Ống thông hơi hàng hải hoạt động bằng cách tạo ra luồng không khí được kiểm soát giữa các không gian kín trên tàu và bầu không khí bên ngoài - cho không khí trong lành vào, đẩy không khí cũ hoặc bị ô nhiễm ra ngoài, đồng thời ngăn ngừa chênh lệch áp suất nguy hiểm, tích tụ hơi ẩm và tích tụ khí độc. trong hệ thống ống thông gió biển , những đường ống này tạo thành một mạng lưới liên kết các kênh nạp và xả phục vụ đồng thời các phòng máy, hầm hàng, thùng nhiên liệu, chỗ ở của thủy thủ đoàn và các khoảng trống.
Không giống như hệ thống thông gió của tòa nhà, hệ thống hàng hải phải hoạt động trong môi trường thù địch liên tục - phun nước mặn, lăn và nghiêng cực độ, thay đổi áp suất do tác động của sóng và rủi ro cháy/nổ do hơi nhiên liệu. Mọi thành phần, từ đường kính ống dẫn đến thiết kế đầu nắp, đều được thiết kế dựa trên những thực tế này. Bài viết này giải thích cách hệ thống hoạt động theo các nguyên tắc đầu tiên, đề cập đến các loại đường ống và ống dẫn chính, đồng thời hướng dẫn các yêu cầu pháp lý chi phối việc thiết kế và lắp đặt.
Ống thông hơi hoạt động dựa trên ba nguyên tắc vật lý chồng chéo - đối lưu tự nhiên, chênh lệch áp suất và dòng chảy do gió gây ra - tùy thuộc vào thiết kế và điều kiện vận hành của tàu.
Không khí ấm trong không gian kín (chẳng hạn như phòng máy hoặc hầm hàng) ít đậm đặc hơn không khí mát hơn bên ngoài. Sự chênh lệch mật độ này làm cho không khí ấm bốc lên và thoát ra ngoài lỗ thông hơi được đặt ở vị trí cao của không gian, trong khi không khí mát hơn bên ngoài đi vào qua các lỗ hút ở các vị trí thấp hơn. Trong một hệ thống được thiết kế tốt, vòng lặp thụ động này không cần năng lượng cơ học. Phòng máy trên các tàu lớn có thể tạo ra tải nhiệt vượt quá 500 kW , làm cho sức nổi nhiệt trở thành yếu tố thúc đẩy đáng kể cho việc thông gió tự nhiên ngay cả trước khi xem xét sử dụng quạt.
Khi một con tàu di chuyển trong không khí hoặc khi gió đi qua boong tàu, sự chênh lệch áp suất sẽ xuất hiện giữa phía đón gió và phía khuất gió. Quạt thông gió và đầu nấm được định hình để thu được áp suất động này và chuyển nó vào các ống dẫn. Đầu nắp đậy được định hướng phù hợp hướng vào gió có thể tạo ra áp suất tĩnh 5–25 năm ở tốc độ tàu thông thường - đủ để thông gió tự nhiên cho không gian kín nhỏ hơn mà không cần sự hỗ trợ của quạt.
Đối với những không gian không đủ luồng không khí tự nhiên - phòng máy, phòng bơm, ngăn chứa pin, hầm hàng kín - quạt ly tâm hoặc quạt hướng trục được tích hợp vào hệ thống ống dẫn. Quạt đẩy không khí qua mạng lưới ống dẫn ở tốc độ được kiểm soát, thường được đo bằng lượng thay đổi không khí mỗi giờ (ACH). Quy định SOLAS yêu cầu tối thiểu 6 ACH cho buồng máy và 20 ACH cho phòng bơm xử lý chất lỏng dễ cháy , điều này không thể đạt được một cách đáng tin cậy chỉ bằng các biện pháp tự nhiên trên hầu hết các tàu.
Một hệ thống ống thông gió biển hoàn chỉnh bao gồm một số bộ phận riêng biệt hoạt động nối tiếp. Hiểu từng phần tử là điều cần thiết để chỉ định, cài đặt hoặc xử lý sự cố hệ thống.
Không phải tất cả các ống thông hơi trên tàu đều phục vụ cùng một mục đích. Mỗi loại hệ thống được thiết kế cho các yêu cầu về không gian và mối nguy hiểm khi vận hành cụ thể.
Những nơi này phục vụ chỗ ở cho thủy thủ đoàn, hầm hàng và không gian máy móc. Chúng duy trì mức oxy có thể chấp nhận được, loại bỏ CO₂ và nhiệt, đồng thời kiểm soát độ ẩm. Đường kính ống được tính từ lưu lượng thể tích yêu cầu và vận tốc ống mục tiêu - thường 4–8 m/s đối với ống cấp và 6–10 m/s đối với ống xả trong không gian của phi hành đoàn. Vận tốc cao hơn gây ra mức ồn không thể chấp nhận được.
Mỗi thùng chứa chất lỏng trên tàu - dầu nhiên liệu, nước dằn, nước ngọt, dầu bôi trơn - đều cần có ống thông hơi để cho phép dịch chuyển không khí trong quá trình đổ đầy và giãn nở nhiệt của chất lỏng bên trong. Nếu không có lỗ thông hơi, việc đổ đầy bình sẽ tạo ra khóa thủy lực; quá áp có thể làm vỡ cấu trúc bể. Ống thông hơi của bể thường kết thúc:
Các khoảng trống (các khoang kết cấu trống giữa các két hoặc khoang) tích tụ khí độc - đặc biệt là hydro sunfua (H₂S) từ các két hàng liền kề hoặc khí mê-tan do chất hữu cơ phân hủy - và phải được thông gió trước khi vào. Ống thông hơi cho những không gian này thường ống mở đơn giản với màn chắn lửa , thường chỉ cung cấp một lần thay đổi không khí mỗi giờ dưới sự đối lưu tự nhiên, đủ để duy trì thông gió giữa các lần vào.
Tàu chở hàng rời, tàu container và tàu chở hàng tổng hợp cần có hệ thống thông gió trong hầm hàng để kiểm soát độ ẩm (ngăn ngừa hư hỏng do mồ hôi và ngưng tụ của hàng hóa), loại bỏ nhiệt từ hàng hóa tự phát nhiệt và pha loãng mọi khí sinh ra do quá trình phân hủy hàng hóa. Các hệ thống bao gồm từ các máy thông gió có nắp đậy tự nhiên đơn giản trên các tàu nhỏ hơn đến các hệ thống cơ khí được dẫn khí hoàn toàn trên các tàu chở hàng rời hiện đại có khả năng cung cấp 6–10 lần thay đổi không khí hoàn toàn mỗi giờ tới thể tích chứa 15.000–25.000 m³.
Phòng ắc quy, tủ đựng sơn, kho chứa bình gas và phòng máy bơm yêu cầu hệ thống thông gió xả chuyên dụng thải ra xa nguồn đánh lửa . Các hệ thống này thường được đánh giá cho Phân loại khu vực nguy hiểm Vùng 1 hoặc Vùng 2 theo tiêu chuẩn IEC 60079, nghĩa là tất cả các bộ phận điện bao gồm động cơ quạt phải có xếp hạng chống cháy nổ (Ex-d) hoặc tăng độ an toàn (Ex-e).
Lựa chọn vật liệu cho ống thông gió biển được thúc đẩy bởi khả năng chống ăn mòn, hiệu suất cháy, trọng lượng và khả năng tương thích với các không gian mà chúng phục vụ. Không có vật liệu đơn lẻ nào là tối ưu toàn diện.
| Chất liệu | Ứng dụng điển hình | Lợi thế chính | Hạn chế chính |
|---|---|---|---|
| Thép nhẹ mạ kẽm | Chỗ ở, chỗ để máy móc | Chi phí thấp, độ bền cao, chế tạo dễ dàng | Ăn mòn trong không gian ẩm ướt; lớp mạ kẽm xuống cấp theo thời gian |
| Nhôm cấp hàng hải (5052/5083) | Đầu thông hơi trên boong, ống trên boong | Nhẹ, chống ăn mòn tuyệt vời | Chi phí cao hơn; nguy cơ ăn mòn điện gần kết cấu thép |
| GRP/FRP (sợi thủy tinh) | Tàu chở hóa chất, ống thông hơi đáy tàu | Không bị ăn mòn, kháng hóa chất | Khả năng chống cháy thấp hơn; giòn dưới tác động |
| Thép không gỉ (316L) | Ống thông hơi thùng, đầu xả | Khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt vượt trội | Đắt tiền; nặng khi chạy ống dẫn lớn |
| Ống dẫn mềm (nhôm/mylar composite) | Kết nối cuối cùng với lưới tản nhiệt, cửa hút gió | Hấp thụ rung động; dễ dàng cài đặt trong không gian chật hẹp | Không chống cháy; dễ bị xoắn nếu uốn cong quá mạnh |
Các hiệp hội phân loại (Lloyd's Register, DNV, Bureau Veritas) chỉ định các loại vật liệu tối thiểu cho từng vùng ứng dụng. Các đường ống đi qua các vách ngăn cháy phải được làm bằng thép có độ dày tối thiểu 3 mm đối với các phân đội hạng A, bất kể vật liệu được sử dụng ở nơi nào khác trong hệ thống.
Đường kính ống thông hơi không được chọn tùy ý - nó được tính toán từ thể tích luồng khí cần thiết, vận tốc ống dẫn có thể chấp nhận được và mức giảm áp suất cho phép trên toàn hệ thống. Việc hiểu sai điều này sẽ dẫn đến việc thông gió không đủ hoặc tiêu thụ quá nhiều năng lượng từ những chiếc quạt quá khổ.
Mối quan hệ kích thước cơ bản là:
Q = A × V - trong đó Q là luồng không khí tính bằng m³/s, A là diện tích mặt cắt ngang của ống dẫn tính bằng m2 và V là tốc độ không khí trung bình tính bằng m/s.
Đối với không gian máy móc 800 m³ cần 6 ACH (số lần thay đổi không khí mỗi giờ):
Trong thực tế, việc chạy ống dẫn bao gồm các khúc cua, chuyển tiếp và bộ giảm chấn gây ra tổn thất áp suất. Chúng được tính toán bằng cách sử dụng các phương pháp có chiều dài tương đương hoặc bảng giảm áp suất. Sau đó, quạt được chọn để vượt qua tổng lực cản của hệ thống ở luồng khí thiết kế - thường được biểu thị dưới dạng tổng áp suất tĩnh tính bằng Pascal .
Đặc biệt đối với ống thông hơi bể, đường kính ống phải đáp ứng được tốc độ nạp chất lỏng tối đa mà không tạo ra quá áp. Quy tắc phân loại thường yêu cầu diện tích mặt cắt ngang của lỗ thông hơi bể ít nhất phải bằng 1,25× diện tích của ống nạp để đảm bảo sự dịch chuyển không khí tự do trong quá trình vận hành bơm.
Một trong những thách thức kỹ thuật đòi hỏi khắt khe nhất trong thông gió hàng hải là thiết kế các đầu thông hơi cho phép luồng không khí trong mọi điều kiện đồng thời ngăn nước biển xâm nhập vào hệ thống ống dẫn. Nước xâm nhập qua các ống thông hơi là nguyên nhân được ghi nhận gây ngập tàu, hư hỏng về điện và mất mát hàng hóa.
Quạt thông gió dạng nắp truyền thống là một mui xe cong được gắn trên đế xoay có thể được định hướng hướng vào hoặc tránh gió. Khi chuyển thành gió, nó hoạt động như một cửa hút gió; quay 180° nó trở thành ống xả. Máy thở có nắp có hiệu quả trong tốc độ tàu trên 4–5 hải lý nhưng cung cấp luồng không khí không đáng kể trong điều kiện yên tĩnh. Chúng không có khả năng loại trừ nước vốn có và dựa vào chiều cao đường ống cũng như bất kỳ vách ngăn bên trong nào để hạn chế nước xâm nhập trong điều kiện phun.
Các lỗ thông hơi hình nấm có nắp hình vòm trên lỗ ống, có khe hở theo chu vi cho luồng không khí lưu thông. Mái vòm làm chệch hướng nước xuống. Họ là không định hướng và có lò xo để đóng dưới tác động của sóng, khiến chúng phù hợp với các vị trí trên boong thời tiết trên các tàu nhỏ và các cửa sập đôi khi có thể bị ngập nước. Luồng khí bị hạn chế so với nắp che - thường phù hợp với những không gian yêu cầu ít hơn 2–3 ACH .
Máy thở dorade - được sử dụng rộng rãi trên du thuyền buồm và tàu thương mại nhỏ - đặt một hộp kín nước giữa nắp boong và lỗ thông gió bên dưới boong. Không khí đi vào nắp và đi qua hộp; bất kỳ lượng nước nào lọt vào sẽ rơi xuống đáy hộp và thoát ra ngoài qua các ống thoát nước, trong khi luồng không khí tiếp tục đi xuống đường ống bên trong. Một dorade được thiết kế tốt có thể loại bỏ hơn 95% lượng nước chảy vào đồng thời duy trì luồng không khí tự nhiên hữu ích — một tiêu chuẩn hiệu suất được ghi nhận trong các nghiên cứu của Hiệp hội Kiến trúc sư Hải quân và Kỹ sư Hàng hải (SNAME).
Các tấm có mái che cố định được sử dụng ở các vị trí boong có mái che - trên các mặt của khối nhà ở, trong các lỗ hở của thân phễu và trên các bề mặt cấu trúc thượng tầng. Góc lưỡi lam (thường Độ dốc xuống 45° ) và sự chồng chéo của các cánh được thiết kế để loại trừ mưa và phun trong khi vẫn duy trì một khu vực thoáng đãng 40–60% tổng diện tích tấm nền cho luồng không khí.
Hệ thống ống thông gió giúp di chuyển không khí một cách hiệu quả cũng tạo ra những con đường mà qua đó lửa, khói và nhiệt có thể truyền từ không gian này sang không gian khác. Đây là một trong những thách thức thiết kế nghiêm trọng nhất trong kỹ thuật thông gió biển và được quản lý chặt chẽ.
SOLAS Chương II-2 yêu cầu hệ thống thông gió phục vụ buồng máy, chỗ ở và khoang chở hàng phải bao gồm các tính năng an toàn cháy nổ sau:
Các tàu lớn hiện đại cũng được kết hợp hệ thống điều áp cho các trạm tập trung an toàn — thông gió áp suất dương duy trì các đường sơ tán không có khói bằng cách giữ áp suất hành lang cao hơn áp suất ngăn liền kề một chút, ngăn khói xâm nhập ngay cả khi cửa mở.
Hệ thống ống thông gió hàng hải phải tuân theo khung pháp lý nhiều lớp. Việc tuân thủ được xác minh trong quá trình khảo sát phân cấp và kiểm tra của quốc gia treo cờ. Các quy định chính bao gồm:
| Tiêu chuẩn/Quy định | Cơ quan phát hành | Yêu cầu chính được đáp ứng |
|---|---|---|
| SOLAS Chương II-1, Quy định 35 | IMO | Thông gió buồng máy; yêu cầu tối thiểu 6 ACH |
| SOLAS Chương II-2, Quy định 9 & 20 | IMO | Van chống cháy, xuyên ống, ngắt quạt, vật liệu không cháy |
| Công ước về đường tải, Phụ lục I | IMO | Chiều cao ống thông hơi tối thiểu phía trên boong mạn khô; yêu cầu đóng thiết bị |
| IEC 60092-502 | IEC | Thông gió tàu chở dầu; xếp hạng thiết bị điện thông gió khu vực nguy hiểm |
| Phụ lục VI MARPOL | IMO | Kiểm soát phát thải hơi để thông hơi két hàng trên tàu chở dầu |
| Quy tắc đăng ký tàu của DNV / Lloyd's | Xã hội đẳng cấp | Chất liệu grades, duct thicknesses, installation details, testing requirements |
| ISO 7547 / ISO 8861 | ISO | Tiêu chuẩn thiết kế điều hòa không khí và thông gió cho chỗ ở của thuyền viên |
Công ước về đường tải quốc tế đáng được quan tâm cụ thể đối với các yêu cầu về chiều cao ống thông hơi. Đối với các tàu hoạt động không hạn chế, chiều cao tối thiểu phía trên boong mạn khô là 900 mm ở vị trí tiếp xúc và 760 mm ở vị trí có mái che . Các ống dưới độ cao này phải có thiết bị đóng cố định gắn liền để có thể vận hành từ vị trí dễ tiếp cận.
Sự cố hệ thống thông gió trên tàu đã góp phần gây hư hỏng hàng hóa, sự cố về sức khỏe của thủy thủ đoàn, hỏa hoạn và trong trường hợp nghiêm trọng là tổn thất tàu. Hiểu các dạng hư hỏng là điều cần thiết cho việc lập kế hoạch bảo trì.
Các ống thép mạ kẽm ở các không gian ẩm ướt (khu vực đáy tàu, khoang thông hơi két dằn, hầm hàng lạnh) bị ăn mòn cả bên trong lẫn bên ngoài. Các ống dẫn đục lỗ cho phép hơi ẩm, sâu bệnh và lửa đi qua các lối đi đã định. Khoảng thời gian kiểm tra được khuyến nghị là 12–24 tháng cho các ống dẫn trong môi trường có độ ẩm cao, với kiểm tra độ dày siêu âm tại các khu vực nghi ngờ.
Màn chắn lửa trên ống thông hơi của bình nhiên liệu tích tụ cặn muối, hạt rỉ sét và sinh vật biển. Màn chắn lửa bị chặn trên lỗ thông hơi của bình nhiên liệu có thể gây ra áp suất bể quá cao trong quá trình đổ đầy, dẫn đến hư hỏng cấu trúc hoặc hỏng miếng đệm . Các tấm chắn lửa phải được loại bỏ, làm sạch và kiểm tra tại mỗi ụ tàu - hoặc thường xuyên hơn nếu tàu hoạt động ở vùng nước ven biển có hoạt động sinh học.
Bộ giảm chấn chống cháy là thiết bị thụ động có thể bị kẹt ở vị trí mở do ăn mòn, tích tụ sơn hoặc hư hỏng cơ học. Việc kiểm tra hoạt động hàng năm - kích hoạt vật lý từng van điều tiết và xác nhận việc đóng hoàn toàn - là yêu cầu của các quy tắc xã hội có giai cấp. Các nghiên cứu về báo cáo thương vong do hỏa hoạn của IMO đã xác định các bộ giảm chấn cứu hỏa không hoạt động được là một yếu tố góp phần gây ra một tỷ lệ đáng kể các vụ cháy lớn trên tàu.
Trong suốt thời gian hoạt động của tàu, các ống dẫn tích tụ cặn dầu mỡ (đặc biệt là từ ống xả của bếp), mảnh vụn cách nhiệt và các sửa đổi trái phép (cáp chạy qua ống dẫn, các nhánh ống dẫn bị bịt kín). Những điều này làm giảm mặt cắt ngang hiệu quả và có thể làm giảm luồng không khí xuống 40–60% công suất thiết kế mà không kích hoạt bất kỳ báo động nào. Việc đo luồng không khí thường xuyên tại các lưới quan trọng bằng máy đo gió, so với hồ sơ vận hành, xác định những tổn thất lũy tiến này trước khi chúng trở nên nghiêm trọng.
Lựa chọn giữa thông gió tự nhiên và cơ học — hoặc phương pháp kết hợp — là một quyết định thiết kế cơ bản có liên quan đến mức tiêu thụ năng lượng, độ tin cậy, tiếng ồn và tuân thủ quy định.
| Loại không gian | Thông gió tự nhiên | Thông gió cơ học | Phương pháp đề xuất |
|---|---|---|---|
| Hầm hàng mở (tàu chở hàng rời) | Phù hợp với hàng hóa thông thường | Cần thiết cho hàng hóa tự nóng lên hoặc nhạy cảm với độ ẩm | Hybrid (dự phòng cơ học tự nhiên) |
| Phòng máy chính | Không đủ - tải nhiệt quá cao | bắt buộc; tối thiểu 6 ACH (SOLAS) | Chỉ cơ khí |
| Chỗ ở của thuyền viên | Có thể sử dụng ở vùng nhiệt đới với cách bố trí nắp che tốt | Cần thiết để kiểm soát khí hậu ở mọi vĩ độ | Cơ khí (với HVAC) |
| Bể chứa dầu nhiên liệu | Đầy đủ - chỉ cần ống thông hơi thụ động | Không bắt buộc; làm tăng nguy cơ đánh lửa | Chỉ tự nhiên |
| Phòng bơm (tàu chở dầu) | Hoàn toàn không đủ | bắt buộc; tối thiểu 20 ACH (SOLAS) | Chỉ cơ khí (Ex-rated fans) |
| Không gian trống và khoang cách ly | Thích hợp để bảo trì thông gió | Quạt di động được sử dụng để vào không gian hạn chế | Cơ khí cầm tay tự nhiên để nhập cảnh |
Việc bảo trì hiệu quả hệ thống ống thông gió hàng hải không chỉ là nghĩa vụ pháp lý mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của thuyền viên, tình trạng hàng hóa và chi phí vận hành tàu. Danh sách kiểm tra sau đây bao gồm các nhiệm vụ bảo trì tối thiểu theo khoảng thời gian:
Giới thiệu về ống xoắn ốc biển Trong môi trường đòi hỏi khắt khe của ngành hàng hải, hệ thống phân phối và xả khí đáng tin cậy là rất quan trọng...
READ MOREGiới thiệu về dây thừng biển Dây thừng biển là gì? Dây thừng biển , thường được gọi là đường trong thuật ngữ hàng hải, là thành phần cơ...
READ MOREGiới thiệu Trong thế giới toàn cầu hóa ngày nay, nhu cầu làm lạnh tàu hiệu quả và đáng tin cậy đã trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Khi t...
READ MORE1. Giới thiệu về Tấm kho lạnh hàng hải và vai trò của chúng trong bảo quản hải sản Tấm bảo quản lạnh hàng hải là thành...
READ MORE+86 18036286112
Số 11, đường Jinli East, thị trấn Hengji, huyện Jianhu, thành phố Diêm Thành, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc
Bản quyền © Jiangsu Shenkai Marine Equipment Co.,Ltd. Mọi quyền được bảo lưu.
Các nhà sản xuất thiết bị hàng hải tùy chỉnh