai thác.
Khi thiết kế các hệ thống đo hàng trên các tàu dầu, phải sử dụng được điều khiển từ
xa và tự động.



10.2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CÁC SẢN PHẨM DẦU

Dầu và các sản phẩm của dầu mỏ được vận chuyển trong tàu, có hàng loạt tính chất
ảnh hưởng đáng kể đến việc lựa chọn các chi tiết kết cấu của chúng và đến việc tổ chức
vận chuyển dầu. Chúng ta sẽ xét các tính chất cơ bản trong các tính chất của chúng.

10.2.1. Khối lượng riêng
Khối lượng riêng thường được xác định như là tỷ số khối lượng của các sản phẩm
dầu ở 20
0
C và khối lượng nước cất cũng ở thể tích đó ở 4

0
C. Kiến thức về nó cần thiết để
tính khối lượng hàng đang được chở, cũng như để tính toán lưu lượng khối lượng của
bơm.
Từ số liệu này, ta thấy rằng khối lượng riêng của phần lớn các sản phẩm dầu nhỏ hơn
nước.

103


10.2.2. Độ nhớt
Nhiều sản phẩm dầu, được chuyên chở trên các tàu dầu, ở các điều kiện nhiệt độ bình
thường, ở trạng thái mà khi đó sự bơm chuyển chúng là không có khả năng hoặc rất khó
khăn. Chỉ tiêu để đánh giá khả năng bơm chuyển của sản phẩm dầu là độ nhớt, đặc trưng
cho ma sát trong của các phần tử chất lỏng, khả năng cản trở sự dịch chuyển tương đối
với nhau.
Khi thực hiện tính toán thủy lực các bơm và các đường ống, thường sử dụng độ nhớt
động học  có thứ nguyên cm
2
/s.
Giá trị độ nhớt bằng 1 cm
2
/s được gọi là stốc (st). Độ nhớt còn được dùng là
centistốc (cst), và 1 st = 100 cst. Nếu độ nhớt chất lỏng được biểu hiện bằng độ Anh
(
0
BY), thì để chuyển chúng thành đơn vị độ nhớt động, có thể sử dụng công thức:
BY
0631,0
BY0731,0

0
0
 , st. (10.1)
Khi độ nhớt chất lỏng lớn hơn 120 cst thì đổi độ nhớt qui ước thành đơn vị độ nhớt
động, có thể thực hiện theo công thức:
BY.074,0
0
 , st. (10.2)
Vì độ lớn của độ nhớt của sản phẩm dầu phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, nên cần phải
có đồ thị hoặc các bảng, xác định sự phụ thuộc này. Giá trị độ nhớt động của dầu nhờn
mô- tô T, dầu máy ô-tô 10 và các dầu ma-zút ở các nhiệt độ khác nhau theo đơn vị
centistoc.

10.2.3. Nhiệt độ bốc cháy
Nhiệt độ bốc cháy đặc trưng cho sự nguy hiểm về chay của các sản phẩm dầu mỏ. Ở
tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hơi các sản phẩm dầu với không khí, nhiệt độ bốc cháy có thể
không chỉ nguy hiểm cháy mà còn nguy cơ nổ. Phụ thuộc vào nhiệt độ bốc cháy mà các
sản phẩm dầu mỏ được chia thành bốn loại: loại I bao gồm các sản phẩm dầu có nhiệt độ
bốc cháy dưới 28
0
C, loại II - nhiệt độ bốc cháy từ 28  45
0
C, loại III - nhiệt độ bốc cháy
từ 45  120
0
C và loại IV - nhiệt độ bốc cháy trên 120
0
C. Dầu mỏ, tuỳ theo nhiệt độ bốc
cháy được xếp vào một trong các loại kể trên.

10.2.4. Tính bay hơi

104

Các sản phẩm dầu màu sáng (xăng, dầu hỏa, nhiên liệu đi-ê-zen) và cả dầu mỏ, chứa
một lượng đáng kể các hydro- cacbon dễ bay hơi. Khi bay hơi các phần cất nhẹ thì xảy ra
sự thay đổi chất lượng và mất mát về khối lượng của sản phẩm dầu mỏ. Nên khi vận
chuyển, bơm chuyển và bảo quản các sản phẩm dầu, người ta áp dụng các biện pháp làm
kín vỏ tàu, các bể chứa và các đường ống đặc biệt cẩn thận.
Đặc tính bay hơi của các sản phẩm dầu mỏ được đánh giá bằng áp suất hơi bão hòa ở
nhiệt độ xác định. Khi nhiệt độ tăng, nó tăng rất mạnh. Ví dụ như, áp suất hơi bão hòa của
xăng B - 70 ở nhiệt độ 20
0
C là 0,163 kg.s/cm
2
, còn khi ở nhiệt độ 60
0
C là 0,558 kg.s/cm
2
.

10.2.5. Khả năng nhiễm điện
Khi chuyển động theo các ống, dầu, dầu hỏa, xăng và một số sản phẩm dầu khác
được nạp điện tĩnh. Mức độ nhiễm điện của sản phẩm dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Đã
xác định được, ví dụ, khi tốc độ chuyển động của dầu trong đường ống tăng thì sự nhiễm
điện tăng. Sự có mặt của nước và các chất bẩn trong sản phẩm dầu cũng tạo điều kiện tạo
nên điện tĩnh. Các điện tĩnh được tích lũy lại, nếu chúng không được đưa đi, có thể gây ra
tia lửa điện và bốc cháy hơi của chất lỏng cháy được.
Để giải phóng các điện tĩnh, trên tàu chở dầu người ta thiết kế hệ thống tiếp đất đặc
biệt.

10.3. HỆ THỐNG LÀM HÀNG CỦA TÀU DẦU

Hệ thống làm hàng của tàu dầu bao gồm hai hệ thống riêng biệt, đó là hệ hút và hệ
vét.
Hệ hút dùng để bốc phần lớn số hàng(từ 70  95%) còn hệ vét dùng để bốc nốt số
hàng còn lại.
Trong hệ hút, để đề phòng các bơm hàng bị sự cố, người ta bố trí ít nhất hai bơm
hàng. Hai bơm này có thể làm việc song song hoặc nối tiếp.
Làm việc song song, nghĩa là đường ống của bơm nào thì bơm đó phục vụ, quá trình
bốc hàng của hai bơm là hoàn toàn độc lập.
Làm việc theo kiểu nối tiếp, nghĩa là đường ống của bơm này có thể phục vụ cho cả
bơm kia, giữa hai hệ đường ống của hai bơm có các van cách ly.

105



Hình 10.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống làm hàng tàu dầu cỡ nhỏ.

10.3.1. Hệ thống làm hàng của những tàu cỡ nhỏ
Ở hệ thống làm hàng, thường bố trí hai đường ống chính của hàng (mạn trái và mạn
phải, hình 10.1). Giả sử kiểu tàu này chở dùng để chở đồng thời nhiều loại hàng khác
nhau.
Theo đường ống chính mạn trái, đường này nhờ các ống nhánh nối với các két I và II,
thực hiện rót và bơm ra các sản phẩm dầu nhớt, bởi bơm hàng trục vít 11.
Đường ống chính mạn phải, nhờ các ống nhánh nối với các két phía mũi III, IV và V.
Theo nó thực hiện bơm vào hoặc hút ra các sản phẩm dầu sáng hơn bằng ba bơm ly tâm
xoáy lốc 10, được mắc song song.
Khi dỡ tải là các sản phẩm dầu sáng, phải mở các van chêm 1, 7, 9 và một trong các

van chêm 4, còn khi bơm hàng nhớt ra - phải mở các van 15, 12, 13 và một trong các van
chêm 6.
Khi rót hàng vào các két và hàng là sản phẩm dầu sáng, bằng các phương tiện của
tàu, thì một trong các van chêm 3 được nối với ống mềm - mà đầu kia của nó được hạ vào
khoang hàng của tàu được dỡ hàng. Việc chất tải nhờ các bơm ly tâm xoáy lốc.
Khi chất tải hàng nhớt, thì bơm trục vít làm việc. Ở trường hợp này ống mềm nối vào
một trong các van chêm 5 và mở các van chêm 14, 15.
Các két hàng có đáy vát, với khuỷu ống ở dọc tâm tàu để nối các ống nhánh đi từ
đường ống chính. Với hình dạng kết cấu của cụm: két hàng - ống hút như vậy, các bơm
hầu như bơm hàng ra được hoàn toàn và không cần thiết phải làm sạch hàng.

106

Các két hàng có đáy phẳng thì phải bố trí hệ thống làm sạch hàng.

10.3.2. Hệ thống làm hàng của những tàu cỡ trung và lớn
Trên hình vẽ, các van chêm được đặt ở phần dưới của các vách ngang và dọc (các
hình vuông có gạch chéo). Các chỉ số 1  6 ký hiệu các két chính, còn các chỉ số 7  10 là
các két mạn. Trên tàu bố trí hai bơm hút 12, 13 và một bơm vét 11.
Khi rót hàng, thường không sử dụng các phương tiện của bản thân tàu, mà sử dụng
các bơm của tàu được dỡ hàng qua đường ống mềm. Bơm hàng vào được tiến hành ở các
khoang giữa 3 và 4 theo các đường ống D
y
400.
Bơm hàng ra được thực hiện bằng các bơm hút 12 và 13 theo đường ống D
y
200,
chúng hút hàng từ các khoang phía lái 5 và 6 qua các ống hút ngắn. Ở hệ thống làm hàng
như thế này có thể chuyên chở một loại hàng dầu trong một chuyến.
Để vét hàng ra, người ta dùng bơm vét 11. Đường kính ống chính D

y
150, còn các ống
nhánh của nó đường kính D
y
100. Ở phía sau của mỗi khoang, trong khoảng không gian
của đáy đôi, người ta bố trí các giếng lắng đặc biệt để dìm sâu các miệng hút của hệ thống
vét. Việc vét hàng đạt được cho đến khi hầu như khoang hàng khô hoàn toàn.


107




108

Hình 10.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống bốc rót hàng trên tàu dầu

Hình 10.3. Sơ đồ mguyên lý của hệ thống làm hàng (hút và vét)
1 - bơm của hệ vét; 2 - bơm của hệ hút; 3 - đường ống của hệ vét; 4 - đường ống của hệ
hút;
5 - miệng lắp ống mềm; 6 - ống mềm; 7 -van chặn Clinket; 8 - đường ống chính trên mặt
boong; 9 - phin lọc; 10 - ống thẳng đứng nhận dầu; 11 - giếng lắng của hệ hút; 12 - giếng
lắng của hệ vét.

10.3.3. Tính thời gian làm hàng và chọn bơm hàng.
Bơm là một bộ phận của hệ thống làm hàng. Khi thiết kế nó, trước hết cần chọn số
bơm hàng và lưu lượng của chúng. Thông thường tàu dầu được trang bị ít nhất hai bơm
hút và một bơm vét.
Lưu lượng bơm phụ thuộc vào trọng tải tàu, thông thường lưu lượng của bơm theo giờ

bằng khoảng 16  25% trọng tải của tàu. Theo các số liệu này ta chọn lưu lượng của bơm.
Mặt boong

109

Khi biết lưu lượng của bơm, có thể xác định thời gian bốc hàng hoàn toàn của tàu dầu
có hệ thống làm hàng bố trí theo nguyên tắc tập trung:


ZO
Q
G.
Q
G.1




 , giờ. (10.1)
ở đây: G - trọng lượng dầu, T.
Q
O
- Lưu lượng của bơm hút, T/g.
Q
Z
- lưu lượng của bơm vét, T/g.
 - tỷ lệ hàng của bơm vét làm việc, thường  = 4  10%.
Đối với hệ thống làm hàng bố trí theo nguyên tắc phân nhóm, công thức (10.1) có
dạng:



ii
Z
i
O
i
Q
G.
Q
G.1 


 , giờ. (10.2)
trong đó : i - số nhóm khoang được bốc hàng.
G
i
- trọng lượng hàng của nhóm thứ i.
Thông thường, thời gian bốc hàng của tàu dầu chạy sông cỡ nhỏ, cỡ trung và cỡ lớn
thì thời gian bốc hàng tương ứng là: 5,7 và 9 giờ. Còn tàu biển từ 9  12 giờ.
Cột áp của bơm nhận được từ tính toán cụ thể theo sơ đồ nguyên lý của hệ thống,
thông thường người ta sử dung phương pháp đặc tính để xác định nó. Bơm làm việc hiệu
quả nếu đặc tính của bơm bằng đặc tính của hệ thống.

10.4. HỆ THỐNG HÂM NÓNG, LÀM MÁT DẦU

Ta biết rằng, dầu có độ nhớt cao khi gặp lạnh nó đông đặc lại, do đó để đảm bảo năng
suất bốc hàng, trên các tàu chở dầu có độ nhớt cao, thường được trang bị hệ thống hâm
nóng dầu.

10.4.1. Hệ thống hâm nóng dầu

110

Hiện nay, có nhiều kiểu loại thiết bị hâm nóngnhư: hâm nóng dầu bằng hơi nóng chạy
trong ống; hâm nóng bằng điện hoặc hâm nóng bằng khí thải của động cơ diessel v.v.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống hâm nóng bằng hơi cũng có nhiều kiểu khác nhau,
nhưng phổ biến nhất là hệ thống ống ruột gà (hình 10.4)



Hình 10.4. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống hâm bằng hơi kiểu ruột gà.

1 - đường ống thải tách nước ngưng; 2 - nước thải vào thùng nóng; 3 - hơi đến từ nồi
hơi;
4 - nước thải ra mạn; 5 - không khí nén đưa vào.

Ở hệ thống hâm nóng bằng ruột gà, trong mỗi két trung tâm được đặt các ống ruột
gà Dy50. Hơi được đưa đến tất cả các ống ruột gà song song trên đường ống D
y
100, đưa
nước ngưng vào thùng nước nóng của nồi hơi hoặc ra mạn, được thực hiện nhờ các ống
riêng biệt D
y
25 từ mỗi ống ruột gà.
Để quét thổi hệ thống, người ta làm đường ống đưa khí nén tới nó. Sự quét thổi được
tiến hành theo các két riêng biệt, nên tất cả các ống ruột gà đều có các van ngắt (cách ly).
Để phục vụ cho hệ thống hâm nóng, người ta trang bị hai nồi hơi ống lửa đặt ngang.
Nhược điểm của thiết bị hâm nóng bằng hơi dạng ống là làm cho hàng bị ngập nước
ngưng khi vỡ hỏng mối nối các ống và khi xuất hiện các lỗ rỗ trong ống, hàng sẽ lọt vào
hệ thống.

111

Đối với hệ thống hâm nóng bằng điện, thực hiện bằng cách cho dầu tiếp xúc trực tiếp
với các chi tiết dẫn điện, chủ yếu là các thanh dẫn.
Ưu điểm của nó là, khắc phục được nhược điểm của hệ thống hâm bằng hơi dạng ống,
nhưng nó có các nhược điểm sau:
Vì, để các thanh dẫn tránh bị hở hoàn toàn, cần phải để lại một lượng thể tích xác định
bố trí nó, điều này làm giảm thể tích có ích của tàu và tạo khó khăn cho quá trình vét
hàng.
Có khả năng dò rỉ điện ra vỏ tàu.
Gỉ mạnh hơn vì xuất hiện các dòng tản mạn v.v.
Đối với hệ thống hâm nóng bằng khí thải, cho khí thải của động cơ diessel đi qua
không gian đáy đôi hoặc bằng cách cấp các sản phẩm dầu đã được đun nóng đến 100 
120
0
C vào các két qua các vòi phun đặc biệt.
Hệ thống hâm nóng dầu được lắp đặt phải thỏa mãn, duy trì được nhiệt độ các hàng
nhớt không dưới 60
0
C khi nhiệt độ bên ngoài không thấp hơn -5
0
C và nhiệt độ nước
+5
0
C.
Nhiệt độ hâm tuỳ thuộc vào chất lượng, tỷ trọng và độ nhớt của loại dầu mà tàu vận
chuyển nhằm tránh các chất sáp parafin của hàng kết tủa lại.
Để hâm 1m
3

thể tích của khoang dầu, nói chung cần 0,05 0,175 m
2
diện tích hâm
nóng và hệ thống ống được đặt thành nhiều tầng theo chiều cao của khoang.

10.4.2. Hệ thống làm mát dầu
Các loại dầu mỏ đều giãn nở và co lại vì nhiệt khi nhiệt độ tăng hoặc giảm. Hệ số giãn
nở của dầu nặng ở 60
0
F vào khoảng 0,00035, của xăng ở cùng nhiệt độ là 0,0007. Thực tế
thường bơm hàng vào các két không đầy là để cho thể tích của hàng chiếm chỗ khi giãn
nở vì nhiệt.
Để duy trì nhiệt độ của hàng, loại trừ sự mất mát do bay hơi, một số tàu được trang bị
hệ thống phun nước dạng vòi hoa sen đặt cố định theo các khoảng, dọc theo chiều dài tàu
bên cạnh khoang hàng, nước biển được bơm lên làm cân bằng ảnh hưởng của bức xạ mặt
trời đến mặt boong bằng thép của tàu.

10.5. HỆ THỐNG THÔNG HƠI, THOÁT KHÍ CỦA TÀU DẦU

112


10.5.1. Khái niệm chung về hệ thống thông hơi, thoát khí hầm hàng dầu
Khi chịu ảnh hưởng của nhiệt, dầu không chỉ giãn nở mà còn bay hơi, nếu để khí thoát
tự nhiên thì sự mất mát do bay hơi đối với loại hàng nhẹ là rất lớn. Nếu hầm hàng được
làm kín hoàn toàn thì khi nhiệt độ tăng, hàng lại sẽ bay hơi nhiều hơn cho đến khi hơi dầu
đạt được áp suất ở bề mặt thoáng lại tác động vào các vách bao quanh và khi nhiệt độ tăng
thêm, áp suất hiện tại tăng thêm và tự giải phóng bằng cách phá vỡ điểm yếu nhất của
hầm hàng. Mặt khác, nếu khoang hàng được đóng kín thì khi tàu chạy ở vùng lạnh, dầu co
lại tạo thành khoảng chân không trong két hàng với áp suất nhỏ hơn bên ngoài, khi đó độ

chênh áp này tác động lên thân tàu gây phá hỏng kết cấu tàu.
Hệ thống thông hơi, thoát khí với mục đích nhằm trao đổi không khí giữa các két
hàng và khí quyển bên ngoài tàu.
Người ta phân biệt hai quá trình cơ bản của trao đổi khí như vậy là “thở lớn” và “thở
nhỏ”.
Thở lớn gặp khi bơm hàng vào và ra. Khi bơm hàng vào các khoang thì xảy ra hiện
tượng hơi của dầu xả ra vào khí quyển. Lúc bơm hàng từ các khoang ra thì xảy ra quá
trình ngược lại, thực chất là sự chiếm chỗ của không khí khí quyển vào thể tích hàng vừa
được giải phóng khỏi két.
Thở nhỏ xảy ra do thay đổi theo chu kỳ của điều kiện trao đổi nhiệt giữa vỏ tàu và
môi trường bên ngoài do ban ngày (nhiệt độ cao) lẫn ban đêm (nhiệt độ thấp).
Hệ thống thông hơi hầm hàng của tàu dầu phải đảm bảo:
- Hạn chế sự thoát ra của bất kỳ lượng hơi nào do áp suất quá cao.
- Tạo sự an toàn với lượng hơi nguy hiểm ở môi trường bên ngoài.
- Cung cấp lượng không khí để thay thế độ chân không do dầu co lại trong các két
hàng tạo ra.

10.5.2. Nguyên lý của các hệ thống thông hơi thoát khí
Hệ thống thông hơi được bố trí theo các nguyên tắc: hệ thống thông hơi độc lập, hệ
thống thông hơi kiểu nhóm và hệ thống thông hơi kiểu tập trung.
Ở hệ thống thông hơi kiểu độc lập, bao gồm đường ống lắp vào mỗi két ở đỉnh két,
và có nón che phía trên, ở đầu ống có bịt bằng nút sắt và lưới chống lửa. Khoảng giữa

113

chiều cao ống có đặt van áp suất cao khống chế bởi lò xo hoạt động khi áp suất vượt mức
cho phép và đóng lại ngay khi áp suất giảm xuống dưới giá trị này. Van áp suất này còn
thiết kế thêm chức năng cho không khí vào két nếu tồn tại độ chân không trong két do
hàng co lại.
Ưu điểm của phương pháp này là có giá thành thấp vì chiều dài ống không lớn nhưng

nhược điểm là khi dầu bốc hơi, hệ thống không xả được với tốc độ cần phân tán nhanh
hơi dầu, van dễ bị tắc do cặn và chất sáp với lượng rất nhỏ và rất dễ xảy ra sự cố.
Ở hệ thống thông hơi kiểu phân nhóm, các tuyến ống riêng biệt cùng với lưới ngăn
lửa được đặt riêng cho từng nhóm két. Mỗi két được một van áp suất chân không phục vụ.
Ở hệ thống thông hơi kiểu tập trung, gồm những ống nhánh phục vụ cho từng
khoang và nối vào đường ống chính chạy dọc khoang hàng và đi lên cột cao 4m có thiết bị
chặn lửa đặt trên boong. Tại chân cột có đặt một van chân không (van thở tự động) khống
chế sự thất thoát của khí cháy và cho phép không khí đi vào các két, nếu có độ chân
không trong khoang hàng do hàng co lại tạo ra. Mỗi két có một van cửa thông thường
đóng mở bằng tay để ngăn cách với các két còn lại.
Ưu điểm của hệ thống kiểu này là, tất cả các khí đều được xả một cách thích hợp ở
phía trên cao của mặt boong. Nhược điểm của hệ thống là gây nên sự làm bẩn lẫn nhau
qua hệ thống nếu tàu chở nhiều loại hàng khác nhau. Khi van áp suất ở mỗi cột bị hỏng,
áp lực hơi sẽ rất lớn.
Như vậy ở cả ba kiểu hệ thống thông hơi, thoát khí đều xảy ra sự tổn thất đáng kể
hàng, đặc biệt khi bơm hàng. Để giảm và thậm chí làm mất hẳn chúng, người ta còn sử
dụng cả sơ đồ rót kín, khi đó hỗn hợp hơi không khí đi vào buồng chứa thu kín đặc biệt ở
trên bờ. Để làm điều này, hệ thống thu kín của tàu nối với đường ống bờ, còn lối ra của
vào khí quyển được chặn bằng các van chặn.

10.5.3. Kết cấu của một số chi tiết trong hệ thống thông hơi, thoát khí.
Van thủy lực. Với mục đích giảm tổn thất các sản phẩm dầu do bay hơi trong quá
trình thở nhỏ, người ta trang bị cho hệ thống thông hơi, thoát khí các van thủy lực và cơ
khí thở tự động.


114


Hình 10.5. Van thủy lực

Van thủy lực (hình 10.5) được thực hiện bằng cách hàn. Nó gồm ống bên trong1, bốn
đoạn ống vỏ 3, nắp 5, 6, ống chảy trào 2 và cột chỉ mức 4. Các không gian vành khăn A
và B chứa dầu nhờn, mức của chúng thay đổi tùy theo áp suất trong các két. Nếu áp suất
trong két vượt quá áp suất khí quyển thì mức dầu ở không gian B hạ xuống còn ở không
gian A tăng lên. Khi có sự khác nhau nào đó cho trước, nó hạ xuống đến mép dưới của
ống vỏ 3. Khi đó hỗn hợp hơi - không khí từ các két sẽ đi ra khí quyển, áp suất trong
chúng giảm và lại lập lại sự cân bằng khi van thủy lực đống. Khi áp suất trong két hạ thấp
hơn áp suất khí quyển, mức dầu trong không gian A hạ xuống còn ở B tăng lên. Không
khí của khí quyển đi được vào các két, thì áp suất trong chúng tăng và hệ thống van thủy
lực trở về trạng thái cân bằng.
Khi có chuyển động của không khí hoặc hơi của sản phẩm dầu trong van thở theo
hướng bất kỳ thì dầu nhờn một phần chuyển vào túi ngoài và trong. Nếu van thủy lực
đóng, dầu nhờn chảy qua theo các ống ngược lại vào không gian A và B. Phần dưới của
hình trụ trung gian không chạm tới đáy vỏ. Đường viền dạng răng cưa ở mép dưới làm
mềm chỗ vỡ của không khí (hay hơi) khi nén chúng ra từ xy lanh (hình trụ).
Các van thở tự động phải được đặt ở trên các ống dẫn khí chính của các khoang hàng
chở dầu có nhiệt độ bốc cháy thấp hơn 65
0
C. Các van này không được để áp suất trong

115

các két cao hơn 0,5 lần áp suất đã được thử két. Độ chân không trong két không được quá
200 mm.c.n.
Lưới ngăn lửa. Trên đầu các ống thoát khí của hệ thống độc lập hoặc ở mỗi ống
nhánh của mỗi két của hệ thống thoát khí tập trung, người ta có đặt các lưới chống lửa
nhằm ngăn cản lửa lan truyền sang các két khi cháy.
Lưới chống lửa được làm bằng sợi đồng thau mịn, số mắt không ít hơn 120/1 cm
2

.
Lưới được kéo căng lên khung thành hai lớp.


Hình 10.6. Thiết bị ngăn lửa có lưới kiểu tháo được

Một trong các kết cấu hiện đại của thiết bị ngăn lửa vòng tròn có các lưới tháo được,
được mô tả trên hình 10.6. Đôi khi nó được làm ở dạng nắp chụp, lắp lên đầu hở của cốt
dẫn khí và được trang bị hai lưới chắn lửa.

10.6. HỆ THỐNG ĐO LƯỢNG HÀNG TRONG KÉT

10.6.1. Khái niệm chung
Biết lượng hàng trong các két cần thiết để điều chỉnh quá trình bơm rót, xả và tính
khối lượng toàn bộ của nó đã được nhận lên tàu hoặc khi bơm lên các bể trên bờ.
Có một số cách đo lượng hàng trong két. Ở các cách này, lượng hàng được xác định
theo thể tích mà nó chiếm chỗ và, dĩ nhiên, đối tượng đo là mức hàng ở trong các két.

116

Phương pháp đơn giản nhất nhưng vẫn được dùng rộng rãi là xác định mức nhiên liệu
nhờ các thanh đo. Nhược điểm cơ bản của nó là mất nhiều thời gian khi có số lượng điểm
đo lớn.
Trên các tàu hiện đại, các phương pháp đo bằng cơ khí và điện được sử dụng phổ biến
để xác định mức nước trong các két. Chúng gồm có: ống thủy, phao nổi, thủy tĩnh và cảm
biến điện tử.

10.6.2. Phương pháp ống thủy
Phương pháp này được sử dụng từ rất lâu. Mức hàng ở đây được xác định theo áp suất
không khí cân bằng với cột chất lỏng trong két. Không khí nén áp suất 0,5  2 kG/cm

2

được đưa vào két theo đường ống đặc biệt và khi đi qua ống thẳng đứng của nó, nén hàng
ra khỏi két qua nắp chụp được mở từ dưới và được đặt ở khoảng cách đáy không lớn hơn
50 mm (hình 10.7).
Lưu lượng không khí được chọn và điều chỉnh cho trong thời gian do từ dưới nắp
chụp một lượng nhỏ của nó đi ra. Theo áp suất không khí p
K
được đo bằng manomet thủy
ngân đặt ở bàn điều khiển, người ta xác định được mức chất lỏng trong két theo đẳng
thức:
p
K
= h
d
. , (10.3)
trong đó: h
d
- mức chất lỏng trong két.
 - khối lượng riêng của hàng.



117

Hình 10.7. Sơ đồ ống thủy đo dầu.

Việc cấp không khí cho hệ thống được thực hiện từ máy nén qua bình dự trữ. Áp suất
được giảm đến áp suất cần thiết nhờ van giảm áp được duy trì nhờ có bình tích khí thủy.
Người ta sử dụng hệ thống ống thủy cả với bơm tay không khí, bơm chuyển không

khí chỉ trong lúc đo.
Ưu điểm cơ bản của hệ thống này là không có cụm kết cấu nào đặc biệt phức tạp.
Nhược điểm: Cần có số lượng lớn các ống dẫn đến các két và đến bàn điều khiển; Cần
thiết phải xử lý sơ bộ không khí trước khi cấp vào hệ thống (thải hết hơi nước), không thế
thì hệ thống rất nhanh hỏng.

10.6.3. Phương pháp phao nổi.
Để làm cảm biến, ở phương pháp này người ta sử dụng phao nổi trên bề mặt chất lỏng
(hàng). Nó được treo trên thước lá có đột lỗ và dịch chuyển dọc theo hướng dây được gắn
chặt vào đáy và boong của két. Nhờ có thiết bị đặc biệt, chuyển động của nó được truyền
cho cái chỉ báo mức tại chỗ hay từ xa.
Nhược điểm của hệ thống này là nó nhạy cảm với sự dao động của bề mặt hàng, ví dụ
khi tàu nghiêng.

10.6.3. Phương pháp thủy tĩnh
Phương pháp này đo mức hàng dựa trên cơ sở đo áp suất thủy tĩnh. Các dụng cụ hoạt
động theo nguyên tắc này, có chỉ báo mức YYZE-60.
Như đã nói, dụng cụ YYZE-60 được dùng để đo trong các khoang và két nước ngọt,
nước biển, nhiên liệu lỏng, dầu nhờn và các chất lỏng khác. Tuy nhiên, như thực nghiệm
đã cho thấy, nó thực tế không có lợi để làm việc trong điều kiện chở các sản phẩm dầu
nhớt. Lớp ma-zut đông kết phủ lên màng làm sai lệch chỉ báo của nó.

10.6.4. Phương pháp điện tử (cảm biến điện dung)

118

Thuộc loại thiết bị này có chỉ báo mức dùng điện EILY-1B dùng để đo liên tục mức
của các chất cháy, chất lỏng khác nhau, thậm chí cả chất nổ nguy hiểm. Hoạt động của
dụng cụ dựa trên cơ sở thay đổi điện dung của điện cực, được phủ bằng cách điện, tùy
thuộc vào mức chất lỏng mà cảm biến ngập trong đó.

Trong cảm biến không có các chi tiết chuyển động. Tuy nhiên, dụng cụ nói chung
không chịu được rung động.

10.7. HỆ THỐNG KHÍ TRƠ

Sử dụng khí trơ để nạp đầy không gian giữa đỉnh hầm hàng và bề mặt thoáng làm môi
trường hỗn hợp nổ trong két bị loại trừ khi tàu gặp sự cố.
Khí trơ được lọc qua thiết bị làm sạch các thành phần ăn mòn của hệ khí thải qua ống
khói. Hệ thống khí trơ gồm các thiết bị dùng với mục đích giảm hàm lượng ô-xy trong các
két đến 5% hoặc nhỏ hơn. Khí trơ gồm nhiều loại khí và chất khác nhau tùy thuộc vào
chất lượng và loại nhiên liệu sử dụng cho nồi hơi. Hệ thống này trang bị các van và thiết
bị khống chế để kiểm soát bổ sung khí trơ khi két có khoảng trống do dầu bị co lại hoặc
thất thoát hơi do tàu bị lắc nhiều (khí trơ chủ yếu là ni-tơ, khí các-bon-níc, có một ít muối
sun-phua-rơ và một số muối khác).
Trước khi nhận hàng, các két chứa hàng phải nạp khí trơ để thay thế và làm loãng
hàm lượng ô-xy. Các két phải có thiết bị kiểm tra hàm lượng ô-xy trước khi nhận hàng.
Khi tàu nhận hàng, các van của hệ thống thông hơi được mở để dầu vào trong két chiếm
chỗ của khí trơ. Khi rửa két bằng súng phun áp suất cao lắp trongtừng két chỉ được thực
hiện khi đã nạp khí trơ với nồng độ ô-xy phù hợp với yêu cầu.
Hệ thống khí trơ phải được bảo dưỡng thường xuyên để vận hành an toàn.
Tàu dầu V.L.C.C và U.L.C.C tốc độ và năng suất nhận trả hàng nhanh nên lượng dầu
thay thế hỗn hợp khí với thể tích rất lớn, do đó phải xử lý theo hai phương pháp sau:
1. Phương pháp thông thường nhưng dùng đường thoát lớn, cột xả cao so với mặt
boong.
2. Sử dụng van xả đặc biệt lắp trên ống dẫn thẳng hướng cao hơn mặt boong vài feet
cho tốc độ khí phóng đến độ cao an toàn. Van có lỗ với kích thước tự động thay đổi theo
áp suất khí thoát. Áp suất tăng, kích thước lỗ thoát tăng, áp suất giảm, kích thước giảm để
duy trì tốc độ khí thoát như nhau.

119

10.8. HỆ THỐNG LÀM SẠCH VÀ RỬA KÉT

Vận chuyển dầu và các sản phẩm dầu mỏ trên các tàu, gắn liền với việc làm sạch và
rửa định kỳ các két hàng. Chúng được tiến hành khi chuẩn bị cho tàu vào sửa chữa và
thay đổi loại hàng mà tàu chuyên chở.
Khi đưa tàu vào sửa chữa thì chú ý nhất là việc bảo đảm an toàn về cháy, vì rằng
trong phần lớn các trường hợp sửa chữa liên quan đến việc sử dụng ngọn lửa hở (điện
hàn,v.v.). Nguy hiểm nhất là các cặn hàng loại I và II. Cần thiết phải thải hoàn toàn các
cặn sản phẩm dầu ra khỏi các két và xử lý bề mặt của chúng sao cho loại bỏ khả năng xuất
hiện các nồng độ nguy hiểm của các hy-đờ-rô các-bon dạng khí ở trong không khí. Nồng
độ cho phép của hơi các sản phẩm dầu trong không khí không được vượt quá 0,1 giới hạn
dưới của tính nổ.
Khi thay loại hàng, cần phải xử lý sạch bề mặt trong két được thực hiện theo yêu cầu
của Qui phạm.
Các cặn trong các két khác với dầu và sản phẩm dầu ban đầu về độ nhớt và trọng
lượng riêng lớn hơn đáng kể, về lượng tạp chất kim loại và nước tăng cao.
Trên các tàu dầu biển, làm sạch và rửa két được tiến hành thường bằng các phương
tiện bản thân, tức là độc lập.
Các tàu sông, theo nguyên tắc, không có trang bị đặc biệt để làm sạch và rửa các két
hàng độc lập. Ở chúng chỉ có các ống cổ ngỗng boong đường kính 350  400 mm để nối
với các máy rửa chuyên dùng vào các két. Tất cả các công việc hút sach và rửa các két
của tàu dầu sông được thực hiện nhờ các trạm rửa nổi. Các thiết bị này có những nét cơ
bản là:
Thu dọn, các cặn mà không được bơm thải đi bằng các hệ thống hút và vét hàng, có
thể thực hiện bằng các bơm phụt di động hạ xuống két . Nước công tác được đưa đến nó
theo các ống mềm cứu hỏa dưới áp suất 6  7 kG/cm
2
. Nước được xả vào các bể lắng cặn

qua bơm phụt.
Người ta rửa két bằng nước nóng có thêm (hoặc không có thêm) dầu hỏa hoặc các
chất rửa, được hòa tan vào nước nóng.


120



Hình 10.8. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống rửa két bằng súng phun.

Trước kia, rửa tàu được thực hiện nhờ các vòi rồng cứu hỏa. Hiện nay, để làm việc
này, người ta dùng các máy rửa (súng phun nước). Sự chuyển dịch của dòng chất lỏng rửa
ở chúng đạt được bằng cách quay các đầu có vòi phun xung quanh hai trục vuông góc với
nhau. Các súng phun nước, về nguyên tắc, được quay nhờ tuốc-bin nhỏ do cấp một phần
hoặc tất cả dung dịch rửa. Hình 10.8 đưa ra sơ đồ thiết bị máy rửa ở két.
Dùng làm phương tiện rửa để xử lý các két của các tàu dầu, người ta dùng các chất
hòa tan và các chất nhũ tương.
Trong số các dung môi được dùng phổ biến, có dầu hỏa được thêm nước nóng vào ở
0,5  1% nhờ thiết bị phối liệu đặt trên ống hút của bơm cấp nước cho máy rửa. Việc rửa
nhờ điều chế như vậy nổi bật ở điểm là công nghệ đơn giản, tuy nhiên chất lượng rửa
không đủ cao, vì các cặn đang được thải ra khỏi các két ngậm nước mạnh 40  50%.
Trên cơ sở sử dụng nhũ tương như là thành phần rửa, gọi là phương pháp nhũ tương.
Do kết quả tác dụng nhiệt, cơ và lý hóa của dung môi rửa lên các cặn sản phẩm dầu nên
đã tạo thành chất nhũ tương linh động, kém bền vững. Quan trọng là làm sao để tính ổn
định của nhũ tương trong thời gian kết hợp đúng với công nghệ rửa, tức là sự phân rã
ngược lại của nó với các sản phẩm dầu và nước phải diễn ra khi lắng đọng.
Để thải các gỉ, chất bẩn và chất lỏng còn ở đáy sau khi rửa két và để chuyển chúng
khỏi két, các trạm nổi được trang bị thiết bị vận chuyển băng tải dùng khí nén. Nó là bơm
phụt hơi có các óng hút mềm được trang bị các miệng có khe hở , qua đó các gỉ và chất

bẩn được hút vào. Hỗn hợp tạo thành được chuyển đến thùng chứa nằm ở trên trạm.

121

Trong khai thác còn có trạm làm sạch, nó làm việc cùng với thiết bị làm nghiêng dạng
hình tháp bao gồm hai khu và được dùng để nâng (nghiêng) và để đốt nóng từ phía đáy
xà-lan trọng tải đến 12.000T. Tất cả máy móc của trạm được điện khí hóa. Nguồn điện
được lấy từ bờ, trạm được trang bị:
Thiết bị nồi hơi
Thiết bị bơm nước để cấp dung dịch rửa cho các máy.
Các thiết bị để chuyển các cặn dầu (có hai ống hút) và các sản phẩm rửa.
Thiết bị làm lạnh và cấp khí trơ vào các khoang của tàu đang được xử lý cũng như
vào các khoang của thân trạm khi làm việc với các khoang hàng loại I.
Thiết bị máy nén để cấp khí nén để quét thổi cầu phao của máy nghiêng khi nổi lên.
Bàn tập trung điều khiển từ xa các thiết bị bơm.
Các bể lắng có bậc để xử lý các sản phẩm rửa theo chu trình kín.
Các thiết bị nâng để cơ khí hóa việc đưa các ốg mềm, miệng hút và các thiết bị di
động.
Thiết bị băng tải bằng khí nén để thải gỉ khỏi tàu đã được rửa.
Trạm làm việc bến bờ, nhờ đó có khả năng chuyển các cặn dầu mỏ, được thải ra từ
tàu, lên bể chứa của cơ sở dầu.
Công việc hút sạch và rửa các két hàng liên quan đến việc chi phí đáng kể các phương
tiện. Để giảm thời gian đỗ của tàu dầu và giảm chi phí cho việc bảo quản các trạm làm
sạch và rửa, cần thiết phải hoàn thiện các phương pháp làm sạch và rửa.

122

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tiêu chuẩn Việt nam TCVN : 6259 (2003), Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển
vỏ thép, Đăng kiểm Việt nam, Hà nội Việt nam.
2. Tiêu chuẩn Việt nam TCVN : 4801 (2001), Qui phạm phân cấp và đóng tàu sông,
Đăng kiểm Việt nam, Hà nội Việt nam.
3. A.B. A-lếch-xan-đrôp (1962), Hệ thống tàu thủy, NXB Đóng tàu Lê-nin-grát.
4. A.B. A-lếch-xan-đrôp (1966), Hệ thống tàu thủy, NXB Đóng tàu Lê-nin-grát.
5. A.D. Altsul (1964), Sức cản thủy lực trong đường ống, NXB Xây dựng Mát-xcơ-
va.
6. I.A. Chi-nhia-ép (1971), Hệ thống tàu thủy, NXB “Giao thông” Mát-xcơ-va.