Một số giải pháp góp phần khai thác an toàn và hiệu quả hệ động lực tàu cá

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2016<br /> <br /> VAÁN ÑEÀ TRAO ÑOÅI<br /> <br /> MỘT SỐ GIẢI PHÁP GÓP PHẦN KHAI THÁC AN TOÀN VÀ HIỆU QUẢ<br /> HỆ ĐỘNG LỰC TÀU CÁ<br /> SOME MEASURES CONTRIBUTING SAFE AND EFFICIENT EXPLOITATION TO<br /> MAIN ENERGY EQUIPMENT OF SMALL FISHING BOATS<br /> Nguyễn Đình Long1<br /> Ngày nhận bài: 23/02/2016; Ngày phản biện thông qua: 15/5/2016; Ngày duyệt đăng: 15/6/2016<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Việc khai thác an toàn và hiệu quả hệ động lực tàu cá không chỉ có ý nghĩa về kinh tế mà còn góp phần<br /> đáng kể trong việc đảm bảo an toàn cho tàu và người trên tàu.<br /> Từ khóa: Hệ động lực, tàu cá, khai thác, an toàn, hiệu quả<br /> ABSTRACT<br /> The safe and efficient exploitation of main energy equipment not only brings economical benefits, but also<br /> contributes significantly to ensure the safety of small fishing boats and their crew.<br /> Key words: Main energy equipment, fishing boat, exploitation, safe, efficient<br /> I. MỞ ĐẦU<br /> Với hơn 3 nghìn km bờ biển, nước ta được<br /> thiên nhiên ưu đã về tiềm năng biển. Hoạt<br /> động khai thác thủy sản không chỉ mang lại lợi<br /> ích kinh tế mà còn cả lợi ích về an ninh quốc<br /> phòng và đặc biệt là về mặt xã hội, giải quyết<br /> công ăn việc làm cho một số lượng lớn lao<br /> động của cư dân ven biển.<br /> Trong những năm gần đây, Nhà nước đã<br /> chú trọng đến việc phát triển ngành thủy sản<br /> nói chung và khai thác thủy sản nói riêng theo<br /> hướng bền vững, thể hiện ở chỗ đã dành sự<br /> quan tâm đặc biệt đến hoạt động khai thác<br /> thủy sản thông qua chương trình phát triển<br /> đội tàu đánh bắt xa bờ từ năm 1997, đặc<br /> biệt là Nghị định 67/2014/NĐ-CP và Nghị<br /> định 89/2015/NĐ-CP của Chính phủ về một<br /> số chính sách phát triển thủy sản nhằm tạo<br /> điều kiện thuận lợi hơn nữa cho ngư dân<br /> vươn khơi bám biển, cùng với việc đẩy mạnh<br /> <br /> 1<br /> <br /> các hoạt động nghiệp vụ nhằm đảm bảo an<br /> toàn cho người và tàu thuyền khi hoạt động<br /> trên biển.<br /> Tuy nhiên, nghề cá nước ta vẫn là nghề<br /> cá nhân dân, với 2 đặc điểm chính: tàu thuyền<br /> thuộc loại nhỏ, chủ yếu được đóng bằng gỗ<br /> (hơn 95%) theo kinh nghiệm dân gian; người<br /> sử dụng không được đào tạo có hệ thống nên<br /> việc khai thác tốt tàu và thiết bị là không thể.<br /> Đồng thời, điều kiện hoạt động của tàu cá rất<br /> khắc nghiệt, mọi sự trục trặc của tàu và thiết bị<br /> đều là nguy cơ có thể dẫn đến mất an toàn cho<br /> tàu và người. Thực tế cho thấy số tai nạn tàu cá<br /> hàng năm có nguồn gốc do máy móc hư hỏng<br /> chiếm số lượng lớn. Theo số liệu của Tổng cục<br /> Thủy sản Bộ NN-PTNT, chỉ trong 5 năm (20072012), cả nước đã xảy ra hơn 4.700 vụ tai nạn<br /> tàu cá, làm chết 427 người, mất tích 213 người<br /> và gần 1.400 người bị thương; hơn 60% số vụ<br /> tai nạn là do tàu hỏng máy[1].<br /> <br /> Khoa Kỹ thuật giao thông – Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 143<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> Do đó, vấn đề là làm thế nào để góp phần<br /> khai thác an toàn và hiệu quả hệ động lực<br /> tàu cá.<br /> II. NỘI DUNG<br /> 1. Cơ sở vấn đề<br /> Trên tàu thủy nói chung và tàu cá nói riêng,<br /> hệ động lực (chủ yếu là động cơ chính) được<br /> ví như “trái tim” của con tàu. Nếu có sự hỏng<br /> hóc ở hệ động lực thì con tàu không thể hoạt<br /> động được, nghĩa là không thực hiện được<br /> nhiệm vụ đặt ra, đồng thời lúc này nguy cơ mất<br /> an toàn cho tàu và người rất cao.<br /> Thông thường, lỗi kỹ thuật do chế tạo rất<br /> hiếm gặp, máy móc không đảm bảo an toàn<br /> chủ yếu do sử dụng. Trước tiên là việc lựa<br /> chọn động cơ chính (máy chính) và chân vịt<br /> trang bị cho tàu không đảm bảo sự phù hợp<br /> với tàu, tiếp theo là khâu khai thác: vận hành,<br /> bảo dưỡng, sửa chữa.<br /> Thực tế còn có nhiều bất cập liên quan<br /> đến tàu thuyền nghề cá. Đó là do phần lớn tàu<br /> được đóng theo kinh nghiệm dân gian, máy<br /> chính trang bị cho tàu được lựa chọn không<br /> dựa trên cơ sở khoa học, hầu hết thuộc loại đã<br /> qua sử dụng, trong khi đó trình độ học vấn của<br /> người vận hành còn thấp, không được đào tạo<br /> chuyên môn thợ máy; thuyền trưởng (người lái<br /> tàu) là người trực tiếp điều khiển động cơ (qua<br /> hệ thống điều khiển từ xa) nhưng lại không có<br /> kiến thức về nó. Do đó, hiệu quả khai thác tàu<br /> không cao là tất yếu, máy móc dễ bị hư hỏng<br /> và đặc biệt là nguy cơ tàu bị chìm bởi sóng gió<br /> rất cao (do tàu ở trạng thái “thả trôi”), khó tránh<br /> khỏi thiệt hại về nhân mạng.<br /> Khai thác có hiệu quả ở đây bao gồm cả<br /> hiệu quả kỹ thuật và hiệu quả kinh tế, nhưng<br /> tựu trung lại cũng vẫn là hiệu quả kinh tế. Về<br /> mặt kỹ thuật cần khai thác hết tính năng của<br /> máy móc thiết bị phù hợp với yêu cầu cụ thể<br /> nhưng phải tránh tình trạng bị quá tải.<br /> Sự quá tải ở động cơ có 2 dạng: quá tải<br /> về cơ và quá tải về nhiệt. Nói chung cần phải<br /> <br /> 144 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Số 2/2016<br /> tránh quá tải, trừ trường hợp đặc biệt, có thể<br /> cho động cơ làm việc quá tải ở mức tải và thời<br /> gian cho phép với sự theo dõi sát sao.<br /> Nguyên nhân khiến động cơ bị quá tải<br /> trước nhất là nguyên nhân tiềm ẩn do việc<br /> chọn máy chính và chân vịt không phù hợp với<br /> thân tàu và nghề khai thác, kế đến là do người<br /> vận hành không thực hiện đúng những quy<br /> định về mặt kỹ thuật trong vận hành.<br /> Ở các tài liệu chuyên môn, khi khảo sát các<br /> chế độ làm việc của động cơ chính trong tổ hợp<br /> tàu (cùng với thân tàu và chân vịt) ta thấy miền<br /> các chế độ làm việc của động cơ như hình 1<br /> [3] (giới hạn bởi các đường 1, 5, 3 hoặc 2 và 8,<br /> 7, 9) nhỏ hơn nhiều so với miền công suất do<br /> động cơ phát ra (giới hạn bởi các đường 1, 4, 8<br /> và 9). Mọi điểm làm việc nằm cao hơn đường 3<br /> (đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn –<br /> theo ứng suất cơ) và đường 2 (đặc tính công<br /> suất giới hạn theo ứng suất nhiệt (đối với động<br /> cơ tăng áp)) đều khiến động cơ rơi vào tình<br /> trạng quá tải về cơ và nhiệt tương ứng.<br /> Chế độ chạy tàu thường gặp phải trường<br /> hợp sức cản tăng lớn, lúc này tốc độ của động<br /> cơ chính giảm, và bộ điều tốc của động cơ<br /> chính tự động tác động cấp thêm nhiên liệu để<br /> tăng công suất nhằm tăng tốc độ quay động cơ<br /> hoặc do người vận hành xử lý không tốt nên<br /> động cơ rất dễ bị quá tải.<br /> Các tình huống xuất hiện quá tải ở động cơ<br /> chính có thể nhận thấy như sau:<br /> Xét trường hợp sức cản thân tàu tăng lớn,<br /> đặc tính chân vịt dốc hơn, ví dụ động cơ chính<br /> làm việc ở chế độ buộc tàu ứng với đường 5<br /> trên hình 1. Nếu chưa xét tác động của bộ điều<br /> tốc, lúc này ta thấy điểm giao của đường đặc<br /> tính động cơ 4 và đặc tính đặc tính chân vịt 5<br /> nằm bên trên đường đặc tính công suất giới<br /> hạn theo mômen 3, nghĩa là động cơ đã bị quá<br /> tải về mômen mặc dù công suất và tốc độ quay<br /> của động cơ chưa đạt định mức. Trong thực tế,<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> với tác động của bộ điều tốc là cấp thêm nhiên<br /> liệu nhằm khôi phục tốc độ quay ban đầu, động<br /> cơ càng bị quá tải nặng về mômen.<br /> Tùy thuộc mức độ tăng độ dốc của đặc tính<br /> chân vịt mà sự quá tải của động cơ có thể là:<br /> - Quá tải mômen khi công suất chưa vượt<br /> quá giá trị định mức và tốc độ quay chưa đạt<br /> định mức: Me > Međm, Ne < Neđm , n < nđm;<br /> - Quá tải mômen và công suất khi tốc độ<br /> quay chưa đạt định mức:<br /> Me > Međm , Ne > Neđm, n < nđm;<br /> - Quá tải mômen và công suất khi tốc độ<br /> quay đạt định mức:<br /> Me > Međm , Ne > Neđm , n = nđm.<br /> <br /> Số 2/2016<br /> tốc độ quay nhỏ hơn giá trị định mức, và tất<br /> nhiên hiệu quả đạt thấp.<br /> Rõ ràng giải pháp giúp khai thác tốt động<br /> cơ là áp dụng truyền động gián tiếp (vốn áp<br /> dụng với động cơ có tố độ quay cao), ở đó đảm<br /> bảo động cơ vẫn làm việc ở chế độ công suất<br /> và tốc độ quay định mức nhờ sử dụng hộp số<br /> với những cấp số truyền thích hợp (xem hình<br /> 2 [3]).<br /> Trong khai thác máy móc thiết bị, việc thực<br /> hiện đúng chế độ bảo dưỡng, sửa chữa định<br /> kỳ rất quan trọng nhằm đảm bảo chúng hoạt<br /> động an toàn trong suốt thời gian vận hành.<br /> Đối với hệ động lực tàu thủy nói chung và tàu<br /> cá nói riêng việc này có ý nghĩa đặc biệt quan<br /> trọng không chỉ liên quan đến mặt kinh tế mà<br /> cả xã hội. Một khi máy chính hư hỏng, tàu<br /> không hoạt động được, không những bị thiệt<br /> hại về sản xuất mà phải chi phí cho sửa chữa,<br /> và nguy hiểm hơn là tàu bị chìm gây thiệt hại<br /> về nhân mạng, tài sản.<br /> Khi nghiên cứu các đặc tính động cơ người<br /> ta thấy rằng động cơ đạt chi phí nhiên liệu<br /> riêng thấp nhất ở tốc độ quay nhỏ hơn định<br /> <br /> Hình 1. Đồ thị phối hợp làm việc giữa động cơ chính<br /> và chân vịt định bước khi truyền động cơ khí<br /> 1. Đặc tính tốc độ quay vận hành thấp nhất ổn định; 2.<br /> Đặc tính công suất giới hạn theo ứng suất nhiệt (đối với<br /> động cơ tăng áp);<br /> 3. Đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn (M2e =<br /> M1eđm); 4. Đặc tính ngoài công suất định mức; 5. Đặc<br /> tính chân vịt ở chế độ buộc tàu; 6. Đặc tính chân vịt ở<br /> chế độ tính toán; 7. Đặc tính chân vịt ở chế độ tàu chạy<br /> không hàng; 8. Đặc tính điều tốc; 9. Đặc tính công suất<br /> nhỏ nhất làm việc lâu dài<br /> <br /> mức (xem hình 3). Điều này người vận hành<br /> <br /> Để tránh quả tải (về cơ) trong mọi trường<br /> hợp, cần điều khiển cho động cơ làm việc<br /> theo đặc tính bộ phận sao cho giao điểm của<br /> đặc tính động cơ và đặc tính chân vịt nằm<br /> trên đường đặc tính công suất giới hạn theo<br /> mômen, nghĩa là điều khiển tay ga giảm bớt<br /> lượng nhiên liệu để điểm làm việc là giao điểm<br /> của đường 3 và đường 5 (hình 1). Lúc này<br /> chấp nhận động cơ làm việc với công suất và<br /> <br /> Về nguyên tắc, việc khai thác có hiệu quả<br /> <br /> cần phải biết.<br /> Do đó, ngoài việc tránh quá tải cho động<br /> cơ, đảm bảo khả năng hoạt động an toàn,<br /> trong vận hành cũng cần chú ý đến chế độ làm<br /> việc kinh tế (với chi phí nhiên liệu thấp nhất)<br /> khi cần.<br /> 2. Giải quyết vấn đề<br /> và an toàn hệ động lực tàu thủy nói chung<br /> và tàu cá nói riêng phụ thuộc vào cả 3 mặt:<br /> trang bị thiết bị, quản lý & khai thác thiết bị và<br /> kiểm tra giám sát kỹ thuật. Trước tiên đòi hỏi<br /> trang thiết bị phải có chất lượng tốt (con tàu<br /> được đóng ra cần phải đảm bảo sự phù hợp<br /> giữa Động cơ chính – Thân tàu – Chân vịt, có<br /> đầy đủ tài liệu vận hành thiết yếu). Tiếp đến là<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 145<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> việc tổ chức quản lý, khai thác thiết bị (người<br /> vận hành phải có trình độ nhất định, tuân thủ<br /> nguyên tắc vận hành, các chế độ chăm sóc,<br /> bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ). Và khâu đặc<br /> thù không thể thiếu là sự kiểm tra & giám sát<br /> <br /> Số 2/2016<br /> của cơ quan chức năng đảm bảo an toàn<br /> kỹ thuật.<br /> Do đó, cần tập trung giải quyết đồng bộ<br /> ở cả 3 mặt: trang bị thiết bị, quản lý & khai<br /> thác thiết bị và kiểm tra giám sát kỹ thuật.<br /> <br /> Hình 2. Đồ thị phối hợp làm việc giữa động cơ chính và chân vịt định bước<br /> khi truyền động cơ khí gián tiếp<br /> a) Xây dựng theo mômen<br /> b) Xây dựng theo công suất<br /> 1. Đặc tính chân vịt theo chế độ tính toán, tương ứng với cấp số tiến 1 của hộp số; 2. Đặc tính chân vịt ở chế độ kéo I,<br /> tương ứng với cấp số tiến 2 của hộp số; 3. Đặc tính chân vịt ở chế độ kéo II, tương ứng với cấp số tiến 3 của hộp số;<br /> 4. Đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn, tính theo tốc độ quay chân vịt, tương ứng với cấp số tiến 1 của hộp số;<br /> 5. Đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn, tính theo tốc độ quay chân vịt, tương ứng với cấp số tiến 2 của hộp số;<br /> 6. Đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn, tính theo tốc độ quay chân vịt, tương ứng với cấp số tiến 3 của hộp số;<br /> 7. Đặc tính điều tốc theo chế độ tính toán, tương ứng với cấp số tiến 1 của hộp số; 8. Đặc tính điều tốc theo chế độ kéo I,<br /> tương ứng với cấp số tiến 2 của hộp số; 9. Đặc tính điều tốc theo chế độ kéo II, tương ứng với cấp số tiến 3 của hộp số;<br /> 10. Đặc tính mômen theo công suất định mức<br /> <br /> Hình 3. Đặc tính động cơ 6CX-GTYE<br /> <br /> 2.1. Về mặt trang bị thiết bị<br /> Tàu đóng mới phải phải đáp ứng các yêu<br /> cầu về mặt kỹ thuật (có đủ tài liệu để phục vụ<br /> việc khai thác - đối với hệ động lực phải có đặc<br /> tính vận hành tàu)<br /> <br /> 146 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> + Với những tàu đóng theo thiết kế thì đủ<br /> khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.<br /> + Với những tàu được đóng không theo<br /> thiết kế thì cần phải lập hồ sơ kỹ thuật.<br /> - Trường hợp tàu được đóng mới không<br /> theo thiết kế, cần tiến hành tính toán chọn động<br /> cơ chính và chân vịt phù hợp cho tàu trên cơ<br /> sở kết quả lập hồ sơ hoàn công kịp thời phần<br /> thân tàu để tính sức cản và thực hiện các tính<br /> toán cần thiết theo kiểu “vừa thiết kế, vừa thi<br /> công” phần động lực.<br /> - Trong trường hợp chọn máy chính và<br /> chân vịt theo kinh nghiệm kiểu “áng chừng”<br /> thì không đảm bảo sự phù hợp giữa Động<br /> cơ chính – Thân tàu – Chân vịt là điều không<br /> thể tránh khỏi. Và việc lập hồ sơ vận hành trở<br /> thành vấn đề bức thiết.<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> Cần trang bị thiết bị cảnh báo quá tải máy<br /> chính và sự cố hệ động lực.<br /> Đặc biệt, với các động cơ đã qua sử dụng,<br /> cần tiến hành đánh giá tình trạng kỹ thuật theo<br /> kết quả khảo nghiệm động cơ trên bệ thử hoặc<br /> kết hợp khảo nghiệm động cơ tại hiện trường<br /> khi thử tàu.<br /> Theo quy định, sau khi đóng mới, con tàu<br /> phải được thử đường dài để kiểm nghiệm lại<br /> các tính năng (xây dựng đặc tính vận hành tàu<br /> sát thực tế).<br /> Trên cơ sở kết quả thử tàu (theo chương<br /> trình đã thiết lập với việc đo công suất Ne, tốc<br /> độ quay n, chi phí nhiên liệu giờ Gh cùng các<br /> thông số khác của động cơ và tốc độ tàu V),<br /> tiến hành xây dựng đặc tính vận hành tàu<br /> mang tính tổng hợp theo [2] với các thông số:<br /> công suất, tốc độ quay, chi phí nhiên liệu của<br /> động cơ và tốc độ tàu cùng các thông số khác<br /> để phục vụ công tác vận hành.<br /> Đặc tính vận hành có thể xây dựng ở dạng<br /> như hình 4.<br /> <br /> Hình 4. Đặc tính vận hành<br /> <br /> Với đặc tính vận hành này, tiến hành xây<br /> dựng phương pháp và hướng dẫn sử dụng để<br /> nhận biết chế độ làm việc của động cơ và lựa<br /> chọn chế độ làm việc hợp lý trong quá trình<br /> khai thác nhằm đảm bảo an toàn, tin cậy và<br /> kinh tế.<br /> <br /> Số 2/2016<br /> 2.2. Về mặt quản lý & khai thác thiết bị<br /> Người vận hành quyết định hiệu quả khai<br /> thác. Thật vậy, một khi đã làm chủ được máy<br /> móc thì việc khai thác đảm bảo an toàn và có<br /> hiệu quả nằm trong tầm tay. Và đây là vấn đề<br /> khó nhất.<br /> Trước mắt cần tiếp tục hoạt động bồi<br /> dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ một cách<br /> nghiêm túc cho đội ngũ máy trưởng và đặc biệt<br /> là đưa nội dung kiến thức về máy vào chương<br /> trình bồi dưỡng cho thuyền trưởng theo tinh<br /> thần đảm bảo chất lượng, hiệu quả.<br /> Về lâu dài cần nâng cao dân trí trong ngư<br /> dân đồng thời với việc đào tạo nhân lực (giáo<br /> dục phổ thông và đào tạo nghề cho lớp trẻ)<br /> nhằm mục tiêu “chuyển giao thế hệ”. Đó là giải<br /> pháp căn cơ.<br /> - Trong công tác nâng cao trình độ dân trí<br /> trong ngư dân, đi đôi với việc tuyên truyền, vận<br /> động, Nhà nước cần có chính sách hỗ trợ thích<br /> hợp nhằm thúc đẩy phong trào học tập trong<br /> con em ngư dân, góp phần nâng cao dân trí,<br /> tạo nguồn để đào tạo nhân lực nghề cá. Đặc<br /> biệt, cần đưa nội dung kiến thức về nghề cá<br /> vào chương trình môn Công nghệ ở bậc Trung<br /> học cơ sở (tương tự như trồng trọt, chăn nuôi,<br /> khai thác và bảo vệ rừng, …) để con em ngư<br /> dân có thể tiếp cận một cách khái quát về nghề<br /> cá. Từ đó, các em thêm yêu biển hơn và có<br /> động lực phấn đấu học tập để tham gia khai<br /> thác hiệu quả và hợp lý hơn nguồn tài nguyên<br /> sinh vật phong phú cũng như tiềm năng to lớn<br /> của biển.<br /> - Bồi dưỡng kiến thức, đào tạo nghiệp<br /> vụ chuyên môn: Người vận hành cần được<br /> đào tạo nghiệp vụ chuyên môn có hệ thống,<br /> bồi dưỡng kiến thức để làm chủ thiết bị,<br /> công nghệ.<br /> Ở khâu này cần tập trung xây dựng chương<br /> trình, biên soạn giáo trình, và tổ chức giảng<br /> dạy nghiêm túc, phù hợp từng cấp độ theo<br /> đúng phương châm “chất lượng, hiệu quả”.<br /> Rõ ràng ngư dân cần sự hỗ trợ nhiều<br /> hơn từ Nhà nước và cộng đồng xã hội. Cùng<br /> với việc tạo điều kiện hiện đại hóa tàu cá, về<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 147<br /> <br />