Nghiên cứu thiết kế định hình mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu

TÓM TẮT Công việc xúc rửa bồn nhiên liệu bằng phương pháp thủ công rất có hại cho sức khỏe người lao động khi phải trực tiếp tiếp xúc với các chất thải nguy hại như xăng dầu thải, tiềm ẩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Hồng Đức Thông

Cán bộ chấm nhận xét 01: TS Trần Hữu Nhân

Cán bộ chấm nhận xét 02: TS Nguyễn Chí Thanh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày 22 tháng 07 năm 2017

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch: TS Nguyễn Lê Duy Khải

2 Thư ký: TS Phạm Tuấn Anh

3 Phản biện 1: TS Trần Hữu Nhân

4 Phản biện 2: TS Nguyễn Chí Thanh

5 Ủy viên: TS Nguyễn Ngọc Linh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: TRẦN HOÀNG SƠN MSHV: 13131081

Ngày, tháng, năm sinh : 09/11/1989 Nơi sinh : Bà Rịa-Vũng Tàu Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí – Động lực Mã số: 60520116

1- TÊN ĐỀ TÀI:

“ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH MẪU PHƯƠNG TIỆN XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU ”

2- NHI ỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Tìm hiểu hiện trạng xúc rửa bồn nhiên liệu hiện nay trên thế giới và trong

nước, từ đó đề xuất mẫu xe phù hợp với điều kiện ở Việt Nam

- Thiết kế bố trí chung mẫu xe đã chọn và nghiên cứu đề xuất phương án

xử lý nước thải tích hợp trên xe

- Nghiên cứu hệ thống xịt rửa áp lực cao để đảm bảo khả năng đánh rửa các mảng bám trên thành bồn nhiên liệu

3- NGÀY GIAO NHI ỆM VỤ: ngày 15 tháng 12 năm 2015

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM VỤ: ngày 17 tháng 07 năm 2017

5- H Ọ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Hồng Đức Thông

 Bạn bè trong lớp cao học, đại học và các em trong nhóm thiết kế thuộc trung tâm công nghệ Bách Khoa đã giúp đỡ, hỗ trợ nhiệt tình

 Bạn bè đồng nghiệp và các anh chị em khác đã giúp đỡ trong công việc, tạo điều kiện cho tôi có cơ hội nghiên cứu, thực nghiệm

Và cuối cùng, tác giả xin gửi những tình cảm sắc nhất cảm ơn cha mẹ, vợ và em gái

đã luôn bên cạnh động viên, quan tâm và ủng hộ - là nguồn động lực lớn lao nhất để tác giả hoàn thành chương trình học

Xin chân thành cám ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 07 năm 2017

Học viên thực hiện

Trần Hoàng Sơn

TÓM TẮT

Công việc xúc rửa bồn nhiên liệu bằng phương pháp thủ công rất có hại cho sức khỏe người lao động khi phải trực tiếp tiếp xúc với các chất thải nguy hại như xăng dầu thải, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động cao Các phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu tự động hoàn toàn có thể thay thế con người làm việc này và ngày càng phổ biến trên thế giới Tại Việt Nam, công nghệ này vẫn chưa được triển khai do các thiết bị đều phải nhập khẩu với giá thành đắt

đỏ

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế định hình phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu” nhằm mục đích thiết kế định hình được một mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu tự động phù hợp với điều kiện hiện tại trong nước Thiết kế bố trí chung phương tiện xúc rửa dựa trên nền xe cơ sở phân phối trong nước, đảm bảo đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn để có thể lưu thông ở Việt Nam Thiết hệ thống hệ thống thu hồi và xử lý thô nước thải tích hợp trên phương tiện, đánh giá tính hiệu quả và tác động môi trường Nghiên cứu thiết kế hệ thống xịt rửa

áp lực cao bằng phương pháp mô phỏng và thực nghiệm, đánh giá khả năng làm việc của hệ thống này Kết quả của đề tài được sử dụng để làm cơ sở tham khảo cho việc tính toán, thiết kế xe xúc rửa bồn nhiên liệu ở Việt Nam Hướng tới mục tiêu xa hơn là sản xuất phương tiện này trong nước nhằm giảm giá thành, góp phần bảo vệ sức khỏe người lao động đồng thời nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp

ABSTRACT

Cleaning fuel tanks by manual method is very harmful to the health of workers, who have to directly contact with hazardous waste such as waste oil and gasonline, potentially leading to high risk of occupations Automatic tank cleaners can completely replace human to do this work and they are becoming more and more popular in the world This technology has not been applied in Vietnam, because it is imported from foreign country and so expensive

The thesis " Research and design a prototype of fuel tank cleaner" aims to design a vehicle for automatic fuel tank washing in accordance with current conditions of our country Design general layout of washing vehicle base on trucks, that was distributed on domestic, ensuring that they meet the standards of Vietnam register Design an integratd wastewater recovery and treatment on vehical, evaluate the efficiency and environmental impact Reseach on high-pressure washing system

by simulating and empirical methods to evaluate the performance of this system The results of this research are used as reference for calculation and design of automatic fuel tank cleaner in Vietnam Towards a further goal is manufacture this vehicle in local to reduce costs, cotributing to protection of worker's health while enhancing the competitiveness of the bussiness

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: TRẦN HOÀNG SƠN

Ngày, tháng, năm sinh: 09/11/1989 Nơi sinh: Bà Rịa-Vũng Tàu Địa chỉ liên lạc: 1766/10 Đường 30-4, phường 12, TP Vũng Tàu

Số điện thoại: 0909 762 012

Tôi xin cam đoan luận văn “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH MẪU

PHƯƠNG TIỆN XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU” là do tôi thực hiện, không sao

chép của người khác Nếu sai sự thật, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà

trường và pháp luật

Học viên thực hiện

Trần Hoàng Sơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU .5

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG .12

3.1.1 Lựa chọn xe cơ sở 12

3.1.2 Các phương án bố trí chung 12

CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC TÍCH HỢP TRÊN XE XÚC RỬA 34

4.1.1 Phương án có thu hồi nhưng không xử lý nước tại chỗ: 34

4.1.2 Phương án thu gom và xử lý bằng máy tách ly tâm 35

4.1.3 Phương án thu gom và xử lý bằng hóa học: 36

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Nội dung nghiên cứu 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4

1.6 Phương pháp nghiên cứu 4

2.1 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại một số nước trên thế giới 5

2.2 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại Việt Nam 10

3.1 Các phương án bố trí chung 12

3.2 Bố trí chung khối lượng của các thành phần trên ô tô 15

3.3 Tính toán bố trí chung 17

3.4 Tính toán, kiểm tra động học, động lực học ô tô thiết kế 18

3.5 Tính toán động lực học kéo: 22

4.1 Các phương án thu gom và xử lý nước 34

4.1.4 Phương án thu gom và xử lý bằng màng lọc 36

4.2.1 Cấu tạo 41

4.2.2 Nguyên lý vận hành 41

CHƯƠNG 5:NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỊT RỬA ÁP LỰC CAO .44 5.1.1 Bơm áp lực cao 44

5.1.2 Kim phun 45

5.1.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống xịt rửa áp lực cao 46

5.2.1 Xác định tính chất dòng chảy qua vòi phun: 47

5.2.2 Mô hình bài toán 48

5.3.1 Thực nghiệm xịt rửa áp lực cao 50

5.3.2 Mô phỏng thực nghiệm 53

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO .63

4.2 Hệ thống thu gom và xử lý bằng màng lọc tích hợp trên xe 41

5.1 Các thiết bị chính của hệ thống xịt rửa áp lực cao 44

5.2 Cơ sở lý thuyết mô phỏng tia phun áp lực cao 47

5.3 Thực nghiệm và kết quả mô phỏng thực nghiệm 50

5.4 Mô phỏng và kết quả mô phỏng hệ thống xúc rửa trang bị trên xe 56

6.1 Kết luận 61

6.2 Hướng phát triển đề tài: 61

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2 1: Thiết bị xúc rửa bồn tự động công ty Sugino.[21] 5

Hình 2 2: Xe xúc rửa bồn tự động Oreco’s MoClean [13] 6

Hình 2 3: Dòng sản phẩm MC của công ty Gapvax.[14] 7

Hình 2 4: Xe xúc rửa tự động Canal của hãng Bais.[15] 8

Hình 2 5: Dòng sản phẩm CB của công ty CDI Engineering.[16] 8

Hình 2 6: Dòng sản phẩm SSC của công ty Dobrowolski [17] 9

Hình 2 7: Xe xúc rửa bồn tự động Syntech MSC11.[18] 10

Hình 2 8: Thiết bị thu gom làm sạch bồn xăng dầu của công ty 11

Hình 3 1: Hệ thống lọc bố trí trên xe Bias Canal.[15] 13

Hình 3 2: Hệ thống dẫn động bơm cao áp và bơm chân không trên xe Bias Canal.[15] 13

Hình 3 3: Bố trí cụm lọc và bơm trên xe xúc rửa Oreco’s MoClean [13] 14

Hình 3 4: Bố trí lọc và bơm trên xe Hino FC .15

Hình 3 5: Sơ đồ tính toán bố trí chung .17

Hình 3 6: Đồ thị đặc tính ngoài động cơ .29

Hình 3 7: Đồ thị đặc tính lực kéo .30

Hình 3 8: Đồ thị nhân tố động lực học .30

Hình 3 9: Đồ thị gia tốc .31

Hình 3 10: Đồ thị thời gian gia tốc .32

Hình 3 11: Đồ thị quãng đường gia tốc .32

Hình 4 1: Phương án xử lý nước bằng máy tách ly tâm.[13] 35

Hình 4 2 Phương pháp xử lý nước bằng hóa chất [25] 36

Hình 4 3: Quy trình lọc của hệ thống lọc thẩm thấu 2 ngăn.[13] 38

Hình 4 4: Quy trình lọc của hệ thống lọc thẩm thấu ba ngăn.[22] 40

Hình 4 5: Cấu tạo hệ thống lọc tích hợp trên xe cơ sở [20] 41

Hình 4 6: Nguyên lý vận hành hệ thống thu gom và xử lý nước thải 42

Hình 5 1: Sơ đồ cấu tạo của bơm piston [21] 44

Hình 5 2: Kim phun 3D [21] 45

Hình 5 3: Quá trình hình thành tia phun của kim phun 3D [24] 45

Hình 5 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống xịt rủa áp lực cao 46

Hình 5 5 : Biên dạng của dòng nước khi đi qua vòi phun [09] 48

Hình 5 6: Máy phun nước áp lực cao và vòi phun Karcher 50

Hình 5 7: Hình ảnh thực tế trước khi xịt rửa 51

Hình 5 8: Hình ảnh thực tế sau khi xịt rửa (P=290 bar, l=100 mm, d=1 mm) 52

Hình 5 9: Hình ảnh thực tế sau khi xịt rửa (P=200 bar, l=100 mm, d= 1 mm) 52

Hình 5 10: Quá trình hình thành tia phun mô hình thực nghiệm 53

Hình 5 11: Phân bố vận tốc mô hình thực nghiệm 54

Hình 5 12: Đồ thị phân bố áp suất trên mặt tác dụng khi góc  = 85o 54

Hình 5 13: Đồ thị phân bố áp suất trên mặt tác dụng khi góc  = 88o 55

Hình 5 14: Đồ thị phân bố áp suất trên mặt tác dụng khi góc  = 90o 55

Hình 5 15: Quá trình hình thành tia phun với l = 1000 mm 57

Hình 5 16: Phân bố vận tốc với l = 1000 mm 57

Hình 5 17: Phân bố áp suất trên mặt tác dụng với l = 1000 58

Hình 5 18: Phân bố áp suất trên mặt tác dụng với l = 1500 58

Hình 5 19: Phân bố áp suất trên mặt tác dụng với l = 2000 59

Hình 5 20: Phân bố áp suất trên mặt tác dụng với l = 2500 59

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 3 1: Thông số các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở .16

Bảng 3 2: Bảng tổng hợp khối lượng trên xe cơ sở .16

Bảng 3 3: Bảng phân bố khối lượng trên xe cơ sở .18

Bảng 3 4: Bảng thông số tính toán trọng tâm .18

Bảng 3 5: Bảng thông số tính toán chiều cao trọng tâm .19

Bảng 3 6: Bảng thông số tính toán ổn định .20

Bảng 3 7: Bảng kết quả tính toán ổn định .22

Bảng 3 8: Bảng thông số tính toán động lực học kéo ô tô .22

Bảng 3 9: Bảng kết quả giá trị tính toán các hệ số 26

Bảng 3 10: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và lực kéo (N) 26

Bảng 3 11: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và nhân tố động lực học 27

Bảng 3 12: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và gia tốc (m/s2) 27

Bảng 3 13: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và thời gian tăng tốc (s): 28

Bảng 3 14: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và quãng đường tăng tốc (m): 28

Bảng 3 15: Bảng kết quả tính toán động lực học kéo .33

Bảng 5 1 : Bảng phân phối áp suất theo góc tác dụng 56

Bảng 5 2: Bảng phân phối áp suất theo chiều dài tác dụng 59

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm qua, đất nước Việt Nam ngày càng hội nhập và phát triển, các dịch vụ về vận tải hành khách và hàng hóa ngày càng nở rộ kéo theo sự gia tăng nhanh chóng về số lượng phương tiện vận tải Bên cạnh đó mức sống người dân được nâng cao cũng làm số lượng phương tiện giao thông cá nhân tăng lên không ngừng Trong các loại hình giao thông, có thể nói giao thông đường bộ đóng vai trò quan trọng nhất của một quốc gia, là xương sống của quốc gia và động lực phát triển của nền kinh tế Để đáp ứng số lượng phương tiện giao thông ngày càng tăng các trạm cung cấp nhiên liệu cũng gia tăng nhanh chóng, kéo theo đó là các phương tiện chuyên chở nhiên liêu cho các trạm này cũng gia tăng nhanh Qua quá trình sử dụng lâu dài, các cáu cặn, bùn đất tích tụ và bám vào thành bồn cũng như lắng ở đáy bồn xe chuyên chở, bồn chứa ở trạm xăng dầu làm ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu cung cấp cho các phương tiện Do đó, sau khoảng thời gian sử dụng nhất định bắt buộc các bồn chứa nhiên liệu này phải được vệ sinh sạch sẽ

Hiện nay ở nước ta, do điều kiện kinh tế kỹ thuật còn hạn hẹp nên đa phần các bồn chứa này đều được vệ sinh theo phương pháp thủ công Nhân viên vệ sinh dùng súng áp lực cao trực tiếp xịt rửa các cặn bẩn Cho dù có áp dụng triệt để các biện pháp an toàn lao động trong lúc thao tác như: đeo đầy đủ bảo hộ lao động thích hợp, thông khí, cũng không hoàn toàn tránh khỏi tình trạng nhân viên vệ sinh hít phải hơi xăng dầu, hóa chất, tiếp xúc với dung môi độc hại, và các yếu tố mất an toàn tiềm ẩn khác Điều này rất nguy hiểm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động, dễ dẫn đến các bệnh nghề nghiệp khi làm công việc này thường xuyên và lâu dài

Tại các nước phát triển trên thế giới (Mỹ, Đức, Nhật, Hàn Quốc, ), người ta

đã chế tạo ra các máy móc, thiết bị thay thế con người để thực hiện công việc vệ sinh cho các bồn bể chứa nhiên liệu Một trong những thiết bị nổi bật để thực hiện

công việc vệ sinh trên đang được áp dụng rộng rãi ở các quốc gia này đó chính là máy vệ sinh bồn chứa di động (mobile tank cleaner) Máy vệ sinh bồn chứa di động hoàn toàn có thể thay thế con người vệ sinh một cách sạch sẽ, nhanh chóng các bồn chứa, giảm thiểu triệt để nguy cơ gây hại sức khỏe cho nhân viên vệ sinh do quy trình tự động khép kín

Với những ưu điểm ấn tượng như vậy nhưng theo như tác giả tìm hiểu thì tại Việt Nam hiện nay chưa có đơn vị nào sử dụng thiết bị này để vệ sinh các bồn chứa nhiên liệu Lý do là giá bán của thiết bị này tại nước ngoài rất đắt đỏ, cộng thêm các khoản thuế phí khiến giá thành vượt quá khả năng của đại đa số doanh nghiệp Phụ tùng thay thế, sửa chữa không có sẵn và cũng rất đắt Phương pháp xịt rửa thủ công vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho các đơn vị làm dịch vụ vệ sinh so với nhập thiết bị về để thay thế con người

Mong muốn một công nghệ hiện đại bảo vệ được sức khỏe người lao động nhưng vẫn có lợi về kinh tế được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam nên tác giả chọn đề tài: "NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH MẪU PHƯƠNG TIỆN XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU" để từng bước xây dựng được một bản thiết kế chi tiết và đầy

đủ Hướng tới tương lai xa hơn là có thể lắp ráp và sản xuất tại Việt Nam, nâng cao

tỷ lệ nội địa hóa giúp giảm giá thành, gia tăng lợi ích cho cộng đồng

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu thiết kế bố trí chung xe xúc rửa bồn nhiên liệu

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống thu gom và xử lý thô nước thải trang bị trên xe

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống phun áp lực cao trên xe xúc rửa bồn nhiên liệu Nghiên cứu dòng nước áp lực cao qua kim phun bằng phần mềm mô phỏng Ansys Fluent

- Nghiên cứu hiệu quả tẩy rỉ sét bề mặt bằng tia nước áp lực cao bằng phương pháp thực nghiệm

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu di động và các hệ thống thiết bị chính bố trí trên mẫu phương tiện này

1.4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan của đề tài nghiên cứu

- Tình hình thực tiễn trong việc vệ sinh bồn xăng dầu tại Việt Nam

- Thiết kế bố trí chung mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu trên xe cơ sở

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

Do chưa có đề tài nào trước đây nghiên cứu về phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu nên đề tài này mang tính chất mở đầu cho việc thiết kế xe xúc rửa bồn nhiên liệu ở Việt Nam Xây dựng được mô hình tính toán thiết kết xe xúc rửa bồn nhiên liệu di động Kết quả của đề tài là hướng gợi mở cho các đề tài phát triển kế tiếp để hoàn thiện sản phẩm

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài có tính ứng dụng cao trong thực tế sản xuất do được xây dựng theo hướng nghiên cứu ứng dụng Thiết kế với dữ liệu đầu vào là các thông số đặc trưng của thiết bị đang sử dụng tại Việt Nam nên kết quả cung cấp tiệm cận hơn với các yêu cầu cho xe chuyên dùng xịt rửa bồn nhiên liệu lưu động tại Việt Nam Nếu được phát triển tiếp tục, dựa trên tiềm lực hiện có của các đơn vị sản xuất trong nước thì việc sản xuất lắp ráp chiếc xe chuyên dùng này tại Việt Nam với giá thành cạnh tranh hơn là hoàn toàn có thể thực hiện

1.6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu của đề tài này là phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp với thiết kế bằng phần mềm thiết kế

- Phương pháp tổng hợp tài liệu và phân tích số liệu

- Tham khảo ý kiến chuyên gia

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XÚC RỬA BỒN

NHIÊN LIỆU

2.1 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại một số nước trên thế giới

Công nghệ xúc rửa bồn tự động đã xuất hiện từ lâu và ngày càng phổ biến tại một số nước phát triển trên thế giới Một số công ty chuyên sản xuất các thiết bị này cho thị trường toàn cầu như:

* Công ty: Sugino Machine Limited

Trụ sở chính: Address: 2410 Hongo, Uozu City, Toyama Prefecture 937-8511, Japan

Hoạt động sản xuất kinh doanh: Cung cấp các hệ thống bơm và vòi phun các loại dùng trong việc xúc rửa áp lực cao

Hình 2 1: Thiết bị xúc rửa bồn tự động công ty Sugino.[21]

*Công ty: Oreco A/S

Trụ sở chính: Lejrvej 25 DK 3500 Vaerloese, Denmark

E-mail:info@oreco.com

Website: www.oreco.com

Xe xúc rửa bồn chứa nhiên liệu tự động loại lớn Oreco’s Mooclean của hãng Oreco

có thể xúc rửa bồn chứa nhiên liệu có đường kính lên tới 35m

Hình 2 2: Xe xúc rửa bồn tự động Oreco’s MoClean [13]

Hình 2 3: Dòng sản phẩm MC của công ty Gapvax.[14]

Hình 2 4: Xe xúc rửa tự động Canal của hãng Bais.[15]

*Công ty: TDI Engineering and Machinery Ltd

Địa chỉ: ASO 1 OSB Tataristan Cad No: 5 Sincan – Ankara, Turkey

Website: www.tdimuhendislik.com.tr

Hình 2 5: Dòng sản phẩm CB của công ty CDI Engineering.[16]

*Công ty: Dobrowolski

Đia chỉ: 67-400 Wschowa, province lubuskie, Poland

Website: dobrowolski.com

Hoạt động sản xuất kinh doanh: Thành lập năm 1998 tại Phần Lan, chuyên sản xuất

và phân phối các xe chuyên dụng đặc biệt cho ngành vệ sinh môi trường

Hình 2 6: Dòng sản phẩm SSC của công ty Dobrowolski [17]

*Công ty: Sytech Engineers Pte Ltd

Trụ sở chính: 8 Link Road, Singapore 619030

Website: www.sytech.com.sg

Thành lập năm 1987 và là công ty đầu tiên sản xuất xúc rửa bồn tự động tại Singapore (1993) Sản phẩm của công ty có thể phun với áp lực 300 bar

Hình 2 7: Xe xúc rửa bồn tự động Syntech MSC11.[18]

2.2 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại Việt Nam

Theo tìm hiểu của tác giả, hiện nay tại Việt Nam vẫn sử dụng phương pháp thủ công để vệ sinh các bồn chứa nhiên liệu lưu động và cố định Chỉ một đơn vị là công ty Petrolimex Hà Nội sử dụng thiết bị hút vét tự động theo công nghệ của Tatsuno Nhật Bản để làm sạch bồn chứa xăng dầu tại các cửa hang bán lẻ thuộc hệ thống phân phối của công ty Thiết bị này sẽ hút vét xăng dầu từ đáy bể đẩy qua hệ thống lọc và tuần hoàn nhiều lần để làm sạch nhiên liệu, các cặc bẩn, nước được giữ lại ở hệ thống lọc Hiệu quả làm sạch của phương pháp này chỉ ở mức trung bình, bồn chứa vẫn chưa được xúc rửa theo đúng yêu cầu

Hình 2 8: Thiết bị thu gom làm sạch bồn xăng dầu của công ty

Petrolimex Hà Nội.[19]

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG 3.1 Các phương án bố trí chung

3.1.1 Lựa chọn xe cơ sở

Yêu cầu đối với xe cơ sở:

- Động cơ của xe cơ sở phải có công suất lớn hơn công suất cần cung cấp cho các thiết bị phụ trợ dẫn động bằng động cơ

- Tải trọng của xe cơ sở phải đảm bảo có thể chuyên chở được hết các thiết bị

bố trí trên xe, lượng nước sạch cũng như nước thải mang theo theo quy định

- Kích thước thùng hàng cho phép của xe cơ sở phải đảm bảo đủ diện tích mặt bằng để bố trí các thiết bị

- Có kích thước phù hợp, dễ di chuyển trong khu vực đông dân cư

Các phương án lựa chọn xe cơ sở:

- Xe tải hai trục: tải trọng nhỏ chủ yếu để vận chuyển hàng hóa nhẹ, thùng tải

có kích thước nhỏ, công suất động cơ trung bình Dễ di chuyển trong khu vực đông người

- Xe tải ba trục: tải trọng trung bình, thùng tải có kích thước tương đối lớn, công suất động cơ tương đối lớn Di chuyển trong khu vực đông người khá khó khăn

- Xe tải bốn trục: tải trọng lớn, thùng tải có kích thước lớn, công suất động cơ lớn Khó khăn khi di chuyển trong khu vực đông người

*Đánh giá: Lựa chọn xe cơ sở trên tiêu chí đáp ứng được các yêu cầu trên

với giá thành và hiệu quả tối ưu nhất nên ở đề tài này tác giả chọn xe cơ sở là tải hai trục để làm xe cơ sở cho đề tài nghiên cứu

3.1.2 Các phương án bố trí chung

*Phương án 1: Bố trí cụm lọc tách dầu bên ngoài xitec, bơm cao áp và bơm

chân không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất

Hình 3 1: Hệ thống lọc bố trí trên xe Bias Canal.[15]

Hình 3 2: Hệ thống dẫn động bơm cao áp và bơm chân không trên xe Bias

Canal.[15]

- Đánh giá: Hệ thống lọc bố trí bên ngoài chiếm diện tích mặt sàn chuyên chở dẫn

đến xe chở được ít nước sạch và nước thải hơn Hệ thống lọc dễ dàng thay thế và vệ sinh Bơm cao áp và bơm chân không được dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất được bố trí gọn gàng bên dưới dầm chính của xe Xe không phải trang bị thêm các thiết bị phát lực khác (motor điện, động cơ đốt trong) Tuy

nhiên động cơ xe cơ sở đòi hỏi phải có công suất lớn, hộp trích công suất phức tạp, tốn kém trong việc trang bị xe cơ sở

*Phương án 2: Bố trí lọc dầu bên trong xitec, bơm cao áp và bơm chân

không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở

Hình 3 3: Bố trí cụm lọc và bơm trên xe xúc rửa Oreco’s MoClean [13]

- Đánh giá: Cụm lọc và bơm được bố trí gọn gàng trên xe, tăng khả năng chuyên

chở hàng hóa (nước sạch, nước thải) Thay thế và vệ sinh lọc tương đối khó khăn

Xe xúc rửa không phải trang bị thêm các máy công tác phụ trợ Tuy nhiên phải sử dụng xe cơ sở có động cơ có công suất lớn đủ để dẫn động thường trang bị trên các

xe tải hạng trung đến nặng, dẫn đến kích thước cồng kềnh khó xoay chuyển trong phạm vi chật hẹp, đông đúc Vốn đầu tư xe cơ sở và hộp trích công suất cao

*Phương án 3: Bố trí cụm lọc tách dầu bên trong xitec, bơm chân không dẫn

động bằng xe cơ sở, bơm cao áp dẫn động bằng động cơ riêng

Hình 3 4: Bố trí lọc và bơm trên xe Hino FC

- Đánh giá: Hệ thống lọc được bố trí gọn trong bồn chứa và được lấy ra thay thế

hay vệ sinh dễ dàng qua các nắp đậy phía trên Bơm cao áp được dẫn động bằng động cơ riêng biệt bố trí bên ngoài gây tốn diện tích mặt sàn và phát sinh thêm chi phí cho động cơ này Tuy nhiên động cơ xe cơ sở không cần lớn do chỉ cần dẫn động bơm chân không thông qua hộp trích công suất đơn giản nhỏ gọn

*Nhận xét: Qua các phương án bố trí chung trình bày ở trên, em chọn phương án

thiết kế số 3 để áp dụng cho đề tài của mình Tuy phải trang bị thêm động cơ dẫn động riêng cho bơm cao áp nhưng phương án này có thể bố trí trên các xe tải nhỏ, phù hợp với tình hình giao thông tại các khu vực đông dân cư ở Việt Nam Các thiết

bị dễ tìm và lắp đặt, đa phần đều có thể tìm mua dễ dàng ở trong nước Chi phí đầu

tư tiết kiệm, phù hợp với tiêu chí chọn xe cơ sở đã nêu ở phần trước

3.2 Bố trí chung khối lượng của các thành phần trên ô tô

Sau khi chọn được phương án thiết kế và tìm hiểu các dòng xe đang phân phối tại thị trường Việt Nam em đã lựa chọn xe tải HINO FC9JJSW để làm xe cơ sở cho

phần tính toán bố trí chung

Các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở

Vacuum Pump

Driven Engine High pressure

jetting Pump

G^sx

Bảng 3 1: Thông số các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở

Tên thiết bị Công suất

(kW)

Trọng lượng (kg)

Kích thước (mm)

Áp suất làm việc

Bơm áp suất cao 55 540 1000 x 750 x 455 26-30 (MPa)

Với sự phân bố nhiều lần ta có các khối lượng tính toán như sau:

Bảng 3 2: Bảng tổng hợp khối lượng trên xe cơ sở

STT Các thành phần khối lượng Ký hiệu Khối lượng

5 Khối lượng không tải G0 5705

6 Số người cho phép chở kể cả người lái (03 CN) Gn 195

7 Khối lượng hàng chuyên chở theo thiết kế Ghh 3000

STT Các thông số kích thước Ký

hiệu

Giá trị (mm)

2 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm sát xi Lsx 2845

3 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm xi téc và

4 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm động cơ Lđc 2865

5 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm bơm nước Lbn 3430

3.3 Tính toán bố trí chung

Ta có sơ đồ tính toán và bảng phân bố khối lượng như sau:

Hình 3 5: Sơ đồ tính toán bố trí chung.

Bảng 3 3: Bảng phân bố khối lƣợng trên xe cơ sở

8 Khối lƣợng toàn bộ ô tô thiết kế (kg) 8900 3060 5840

9 Khối lƣợng cho phép trên từng trục xe cơ sở

3.4 Tính toán, kiểm tra động học, động lực học ô tô thiết kế

Bảng 3 4: Bảng thông số tính toán trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRỌNG TÂM

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

 Khi ô tô không tải:

Trong đó: a0, b0 (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính được:

a0 = 2295 mm b0 = 2055 mm

 Khi ô tô đầy tải:

Trong đó: a, b (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính được:

a = 2855 mm b = 1495 mm

Trọng tâm ô tô theo phương thẳng đứng

Bảng 3 5: Bảng thông số tính toán chiều cao trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHIỀU CAO TRỌNG TÂM

Ô tô thiết kế khi đầy tải 8900 HG

Tọa độ trọng tâm được tính bằng công thức:

Trong đó: HG, (mm): Chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế

HGi (mm): Chiều cao tâm các thành phần trọng lượng

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi

không tải đến đường tâm trục bánh xe

trước/sau

a0/ b0 mm 2295/2055

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy

tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a/b mm 2855/1495 Chiều cao trọng tâm ô tô khi không tải HG0 mm 1155 Chiều cao trọng tâm ô tô khi đầy tải HG mm 1495

Bán kính quay vòng nhỏ nhất của trọng tâm ô

Bán kính quay vòng nhỏ nhất của trọng tâm ô

Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc

 Khi ô tô không tải:

L = 450

Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu xuống dốc

 Khi ô tô không tải:

Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

 Khi ô tô không tải:

Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính R min

 Khi ô tô không tải:

Nhận xét: Các giá trị giới hạn về ổn định của ôtô thiết kế phù hợp với Quy chuẩn

QCVN 09 : 2015/BGTVT và điều kiện đường sá thực tế, đảm bảo ôtô hoạt động ổn định trong các điều kiện chuyển động

3.5 Tính toán động lực học kéo:

Bảng 3 8: Bảng thông số tính toán động lực học kéo ô tô

THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO Ô TÔ

Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khối lượng toàn bộ ô tô G kG 8900

Phân bố lên cầu chủ động Gz2 kG 5840

Thời gian trễ khi chuyển số t s 1

Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ

Công suất động cơ:

Công thức SR.Lay Decman:

Trong đó:

- Ne max (kW): Công suất cực đại của động cơ

- nN (v/ph): Số vòng quay trên trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất cực đại

- ne (v/ph): Số vòng quay trên trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất Ne

- a, b, c : các hệ số thực nghiệm có kể đến sự ảnh hưởng của buồng đốt và loại động cơ

Momen xoắn Me trên trục khuỷu động cơ

Trong đó:

- Ne (kW): Công suất của động cơ

- Me (N.m): Momen xoắn trên trục động cơ

- ne (v/ph): Số vòng quay trên trục động cơ tương ứng với công suất Ne

Vận tốc di chuyển của ô tô

F (m2): Diện tích cản chính diện của ô tô

V (m/s): Vận tốc tương đối giữa ô tô và không khí

Lực cản lăn Pf

(N) Trong đó: f = 0,02: Hệ số cản lăn

Lực cản tổng hợp PC

Xác định nhân tố động lực học D của ô tô

Độ dốc tối đa ô tô vượt được: imax = Dmax – f

Gia tốc J di chuyển của ô tô

Trong đó: g = 9,81 (m/s2): Gia tốc trọng trường

i: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay, i = 1 + 0,05(1+ihi2)

ihi: Tỷ số truyền ở các tay số

Xác định thời gian tăng tốc

Thời gian t (s) để ô tô tăng tốc V1 đến V2 xác định theo công thức:

(s)

Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân này Chia đường cong gia tốc ra nhiều đoạn nhỏ và cho rằng mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì ô tô tăng tốc với một gia tốc không đổi

Thời gian tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2:

(m)

Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô di chuyển đều với tốc độ trung bình:

Vitb = 0,5(Vi1+Vi2)

Quãng đường tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2:

Quãng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V:

Bảng 3 9: Bảng kết quả giá trị tính toán các hệ số

V4 (m/s)

V5 (m/s)

V6 (m/s)

Pk1 (N)

Pk2 (N)

Pk3 (N)

Pk4 (N)

Pk5 (N)

Pk6 (N)