Các vị trí ứng dụng của đồng hồ đo lưu lượng tàu biển

Trong vận hành tàu biển, đồng hồ đo lưu lượng là thiết bị giám sát then chốt nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng quy chuẩn phát thải và kiểm soát chi phí. Ứng dụng của chúng bao gồm các hệ thống trọng tâm như điện, truyền động, dằn và phòng cháy chữa cháy. Các điều kiện vận hành khác nhau của những hệ thống này đặt ra những yêu cầu cụ thể đối với việc lựa chọn loại đồng hồ đo lưu lượng và vị trí lắp đặt. Bài viết này trình bày một cách hệ thống về các vị trí ứng dụng của đồng hồ đo lưu lượng trong các khu vực cốt lõi của tàu, giải thích giá trị của chúng kết hợp với các tiêu chuẩn ngành và điều kiện vận hành thực tế, từ đó cung cấp cơ sở tham khảo cho vận hành, bảo trì tàu và lựa chọn thiết bị.

1. Hệ thống nguồn cốt lõi: Khu vực trọng tâm để giám sát lưu lượng trong mạch thiết bị chính.

Là "trái tim vận hành" của con tàu, động cơ chính phụ thuộc vào việc giám sát lưu lượng chính xác để cung cấp nhiên liệu, bảo vệ bôi trơn và điều khiển nhiệt độ nhằm ngăn ngừa các sự cố như mất công suất và mài mòn linh kiện do nguồn cung cấp môi chất bất thường. Dưới đây là các vị trí ứng dụng chính của đồng hồ đo lưu lượng trong các mạch liên quan đến động cơ chính:

1.1 Mạch cung cấp nhiên liệu động cơ chính : Các điểm lắp đặt chính bao gồm đường ống chính từ đầu ra bình nhiên liệu đến bơm nhiên liệu động cơ chính, đầu vào và đầu ra của bộ lọc nhiên liệu, cũng như đầu vào của bơm phun nhiên liệu. Tại đây phải chọn một đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu phù hợp với "Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống đồng hồ lưu lượng khối lượng Coriolis cấp nhiên liệu hàng hải". Chức năng cốt lõi của thiết bị là giám sát tốc độ dòng cấp nhiên liệu theo thời gian thực, đảm bảo phân phối nhiên liệu đều tới từng xy-lanh, đồng thời cung cấp dữ liệu chính xác cho việc thống kê tiêu hao nhiên liệu và tính toán hiệu suất động cơ. Việc giám sát này hiệu quả ngăn ngừa tình trạng giảm công suất động cơ do cung cấp nhiên liệu không đủ, hoặc lãng phí nhiên liệu và phát thải quá mức do cung cấp dư.

1.2 Mạch tuần hoàn dầu bôi trơn động cơ chính : Bao gồm đầu ra của bơm dầu bôi trơn, đầu vào và đầu ra của bộ làm mát dầu bôi trơn, đầu vào và đầu ra của bộ lọc dầu bôi trơn, cũng như các đường ống nhánh tại mỗi điểm bôi trơn trên động cơ chính. Đồng hồ đo lưu lượng dầu bôi trơn được dùng để giám sát tốc độ dòng chảy của dầu bôi trơn tuần hoàn, đảm bảo các bộ phận chuyển động chính như trục khuỷu, thanh truyền và ống lót xi-lanh của động cơ chính được bôi trơn đầy đủ, ngăn ngừa hư hỏng do ma sát khô gây ra bởi lưu lượng dầu bôi trơn không đủ. Ngoài ra, sự thay đổi lưu lượng có thể giúp dự đoán các sự cố như tắc nghẽn đường ống dẫn dầu bôi trơn hoặc hỏng bơm dầu.

1.3 Mạch nước làm mát động cơ chính : Được chia thành mạch làm mát nước ngọt và mạch làm mát nước biển. Trong mạch làm mát nước ngọt, các lưu lượng kế điện từ được lắp đặt tại cửa xả của bơm nước ngọt, đầu vào và đầu ra của mạch nước làm mát áo xi lanh động cơ chính, cũng như đầu vào và đầu ra của mạch nước làm mát bộ làm mát trung gian. Trong mạch làm mát nước biển, chúng được lắp đặt tại cửa xả của bơm nước biển, đầu vào và đầu ra phía bên nước biển của thiết bị làm mát nước ngọt, và đầu vào và đầu ra phía bên nước biển của thiết bị làm mát dầu bôi trơn. Chức năng của chúng là giám sát vận tốc và lưu lượng nước làm mát, đảm bảo nhiệt độ của từng bộ phận động cơ chính được kiểm soát trong phạm vi hợp lý, tránh hiện tượng quá nhiệt động cơ do lưu lượng làm mát không đủ, đồng thời phát hiện kịp thời các sự cố như rò rỉ ống dẫn nước làm mát hoặc tắc nghẽn thiết bị trao đổi nhiệt.

2. Hệ thống truyền động: Giám sát bôi trơn và làm mát để đảm bảo đầu ra lực đẩy.

Hệ thống truyền động trực tiếp quyết định tốc độ và lực đẩy của tàu, đồng thời việc bôi trơn và làm mát các thành phần cốt lõi (trục chân vịt, hệ thống truyền động dòng nước) ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định trong vận hành. Việc ứng dụng đồng hồ đo lưu lượng trong hệ thống này tập trung vào kiểm soát lưu lượng môi chất bôi trơn và làm mát, cụ thể tại các vị trí sau:

2.1 Mạch bôi trơn và làm mát trục chân vịt : Trong hệ thống bôi trơn ống đuôi trục chân vịt, một đồng hồ đo lưu lượng dầu được lắp đặt để giám sát lưu lượng tuần hoàn của dầu bôi trơn, đảm bảo sự bôi trơn đầy đủ giữa trục đuôi và ổ đỡ, ngăn ngừa mài mòn hoặc kẹt trục; nếu sử dụng ống đuôi làm mát bằng nước, cần phải lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng tại cả đầu vào và đầu ra của nước làm mát để đảm bảo hiệu quả làm mát.

2.2 Mạch hệ thống truyền động dòng nước: Đối với các tàu sử dụng truyền động dòng nước, các đồng hồ đo lưu lượng được lắp đặt tại đầu vào của bơm đẩy thủy lực, đầu ra vòi phun hoặc mạch nước làm mát để giám sát lưu lượng đầu vào, lưu lượng tia phun và vận tốc nước làm mát, đảm bảo đầu ra lực đẩy ổn định của hệ thống truyền động và ngăn ngừa hiện tượng cavitation ở bơm đẩy hoặc quá nhiệt các bộ phận do lưu lượng bất thường.

3. Hệ thống nguồn điện phụ: Đảm bảo hoạt động ổn định của bộ phận phụ (máy phát điện).

Động cơ phụ (máy phát điện diesel) là lõi của hệ thống cung cấp điện cho tàu, độ ổn định trong vận hành của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động bình thường của toàn bộ thiết bị điện trên tàu. Tương tự như động cơ chính, việc giám sát lưu lượng ở động cơ phụ tập trung vào cấp nhiên liệu, tuần hoàn dầu bôi trơn và các mạch làm mát. Các vị trí và chức năng chính như sau:

3.1 Mạch cấp nhiên liệu động cơ phụ : Đường ống từ thùng nhiên liệu đến bơm nhiên liệu động cơ phụ, lối vào và lối ra của bộ lọc nhiên liệu được trang bị đồng hồ đo lưu lượng nhiên liệu để theo dõi mức tiêu thụ nhiên liệu và lưu lượng cung cấp cho động cơ phụ, đảm bảo đầu ra công suất ổn định của động cơ phụ và cung cấp dữ liệu cho thống kê tổng mức tiêu thụ năng lượng của tàu.

3.2 Vòng tuần hoàn nhớt bôi trơn động cơ phụ : Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nhớt tại lối ra bơm nhớt, lối vào và lối ra bộ làm mát nhớt và bộ lọc nhớt nhằm đảm bảo việc bôi trơn đầy đủ cho tất cả các bộ phận chuyển động của động cơ phụ và dự đoán sự cố hệ thống nhớt bôi trơn.

3.3 Mạch làm mát động cơ phụ : Mạch làm mát nước ngọt, lối ra bơm nước ngọt, bộ làm mát trung gian, lối vào và lối ra nước làm mát áo xi-lanh, mạch làm mát nước biển, lối ra bơm nước biển và lối vào/lối ra phía nước biển của thiết bị trao đổi nhiệt, các đồng hồ đo lưu lượng được lắp đặt để theo dõi lưu lượng làm mát và ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt của động cơ phụ.

4. Hệ thống nước dằn: Điều khiển lưu lượng để xả nước và ổn định hành trình phù hợp quy định

Các hệ thống nước dằn đảm bảo an toàn hàng hải bằng cách điều chỉnh độ chìm và lực nổi của tàu, đóng vai trò quan trọng đặc biệt trong các điều kiện không tải và bán tải. Theo yêu cầu tuân thủ Công ước Quản lý Nước Dằn của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), các lưu lượng kế chủ yếu được lắp đặt tại các vị trí sau:

4.1 Đường ống đầu vào và đầu ra của bơm nước dằn : Giám sát lưu lượng bơm và xả nước dằn, kiểm soát chính xác lượng nước bơm vào hoặc xả ra khỏi từng khoang dằn, tránh hiện tượng nghiêng tàu và thiếu ổn định do điều chỉnh nước dằn không đúng cách; đồng thời, dữ liệu lưu lượng có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái hoạt động của bơm dằn cũng như phát hiện tắc nghẽn hoặc rò rỉ trong đường ống.

4.2 Đường ống Hệ thống Xử lý Nước Dằn : Theo yêu cầu của Công ước Quản lý Nước dằn của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), các tàu phải được trang bị hệ thống xử lý nước dằn. Các lưu lượng kế cần được lắp đặt tại cửa hút, cửa xả và cửa thải của hệ thống xử lý để giám sát dòng chảy trong quá trình xử lý, đảm bảo hệ thống hoạt động đúng theo các thông số thiết kế, bảo đảm nước dằn thải ra đạt tiêu chuẩn và tránh gây ô nhiễm môi trường biển.

5. Hệ thống phòng cháy chữa cháy: Giám sát và đảm bảo nguồn cung cấp môi chất trong các tình huống khẩn cấp.

Các hệ thống chữa cháy trên tàu được chia thành nhiều hệ thống con, bao gồm chữa cháy bằng nước và chữa cháy bằng foam. Trong các tình huống cháy khẩn cấp, lượng cung cấp đủ của chất chữa cháy trực tiếp quyết định hiệu quả dập lửa. Vai trò cốt lõi của đồng hồ đo lưu lượng trong hệ thống này là giám sát tốc độ dòng chảy của chất liệu, đảm bảo đáp ứng nhu cầu chữa cháy ở các khu vực khác nhau. Các vị trí ứng dụng cụ thể bao gồm:

5.1 Đường ống chính đầu ra bơm chữa cháy và các đường ống nhánh : Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nước chữa cháy để giám sát lưu lượng nước cấp ra, đảm bảo đáp ứng nhu cầu chữa cháy tại các khu vực khác nhau (như phòng máy, khoang hàng, boong tàu, v.v.). Đồng thời, sự thay đổi lưu lượng có thể được dùng để xác định ống dẫn chữa cháy có thông suốt hay không và bơm chữa cháy có đang hoạt động bình thường hay không.

5.2 Đường ống hệ thống chữa cháy bằng foam: Lắp đặt các đồng hồ đo lưu lượng tại đầu ra của bể chứa dung dịch tạo bọt và tại đầu vào, đầu ra của bộ trộn bọt để giám sát lưu lượng cấp dung dịch tạo bọt và tỷ lệ pha trộn hỗn hợp bọt, nhằm đảm bảo hiệu quả chữa cháy bằng bọt và tránh thất bại trong chữa cháy do lưu lượng dung dịch tạo bọt không đủ hoặc tỷ lệ pha trộn không phù hợp.

6. Hệ thống nước sinh hoạt và nước uống: quản lý tài nguyên và giám sát phát thải môi trường

Hệ thống nước sinh hoạt và nước uống có liên quan trực tiếp đến điều kiện sống của các thành viên thủy thủ đoàn và việc tuân thủ quy định môi trường biển. Các đồng hồ đo lưu lượng dạng tua-bin chủ yếu được sử dụng để giám sát lưu lượng trong sản xuất nước ngọt, cấp nước uống và xả nước thải, nhằm đạt được việc quản lý tài nguyên hợp lý và xả thải đúng quy định. Vị trí cụ thể:

6.1 Các đường ống đầu vào và đầu ra của thiết bị tách nước: Các đồng hồ đo lưu lượng tuabin được lắp đặt tại cửa hút nước biển và cửa xả nước ngọt của máy tạo nước trên tàu (thiết bị khử muối nước biển) để giám sát khối lượng xử lý nước biển và sản lượng nước ngọt, đánh giá hiệu suất làm việc của máy tạo nước, đồng thời đảm bảo sản lượng nước ngọt đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của thủy thủ đoàn.

6.2 Cửa xả bồn chứa nước uống và đường ống cấp nước : Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nước uống để giám sát lưu lượng cấp và mức tiêu thụ nước uống, hỗ trợ quản lý tài nguyên nước, tránh lãng phí và phát hiện kịp thời các sự cố rò rỉ trên đường ống cấp nước.

6.3 Đường ống hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt : Các đồng hồ đo lưu lượng điện từ được lắp đặt tại đầu ra của bể thu gom nước thải sinh hoạt, đầu vào và đầu ra của thiết bị xử lý nước thải, cũng như tại cửa xả để giám sát lưu lượng nước thải đã qua xử lý và lưu lượng xả, đảm bảo hệ thống xử lý nước thải vận hành đúng theo quy định và nước thải xả ra đáp ứng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường biển.

7. Các hệ thống phụ trợ khác: Giám sát thích ứng giao thông với các chức năng cụ thể

Ngoài các hệ thống cốt lõi, các hệ thống phụ trợ như điều hòa tàu, hơi nước và khí trơ cũng cần được trang bị đồng hồ đo lưu lượng theo yêu cầu chức năng để đảm bảo thực hiện ổn định các chức năng cụ thể. Các ứng dụng cụ thể như sau:

7.1 Hệ thống Điều hòa Không khí và Thông gió: Lắp đặt các đồng hồ đo lưu lượng tại các đầu ra bơm của hệ thống nước làm mát điều hòa không khí và hệ thống nước lạnh, cũng như tại đầu vào và đầu ra của thiết bị trao đổi nhiệt để giám sát lưu lượng nước làm mát/nước lạnh và tốc độ dòng chảy, đảm bảo hiệu quả làm mát/sưởi ấm của hệ thống điều hòa không khí, đồng thời tránh giảm hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt hoặc hư hỏng thiết bị do dòng chảy bất thường.

7.2 Hệ thống hơi nước (tàu chở hàng/tàu du lịch, v.v.): Đối với các tàu được trang bị nồi hơi hơi nước, các đồng hồ đo lưu lượng được lắp đặt trên các đường ống cấp nước nồi hơi và đường ống dẫn hơi ra để giám sát lượng nước cấp nồi hơi và sản lượng hơi, đảm bảo mức nước nồi hơi ổn định và nguồn cung cấp hơi đầy đủ, đồng thời cung cấp dữ liệu cho việc tính toán hiệu suất nồi hơi.

7.3 Hệ thống khí trơ (dành cho tàu chở dầu) : Hệ thống khí trơ của tàu chở dầu được sử dụng để bơm khí trơ vào các khoang chứa dầu nhằm ngăn ngừa nguy cơ nổ do khí dễ cháy trong các khoang. Đồng hồ đo lưu lượng được lắp đặt tại đầu ra của máy phát khí trơ và đường ống cung cấp khí trơ để giám sát lưu lượng cung cấp khí trơ và đảm bảo nồng độ khí trơ trong các khoang đạt tiêu chuẩn an toàn.

Tóm tắt

các lưu lượng kế trên tàu biển tập trung vào "ổn định năng lượng, an toàn hàng hải, tuân thủ môi trường và vận hành, bảo trì hiệu quả", bao gồm các đường ống quan trọng trong toàn bộ chuỗi cung ứng, từ thiết bị năng lượng chính đến các hệ thống phụ trợ phục vụ sinh hoạt. Kết hợp giữa tiêu chuẩn ngành với điều kiện vận hành thực tế, việc lựa chọn lưu lượng kế cho các vị trí khác nhau cần xem xét cẩn thận các đặc tính của môi chất (dầu nhiên liệu, dầu bôi trơn, nước biển, v.v.), điều kiện áp suất và nhiệt độ, yêu cầu về độ chính xác cũng như môi trường lắp đặt. Ví dụ, lưu lượng kế khối lượng Coriolis hoặc lưu lượng kế tua-bin được ưu tiên sử dụng để đo đếm dầu nhiên liệu; lưu lượng kế điện từ phù hợp với các môi chất dẫn điện có lẫn tạp chất hoặc nước biển; và lưu lượng kế siêu âm có thể được dùng cho các đường ống có đường kính lớn. Việc lựa chọn vị trí lắp đặt và loại lưu lượng kế phù hợp là yếu tố then chốt nhằm đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả cho con tàu trong suốt vòng đời sử dụng.