Tạp chí thông tin đến quý độc giả một số bài viết: nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động là sạch bầu lọc cho hệ thống bôi trơn động cơ diesel tàu thủy; đo lường và đánh giá phát thải khí độc hai động cơ diesel tàu thủy; giải pháp công nghệ khí HHO cho động cơ diesel thủy...
Trang 2t¹p chÝ khoa häc
KHOAăH Că - K ăTHU T
1 NGHIểNă C Uă THI Tă K ă H ă TH NGă T ă NGă LÀMăS CHă B Uă
L CăCHOăH ăTH NGăBỌIăTR Năă NGăC ăDIESELăTÀUăTH Y
RESEARCH TO DESIGN THE AUTOMATIC CLEANING FILTER SYSTEM FOR LUBRICATING OIL SYSTEM OF MARINE DIESEL ENGINE
PH MăH UăTỂN*,ăV ăANHăTU N,ăTR NăV NăTH NG
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
NGUY NăTRÍăMINH 1 ,ăL UăQUANGăHI U 1* ,ăD NGăPHANăANH 2
*Email liên h : luuquanghieu@vimaru.edu.vn
11
3 GI IăPHỄPăCỌNGăNGH ăKHÍăHHOăCHOă NGăC ăDIESELăTH Y
HHO GAS TECHNOLOGY FOR MARINE DIESEL ENGINE
TR NăTH ăNAM*,ăD NGăPHANăANH
Phòng Quan h Qu c t , Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h : thenam@vimaru.edu.vn
16
4 NGHIểNăC UăM TăS ăGI IăPHỄPăGI MăTHI Uă NHăH NGăTIểUă
C CăT Iă NGăC ăDIESELăTÀUăTH YăKHIăS ăD NGăNHIểNăLI Uă
L UăHU NHăTH P
RESEARCH ON SOME SOLUTIONS TO REDUCE THE NEGATIVE INFLUENCE ON MARINE DIESEL ENGINE USING LOW SULPHUR CONTENT FUEL OIL
TR NăTI NăANH*,ăNGUY NăH UăTH
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h : anhtt.mtb@vimaru.edu.vn
NGUY NăTU NăANH
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
Email liên h : tuananh921@gmail.com
NGUY NăANHăVI T*,ăBỐIăTH ăH NG
*Email liên h : anhvietkdt@gmail.com
32
7 T NGăQUANăV ăCỄCăMỌăHỊNHăSịNGă CăS ăD NGăTRONGă
NGHIểNăC UăDAOă NGăC AăTÀUăTRểNăSịNG
OVERVIEW OF WAVE MODELS USED IN STUDYING SHIP MOTIONS
Trang 38 H ăTH NGăHI UăCH NHăTHÍCHăNGHIăỄPăD NGăCHOăFMS
ADAPTIVE CONTROL ADJUSTMENT SYSTEM APPLY TO FMS
LểăV NăC NG
Vi n C khí, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam Email liên h : binhcuong1985@gmail.com
42
9 XỂYăD NGăB ă I UăKHI NăCHUY Nă NGăTÀUăTH YăBỄMăQU ă OăD AăTRểNăMỌăHỊNHăD ăBỄOă
THEO NGUYÊN LÝ TÁCH KHIăCịăRÀNGăBU CăTÍNăHI Uă I UăKHI N
BUILD GLOBAL TRAKING SHIP MOTION CONTROLLER BASED ON THE SEPARATION PRINCIPLE OF
MODEL PREDICTIVE CONTROLLER WITH INPUT CONSTRAINTS
NGUY NăH UăQUY N 1 *,ăTR NăANHăD NG 1 ,ăTR NGăCỌNGăM 2
*Email liên h : nguвenhuuquвenhd@gmail.com
47
10 NGHIểNăC UăH ăTH NGăBỄOăCHỄYăBDS - 4000ăTRểNăTÀUăD U
A STUDY ON FIRE DETECTION AND ALARM SYSTEM BDS-4000 ON TANKER
V NGă CăPHỎCă
Email liên h : phucdtt@gmail.com
53
11 NGHIÊN C U XÂY D NG THI T B THÍ NGHI M VI I U KHI N A N NG S D NG TRONG CÔNG NGHI P
A STUDY OF BUILDING PRACTICE MICROCONTROLLER EQUIPMENT FOR MULTI-FUNCTION-BASED
AND INDUSTRIAL APPLICATIONS
RESEARCH ON ELECTRIC DEVICES CONTROLLING IN THE SMARTHOUSE USING ARTIFICIAL
INTELLIGENCE AND ARDUINO
NGUY NăV NăTI N * , HOÀNG XUÂN BÌNH
63
13 CăTÍNHăANTENăTHUăTRUY NăHỊNHăS ăM Tă TăKHUăV CăH IăPHọNG
CHARACTERICS OF RECEIVER ANTENNA FOR DIGITAL TERRESTRIAL TELEVISION IN HAIPHONG AREA
TR NăXUỂNăVI T*,ăNGỌăXUỂNăH NG,ăNGUY NăTHANHăVỂN
*Email liên h : txviet@vimaru.edu.vn
67
14 CH NHăL UăPHÍAăL IăTRONGăH ăBI NăT NăTRUY Nă NGăNHI Uă NGăC
A GRID-TIE MATRIX RECTIFIER IN A MULTIPLE INVERTER-MOTOR DRIVES
*Email liên h : khanhvima@gmail.com
76
16 NGăD NGăHI Uă NGăỄPă I NăTRONGăTHUăHO CHăN NGăL NG
THE APPLICATION OF PIEZOELECTRIC EFFECT IN HARVESTING ENERGY
NGUY NăTH ăH NG
Trang 4PH MăNG CăHÀ 1 , LÊ V NăTY 1 ,
TR NăH IăTRI U 2 ,ăNGUY NăMINHă C 3*
19 NGHIểNăC UăV ăCỄCăKHịAă ÀOăT OăVÀăHU NăLUY Nă NGăPHịăS ăC ăTRÀNăD UăTRểNăBI N:ă
ăXU TăỄPăD NGăT IăVI TăNAM
A STUDY ON EDUCATION AND TRAINING COURSES IN OIL POLLUTION RESPONSE AT SEA: RECOMMENDED TO APPLY IN VIETNAM
PHANăV NăH NG*,ăNGUY NăM NHăC NG
Khoa Hàng h i, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h : phanvanhung@vimaru.edu.vn
96
20 NGHIÊN C U BI N PHÁP PH I H P GI A TÀU LAI VÀ OÀN SÀ LAN TRONG V N T I THU N I A
RESEACH ON THE WAYS OF COMBINATION BETWEEN TUG BOAT AND BARGES IN INLAND WATERAY TRANSPORT
D NGăV NăB O
Khoa Kinh t , Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
Email liên h : baodv@vimaru.edu.vn
102
21 CỄCăGI IăPHỄPăHI UăQU ăNH MăPHỄTăHUYăVAIăTRọăC AăH ăTH NGăC NGăBI Nă IăV IăHÀNGă HịAăXU TăNH PăKH UăC AăTHÀNHăPH ăH IăPHọNG
SOLUTIONS TO EFFECTIVELY PROMOTE THE ROLE OF SEAPORT SYSTEM TO THE IMPORT-
EXPORT OF HAIPHONG CITY
PH MăVI TăHỐNG
Khoa Kinh t , Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam Email liên h : phamviethung@vimaru.vn
107
22 NHUăC UăTÀUăVÀăCH ăS ăTH ăTR NGăC CăCHOăCỄCăCH ăTÀUăD UăS NăPH MăVI TăNAMă
SHIP DEMAND AND FREIGHT MARKET INDEX FOR VIETNAMESE SHIPOWNERS OIL PRODUCT TANKER FLEET
H ăTH ăTHUăLAN
Khoa Kinh t , Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
110
23 NỂNGăCAOăHI UăQU ăVI CăGI NGăD Yă TÍCHăH PăKI NăTH CăVÀăK ăN NGăTRONGăCH NGă TRỊNHă ÀOă T Oă Iă H Că THEOă CDIOă IăV Iă CHUYểNă NGÀNHă KINHă T ă NGO Iă TH NGă T Iă
TR NGă IăH CăHÀNGăH IăVI TăNAM
ENHANCING THE EFFICIENCY OF TEACHING KNOWLEDGE AND SKILLS ON THE UNDERGRADUATE PROGRAM TOWARDS CDIO, A CASE FOR THE FOREIGN TRADE MAJOR AT VIETNAM MARITIME UNIVERSITY
BỐIăTH ăTHANHăNGA
Khoa Kinh t , Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
115
24 GI IăPHỄPăH ăTR ăVI CăLÀMăCHO SINHăVIểNăNGÀNHă IăBI NăB NGăCH NGăTRỊNHăH PăTỄCă
H CăB NG,ăTH CăT PăSINHăT ăC PăKHOA
SOLUTIONS TO SUPPORT EMPLOYMENT FOR MARINE STUDENTS BY SCHOLARSHIP AND TRAINEE PROGRAM FROM FACULTIES
NGUY NăM NHăC NG
Trang 6KHOAăH Că - K ăTHU T
RESEARCH TO DESIGN THE AUTOMATIC CLEANING FILTER SYSTEM FOR LUBRICATING OIL SYSTEM OF MARINE DIESEL ENGINE
PH MăH UăTỂN*,ăV ăANHăTU N,ăTR NăV NăTH NG
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h : phamhuutan@vimaru.edu.vn
Tóm t t
Bài báo gi i thi u h th ng t đ ng làm s ch b u l c đ áp d ng cho b u l c tinh c a h
th ng bôi tr n đ ng c diesel tàu th в Lo i b u l c nàв trong quá trờnh h th ng bôi tr n
đ ng c diesel tàu th в đang ho t đ ng nó có th t đ ng làm s ch các phin l c c a nó
mà không c n ph i có tác đ ng c a con ng i, không c n ph i d ng ho t đ ng c a h
th ng bôi tr n i u nàв đ m b o cho h th ng bôi tr n đ ng c diesel ho t đ ng n đ nh,
ch t l ng bôi tr n luôn đ m b o m b o đ ng c ho t đ ng an toàn, n đ nh và tin c в
T khóa: H th ng bôi tr n, b u l c có x ng c, t đ ng làm s ch phin l c, áp su t d u bôi tr n,
t n th t áp su t
Abstract
This paper introduces the automatic cleaning filter system to use to the fine filters of the marine diesel engine lubricating oil systems This type of filter in the process of operating marine diesel engine lubricating oil system can automatically clean the filter without human impact, no need to stop the operation of the lubricating oil system This ensures stable diesel engine lubricating oil system, lubricant quality is always guaranteed Ensure the engine operates safety, stably and reliably
Keywords: Lubricating oil system, back wash filter, automatic cleaning filter, lubricating oil pressure,
pressure loss
1.ă tăv năđ
H th ng bôi tr n đ ng c diesel tàu th y có nhi m v đ a d u bôi tr n đ n bôi tr n cho các
các b m t ma sát c a đ ng c diesel Do có s ma sát gi a các chi ti t v i nhau làm cho các b
m t ma sát b mài mòn D u bôi tr n có nhi m v làm s ch và kéo các m t kim lo i do mài mòn, các
t p ch t có trên b m t ma sát tu n hoàn cùng v i d u bôi tr n v các te c a đ ng c diesel ho c
v két ch a sumptank
M t khác, trong quá trình đ ng c diesel ho t đ ng, khí x có th rò l t xu ng các te c a đ ng
c làm cho d u bôi tr n b hóa c c, t o mu itrong d u bôi tr n Ngoài ra b n thсn trong d u bôi
tr n c ng t n t i các t p ch t do trong quá trình s n xu t, v n chuy n, l u tr d u bôi tr n
Chính vì v y mà trong d u bôi tr n luôn t n t i các t p ch t, m t kim lo i,… Các t p ch t này
n u không đ c làm s ch s tu n hoàn cùng v i d u bôi tr n đ n các b m t bôi tr n, có th phá
h y các b m t bôi tr n c a đ ng c
B u l c tinh có nhi m v gi l i các t p ch t có trong d u bôi tr n đ đ m b o d u bôi tr n đi bôi tr n đ ng c diesel luôn s ch Các t p ch t b gi l i b m t lõi l c c a b u l c d n d n nhi u lên, làm t ng s c c n c a b u l c, gi m áp l c d u bôi tr n i u này nh h ng t i ch t l ng bôi
tr n cho đ ng c diesel
kh c ph c vi c t ng tr l c c a các b u l c do b b n thì đa s các b u l c tinh c a h
th ng bôi tr n đ ng c diesel tàu th y có k t c u có th t làm s ch b ng cách x ng c khi h
th ng bôi tr n v n đang ho t đ ng Vi c thao tác v sinh b u l c khi h th ng bôi tr n đang ho t
thuy n viên trên tàu th y Chính vì v y mà bài báo đi gi i thi u m t h th ng t đ ng v sinh b u
l c trong quá trình h th ng bôi tr n ho t đ ng mà không c n ph i có tác đ ng c a con ng i
2.ăNguyênălýăt ălàmăs chăc aăb uăl c
M t h th ng bôi tr n đ ng c diesel tàu th y có s đ nh Hình 1 d i đсy D u bôi tr n t két ch a (sumptank) (8) đ c b m d u (2) hút qua b u l c thô (1) r i đ a t i b u l c tinh (9) T i đсy do k t c u c a các lõi l c trong b u l c nên các t p ch t có trong d u đ c gi l i b m t
Trang 7trong c a các lõi l c, còn d u bôi tr n ti p t c đ c đ a qua b u làm mát (6) đ duy trì nhi t đ c a
d u trong m t gi i h n nh t đ nh, sau đó đ c đ a vào bôi tr n đ ng c (7)
B u l c tinh (4) th ng k tc u có t hai lõi l c tr lên b trí sao cho khi các lõi l c b n thì
m t trong các lõi l c đ c v sinh b ng cách x ng c, còn các lõi l c khác v n ho t đ ng bình
th ng đ không nh h ng đ n quá trình ho t đ ng c a h th ng bôi tr n Hình 2 là k t c u c a
b u l c t làm s ch trong quá trình h th ng bôi tr n ho t đ ng
diesel Các t p ch t đ c gi l i b m t trong c a các lõi l c d n d n nhi u lên làm c n tr quá trình l u thông c a d u bôi tr n qua các lõi l c làm s ch các t p ch t bám trên b m t bên trong
c a lõi l c ta thao tác nh sau: Ví d ta v sinh lõi l c bên trái, ta đ a c n đi u khi n sang trái m t
góc 450so v i v trí th ng đ ng (Hình 2a) Khi này van h ng dòng s đóng hoàn toàn c a c p d u vào lõi l c bên trái (Hình 3a)
a) b)
Hình 3 Tr ng thái lõi l c bên trái đang đ c v sinh b ng x ng c [2]
Do k t c u c a van h ng dòng d u ra là khi đóng thì không kín hoàn toàn nh Hình 3b nên không gian gi a m t ngoài lõi l c và v b u l c v n có d u bôi tr n Áp su t bên ngoài lõi l c bên trái chính là áp su t d u đi bôi tr n cho đ ng c diesel N u ta m van x c n bên trái thì áp su t bên trong lõi l c s g n b ng áp su t môi tr ng do van x c n đ c n i v i két d u c n (10) (Hình 1) Do chênh l ch áp su t gi a bên ngoài và bên trong lõi l c bên trái nên c n bán trên b m t bên trong c a lõi l c bên trái s đ c làm s ch và c n đ c d n v két d u c n (10)
N u v sinh lõi l c bên ph i ta ch c n xoay c n đi u khi n v sinh b u l c sang ph i nh Hình
2a và m van x c n bên ph i thì lõi l c bên ph i lúc này đ c v sinh, còn lõi l c bên trái tr ng thái làm vi c bình th ng Nh v y các lõi l c c a b u l c s đ c làm s ch mà không c n ph i
d ng h th ng bôi tr n đ ng c
3.ăThi tăk ăh ăth ngăt ăđ ngălàmăs chăb uăl c
H th ng t đ ng làm s ch b u l c thi t k ph iđ m b o khi h th ng bôi tr n đ ng c diesel đang ho t đ ng, n u áp su t d u bôi tr n gi m 10% so v i áp su t làm vi c đ nh m c c a h th ng bôi tr n (do các phin l c b b n) thì h th ng ph i t đ ng v sinh các lõi l c h th ng có th làm
vi c t đ ng đ c thì h th ng ph i bao g m các ph n t , h th ng nh trên Hình 4a:
- H th ng khí nén đi u khi n g m 01 xilanh khí nén lo i tác đ ng hai phía có s d ng hai lò
xo đ đ a piston c a xilanh đi u khi n v v trí gi a khi không đi u khi n, 01 van đi u khi n lo i 4/3
đi u khi n b ng đi n, 01 ngu n khí nén đi u khi n có áp su t 7 bar
- 02 van đi n t cho x d u b n t lõi l c v két l ng nh trên (Hình 1) Các van này có nhi m
v m đ ng d u t bên trong lõi l c đang v sinh v két l ng c a h th ng bôi tr n
7
3
3 4
V b u
l c Phin l c
Lò xo gi phin l c
N p
b u l c
Van h ng dòng d u vào
Trang 8- M t b ng đi n đi u khi n mà trong đó có s d ng m t b vi x lý PLC224 đ đi u khi n
ch ng trình ho t đ ng t đ ng v sinh b u l c, 01 b x lý tín hi u vào lo i 1-11C1 đ x lý các tín hi u vào cho quá trình đi u khi n, 01 b x lý tín hi u ra lo i 1-10C1 đ x lý tín hi u ra đi u khi n cho h th ng, 04 contactor đ đi u khi n các van đi n t x c n, van đi u khi n xilanh khí nén
đ đi u khi n c n đi u khi n v sinh b u l c, 01 b ngu n đ bi n đi n áp 110V AC thành ngu n 24V DC B ng đi n thi t k đ có th đi u khi n t đ ng ho c đi u khi n b ng tay
- 01 r le áp su t ho c c m bi n áp su t lo i có áp su t làm vi c t i 15bar đсy s d ng r
le áp su t đ c m bi n áp su t trên đ ng ra c a b u l c (áp su t đi bôi tr n đ ng c diesel) Khi
áp su t d u bôi tr n gi m xu ng kho ng 10% so v i áp su t làm vi c c a h th ng bôi tr n (t ng
ng v i các b u l c b n) thì r le áp su t đ a tín hi u đ n b x lý tín hi u đ đi u khi n v sinh
b u l c
a) b) c)
Hình 4 H th ng t đ ng v sinh b u l c
S đ m ch đi n đi u khi n t đ ng v sinh b u l c đ c th hi n trên Hình 4b, còn s đ
đсy ngu n đi n đi u khi n cho các van đi n t x c n và van đi n t đi u khi n là ngu n 24V DC Ngu n đi n c p vào cho b ng đi n đi u khi n là ngu n xoay chi u 110V AC
4 Thi t k ch ngătrìnhăđi u khi năt ăđ ng v sinh b u l c
4.1 Thu t toán đi u khi n t đ ng vê sinh b u l c
thi t k ch ng trình đi u khi n t đ ng v sinh b u l c thì tr c tiên ta ph i xây d ng
trên Hình 5
Hình 5 Thu t toán đi u khi n t đ ng v sinh b u l c
ON HAND POWER LAMP RUN LAMP
CONTROL BOX
C n đi u khi n v sinh b u l c
L1AC N 1.1 1.0 3L 0.8 0.5 2L
CPU224
0.3 0.1
Q 1
R4
14 13
Trang 94.2 Thi t k ch ng trình đi u khi n t đ ng v sinh b u l c
Hình 6 Thi t k m ch mô ph ng h th ng đi n đi u khi n t đ ng vê sinh b u l c
thi t k ch ng trình đi u khi n quá trình t đ ng v sinh b u l c và n p ch ng trình
vào trong b PLC đ đi u khi n, chúng tôi s d ng ph n m m Automation Studio đ thi t k và mô
thì ph n m m này có th n p vào PLC đ đi u khi n h th ng
ph n m m Automation Studio đ c th hi n trên Hình 6
M ch mô ph ng ch ng trình đi u khi n t đ ng v sinh b u l c đ c th hi n trên Hình 6
Trong đó có card x lý tín hi u vào, card x lý tín hi u ra và ch ng trình đi u khi n trong PLC
5 K t qu mô ph ng
Sau khi thi t k h th ng đi u khi n trên ph n m m Automation Studio, ta ti n hành mô ph ng
h th ng b ng cách nh n vào Normal Simulation thì ch ng trình s ch y mô ph ng nguyên lý đi u khi n c a h th ng nh sau:
Hình 7 Mô ph ng tr ng thái b u l c làm vi c bình th ng
Khi h th ng bôi tr n đ ng c diesel ho t đ ng, ta chuy n công t c đi u khi n sang v trí AUTO, h th ng s đ a vào ch đ ho t đ ng t đ ng N u áp su t d u bôi tr n đ ng c diesel đ t giá tr áp su t làm vi c c a h th ng là t 100 Psi tr lên (t ng đ ng 6 bar) thì r le áp su t s
TON
IN Q ET ENQ EN PT TON
IN Q ET ENQ EN PT
TON2
TON2 TON1 TON1 TON2
"1-1OC.OU R T4"
"1-1OC1.O1 T4" "1-1OC1.OU T2" "1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1IC1.IN 1" "TON1" "1-1OC1.OU T4"
"TON2"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1IC1.IN 0" "1-1IC1.IN 2" "1-1IC1.IN 3"
"1-1IC1.IN 4" "1-1IC1.IN 5"
"1-1OC1.OU T5"
"1-1OC1.OU T4"
"TEST"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1OC1.OU T5" END
"PS"
TON
IN Q ET ENQ EN TON
IN Q ET ENQ EN PT
TON2
TON2 TON1 TON1 TON2
"1-1OC.OU R T4"
"1-1OC1.O1 T4" "1-1OC1.OU T2" "1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4" "1-1OC1.OU T0"
"1-1IC1.IN 1" "TON1"
"1-1OC1.OU T4"
"TON2" "1-1OC1.OU T0" "1-1OC1.OU T4"
"1-1IC1.IN 0"
"1-1IC1.IN 2"
"1-1IC1.IN 3"
"1-1IC1.IN 4" "1-1IC1.IN 5"
"1-1OC1.OU T5"
"1-1OC1.OU T4"
"TEST"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1OC1.OU T5"
END
"PS"
Trang 10ng t ti p đi m đi n, không có tín hi u đi u khi n v sinh b u l c đ a t i b x lý Các van (SOL 1)
và (SOL2) c a van đi u khi n khí nén và van đi n t x c n d u không có đi n Van đi u khi n khí nén v trí gi a, khóa khí nén c p t i xilanh khí nén C n đi u khi n v sinh b u l c v trí th ng
đ ng và c hai lõi l c tr ng thái làm vi c bình th ng Các van đi n t x d u đ u tr ng thái
mô ph ng quá trình v sinh b u l c c a h th ng bôi tr n ta nh n vào van ti t l u sau r
le áp su t (van ti t l u này mô ph ng t n th t áp su t trong đ ng c diesel) đ đi u chnh đ m
c a van ti t l u (t ng t nh các lõi l c b b n) Khi áp su t d u bôi tr n đ ng c diesel gi m xu ng 10% (p = 91,97 Psi) so v i áp su t làm vi c bình th ng thì r le áp su t s đóng ti p đi m c a r
le, tín hi u đi n s đ a t i b đi u khi n R le th i gian 1 (TON1) có đi n s đ a tín hi u c p ngu n
x c n 1 đ x c n v két l ng c a h th ng bôi tr n Khi này van đi u khi n khí nén s c p khí nén
cho xilanh khí nén đ đi u khi n piston c a xilanh khí nén sang trái C n đi u khi n v sinh b u l c
s đ c kéo sang v trí bên trái đ v sinh lõi l c bên trái c a b u l c Hình 8 mô ph ng quá trình
đi u khi n v sinh cho lõi l c bên trái c a b u l c
Sau th i gian 15s thì r le th i gian 1 (TON 1) m t đi n, van đi n t (SOL 1) c a van x c n
đi n, van đi u khi n đ c lò xo đ a v v trí gi a Sau 1s thì r le th i gian 2 (TON 2) có đi n và
đ a tín hi u c p ngu n cho van đi n t (SOL 2) c a van đi u khi n và van x c n Van đi u khi n
đ c chuy n sang v trí đi u khi n c p khí nén vào khoang bên trái c a xilanh khí nén đ y piston sang bên ph i C n đi u khi n v sinh b u l c đ c đ y sang ph i đ v sinh cho lõi l c bên ph i Hình 9 mô ph ng quá trình đi u khi n v sinh lõi l c bên ph i c a b u l c
Hình 8 Mô ph ng qua trình đi u khi n v sinh lõi l c bên trái c a b u l c
Sau 15s thì r le th i gian (TON 2) s m t đi n, van đi n t (SOL 2) s m t đi n, van x c n
2 đóng l i và van đi u khi n khí nén tr v v trí gi a đ khóa ngu n khí nén c p t i xilanh Piston
c a xilanh khí nén l i tr v v trí gi a, kéo c n đi u khi n v v trí gi a đ m thông các đ ng d u
c p vào cho b u l c Quá trình này đ c mô ph ng nh trên Hình 7
N u sau khi v sinh các lõi l c c a b u l c mà áp su t d u bôi tr n t ng lên đ n áp su t làm vi c
c a h th ng (p = 100 psi) thì s d ng đi u khi n v sinh b u l c N u áp su t d u bôi tr n v n gi m 10% so v i áp su t làm vi c thì ch ng trình s ti p t c đi u khi n đ v sinh b u l c N u 3 l n x c n liên t c mà áp su t d u bôi tr n v n gi m thì s có tín hi u báo đ ng b u l c b n
Sau khi mô ph ng h th ng t đ ng v sinh b u l c, n u quá trình mô ph ng ho t đ ng t t thì ta có th n p toàn b ch ng trình mô ph ng vào trong PLC đ đi u khi n
TON
IN Q ET ENQ EN TON
IN Q ET ENQ EN
TON2
TON2 TON1 TON1 TON2
"1-1OC.OU R T4"
"1-1OC1.O1 T4"
"1-1OC1.OU T2"
"1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4" "1-1OC1.OU T0"
"1-1IC1.IN 1" "TON1"
"1-1OC1.OU T4"
"TON2"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1IC1.IN 0" "1-1IC1.IN 2" "1-1IC1.IN 3"
"1-1IC1.IN 4"
"1-1IC1.IN 5"
"1-1OC1.OU T5"
"1-1OC1.OU T4"
"TEST"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1OC1.OU T5"
END
"PS"
Trang 11Hình 9 Mô ph ng qua trình đi u khi n v sinh lõi l c bên ph i c a b u l c
6.ăK tălu n
H th ng t đ ng v sinh b u l c có th đ c áp d ng cho các b u l c tinh c a h th ng bôi
tr n đ ng c diesel tàu th y Khi h th ng bôi tr n đ ng c diesel ho t đ ng thì các b u l c này s
đ c t đ ng làm s ch các lõi l c c a nó mà không c n ph i d ng h th ng bôi tr n Nh v y các
b u l c này có th luôn duy trì đ c h th ng bôi tr n làm vi c n đ nh trong th i gian dài B u l c
này c ng có th đ c thi t k đ có th thao tác v sinh b u l c b ng tay b ng cách thao tác các công t c trên b ng đi n đi u khi n i u này r t thu n ti n cho các thuy n viên trên tàu v n hành
N u các h th ng t đ ng v sinh b u l c này sau khi đ c áp d ng xu ng tàu đ t đ ng làm s ch cho các b u l c tinh c a h th ng bôi tr n đ ng c diesel tàu th y thì có th gi m đ c
IN Q ET ENQ EN
TON2
TON2 TON1 TON1 TON2
"1-1OC.OU R T4"
"1-1OC1.O1 T4"
"1-1OC1.OU T2"
"1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1IC1.IN 1" "TON1"
"1-1OC1.OU T4"
"TON2" "1-1OC1.OU T0" "1-1OC1.OU T4"
"1-1IC1.IN 0"
"1-1IC1.IN 2"
"1-1IC1.IN 3"
"1-1IC1.IN 4"
"1-1IC1.IN 5"
"1-1OC1.OU T5"
"1-1OC1.OU T4"
"TEST"
"1-1OC1.OU T0"
"1-1OC1.OU T1"
"1-1OC1.OU T4"
"1-1OC1.OU T5"
END
"PS"
Trang 12OăL NGăVÀă ỄNHăGIỄăPHỄTăTH IăKHÍă CăH Iă
NGăC ăDIESELăTÀUăTH Y
MEASUREMENT AND ASSESSMENT OF GAS EMISSIONS FOR MARINE
DIESEL ENGINE
NGUY NăTRÍăMIN H 1 ,ăL UăQUANGăHI U 1* ,ăD NGăPHANăANH 2
1Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
(MARPOL 73/78) Do đó, đ i tàu Vi t Nam c n đáp ng nh ng вêu c u kh t khe c a IMO
v ki m soát khí th i theo l trờnh đу đ c đ a ra làm đ c đi u nàв, n c ta c n xсв
d ng h th ng phòng thí nghi m, l p quв trờnh ki m tra và đánh giá s phủ h p đ i v i
ch t l ng khí th i theo tiêu chu n đу đ c đ ra nh m đ m b o th c thi Công c c ng
nh B lu t k thu t NOxc a t t c các tàu khi đ n c ng các n c thành viên M t trong
nh ng ph ng án kh thi đ đo l ng và đánh giá phát th i khí th i trên tàu là vi c s
d ng nh ng thi t b đo l ng phát th i di đ ng có đ chính xác cao K t qu các nghiên
c u cho th в, thi t b đo l ng di đ ng cho k t qu nhanh chóng, đ m b o đ chính xác khi đo tr c ti p trên tàu t i các c ng bi n
T khóa: o l ng, ki m soát phát th i, ph ng pháp đo l ng đ n gi n hóa, thi t b đo l ng phát
th i di đ ng.
Abstract
Vietnam currently fully participates in Annex VI - "Regulations on air pollution prevention
bв ships” of International Convention for the Prevention of Pollution from Ships
(MARPOL 73/78) Therefore, the Vietnamese fleet needs to meet the strict requirements
of IMO on emission control in accordance with the roadmap that has been set up In order
to do this, Vietnam needs to build a laboratory system and set up the process of measuring and assessing the conformity of emissions standards according to international standards
to ensure the implementation of the convention and NOx Technical code of all ships when arriving at member countries ports A applicable option for measuring and evaluating on-board emissions is the use of high-precision portable emission measurement devices The results of studies show that portable emission measurement device gives quick results, ensuring accuracy when directly measuring on ships at ports
Keywords: Measurement, emissions control, simplified measurement method, portable emission
measurement systems
1.ă tăv năđ
Nh m h n ch phát th i các ch t khí đ c h i c a đ ng c Dieseltàu th y vào môi tr ng, T
MARPOL 73/78) v ng n ng a ô nhi m t tàu Ph l c VI c a Công c qu c t MARPOL 73/78
đã đ a ra các quy đ nh h n ch phát th i khí NOxt tàu áp d ng cho t t c các đ ng c diesel l p
đ t trên tàu có công su t t 130kW tr lên IMO ki m soát phát th i khí NOxb ng h th ng 3 tiêu
chu n I (Tier I) và Tiêu chu n II (Tier II) đ c áp d ng toàn c u(trong đó: Tiêu chu n I áp d ng cho các tàu đóng t 2000 đ n 2010; Tiêu chu n 2 áp d ng cho các tàu đ c đóng t n m 2011 và các
(Emission control areas) N u nh gi a Tiêu chu n I và II hàm l ng NOxb c t gi m kho ng 20% thì m c c t gi m tiêu chu nIII lên t i 80% [1, 2]
B ng 1 Các qui đ nh b t bu c v phát th i NOx theo Ph l c VI, MARPOL 73/78
Tiêu
chu n Khuăv căápăd ng Th iăđi mă đóngătàu
T ngăchuătrìnhăgi iăh năphátăth iă
(g/kWh), n=v/p n<130 130<=n<2000 n>=2000
Trang 13Hi n t i, Vi t Nam đã tri n khai nhi u các ho t đ ng nh m đáp ng đ y đ cam k t c a qu c
ki m tra và đánh giá s phù h p v ch t l ng khí th i t đ ng c diesel th y l p đ t trên tàu là công vi c đòi h i c p bách đ i v i m i chính quy n hành chính c a các n c thành viên khi Ph l c
VI, MARPOL 73/78 có hi u l c M t trong nh ng y u t c n thi t là Vi t Nam c n xсy d ng h th ng phòng thí nghi m, xсy d ng quy trình ki m tra và đánh giá s phù h p đ i v i ch t l ng khí th i theo tiêu chu n đã đ c đ ra nh m đ m b o th c thi công c c a t t c các tàu khi đ n c ng các
n c thành viên Vi c đánh giá c n đ m b o tính khách quan, các thi t b có đ chính xác cao, đáp
ph ng pháp đo đ n gi n áp d ng cho vi c ki m đ nh và làm m i trên tàu, ki m đ nh h ng n m và
ki m đ nh trung gian khi yêu c u; ph ng pháp đo tr c ti p và giám sát áp d ng trên tàu khi ki m
đ nh ph c h i, h ng n m và ki m đ nh trung gian NTC cho phép th c hi n th nghi m trên tàu đ i
v i các đ ng c không th ch ng nh n trên b th nghi m thông qua ph ng pháp đo l ng đ n
2.ăN iădung
2.1 H ăth ngăphơnătíchăkhíăth iă
M t h th ng phсn tích khí th i bao g m các thành ph n c b n gi i thi u trên Hình 1 Theo
Khí th i đ ng c đ c l y m u thông qua đ u dò SP có nhi u l nh , l p trên đ ng x , đ i
v i khí x khô có th s d ng m t đ u dò l y m u chung đ ki m tra các thành ph n khác nhau Thi t b l c khí HF có gia nhi t gi l i các t p ch t r n tr c khi vào thi t b phân tích, nhi t đ khí
g ho c polytetraflourlene (PTFE) có đ ng kính t 4 đ n 13,5 mm Thành ng c n đ c gia nhi t
đ duy trì nhi t đ khí x trong kho ng 190oC B làm mát b trí tr c máy đo NOxđ ng ng t h i
n c trong khí x , nhi t đ duy trì m c 0oC đ n 4oC B phân tích NOx là lo i đ u dò phát quang
h p đo khí t ph i s d ng thi t b HCLD v i b chuy n đ i đ c duy trì nhi t đ trên 55oC v i
đi u ki n ph i ki m tra m c đ kh n c B phân tích carbon monoxide (CO) và carbon dioxid (CO2) là lo i h p th tia h ng ngo i không tán s c (NDIR)
Trang 14Trong su t quá trình đo phát th i NOx b ng ph ng pháp SMM c n ghi l i toàn b các thông s trong B ng 1 [3] H th ng các thi t b phòng thí nghi m c n trang b đ y đ các d ng c đo c n thi t
B ng 1 Thông s đ ng c c n đo và ghi l i [3]
Ha m tuy t đ i (hàm l ng n c trong khí n p liên quan đ n kh i l ng khí khô) g/kg
nturb,i T c đ b t ng áp (n u áp d ng) ( ch đ ithtrong chu k ) min-1
Pb Áp su t khí áp t ng (theo ISO 3046-1:1995: Px = Px = t ng áp su t môi tr ng xung
si V trí thanh r ng nhiên li u (c a m i xi lanh, n u áp d ng) ( ch đ ithtrong chu k )
Ta Nhi t đ khí n p đ u vào khí (theo ISO 3046-1: 1995 Tx=TTx=nhi t đ ng h c môi
Th c t cho th y c quy trình th nghi m trên b th và đánh giá SMM đang s d ng r t t n kém và ph c t p, đòi h i ph i l p đ t m t l ng l n thi t b trên tàu đ th c hi n ch ng nh n khí
th i H n n a, theo ch ng trình ch ng nh n hi n t i, m t đ ng c tàu đ c phép ch ng nh n trong khi v n hành b ng nhiên li u ch ng c t (MDO) không ch a nit c trên b th nghi m và s
d ng ngay c khi các tàu l n th ng ho t đ ng trên nhiên li u n ng (HFO) S d ng nhiên li u
ph n nhiên li u n ng có các liên k t ch a nit
H th ng đo l ng phát th i di đ ng (PEMS) hi n đã đ c C quan B o v Môi tr ng Hoa
k (USEPA), Liên minh Chсu Âu s d ng đ gi m chi phí và th i gian ki m tra khí th i [6, 7] Vì th
v n đ s d ng PEMS đ có th đo phát th i chính xác t tàu bi n l n c n đ c xem xét S d ng
chi phí th p h n khi v n hành trên nhiên li u th ng s d ng là d u n ng (HFO) PEMS c ng có
th đ c s d ng cho các cu c kh o sát hàng n m đ đ m b o r ng l ng khí th i đ ng c tàu l n
v n tuсn th các tiêu chu n khí th i NOx Ngoài ra, đ đáp ng yêu c u gi m NOxtheo Tiêu chu n
Tire III, trên nhi u tàu s l p đ t các thi t b x lý khí th i.Ph ng pháp ch ng nh n thông th ng khó đáp ng yêu c u ch ng nh n nh ng h đ ng l c nh v y Áp d ng ph ng pháp SMM hi n
t i s r t c ng k nh và t n kém cho ch tàu
2.2.ăK tăqu ăth cănghi m
Xác đ nh chính xác l ng phát th i t tàu bi n th c s là thách th c l n đ i v i chính quy n
c ng, đ c bi t các c ng n m trong vùng bi n đ c bi t - n i áp d ng b t bu c các yêu c u nghiêm
n m 2009 đã nghiên c u xсy d ng các tr m quan tr c t i l i vào c a c ng này [4] V trí này đ c
coi là phù h p nh t vì l u l ng tàu bè qua đсy l n và đi u ki n ánh sáng t t H th ng quan tr c
có l i th v chi phí th p và kh n ng t đ ng ki m tra Tuy nhiên, ph ng pháp đo này quá ph thu c vào đi u ki n th i ti t, h ng gió,… Trong khi đó các thi t b do di đ ng kh c ph c đ c hoàn toàn nh ng nh c đi m trên, các thi t b này cho phép t i u hóa đi u ki n l y m u t tàu c bi t các tàu s d ng đ ng th i hai lo i nhiên li u DO và FO, khi tàu ho t đ ng trong c ng có s chuy n
đ i nhiên li u và hòa tr n khí x gi a máy chính và máy ph làm t ng sai s khi đo b ng thi t b c
đo Thermo Electron (model 43i-TLE) d a trên nguyên t c quang ph , còn NO/NOxth c hi n b ng máy đo di đ ng Thermo 42i-TL K t qu đo trên tàu Stena Hollandica cho th y đ sai l ch khi đo
Nghiên c u c a i h c Công ngh Michigan (MTU) phát tri n thi t b đo l ng phát th i c m
tay ch y b ng pin có h tr s y nóng khí m u So sánh k t qu đo c a thi t b c m tay và máy phсn
vòng 5% [10]
Trang 15Cùng th i đi m này, nghiên c u [5] th c hi n so sánhk t qu c a h th ng đo l ng khí th i phòng thí nghi m đáp ng tiêu chu n liên bang (MEL) và h th ng đo l ng khí th i di đ ng PEMS
H s phát th i đ c đánh giá b ng ba ph ng pháp khác nhau: ph ng pháp 1 xác đ nh t l t ng
l ng phát th i và công sinh ra c a đ ng c ; ph ng pháp 2 và 3 k t h p t l tiêu th nhiên li u
và cсn b ng carbon đ gi m thi u các sai l ch khi đi l u l ng khí th i (Hình 2) K t qu thí nghi m
sai l ch các phép đo CO2có đ l ch trung bình 2% - 4%, sai l ch phép đo CO r t th p và th ng
d i 1%
Hình 2 T ng quan gi a k t qu đo phát th i b ng PEMS và MEL [5]
đ nh m c t i đa 36.740 mã l c t i 102 vòng/phút và đ ng c diesel Hyundai B&W 11K98ME7, th p
t c v i công su t 68.530 mã l c t i 97 vòng/phút trang b trên tàu ch container [4] T ng phát th i
t hai đ ng c đã đ c đo đ đánh đ chính xác c a PEMS và h th ng đánh giá phát th i theo
ph ng pháp SMM C hai đ ng c s d ng nhiên li u HFO trong vùng bi n qu c t đáp ng thông
s k thu t ISO 8217
Hình 3 K t qu đo hàm l ng NOx , CO 2khi đo b ng SMM và PEMS [10]
So sánh gi a các phép đo phát x v i các thi t b tuсn th SMM và PEMS đã đ c th c hi n
75%, 50% và 25% công su t t i đa) K t qu đo l ng cho th y s t ng đ ng khi s d ng hai
khi đó k t qu đo CO2là r t trùng kh p, sai s 0,12%
Trong nghiên c u [8] Agraаal H và c ng s th c hi n đánh giá phát th i tàu ch d u khi ch y
bi n H đ ng l c bao g m: máy chính Sulгer 6RTA72 là đ ng c 2 k , công su t 15750 kW; đ ng
c lai máy phát đi n Wartsila Vasa 6R22/26 b n k , công su t 900 kW; n i h i ph IHI, lo i hai
tr ng, di n tích b m t trao đ i nhi t 679 m2 N ng đ phát th i các ch t khí SO2 và NOxxác đ nh
Trang 16c quan qu n lý có uy tín c a Hoa K và đ ng ki m Anh (B ng 1) Qua k t qu so sánh cho th y đ tin c y khi s d ng máy phсn tích di đ ng, chophép xác đ nh đ ng th i các ch t khí đ c h i trong khí th i t tàu th y
B ng 1 So sánh k t qu đo b ng máy phân tích di đ ng v i các ngu n d li u [8]
Khíăth i năv K tăqu ăđo D ăli uăđ ngă ki măLloyds
C ăquanăb oă
v ămôiătr ngă HoaăK
(US EPA)
H iăđ n g tài nguyên không khí California
Báo cáo t ng quan tình hình tàu bi n Vi t Nam tháng 07/2016 cho th y: i tàu bi n Vi t Nam
có 1.895 tàu, t ng dung tích 5,13 tri u GT, t ng tr ng t i 7,97 tri u DWT, đ tu i trung bình là 17
ki m tra và c p gi y ch ng nh n ng n ng a ô nhi m không khí phù h p v i yêu c u c a Ph l c
VI Vi t Nam trong vai trò thành viên c a IMO trong vi c th c thi b o v môi tr ng c n áp d ng quy trình ki m tra phát th i đ m b o tính chính xác, công b ng tr c h t cho đ i tàu trong n c và sau
đó là các tàu qu c t c p c ng Vi t Nam C n thi t xсy d ng h th ng phòng thí nghi m v i đ y đ các trang thi t b theo h ng d n trong b lu t k thu t NOx, đ ng th i cсn nh c gi i pháp s d ng thi t b đo di đ ng PEMS cho phép th c hi n đo đ c nhanh chóng, nhi u l n v i m c đ chính xác cao, không làm nh h ng đ n l ch trình c a tàu và các bên liên quan
TÀIăLI UăTHAMăKH O
[1] MARPOL Convention 73/78, Annex VI, IMO, London
[2] Review of MARPOL Annex VI and the NOx Technical Code, Compliance and Testing Issues for Tier 3 Engines, IMO BLG/12/6/23, 30th November 2007
[3] Organization, I.M., Resolution MEPC 177(58): Amendments to the technical code on control
of emission of nitrogen oxides from marine diesel engines 2008b: IMO
[4] Balzani Lööv, J.M., et al., Field test of available methods to measure remotely SOx and NOx
emissions from ships 2014
[5] Johnson, K.C., et al 2009 On-road comparison of a portable emission measurement system with a mobile reference laboratory for a heavy-duty diesel vehicle Atmospheric Environment 43(18):2877-2883 doi:10.1016/j.atmosenv.2009.03.019
[6] Gautam, M., et al., Measurement of in-use, on-board emissions from heavy-duty diesel vehicles: Mobile emissions measurement system SAE Transactions, 2001: p 2256-2269 [7] Testo 350 MARITIME URL: https://www.testo350.com/downloads/350-
maritime/Brochure_350_Maritime.pdf
[8] Agrawal, H., et al., Emissions from main propulsion engine on container ship at sea Journal
of Geophysical Research: Atmospheres, 2010 115(D23)
[9] Khan, M.Y., et al., Measuring in-use ship emissions with international and US federal methods Journal of the Air & Waste Management Association, 2013 63(3): p 284-291
[10] Chan, L., Carlson, D H., and Johnson, J H., "Evaluation and Application of a Portable Tailpipe Emissions Measurement Apparatus for Field Use," SAE Technical Paper No 921647,
1992
Trang 17GI IăPHỄPăCỌNGăNGH ăKHÍăHHOăCHOă NGăC ăDIESELăTH Y
HHO GAS TECHNOLOGY FOR MARINE DIESEL ENGINE
TR NăTH ăNAM*,ăD NGăPHANăANH
t ng c a xу h i, các ngu n nhiên li u hóa th ch đang b c n ki t nhanh chóng Bên c nh
đó, các s n ph m cháв c a nh ng lo i nhiên li u nàв đang gсв ra các v n đ toàn c u nh
hi u ng nhà kính, s suв gi m t ng ozone, m a axit và gсв nguв hi m l n cho môi tr ng
M t lo i nhiên li u thaв th không ch a g c carbon đу đ c nghiên c u và ng d ng r ng rуi là nhiên li u hвdrogen (khí Broаn) c đi m quan tr ng c a nhiên li u nàв là s n ph m
c a quá trờnh đ t cháв ch là n c (H2O), vờ th nó đ c g i là nhiên li u s ch lý t ng Các
gi i pháp công ngh s d ng lo i hвdrogen có tên g i chung là công ngh HHO Bài báo nàв phсn tích và đ a ra cái nhờn t ng quan v các hờnh th c s d ng khí HHO cho đ ng c diesel trên th gi i Trên c s đó, l a ch n gi i pháp kh thi s d ng khí HHO cho đ i tàu
bi n đang khai thác c a Vi t Nam
T khóa: Khí HHO, gi m thi u phát th i khí x , ti t ki m nhiên li u.
Abstract
Air pollution and depletionof fossil fuel which is used for internal combustion engines are two sensitive concernsinthe world Facing to the increasing demands of social economy, this fuel source is being quickly withdrawn Besides, the emissionsfrom combustions are causing global problems such as greenhouse effect, ozone depletion, acid rain and dangers to the environment One of alternative fuels that do not contain carbon has been studied and widely used can be refered as hydrogen (Brown gas) An important feature is that product of hydrogen burning is only water (H2O), so it is called the ideal clean fuel The technology solutions using hydrogen are collectively and known as HHO technology Based on the analysis of the HHO application methods in the world, the paper would propose the most feasible solution on using HHO technology for the existing Vietnamese fleets
Keywords: HHO gas, emissionsreduction, fuel oil saving
1.ă tăv năđ
T i Vi t Nam, l ng hàng hóa chuyên ch b ng v n t i đ ng th y n i đ a và đ ng bi n chi m kho ng 94% l ng hàng hóa v n chuy n và 67% kh i l ng v n chuy n hàng n m tính theo
t n-km gi a các t nh, thành Hi n t i, n c ta có kho ng 2.360 con sông và kênh đào v i t ng chi u dài h n 220.000 km, do đó, v n t i th y n i đ a hi n v n có kh i l ng v n chuy n l n nh t trong
t t c lo i hình v n t i (chi m 48,3%) T ng l ng hàng hóa chuyên ch trung bình hàng n m b ng
đ ng th y n i đ a trên 250 tri u t n Tính đ n 8/2017, t ng s các ph ng ti n đ ng ký v i C c
ng thu n i đ a Vi t Nam là h n 250.000 chi c [1] C ngtheo s li u th ng kê c a C c Hàng
h i Vi t Nam, đ i tàu bi n Vi t Nam hi n có 1.539 tàu bi n (trong đó tàu v n t i hàng hóa là 1.128 tàu) v i t ng dung tích 4,8 tri u GT và t ng tr ng t i kho ng 7,8 tri u DWT [2] Các ph ng ti n này
s d ng nhiên li udiesel, quá trình đ t cháy nhiên li u d n t i nhi u phát th i ô nhi m không khí
khác nhau, bao g m: CO, CO2, SO2, NO, b i, b hóng, S l ng ph ng ti n thu n i đ a và tàu
đ c bi t quan tсm trong th i gian g n đсy.Bên c nh đó, các quy đ nh c a IMO ngày càng th t ch t
đ i v i các tàu ch y tuy n n c ngoài v s d ng n ng l ng hi u qu (Ship Energy Efficiency
Management Plan - SEEMP)
nhi m t tàu bi n, đ ng th i n l c th c hi n các cam k t v i qu c t v gi m phát khí th i thông qua đ u t chính sách, đ u t nghiên c u ng d ng, tuyên truy n thay đ i nh n th c c a ng i
nghiên c u ng d ng h ng đ n m t môi tr ng xanh và b n v ng
Trong l nh v c hàng h i, đã có nhi u gi i pháp đáp ng các quy đ nh k trên, nh s d ng các ngu n n ng l ng m i, có kh n ng tái t o đ d n thay th các ngu n n ng l ng hóa th ch,
ho c nghiên c u hoàn thi n quá trình cháy, gián ti p gi m l ng nhiên li u và phát th i khí x M t trong các gi i pháp đó là s d ng khí HHO, h n h p gi a khí hyđrô và ôxy theo t l 2:1 v th tích,
Trang 18đ a vào bu ng đ t c a đ ng c giúp quá trình cháy tr nên d dàng và cháy hoàn toàn h n Gi i pháp này chi m u th v tính s n có và đ c đánh giá có tính kh thi cao, hi n đ c nhi u nhà khoa h c, hãng s n xu t đ ng c l n trên th gi i nghiên c u, th nghi m
2.ăăC ăch ăt oăkhíăHHO
Khí HHO hay khí Broаn ho c có các tên g i khác nh h n h p khí giàu hyđrô (Hydrogen Rich Gas - HRG) ho c khí hydroxygen đ c s n xu t t n c b ng ph ng pháp đi n phсn và b t đ u nghiên c u s n xu t vào n m 1978 Trong quá trình này, các phсn t n c phсn ly b ng cách s
d ng hai đi n c c nh trong Hình 1
Hình 1 Quá trình đi n phân n c t o HHO [3]
n i v i hai đi n c c đ t trong n c Hyđrô s xu t hi n đi n c c сm (catot) và ôxy s xu t hi n
đi n c c d ng (anot) Vì v y, dòng đi n đi qua tách n c thành khí hyđrô và khí ôxy Quá trình
g m hai ph n ng x y ra hai đi n c c:
- Ph n ng trên catot: 2H2O + 2e- H2 + 2OH
Ph n ng trên anot: 2 OH- H2O + 1/2 O2 + 2e
T ng quát: 2H2O + đi n n ng 2H2 + O2
khí quy n bình th ng) Khi đ t cháy, khí chuy n thành h i n c và gi i phóng n ng l ng kho ng 241,8 kJ n ng l ng cho m i mol H2b đ t cháy nhi t đ và áp su t bình th ng, nó có th cháy khi n m trong kho ng t 4% đ n 95% hydro theo th tích L ng n ng l ng đ c gi i phóng không
ph thu c vào ch đ đ t cháy
Khi đ c đ a vào bu ng đ t đ ng c , gi a H2 và O2s x y ra ph n ng cháy:
2H2 + O2 2H2O + Qt a nhi tNhi t t o ra t quá trình cháy gi a H2 và O2s góp ph n làm cho nhiên li u đ c s y nóng nhanh h n, kh n ng bay h i t t h n H n th n a, hydro có t c đ cháy cao h n nhi u so v i cacbon nên nó đóng vai trò nh là ch t d n cháy, nh v y ch t l ng quá trình cháy trong xilanh
đ ng c đ c c i thi n, do đó gi m m c đ phát th i các ch t đ c h i CO, HC và khói trong khí x
đ ng c diesel Bên c nh đó, nhi t c pt quá trình cháy gi a H2 và O2c ng góp ph n làm gi m m c tiêu th nhiên li u c a đ ng c , qua đó gi m m c đ phát th i khí CO2 [10]
3.ă ngăd ngăcôngăngh ăHHOăchoăđ ngăc ădiesel
Công ngh HHO đã đ c nghiên c u và ng d ng r ng rãi đ i v i các đ ng c đ t trong đánh l a c ng b c, ch y u cho các đ ng c t nh t i ho c ph ng ti n đ ng b i v i đ ng
c diesel, khí HHO đ c s d ng theo 3 h ng ch y u nh sau:
- B trí vòi phun HHO đ c l p;
- Hòa tr n HHO v i nhiên li u diesel tr c b m cao áp
3.1.Gi i pháp b sung vào đ ng khí n p
Nguyên lý c a công ngh này đ c trình bày nh trên Hình 2 Thi t b s c khí th nh t t o
b t - Bubbler 1) đ c đ t phía trên thi t b đi n phсn n c đ cung c p khí vào h n h p đi n phсn
thi t b s c khí truy n đ n b kh ng ch (Flashback arrestor) Thi t b s c khí th hai (Bubbler 2)
đ c đ t sau b kh ng ch v i m c đích nh m ng ng t h i n c đ đ ng c đ c cung c p v i
đ ng n p Thi t b đi n phсn tách b t khí hydro (HHO) ch làm vi c sau khi đ ng c đã đ c kh i
đ ng nh m đ m b o an toàn cho s làm vi c c a đ ng c
Trang 19Hình 2 S đ nguyên lý h th ng b sung HHO vào đ ng n p khí [7]
Các nghiên c u cho th y, vi c c p HHO theo đ ng n p c a đ ng c có m t s đ c đi m sau:
đ ng c t t h n khi đ ng c ho t đ ng ch đ t i cao
- Thi t bi s n xu t khí HHO g n nh và có kh n ng l p đ t, k t n i tr c ti p v i h th ng cung c p khí n p cho đ ng c
- Tuy nhiên, gi i pháp này g p ph i m t s khó kh n khi áp d ng cho các đ ng c diesel đang
s d ng T s không khí/nhiên li u c a đ ng c diesel c n đ c đánh giá l i, kéo theo tính toán l i
l ng không khí n p m i c n đ a vào đ ng c và l ng nhiên li u c p trong m t chu trình Bên
đ ng c đang s d ng và c n có s tham gia đánh giá l i c a các hãng s n xu t chính đ ng c đó Các thi t b b sung khí HHO vào đ ng n p khí c a đ ng c diesel đã đ c s n xu t và bán
r ng rãi trên th tr ng chсu Âu, M và Australia cho m t s dòng đ ng c m i nh t đ nh và đ c
ch n l a theo công su t đ ng c Ngoài ra, các thi t b này c ng đ c s n xu t riêng cho lo i đ ng
c diesel th h c và đ ng c diesel th h m i (s d ng h nhiên li u ki u common rail) M t s nhà s n xu t thi t b b sung HHO vào đ ng n p khí đ ng c diesel nh : Global Ecological
Solutions (California), Green EnergeTix (Canada), HHO USA (United States), HHO2Europa (Pháp),
KG HHO (B ), Hydro Bullet (Hy L p)
3.2 B trí vòi phun HHO đ c l p
Hình 3 Thi t b phun HHO vào bu ng đ t đ ng c diesel [12]
V i gi i pháp này, vòi phun HHO chuyên d ng s đ c b trí trên n p xi lanh, đ c l p v i vòi phun nhiên li u diesel Có hai d ng vòi phun đ c nghiên c u s d ng là vòi phun áp su t th p và vòi phun áp su t cao Vòi phun áp su t th p đ c u tiên s d ng khi HHO đ c đ a vào giai
đo n đ u quá trình nén, c ch g n gi ng v i tr ng h p đ a HHO vào đ ng n p N u đ a HHO vào trong giai đo n cu i c a quá trình nén (vòi phun áp su tcao), c n tính toán và đánh giá ngay t khсu thi t k nh m đ m b o quá trình cháy di n ra hoàn toàn, đ ng c đ t hi u su t cao nh t Trong
c hai tr ng h p, gi i pháp s d ng vòi phun đ c l p đ u phù h p đ i v i đ ng c m i, không thích h p cho các đ ng c đã và đang l u hành
3.3 Hòa tr n khí HHO v i nhiên li u tr c b m cao áp
Gi i pháp này đ c xсy d ng d a trên nh ng u th c a các bong bóng siêu vi trong ch t
đ nh lu t Stokes v ch t l ng:
(1)
Trang 20Các nghiên c u ch ra r ng, các bong bóng siêu nh v i kích th c t 1 - 100µm và các bong
Hình 4 Thi t b hòa tr n HHO vào nhiên li u [8]
a Hờnh dáng bên ngoài b C u trỦc bên trong
сy là thi t b đ c làm b ng đ ng thau, có đ ng kính ngoài 20mm và chi u dài là 34mm Nhiên li u c p vào thi t b đ c đi u áp b ng c ch phun ho c vòi phun Khí HHO đ c t hút vào
ejector Sau đó, khí này đ c tách ra t o thành các bong bóng khí siêu nh , dao đ ng h n lo n Các
bóng khí ti p t c đ c phсn tách trên ti t di n t ng đ t ng t sau b m ejector và đ a vào đ ng c theo s đ Hình 5
Hình 5 S đ nguyên lý h th ng b sung HHO vào nhiên li u c p cho đ ng c [8]
Công trình th nghi m vi c c p khí HHO vào đ ng nhiên li u trên đ ng c Yanmar Diesel
NFD150-e v i h th ng phun nhiên li u tích áp (commen rail) t i vòng quay 2000 vòng/phút, góc phun s m đ c đ t c đ nh 17oTDC cho th y [8]:
- M c tiêu th nhiên li u c a đ ng c gi m khi hòa tr n khí HHO v i nhiên li u (ch s d ng
m t b thi t b hòa tr n nhiên li u - Mixer I - Hình 4): gi m 1,1% t c đ t i trung bình và 2,7% t i
l n nh t
- M c tiêu th nhiên li u c a đ ng c gi m khi hòa tr n khí HHO v i nhiên li u (s d ng hai
b thi t b hòa tr n nhiên li u - Mixer I và Mixer II - Hình 4): gi m 3,2% ch đ t i trung bình và 6,2% ch đ toàn t i;
- Hòa tr n bóng khí nano HHO vào nhiên li u giúp c i thi n hi u su t c p nhiên li u vào đ ng
c , nhi t đ khí x , khói và ti ng n đ ng c gi m kho ng 1%
Kích th c c a thi t b hòa tr n HHO vào nhiên li u r t nh g n và phù h p đ l p đ t vào các đ ng c diesel, đ c bi t là các đ ng c đang khai thác Hi n nay, gi i pháp b sung HHO tr c
ti p vào đ ng nhiên li u đã đ c ng d ng trên các d ng đ ng c diesel Nh t B n
4.ă ánhăgiáă ngăd ngăcôngăngh ăHHOăchoăđ ngăc ădieselăth yă ăVi tăNam
D a trên t ng h p và phсn tích các công ngh HHO dùng cho các đ ng c diesel trên, có
th d dàng nh n th y kh n ng s d ng HHO cho các tàu đang khai thác Vi t Nam đáp ng quy
thi h n c
Nh m m c đích nghiên c u đánh giá công ngh này trong th c t , nhóm nghiên c u c a
HANSHIN 6LH27BSH, đ ng c chính tàu th c t p Sao Bi n v i các thông s nh sau:
Trang 21B ng 1 Thông s đ ng c chính tàu Sao Bi n
Tênăthôngăs Giáătr Tênăthôngăs Giáătr
Hình 6 H th ng b sung HHO vào đ ng n p nhiên li u đ ng c diesel
đo m t cách chính xác hàm l ng khí đ c h i trong khí x c a đ ng c , thi t b đo TESTO
350 đ c l a ch n сy là thi t b đo v n n ng, có th đo cùng m t lúc vài thông s khác nhau nh :
(*) TN 1 - K t qu th nghi m khi không hòa tr n HHO v i nhiên li u;
TN2 - K t qu th nghi m khi có hòa tr n HHO v i nhiên li u
B ng 3 K t qu đánh giá m c tiêu th nhiên li u
Hành trình Th iă
gian
T căđ ă quayăđ ngă
T ngă
l ngă nhiênăli uă tiêuăth
L ngănhiênă
li uătiêuăth ă quyăđ iă(doă
sóng gió)
Tiêu hao
nhiênăli uă theoăth iă
gian
Trang 22Nh n xét:
- Gi i pháp hòa tr n khí HHO v i nhiên li u khá đ n gi n, đ ng c đang khai thác không c n
ph i thay đ i gì v m t k t c u, trong h th ng ch c n trang b thêm thi t b đi n phсn n c và l p
đ t thêm m t s van, đ ng ng;
- Thi t b đi n phсn n c có th l p đ t ngay trên đ ng ng c p nhiên li u c a đ ng c , ho t
đ ng liên t c khi đ ng c làm vi c nên không c n ph i s n xu t và l u tr khí HHO tr c khi s d ng;
ph gia khi cho qua thi t b đi n phсn có th t o ra 1800 lít khí HHO, trong khi t l hòa tr n gi a khí HHO và nhiên li u là 2:1000, t c là1 lít nhiên li u ch c n 0,002 lít khí HHO
5.ăK tălu n
Khí HHO v i các u th v ngu n nguyên li u s n xu t và tính n ng c i thi n quá trình cháy
đã và đang đ c nghiên c u ng d ng r ng rãi Nh m th a mãn các yêu c u v môi tr ng và s
d ng n ng l ng hi u qu ngày càng tr nên kh t khe cho đ i tàu bi n đang khai thác c a Vi t Nam, gi i pháp đ a khí HHO theo đ ng nhiên li u là gi i pháp kh thi h n c Tuy đã có m t s
th nghi m trên tàu c th , nh ng đ có th áp d ng r ng rãi, c n có nh ng nghiên c u ti p theo
v hoàn thi n thi t k , l p đ t và th nghi m đ i v i các d ng tàu khác nhau
TÀIăLI UăTHAMăKH O
[1] Website: dang-kiem-700360.vov
https://vov.vn/xa-hoi/nguy-co-tai-nan-giao-thong-duong-thuy-do-chua-quan-ly-duoc-[2] Website: 20180504224218083.htm
https://vietnamfinance.vn/nam-2018-don-tin-hieu-vui-tu-van-tai-bien-viet-nam-[3] Lu n án Ti n s K thu t, “Nghiên c u s thaв đ i k thu t c a đ ng c đ t cháв c ng b c
khi s d ng h n h p x ng - Khí Broаn”, Cao V n Tài, 2015
[4] Utilization Of Brown Gas As A Supplemental Fuel In The Diesel Engine As Pre- Combustion Exhaust Emission Reduction Method, P T Sowba, International Journal of Engineering and Technical Research, 2013
[5] Performance of diesel engine using HHO gas (brown gas), Shishira Varada, internet
[6] Generation of oxy-hydrogen gas and its effect on performance of spark ignition engine, N N Patil, IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 263, 2017
[7] Optimization of oxyhydrogen gas flow rate as a supplementary fuel incompression ignition combustion engines, Ahmad H Sakhrieh, Department of Mechanical and Industrial Engineering, American University of Ras Al Khaimah, ISSN: 0392-8764
[8] Effect of nano air-bubbles mixed into gas oil on common-raildiesel engine, Yasuhito Nakatake, Shintaro Kisu, Department of Mechanical Engineering, Kurume National College
[11] MARPOL Convention 73/78, Annex VI, IMO, London
[12] Hydrogen-Fueled Internal Combustion Engine: A Review of Technical Feasibility, S K SHARMA, P GOYAL and R K TYAGI, International Journal of Performability Engineering, Vol 11, No 5, September 2015, pp 491-501
[13] Effects on emissions of a diesel engine with premixed HHO, S Liu, School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, 2016
Trang 23NGHIểNăC UăM TăS ăGI IăPHỄPăGI MăTHI Uă NHăH NGăTIểUăC CăT Iă NGăC ăDIESELăTÀUăTH YăKHIăS ăD NGăNHIểNăLI UăL UăHU NHăTH P
RESEARCH ON SOME SOLUTIONS TO REDUCE THE NEGATIVE INFLUENCE
ON MARINE DIESEL ENGINE USING LOW SULPHUR CONTENT FUEL OIL
TR NăTI NăANH * ,ăNGUY NăH UăTH
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h : anhtt.mtb@vimaru.edu.vn
Tóm t t
T ch c Hàng h i th gi i (IMO) đ a ra quв đ nh b t bu c cho các tàu ho t đ ng trên vủng
bi n qu c t Trong đó, Công c qu c t v ng n ng a ô nhi m môi tr ng bi n do ho t
đ ng khai thác tàu MARPOL 73/78 quв đ nh trong 6 ph l c, đ c bi t v i các tàu khi ch в trên vủng ki m soát khí th i (SECA) s d ng nhiên li u có hàm l ng l u hu nh th p Sau
n m 2020, t t c các tàu khai thác trên vủng bi n qu c t ph i s d ng nhiên li u có hàm
l ng l u hu nh th p h n 0,50% nh m b o v môi tr ng Tuв nhiên, th c t khi s d ng
lo i nhiên li u l u hu nh th p s làm n mòn nhóm piston-xвlanh c a đ ng c diesel chính tàu th в và m c đ mài mòn nhóm piston plunger c a b m cao áp trong h th ng nhiên li u
Do v в, tác gi ti n hành làm rụ các quв đ nh trong ph l c c a MARPOL 73/78 và đ xu t
m t s gi i pháp nh m gi m thi u nh h ng tiêu c c nàв cho đ ng c diesel tàu th в
T khóa: ng c diesel tàu th в, IMO, MARPOL 73/78, nhiên li u l u hu nh th p, vủng bi n đ c bi t.
Abstract
International Maritime Organization (IMO) has been adopted the regulations on ships operational MARPOL 73/78 has revealed six appendixes Especially, the regulation on ships sailling Sulphur Emission Control Area (SECA) with low sulphur fuel After 2020, all ships operate on the international ocean have to use the low sulphur content fuel oil with 0.50% m/m to protect the sea environment However, the negative influence on piston-cylinder group will increase So, the author has been conducting on doing research the regulations of MARPOL 73/78 and recommending some methods in aim with decreasing the negative influence on piston-cylinder group of marine diesel engine and fuel oil supply pump
Keywords: Marine diesel engine, IMO, MARPOL 73/78, low sulphur fuel oil, emission control areas
1.ăGi iăthi u
đ ng c diesel tàu th y Trong quá trình cháy, l u hu nh ch y u b ô xi hóa nhi t đ cao thành
SO2 M t l ng kho ng 3 - 5% ti p t c b ô xi hóa thành SO3, chúng đ c g i chung là SOx Axit
H2SO4 hình thành khi SOx ti p xúc v i H2O đ c ng ng t t h i n c nhi t đ th p gсy n mòn
s mi xylanh ( n mòn đi m s ng) Trong bài báo này s đ a ra các ph ng pháp gi m thi u nh
2 C ăs ăphápălýă
2.1 Vủng ki m soát khí th i
Theo Công c qu c t MARPOL 73/78, ph l c VI có hi u l c vào ngày 19/5/2005 i u lu t
gi m l ng l u hu nh có trong nhiên li u
B ng 1 Gi i h n thành ph n l u hu nh theo ph l c VI Công c Marpol
Th iăgian Gi iăh năc aăl uăhu nhătrongănhiênăli uă(%ăm/m) SO
Trang 24Hình 1 Gi i h n thành ph n l u hu nh theo ph l c VI Công c Marpol
M t khác, theo ph l c VI thành ph n l u hu nh trong nhiên li u đ c s d ng trên tàu th y
gi i h n chi ti t đ c đ c p trong b ng bên d i
Sau n m 2020 t t c các tàu đ u ph i s d ng nhiên li u có thành ph n l u hu nh siêu th p 0,50% m/m theo quy đ nh m i c a MARPOL Do đó nghiên c u này có ý ngh a r t quan tr ng v i
th c ti n trong khai thác đ ng c diesel chính tàu th y
2.2 MARPOL 73/78, ph l c VI ( i u lu t 14)
i u lu t c a IMO 1974 đ c s a đ i vào n m 1978 (MARPOL 73/78) là m t trong nh ng
nh t c a nhi u n c nh m đ m b o vi c phát th i khí x t đ ng c diesel tàu th y hi n nay S thay đ i v gi i h n thành ph n SOx trong khí x và thành ph n l u hu nh trong nhiên li u đ c th
hi n trong b ng d i đсy:
B ng 2 Ki m soát thành ph n l u hu nh trong nhiên li u [1]
Th iăgianăcóăhi uăl c Ngoàiăkhuăv căki măsoátăkhíăth iă Khuăv căki măsoátăkhíăth iă
Hình 2 Bi u đ gi i h n thành ph n l u hu nh trong nhiên li u trong vủng ECAs [2]
3.ăNhiênăli uăthànhăph năl uăhu nhăth p
Thành ph n l u hu nh trong nhiên li u ph thu c vào d u thô và quá trình tinh ch Trong
và c n đ c trung hòa b i d u bôi tr n s mi xylanh Nhiên li u có thành ph n S th p s gсy nh
h ng tiêu c c đ n đ c tính c a nhiên li u B ng 3 d i đсy cho bi t m i liên h gi a đ c tính nhiên
Trang 25Nhiên li u có thành ph n l u hu nh th p đáp ng đi u lu t đ c p bên trên g m có Marine Gas Oil (MGO) lo i DMA, DMX ho c DMZ và nhiên li u Marine Diesel Oil (MDO) lo i DMB theo tiêu chu n ISO 8217 c bi t, nhiên li u có thành ph n l u hu nh siêu th p (ULSFO) v i thành ph n
l u hu nh không quá 0,10% (m/m) Các đ c tính quan tr ng c a nhiên li u đ c trình bày B ng
4 d i đсy
B ng 4 Các đ c tính chính c a nhiên li u tinh ch theo tiêu chu n ISO 8217 (2010) [3]
min 3,00 max 6,00 max 11,0
min 40 max 75
4.ăGi iăphápăh năch ă nhăh ngăc aăvi căs ăd ngănhiênăli uăLSFO
4.1 S d ng d u bôi tr n s mi xylanh có ch s BN phủ h p
Vi c s d ng nhiên li u có thành ph n l u hu nh th p s hình thành axit sulphuric (H2SO4) trong bu ng đ t Quá trình hình thành này đ c th hi n trong Hình 3
Hình 3 Quá trình chuy n hóa t l u hu nh thành axit sulphuric
trung hòa H2SO4, d u bôi tr n s mi xylanh c n có ch a thành ph n có tính ki m là mu i canxi Ch s ki m hay ch s ki m chung (BN ho c TBN) đ c dùng đ đánh giá kh n ng trung hòa axit c a d u bôi tr n
Ch s ki m hay ch s ki m chung có vai trò r t quan tr ng trong vi c ki m soát s n mòn
d u bôi tr n gi a piston và xylanh
Hình 4 S mi xylanh v i d u bôi tr n BN40 Hình 5 S mi xylanh v i d u bôi tr n BN70
Trên Hình 4 và 5, vi c s d ng d u bôi tr n v i h s baг khác nhau s thay đ i c u trúc trên b m t s mi xylanh Khi s d ng d u bôi tr n có h s BN40 s t o ra c u trúc trên b m t s
mi xylanh v i kh n ng trung hòa t t, trong khi s d ng d u bôi tr n có h s BN70 t o ra c u trúc trên b m t s mi xylanh v i kh n ng trung hòa kém h n
Do v y, khi s d ng nhiên li u v i hàm l ng l u hu nh th p thì ta nên gi m ch s BN c a
d u bôi tr n s mi xylanh ch y u đ gi m chi phí ch t ph gia
4.2 S d ng h th ng pha tr n d u bôi tr n trên tàu
Quá trình ho t đ ng n đ nh c a đ ng c r t quan tr ng đ c bi t khi ch yv i nhiên li u có thành ph n l u hu nh th p H th ng OEMs (Original Equipment Manufactures) đã th c hi n thí nghi m th c t và đ a ra đ xu t trong vi c l a ch n ch s ki m BN c a d u bôi tr n s mi xylanh
Trang 26theo thành ph n l u hu nh trong nhiên li u đ đ t hi u qu trung hòa t i u nh t, gi m thi u s n mòn s mi xylanh
System Lubricating Oil Tank
Lubricator
Daily Lubricating Oil Tank
Blended Cylinder Lubricating Oil Tank
Additive Tank Lubricating Oil Tank for The Blending on
Board System Main Diesel Engine
Onboard Blender
Onboard Analyzer
Sludge Tank
Hình 6 H th ng pha tr n gi a d u bôi tr n s mi xylanh v i d u h th ng
D u bôi tr n s mi xylanh đ c pha tr n v i d u bôi tr n trong h th ng (Hình 6) và đ c b sung ph gia H th ng này s duy trì l ng d u bôi tr n c p vào s mi xylanh đ ng c t ng ng
v i ch s ki m hay ch s ki m chung ng th i, s làm gi m l ng tiêu th d u bôi tr n s mi xylanh do m t ph n d u bôi tr n h th ng đ c s d ng đ hòa tr n trong h th ng này
4.3 Trang b b u làm mát cho h th ng nhiên li u
nh t c a nhiên li u r t quan tr ng đ n quá trình cháy c ng nh ch t l ng cháy c a nhiên
li u Do đó c n đ i nhiên li u cho đ ng c khi tàu ch y trong vùng ki m soát khí th i (ECAs) v i d u
có đ nh t th p Do đó, ph ng pháp t t nh t là trang b b u làm mát cho h th ng nhiên li u
Hình 7 H th ng nhiên li u trang b b u làm mát
Trang 27Vi c trang b b u làm mát trong h th ng nhiên li u là r t c n thi t đ duy trì n đ nh đ nh t theo yêu c u c a nhiên li u M t khác, các đ c tính th y đ ng l c c a nhiên li u hoàn toàn ph thu c vào nhi t đ và đ nh t Ngoài ra, h th ng nhiên li u ph i đ m b o nhiên li u đ c c p t i vòi phun và phun vào trong bu ng đ t đ ng c diesel d i d ng t i s ng M i liên h gi a nhi t
đ và đ nh t đ c th hi n Hình 8
Hình 8 M i liên h đ nh t và nhi t đ
Trong đ th , tr c ngang th hi n đ nh t c a nhiên li u (cSt) Nh ng giá tr này đ c thu th p
d a trên báo cáo c a các tàu ch hàng Trong tr ng h p nhi t đ c a nhiên li u MGO (Marine Gas Oil) th p h n giá tr so v i đ ng xanh tr c khi vào đ ng c , đ nh t c a nhiên li u ph i cao
h n 3 cSt
Thêm vào đó, trong vùng đ th g ch đen m th hi n đ nh t tham kh o c a nhiên li u
c ng đ c th hi n trên đ th
5.ăK tălu n
MARPOL 73/78 áp d ng cho t t c các tàu ho t đ ng trên vùng bi n ki m soát khí th i (ECAs) c
bi t, MARPOL 73/78 quy đ nh gi i h n thành ph n l u hu nh trong nhiên li u tàu th y sau n m 2020
nghiên c u trong bài báo có ý ngh a th c ti n cao trong quá trình khai thác và v n hành đ ng c
diesel trên tàu
TÀIăLI UăTHAMăKH O
[1] ABS, Marine Environment Protection Committee 69 brief, pp 1-6, 2016
[2] IMO, 2009 Guidelines for Exhaust Gas Cleaning Systems, MEPC 59/24/Add.1, Annex 9, Adopted on 17 July 2009, 2009
[3] MAN Diesel & Turbo, Guidelines for Operation on Fuels with less than 0.1% Sulphur, Printed
in Denmark, pp 1-24, 2014
Trang 28NGHIểNăC UăS ă NHăH NGăC AăCỄCăTHÀNHăPH Nă
RESEARCH THE AFFECT OF BLOWBY COMPONENTS AND HYDROGEN
ADDED TO THE INTAKE AIR TO ENGINE CHARACTERISTIC
NGUY NăTU NăANH
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
Email liên h : tuananh921@gmail.com
Tóm t t
Nghiên c u nàв đ c th c hi n đ tờm ra đ c tính cháв c a đ ng c diesel khi có s d ng các thành ph n trong h i d u nh n và hвdro đ a vào đ ng n p c a đ ng c các nghiên
c u tr c đó đу ch ra r ng góc trờ hoуn quá trờnh cháв gi m đi khi t ng l ng hвdro đ a vào
đ ng n p củng v i góc phun s m mu n Tuв nhiên v n đ đсв là các h t nhiên li u hвdro luôn luôn cháв sau các h t nhiên li u diesel do nhi t đ t cháв c a hвdro cao h n diesel
nh ng vờ sao góc trờ hoуn quá trờnh cháв l i gi m đi Trong tr ng h p nàв tác gi t p trung nghiên c u s nh h ng c a các thành ph n trong h i d u nh n đ a vào đ ng n p c a
đ ng c chính là tác nhсn gсв ra quá trờnh cháв s m c a nhiên li u hвdro so v i d u diesel.
T khóa: H i d u nh n, hвdrogen, đ c tính đ ng c
Abstract
The present study experimentally investigated combustion characteristics of a diesel engine with hydrogen and blowby components added to the intake air In our previous studies, the ignition delay decreased with the increase in hydrogen fraction at late diesel-fuel injection timings However, it is difficult to auto-ignite hydrogen earlier than diesel fuel, because the auto-ignition temperature of hydrogen is higher than that of diesel fuel There must be some factors to ignite hydrogen We focus on reaction of blowby components as a cause of hydrogen ignition earlier than diesel-fuel ignition
Keywords: Blowby components, hydrogen, engine characteristic
1.ăGi iăthi u
ng c diesel đ c bi t đ n là lo i đ ng c có hi u su t nhi t cao [1] Tuy nhiên nó c ng là
lo i đ ng c gсy ô nhi m môi tr ng và khí th i c n ph i đ c x lý tr c khi th i ra môi tr ng
m c dù đ ng c diesel đã đ c c i ti n r t nhi u trong th i gian g n đсy c bi t v n đ quan
tr ng h n c là m i quan h không cсn b ng gi a NOxvà các h t PM (particle matter), khi NOx gi m thì PM t ng lên và ng c l i, v y làm sao đ c hai thông s trên ph i đ c gi m xu ng đ ng th i
Th i gian g n đсy r t nhi u nghiên c u đã đ c th c hi n đ gi i quy t v n đ này, đó là s phát tri n c a PCCI (Pre-mixed Charge Compression Ignition) và đ ng c cháy nhi t đ th p LTC (Loа Temperature Combustion) [2] B i vì nh ng lo i đ ng c này có nhi t đ cháy t ng đ i th p do đó
th nh tho ng s d n t i tr ng h p cháy không n đ nh và nh ng s n ph m do cháy không hoàn toàn t ng lên nh phát th i CO và THC (total hydrocarbon) M t s nhà nghiên c u đã s d ng
Khi đ a hydro vào đ ng n p đ ng c , vi c kích n t nhiên d a trên quá trình nén h n h p nhiên li u - không khí cho các h t nhiên li u hydro là r t khó kh n do nhi t đ kích n c a hydro là
t ng đ i cao (850 K), cao h n c HC (hydrocarbon) Vì v y n u t n t i HC trong h n h p nhiên
li u đ a vào trong xi lanh đ ng c , HC có th giúp kích n hydro giá tr nhi t đ th p h n 850 K,
ban đ u đ t ra Trong h i d u nh n tu n hoàn đ a vào đ ng n p c a đ ng c có ch a thành ph n
HC nh v y Thành ph n chính có trong h i d u nh n đó là khí gas (h i d u nh n) và các h t s ng
d u (oil mist) H i d u nh n này bao g m c h n h p nhiên li u và không khí không cháy rò l t t trong xi lanh và t các te đ ng c H t s ng d u nh n là nh ng h t s ng d u b vung tóe ra t
h th ng tr c cam trên n p xi lanh đ ng c
vào đ ng n p đ ng c Tác gi làm thí nghi m đ tìm ra s nh h ng c a nh ng thành ph n này
t i đ c tính c a đ ng c k t h p cùng v i s nh h ng c a m t l ng nh t đ nh hydro c ng đ c
đ a đ ng th i vào đ ng n p đ ng c
2.ăThi tăb ăvà trìnhăt ăthíănghi m
Thông s c b n c a đ ng c thí nghi m đ c mô t trong B ng 1 S đ thi t b thí nghi m
đ c th hi n trong Hình 1 ng c đ c s d ng trong thí nghi m này là đ ng c diesel 4 k m t
Trang 29xi lanh làm mát b ng n c Nhiên li u đ c phun tr c ti p vào xi lanh đ ng c b ng h th ng phun
đ ng c đ c đi u khi n thông qua dynamometer đ duy trì n đ nh t c đ 1500 ± 30 rpm Áp
su t phun nhiên li u là 150 MPa Tín hi u đi u khi n góc phun s m nhiên li u đ c đi u ch nh 1
đ sau đi m ch t trên c a góc quay tr c khu u (1 deg ATDC) Th i đi m b t đ u phun nhiên li u là kho ng 5 đ sau đi m ch t trên (5 deg ATDC)
Hình 1 S đ b trí thi t b thí nghi m
b này đ c đi u khi n b ng m t b đi u khi n riêng Th i gian b t đ u phun hydro là 21 đ góc quay tr c khu u sau đi m ch t trên trong k n p L u l ng phun khí hydro đ c đi u khi n b i b
trong đ ng n p đ ng c đ c thay đ i t 0 đ n 10% T ng l ng nhi t t a ra c a c d u diesel
và hydro trong m t chu trình đ c đ t giá tr 1 ± 0,05 kJ/chu trình, giá tr này t ng đ ng v i giá
tr áp su t ch th bình quсn IMEP (indicated mean effective pressure) b ng 0,8 MPa Khi t l hydro
đ c t ng lên thì th i gian phun nhiên li u diesel đ c gi m đi b ng tay Trong tr ng h p l ng khí hydro đ t 10% thì l ng nhi t t a ra c a hydro là kho ng 45% D u nh n t thi t b tách h i d u
nh n đ c đ a tu n hoàn xu ng két d u nh n và đ c b m vào đ ng c H i d u nh n t thi t b tách h i d u nh n đ c đ a tu n hoàn tr l i vào đ ng n p đ ng c và đ c hút vào trong xi lanh cùng v i không khí t i T l c a h i d u nh n đ c đ a tr l i vào trong đ ng n p đ ng
c chi m kho ng 5% Áp su t trong xi lanh đ ng c đ c đo b ng thi t b đo áp su t (6052B, KISTLER) S li u thí nghi m c a 500 chu trình đ c phсn tích trong m i tr ng h p s d ng ph n
3.ăK tăqu ăthíănghi măvàăth oălu n
3.1 nh h ng c a nhi t đ n c làm mát đ n đ c tính đ ng c
Nhi t đ n c làm mát Tcoolants làm nh h ng t i h n h p nhiên li u và không khí trong xi
h p nhi t đ n c làm mát Tcoolant = 348 K đ n 363 K cùng v i t l hydro là 0% và 10% T Hình 2
Trang 30ta th y khi t l hydro là 10%, khi nhi t đ n c làm mát cao s làm cho đ dao đ ng gi a các đ ng
đ c tính là h p h n c ng nh th i đi m b t đ u t ng áp su t trong xi lanh c ng s m h n so v i
tr ng h p nhi t đ n c làm mát th p T c đ t a nhi t trong xi lanh đ ng c , t c đ t ng áp su t
nhi t đ n c làm mát Tcoolant khác nhau cùng v i t l hydro là 0% và 10% Nh k t qu th hi n trên Hình 2 ta th y, trong tr ng h p t l hydro là 0%, th i đi m b t đ u cháy t p trung vào kho ng
13 đ sau đi m ch t trên c a góc quay tr c khu u
c a đ ng c Vì v y trong tr ng h p hydro đ c đ a vào đ ng n p c a đ ng c thì s có ba ch
đ cháy nh sau: N u th i đi m b t đ u cháy mu n h n th i đi m tiêu chu n, ch đ cháy đ c coi nh là ch đ cháy c a nhiên li u diesel N u th i đi m b t đ u cháy s m h n th i đi m tiêu chu n, ch đ cháy đ c coi nh là ch đ cháy có s h tr c a hydro N u th i đi m b t đ u cháy x y ra còn s m h n th i đi m b t đ u phun nhiên li u diesel thì ch đ cháy đ c coi nh là
ch đ cháy c a hydro
Trong tr ng h p khi t l hydro là 10% và nhi t đ n c làm mát Tcoolant = 348 K nh th
hi n trên Hình 3, ta có th th y r ng đã xu t hi n r t nhi u chu trình cháy mà ch đ cháy di n ra trong ch đ cháy c a nhiên li u diesel Th i đi m trì hoãn quá trình cháy càng t ng lên khi ch đ cháy x y ra mà không có s h tr cháy c a hydro C ng trong ch đ này, s n đ nh trong các chu trình làm vi c là th p vì th i đi m b t đ u cháy thay đ i t 6 đ n 28 đ sau đi m ch t trên c a góc quay tr c khu u Tuy nhiên khi nhi t đ n c làm mát t ng lên làm cho ch đ cháy có s h
tr c a hydro t ng lên, ch đ cháy c a nhiên li u diesel gi m xu ng Trong ch đ cháy c a nhiên
li u diesel, t c đ t ng áp su t trong xi lanh đ ng c t ng lên đ i v i các chu trình có th i đi m b t
đ u cháy s m và gi m đi đ i v i các chu trình có th i đi m b t đ u cháy mu n Tuy nhiên trong ch
đ cháy có s h tr c a hydro và ch đ cháy c a hydro, đi u đó l i ng c l i, t c đ t ng áp su t trong xi lanh đ ng c gi m đi trong các chu trình có th i đi m b t đ u cháy s m H n n a trong ch
đ cháy có s h tr c a hydro và ch đ cháy c a hydro, s n đ nh trong các chu trình làm vi c
là cao h n
Trang 31Hình 3 M i quan h gi a t c đ t a nhi t l n nh t, t c đ t ng áp su t l n nh t trong xi lanh đ ng c
và IMEP v i th i đi m b t đ u cháy (CA5) ng v i nhi t đ n c làm mát khác nhau trong tr ng h p
t l hydro là 0% và 10%
M i quan h gi a h s th hi n s thay đ i c a áp su t ch th bình quсn COVIMEP (Coefficient
of Variation of IMEP) và nhi t đ n c làm mát khi t l hydro là 0, 4 và 10% đ c th hi n trên Hình
4 T Hình 4 ta th y khi t l hydro là 10% và nhi t đ n c làm mát Tcoolant = 348 K, s n đ nh trong
khi nhi t đ n c làm mát t ng lên, s n đ nh trong các chu trình làm vi c là cao h n và do v y
d n đ n thông s th hi n s thay đ i c a áp su t ch th bình quсn COVIMEPgi m đi
Hình 4 M i quan h gi a h s th hi n s thay đ i c a áp su t ch th bình quân COVIMEPvà nhi t đ
x y ra vì nhi t đ h n h p không khí và nhiên li u t i cu i k nén m i đ t đ c vào kho ng 800 K
Vì v y có th th y r ng s cháy c a hydro trong hai ch đ cháy đã phсn tích trên (ch đ cháy
nh là các ngu n cháy t i nhi t đ th p c a các thành ph n t n t i trong h i d u nh n có m t trong
h n h p không khí và nhiên li u trong xi lanh đ ng c
3.2 nh h ng c a các thành ph n trong h i d u nh n đ n đ c tính c a đ ng c
Trong ph n này tác gi s th o lu n v s nh h ng c a các thành ph n trong h i d u nh n
đ n đ c tính c a đ ng c M i quan h gi a t c đ t a nhi t vào th i đi m b t đ u cháy đ c th hi n
Trang 32trên Hình 5 v i nhi t đ n c làm mát Tcoolant = 363 K và t l hydro là 10% trong ba tr ng h p (không
s d ng tu n hoàn h i d u nh n, ch s d ng tu n hoàn ph n khí gas trong h i d u nh n và tr ng
h p th ba là s d ng tu n hoàn c ph n khí gas và các h t s ng d u trong h i d u nh n)
T k t qu trong Hình 5 ta th y, trong tr ng h p s d ng tu n hoàn c ph n khí gas và các
h t s ng d u trong h i d u nh n, th i đi m b t đ u cháy x y ra s m nh t trong c ba tr ng h p
và ch đ cháy trong tr ng h p này ch y u là ch đ cháy có s h tr c a hydro Trong đó có
m t vài chu trình cháy r i vào ch đ cháy c a hydro Trong tr ng h p ch s d ng tu n hoàn ph n khí gas trong h i d u nh n mà không s d ng các h t s ng d u, chúng ta th y xu t hi n ch đ
tr ng h p s d ng tu n hoàn c ph n khí gas và các h t s ng d u Trong tr ng h p này ta
c ng th y r ng t l các chu trình x y ra ch đ cháy c a nhiên li u diesel chi m u th h n so v i các chu trình x y ra ch đ cháy có s h tr c a hydro Cu i cùng, khi không s d ng tu n hoàn
h i d u nh n, ta th y ch xu t hi n các chu trình có ch đ cháy c a nhiên li u diesel
Hình 5 M i quan h gi a t c đ t a nhi t l n nh t và th i đi m b t đ u cháy (CA5) ng v i các
tr ng h p s d ng tu n hoàn h i d u nh n củng v i nhi t đ n c làm mátT coolant = 363 K
và t l hydro là 10%
V i k t qu trên ta th y n u ch s d ng tu n hoàn ph n khí gas trong h i d u nh n thì r t
trong h i d u nh n s h tr quá trình cháy c a hydro t t h n nhi u so v i ph n khí gas có trong
h i d u nh n
4.ăK tălu n
V i các k t qu th c nghi m nghiên c u s nh h ng c a các thành ph n trong h i d u nh n
và hydro khi đ c đ a vào đ ng n p đ n đ c tính c a đ ng c diesel Tác gi k t lu n nh sau:
- Quá trình cháy trong đ ng c đ c chia ra làm 3 ch đ : ch đ cháy c a nhiên li u diesel,
ch đ cháy có s h tr c a nhiên li u hydro, ch đ cháy c a hydro
- Khi t ng nhi t đ n c làm mát, ch đ cháy c a nhiên li u diesel gi m đi, ch đ cháy có
s h tr c a hydro t ng lên và có s xu t hi n ch đ cháy c a hydro
s m h n T đó góp ph n làm xu t hi n ch đ cháy có s h tr c a hydro và ch đ cháy c a hydro
[3] Verhelst, A., Wallner, T., Hydrogen-fueled internal combustion engines, Progress in Energy and Combustion Science 35, pp 490-527, 2009
Trang 33XUăH NGăCH Nă NGăC ăCHÍNHăCHOăTÀUăCONTAINERăTRểNă8.000ăTEU
TRENDS IN ENGINE SELECTION FOR OVER 8000 TEU CONTAINER VESSELS
NGUY NăANHăVI T*,ăBỐIăTH ăH NG
Khoa Máв tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h : anhvietkdt@gmail.com
Tóm t t
Tàu ch container là m t trong ba nhóm tàu l n nh t (bao g m tàu ch container, tàu ch hàng r i, tàu ch d u) c a đ i tàu th ng m i, b i v в vi c quan tсm đ c bi t đ n nhóm tàu
nàв, là c n thi t và có ý ngh a.
N i dung bài báo gi i thi u và trờnh bàв xu h ng ch n đ ng c chính cho tàu container có
s c ch trên 8.000 TEU, bao g m: các в u t chi ph i đ n xu h ng l a ch n đ ng c chính
và ch n công su t đ ng c D a trên vi c phсn tích d li u do tác gi th ng kê c a g n 800 tàu container có s c ch trên 8.000 TEU (t ngu n qu n lý c a 6 c quan đ ng ki m tàu có
uв tín trên th gi i), đ c đóng trong giai đo n 2008-2018, bài báo đу đ a ra xu h ng ch
в u cho l a ch n đ ng c chính Các d li u đ c công b trong bài báo có th s d ng làm ngu n tham chi u trong công tác thi t k và đóng tàu container.
T khóa: Tàu container, 8000 TEU, đ ng c chính.
Abstract
Container ships are one of the three largest vessel groups (including container ships, bulk carriers and tankers) of commercial fleets, so special attention to this group of ships is necessary and available meaning
The paper introduces and presents the trend of choosing the main engine for container ships with a capacity of over 8,000 TEUs, including: factors affecting to the main engine selection trend and engine power selection Based on the data analysis by the author of nearly 800 container ships with a capacity of over 8,000 TEUs (from the management source of 6 reputable ship registration agencies in the world), built in the period 2008-2018, the paper gave a major trend for choosing the main engine The data published in the article can be used as a reference source in the design and construction of container ships
Keywords: Container Vessels, propulsion trends
1.ă tăv năđ
Xu h ng t ng s c ch c a các tàu container c l n v n đang ti p di n, nh m đáp ng nhu
c u ngày càng gia t ng v v n t i hàng hóa gi a các chсu l c trên th gi i
các tàu container s c ch lên đ n h n 18.000 TEU đ c đ a vào ho t đ ng ánh d u cho n m
2017, là s ki n tàu container v i s c ch trên 21.000 TEU l n đ u tiên đ c đ a vào khai thác.Ban đ u, công su t đ ng c chính đ c l a ch n theo xu h ng t ng lên Nh ng đ n n m
2010, d ng nh xu h ng này d ng l i do t c đ khai thác tàu gi m xu ng so v i t c đ t i đa có
th (sloа steaming) Có th th y qua ví d , các tàu container v i s c ch 8.500 TEU đ u tiên đ c
MAN B&W 12K98MC-C), nh ng v i đ ng c chính có công su t trên 80.000 kW (WƯrtsilƯ 14RT
-flex96C) l i đ c l p đ t trên các tàu container có s c ch 14.000 TEU vào n m 2006
n nay, v i các tàu container m i nh t có s c ch trên 18.000 TEU đã và đang đ c đ t hàng, công su t l p đ t c a các đ ng c chính t ng đ i th p, vào kho ng 55.000 kW đ n 60.000
tàu 14.000 TEU đóng m i đã đ c đ t hàng, có công su t đ ng c chính d i 40.000 kW (đ ng c WƯrtsilƯ 8X92 ho c 9X82) Th m chí, m t s tàu container có s c ch trên 20.000 TEU (tr ng t i trên 200.000 DWT) đ c bàn giao vào n m 2018, c ng ch l p đ t các đ ng c có công su t kho ng 60.000 kW (đ ng c WƯrtsilƯ 11X92)
S d nhu c u công su t đ ng c chính th p h n trong các đ n hàng đóng tàu container hi n
máy đóng tàu đã c i thi n đáng k thi t k thсn tàu và hi u su t c a h th ng đ y, d n đ n có th
gi m t i 10% công su t đ y cùng m t t c đ , k t h p v i vi c s d ng các đ ng c có hi u su t
s d ng nhiên li u t t h n
Ngoài ra, các ch tàu đã ch đ ng gi m đáng k t c đ thi t k c a tàu, do đó cho phép đ t
đ c nh ng thay đ i l n trong vi c gi m các yêu c u v công su t c a đ ng c chính
Trang 342.ăN iădung
2.1.ăCácăy uăt ăchiăph iăđ năxuăh ngă
l aăch năđ ngăc ăchính
2.1.1 Ch s thi t k n ng l ng hi u
qu - EEDI
Giá tr tham chi u c a EEDI tùy
thu c vào ngày ký k t h p đ ng, và đ c
đ nh ngh a trong Quy đ nh 21 c a Ph l c
Marpol VI (c ng đ c mô t trong các
ngh quy t IMO MEPC 203 (62)) M t b n
h ng d n đ đánh giá giá tr EEDI c a
tàu đ c đ a ra trong ngh quy t MEPC
245 (66) đ m b o tính c i ti n liên t c,
s đ i m i trong ngành v n t i bi n và
đóng tàu, ng ng m c tiêu đ c gi m
theo t ng giai đo n
Ng ng ch s EEDI cho các tàu container đ c xсy d ng t ngày 01/01/2013 đ n ngày 31/12/2014, tính theo công th c:
g DWT NM
22 ,
1) Gi m công su t l p đ t c a đ ng c chính (ho c b ng cách t ng hi u su t thсn tàu và l c
đ y, ho c b ng cách gi m t c đ thi t k tàu t i đa)
2) Ch n đ ng c có m c tiêu th nhiên li u th p h n
3) S d ng các công ngh ti t ki m n ng l ng b sung, ch ng h n nh thu h i nhi t th i.4) S d ng nhiên li u gas thay vì HFO, vì nó có ít khí th i CO2h n, cùng m t n ng l ng
2.1.2 T c đ tàu
T c đ tàu thi t k là y u t then ch t trong vi c xác đ nh công su t c n thi t c a đ ng c
chính T c đ tàu t i u b nh h ng l n b i b i c nh kinh t và tr ng thái c a th tr ng v n t i
container
Theo đó, trong tr ng h p nhu c u v n chuy n c a th tr ng th p đi so v i kh n ng v n chuy n c a tàu container hi n có, vi c gi m t c đ tàu có th đ c coi là m t gi i pháp đ gi m chi phí v n hành và đ m b o tàu có đ c tr ng t i t t nh t Ng c l i, n u nhu c u th tr ng t ng lên,
có th d n đ n xu h ng thi t k t c đ tàu cao h n
Phсn tích v xu h ng l a ch n t c đ tàu thi t k d a trên d li u th ng kê c a tác gi ,
V 0 , 959 10 4 24 , 65
kn DWT
V 0 , 963 10 5 24 , 79
2.1.3 Các quy đ nh liên quan đ n nhiên li u
Các m c l u hu nh khác nhau ch có tác đ ng nh đ n s l a ch n đ ng c , vì các đ ng c diesel hai k c a MAN B&W và WƯrtsilƯ (WinGD) đ c thi t k ngày nay có th đ t cháy b t k lo i nhiên li u diesel nào mà không c n b t c đi u ki n h n ch nào
Tuy nhiên, các ng ng h n ch l u hu nh có th nh h ng đ n vi c l a ch n s d ng nhiên
li u có hàm l ng l u hu nh th p, ho c v n ti p t c v i các nhiên li u HFO có hàm l ng l u hu nh cao và áp d ng các thi t b l c khí th i đ lo i b khí th i l u hu nh (SOX) t dòng khí th i
Trang 35Hình 2 Quan h V-TEU và V-DẢT c a tàu container s c ch trên 8.000 TEU
2.1.4 Gi i h n phát th i NOX
theo là gi m thêm vào n m 2011 (Tier II) Các quy đ nh v Tier III th hi n m t b c ti n l n h n,
m c dù gi i h n phát th i th p h n ch có giá tr trong các khu v c ECA đ c ch đ nh
đáp ng các gi i h n phát th i NOXTier III th p, đ ng c diesel đòi h i ph i đ c áp d ng công ngh gi m NOX i v i các đ ng c th p t c c a WƯrtsilƯ ho c MAN B&W, công ngh SCR
phép l p h p SCR sau tua-bin t ng áp, bên
ngoài bu ng máy ho c trong h p khói
đi u ki n môi tr ng, dòng n c mà tàu khai thác H s n ph thu c vào thi t k thсn tàu và chong
chóng
Theo d li u th ng kê, đ i v i các tàu container c l n (đ c thi t k theo xu h ng gi m
t c đ , t n m 2015 tr l i đсy), có t c đ thi t k l n nh t 23 kn và t c đ ph c v kho ng 21 kn,
t ng ng n có giá tr là 3,4 V i giá tr nói trên, m i quan h gi a t c đ tàu và công su t đ ng c
có th đ c bi u di n b ng % công su t đ ng c đ y nh trên đ th Hình 3
2.2.2 Theo xu h ng th c t d a trên d li u th ng kê
K t qu kh o sát g n 800 tàu container có s c ch trên 8.000 TEU (do tác gi th c hi n),
đ c thi t k và đóng m i trong kho ng th i gian t n m 2008 đ n 2018, đã th hi n xu h ng l a
ch n công su t l p đ t c a đ ng c chính Xu h ng này đ c bi u th qua các ch s v công su t
c a đ ng c , đó là các ch s đ c s d ng ngay t giai đo n hình thành d án và ph ng án thi t
k tàu
1) Công su t l p đ t
(tons) c a tàu, đ c bi u di n qua các đ th trong Hình 4 K t qu phсn tích và x lý d li u, xu
h ng trên có th bi u di n qua m i quan h đ c xác đ nh b i các công th c (5) và (6)
Hình 3 T ng quan t c đ và công su t đ ng c
Trang 36 kWTEU
kWDWT
2) Ch s công su t t ng đ i
Ch s công su t t ng đ i tính theo s c ch (pT) ho c tr ng t i tàu (pD) c a h th ng đ ng
c đ y tàu container, là t s gi a t ng công su t l p đ t c a các đ ng c chính P (kW) v i s c ch TEU ho c tr ng t i DWT (tons) c a tàu Công th c (7) là đ nh ngh a pT và pD Hình 5 bi u di n xu
h ng c a ch s công su t t ng đ i, công th c tham chi u cho trong (8) và (9)
DWT
PpTEUkWTEU
Hình 4 Quan h P-TEU và P-DẢT c a tàu container s c ch trên 8.000 TEU
Hình 5 Quan h pT -TEU và p D -DẢT c a tàu container s c ch trên 8.000 TEU
3) Ch s công su t hi u qu
Ch s công su t hi u qu tính theo s c ch (pTS) ho c tr ng t i tàu (pDS) c a h th ng đ ng
c đ y tàu container, là t s gi a t ng công su t l p đ t P (kW) c a các đ ng c chính v i tích s
c a s c ch (TEU) ho c tr ng t i (DWT) và t c đ tàu thi t k V (kn)
Công th c (10) là đ nh ngh a pTS và pDS Hình 6 là bi u di n xu h ng c a ch s công su t
hi u qu , công th c tham chi u cho trong (11) và (12)
VDWT
Pp
knTEUkWVTEU
P
;./
Trang 37Hình 6 Quan h pTS -TEU và p DS -DẢT c a tàu container s c ch trên 8.000 TEU
3.ăK tălu n
Các y ut nh ch s thi t k n ng l ng hi u qu (EEDI), ng ng phát th i (SOx, CO2, NOx)
và t c đ tàu là các y u t chính, có nh h ng r t l n đ n vi c l a ch n đ ng c chính c a tàu container có s c ch trên 8.000 TEU Trong đó, ch s EEDI và t c đ tàu nh h ng tr c ti p đ n
ch n công su t l p đ t cho đ ng c , còn các ng ng phát th i nh h ng tr c ti p đ n ki u lo i
đ ng c và nhiên li u s d ng
T c đ thi t k c a tàu container là y u t khó l ng, b i nó ch u nhi u chi ph i c a th tr ng
v n t i, b i c nh và m c đ t ng tr ng kinh t toàn c u S thay đ i t c đ tàu, d n đ n nh ng thay đ i r t l n v công su t l p đ t c a đ ng c chính i u này, gсy khó kh n không nh đ n
ch n đ ng c chính trong thi t k và đóng tàu container B i v y, đã xu t hi n xu h ng thi t l p linh ho t các m c công su t khai thác c a đ ng c chính phù h p v i t c đ ph c v c a tàu.Các phсn tích d li u và xu h ng đ c nêu trong bài báo, ngoài s d ng làm ngu n tham chi u, nó còn cho phép d đoán linh ho t công su t đ ng c phù h p v i s c ch và t c đ ph c
Trang 38T NGăQUANăV ăCỄCăMỌăHỊNHăSịNGă CăS ăD NGă
OVERVIEW OF WAVE MODELS USED IN STUDYING
SHIP MOTIONS ON WAVES
V ăTÀ I TÚ 1* ,ăNGUY NăQUANGăHỐNG 2 ,ăCHUăANHăM 3
Bài báo trờnh bàв t ng quan v sóng bi n, quá trờnh sinh ra sóng bi n, đ c đi m c a sóng
bi n và nh h ng c a sóng bi n đ n dao đ ng c a tàu trên sóng Phсn tích, t ng h p các
mô hờnh sóng bi n g m: mô hờnh sóng đi u hòa, mô hờnh sóng không đi u hòa (ph sóng)
và mô hờnh sóng ng u nhiên đу và đang đ c s d ng trong nghiên c u dao đ ng c a tàu
Keywords: Sea wave, wave models, ship motions
1.ăGi iăthi u
Nh chúngta đã bi t, khi tàu bi n ho t đ ng trên bi n, k c khi neo đ u trong c ng, do nh
h ng c a sóng bi n nên m i v trí c a tàu đ u b dao đ ng, đi u này nh h ng đ n ch t l ng
ho t đ ng c a m t s thi t b b trí trên tàu, đ c bi t là các tàu quсn s nh anten v tinh, rada, v khí trên tàu…, t đó d n đ n kh n ng tác chi n c a tàu b gi m đi v khí và các khí tài có th
ho t đ ng đ c n đ nh và hi u qu khi l p đ t trên tàu thì chúng c n đ c hi u ch nh d a trên vi c tính toán các dao đ ng c a tàu khi ch y các đi u ki n khai thác khác nhau (khi tàu ch y các c p sóng khác nhau, các t c đ khác nhau, ch y theo các h ng khác nhau so v i ph ng truy n sóng ) xác đ nh đ c dao đ ng c a tàutrên sóng thì công vi c đ u tiên ta c n ph i làm đó là
vi c mô hình hóa sóng bi n Chính vì v y, bài báo này s đ c p đ n các mô hình sóng bi n hi n đang đ c s d ng trong nghiên c u dao đ ng c a tàu trên sóng Trên có s đó s đ xu t h ng
c a Vi t Nam ph c v cho nghiên c u dao đ ng c a tàu d i tác d ng c a sóng cho các tàu quсn
s c a Vi t Nam
2.ăT ngăquanăv ădaoăđ ngăc aătàuătrênăsóng
Trong c h c lý thuy t khi nghiên c u v chuy n đ ng c a tàu, ng i ta coi tàu là m t v t r n tuy t đ i t do, nên tàu bi n s dao đ ng v i đ y đ 6 b c t do khi nó chuy n đ ng trên m t n c (xem Hình 1) bao g m: chòng chành t nh ti n d c (Surge) là dao đ ng t nh ti n d c theo tr c d c 0x; chòng chành t nh ti n ngang (Sаay) - dao đ ng t nh ti n d c theo tr c ngang 0y; chòng chành th ng
đ ng (Heave) - dao đ ng t nh ti n d c theo tr c th ng đ ng 0г; chòng chành m n (Roll) - dao đ ng
chòng chành đ o lái - dao đ ng quay quanh tr c th ng đ ng (Yaа) [1]
l n c a các thông s dao đ ng c a tàu ph thu c vào [1]: T c đ tàu; Các thông s ch
y u và hình dáng thсn tàu; i u ki n sóng bi n (chi u cao sóng, chu k sóng); Ph ng chuy n đ ng
c a tàu so v i ph ng truy n sóng Nh v y, đ xách đ nh đ c các tham s dao đ ng c a tàu thì
m t trong nh ng bài toán chúng ta c n ph i nghiên c u đó chính là bài toán mô hình hóa sóng bi n
3 T ng quan v các mô hình sóng đ c s d ng trong nghiên c u dao đ ng c a tàu trên sóng
3.1 T ng quan v sóng bi n
Sóng có s đa d ng r t l n, vì v y hi n có r t nhi u s phсn lo i sóng khác nhau Theo đ c
đi m chuy n đ ng c a sóng chúng đ c phсn thành sóng ti n và sóng d ng Sóng bi n là sóng
ti n, chúng đ c t o nên b i gió Sóng d ng đ c tr ng cho các vùng bi n kín, chúng có chu k dài
và chi u dài b c sóng l n và th ng không nh h ng nhi u đ n đ ng l c h c c a tàu
Sóng có m c đ nh h ng l n nh t đ n ngành hàng h i là sóng do gió t o nên Vi c nghiên
c u sóng do gió t o nên là công vi c r t ph c t p b i hình d ng sóng gió ph thu c vào các đi u
Trang 39ki n liên quan đ n các dòng ch y trên bi n, s không đ ng đ u v đ a hình đáy bi n t i vùng ven
bi n và hình dáng đ ng b bi n ôi khi s nh h ng này s t o cho sóng gió có hình dáng
Trên quan đi m phсn tích đ ng l c h c c a tàu, có th phсn chia mô hình sóng bi n th c ra thành ba lo i chính g m: sóng đi u hòa, sóng không đi u hòa và sóng ng u nhiên Ba mô hình sóng này ph n nh đ c các tính ch t c b n c a sóng gió trên bi n các giai đo n phát tri n khác nhau
Hình 1 Các dao đ ng c a tàu
trên sóng
Hình 2 V n t c (a) và áp su t khí đ ng h c (b) c a gió
trên b m t sóng
Do s th t th ng c a t ng c n gió và s thay đ i h ng gió s t o nên các con sóng không
đi u hòa Khi sóng ti p t c phát tri n, sóng hài chính c a ph sóng s đ c tách ra, sóng s tr thành t ng đ i đi u hòa (g n sóng) Các sóng nh th s t t d n và th ng thoát ra kh i gi i h n
c a vùng bão bi n và s di chuy n t do khi không có gió (sóng l ng) Khi sóng ti n g n b , n i đ sсu gi m d n, s xu t hi n sóng v b Chi u cao sóng b t đ u t ng đ t ng t: ph n phía tr c sóng
tr nên r t d c,còn ph n phía sau tr nên tho i h n K t qu là đ nh sóng tr nên nh n và b l t
nhào (Hình 3)
Hình 3 S bi n đ i hình d ng sóng khi ti n g n b và s t o thành sóng v b
T các phсn tích nêu trên v sóng bi n, ta th y sóng th c có c u trúc không đi u hòa, chúng
có m t vài h ng sóng chính và đ nh sóng có s kéo dài, đi u này cho phép ta có th mô hình hóa
đ c g n đúng hình d ng c a chúng d i d ng sóng hai chi u (Hình 4) trong vi c gi i các bài toán dao đ ng c a tàu trên sóng
Hình 4 Sóng hai chi u và sóng ba chi u
3.2 Các mô hình sóng bi n đ c s d ng trong nghiên c u dao đ ng c a tàu trên sóng
nghiên c u dao đ ng c a tàu trên sóng, các nhà th y đ ng l c h c trên th gi i [3], [4], [5], [6], [7], hi p h i b th th gi i (ITTC - The International Towing Tank Conference) [8] s d ng các mô hình sóng bi n sau cho nghiên c u:
Trang 40- Mô hình sóng ng u nhiên (Random аaves).
3.2.1 Mô hờnh sóng đi u hòa
Mô hình sóng truy n th ng và đ n gi n nh t chính là mô hình sóng đi u hòa, profile sóng c a
3.2.2 Mô hờnh sóng không đi u hòa
Do s th t th ng c a t ng c n gió và s thay đ i h ng gió s t o nên các con sóng không
đi u hòa Trên th c t sóng không đi u hòa là t ng h p c a các sóng đi u hòa có chi u cao, t n s
sóng có s kéo dài thì ta s thu đ c sóng không đi u hòa hai chi u Sóng không đi u hòa ba chi u
có th hi u là s k t h p c a t p h p các sóng đ n gi n, các sóng đi u hòa chính quy v i biên đ ,
t n s và h ng lan truy n khác nhau, ngh a là đсy ta áp d ng ph ng pháp x p ch ng (Hình 6, b)
Do chi u dài b c sóng chi m t tr ng r t nh so v i kích th c c a m t bi n, nên ta có th
b qua các s h ng đ u tiên Khi đó ta s thu đ c ph t n s dày đ c Ngoài ra, khi xét đ n sai s
ng u nhiên các thông s c a sóng, ph t n s có th đ c coi là liên t c, nh v y ta có th chuy n chúng sang tích phсn Fourier có d ng nh sau:
Hình 6 Mô hình ph sóng không đi u hòa:
a - sóng hai chi u; b - sóng ba chi u
Hình 7 Ph sóng