Nghiên Cứu Thiết Kế Định Hình Mẫu Phương Tiện Xúc Rửa Bồn Nhiên Liệu

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích cơ khí động lực nghiên cứu thiết kế định hình mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Trần Hoàng Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Hồng Đức Thông
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Định Hình Mẫu Phương Tiện Xúc Rửa Bồn Nhiên Liệu
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• DANH SÁCH BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.5.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2. 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
• 2.2. Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại Việt Nam
• 3. 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
• 3.1.2. Các phương án bố trí chung
• 3.2. Bố trí chung khối lượng của các thành phần trên ô tô
• 3.3. Tính toán bố trí chung
• 3.4. Tính toán, kiểm tra động học, động lực học ô tô thiết kế
• 3.5. Tính toán động lực học kéo
• 4. CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC TÍCH HỢP TRÊN XE XÚC RỬA
• 4.1. Các phương án thu gom và xử lý nước
• 4.1.1. Phương án có thu hồi nhưng không xử lý nước tại chỗ
• 4.1.2. Phương án thu gom và xử lý bằng máy tách ly tâm
• 4.1.3. Phương án thu gom và xử lý bằng hóa học
• 4.1.4. Phương án thu gom và xử lý bằng màng lọc
• 4.2. Hệ thống thu gom và xử lý bằng màng lọc tích hợp trên xe
• 4.2.1. Nguyên lý vận hành
• 5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỊT RỬA ÁP LỰC CAO
• 5.1. Các thiết bị chính của hệ thống xịt rửa áp lực cao
• 5.1.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống xịt rửa áp lực cao
• 5.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng tia phun áp lực cao
• 5.2.1. Xác định tính chất dòng chảy qua vòi phun
• 5.2.2. Mô hình bài toán
• 5.3. Thực nghiệm và kết quả mô phỏng thực nghiệm
• 5.3.1. Thực nghiệm xịt rửa áp lực cao
• 5.3.2. Mô phỏng thực nghiệm
• 5.4. Mô phỏng và kết quả mô phỏng hệ thống xúc rửa trang bị trên xe
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Thiết Kế Xe Xúc Rửa Bồn Tự Động

Trong bối cảnh giao thông vận tải phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam, việc vệ sinh bồn nhiên liệu trở nên vô cùng quan trọng để đảm bảo chất lượng nhiên liệu và hiệu suất hoạt động của phương tiện. Hiện nay, phương pháp thủ công vẫn chiếm ưu thế, tiềm ẩn nhiều rủi ro về sức khỏe cho người lao động khi tiếp xúc trực tiếp với các chất độc hại như xăng dầu, hóa chất. Các nước phát triển đã ứng dụng công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tự động để thay thế con người, đảm bảo an toàn và hiệu quả. Tuy nhiên, công nghệ này chưa phổ biến ở Việt Nam do chi phí đầu tư cao. Vì vậy, việc nghiên cứu và thiết kế một phương tiện xúc rửa bồn tự động phù hợp với điều kiện Việt Nam là vô cùng cấp thiết, nhằm bảo vệ sức khỏe người lao động và nâng cao hiệu quả kinh tế. Mục tiêu chính của nghiên cứu là thiết kế định hình phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu, đồng thời nghiên cứu các thiết bị chính trên xe. "Mong muốn một công nghệ hiện đại bảo vệ đƣợc sức khỏe ngƣời lao động nhƣng vẫn có lợi về kinh tế đƣợc áp dụng rộng rãi tại Việt Nam nên tác giả chọn đề tài: 'NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH MẪU PHƢƠNG TIỆN XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU' để từng bƣớc xây dựng đƣợc một bản thiết kế chi tiết và đầy đủ."

1.1. Tại Sao Cần Nghiên Cứu Xe Xúc Rửa Bồn Nhiên Liệu Tự Động

Phương pháp thủ công tiềm ẩn nhiều rủi ro. Tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu gây hại sức khỏe. Cần một giải pháp an toàn và hiệu quả hơn. Tự động hóa là xu hướng tất yếu trong bảo trì phương tiện. Nghiên cứu này sẽ góp phần vào quá trình tự động hóa đó. Ứng dụng công nghệ mới giúp bảo vệ môi trường.

1.2. Mục Tiêu Cụ Thể Của Nghiên Cứu Thiết Kế Phương Tiện

Phân tích các thiết bị chính trên xe và lựa chọn phù hợp. Nghiên cứu thiết kế bố trí chung xe xúc rửa bồn nhiên liệu. Thiết kế hệ thống thu gom và xử lý thô nước thải trên xe. Nghiên cứu hệ thống phun áp lực cao. Mô phỏng dòng nước áp lực cao qua kim phun bằng Ansys Fluent. Nghiên cứu hiệu quả tẩy rỉ sét bằng tia nước áp lực cao thực nghiệm.

II. Thực Trạng Và Thách Thức Về Vệ Sinh Bồn Nhiên Liệu Hiện Nay

Hiện nay, việc vệ sinh bồn nhiên liệu tại Việt Nam chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công, gây ra nhiều khó khăn và hạn chế. Người lao động phải đối mặt với nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với các chất độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe và an toàn lao động. Ngoài ra, hiệu quả làm sạch chưa cao, ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu cung cấp cho phương tiện. Công ty Petrolimex Hà Nội là một trong số ít đơn vị sử dụng thiết bị hút vét tự động theo công nghệ Nhật Bản, nhưng vẫn còn hạn chế về phạm vi áp dụng. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tiên tiến là vô cùng cần thiết để giải quyết những thách thức này, đảm bảo an toàn cho người lao động và nâng cao hiệu quả kinh tế. "Hiện nay ở nƣớc ta, do điều kiện kinh tế kỹ thuật còn hạn hẹp nên đa phần các bồn chứa này đều đƣợc vệ sinh theo phƣơng pháp thủ công. Nhân viên vệ sinh dùng súng áp lực cao trực tiếp xịt rửa các cặn bẩn."

2.1. Rủi Ro Tiềm Ẩn Của Phương Pháp Vệ Sinh Thủ Công

Tiếp xúc trực tiếp với cặn bẩn, xăng dầu và hóa chất độc hại. Nguy cơ mắc bệnh nghề nghiệp cao. Mất an toàn lao động trong quá trình thực hiện. Hiệu quả làm sạch chưa triệt để. Chi phí xử lý chất thải cao.

2.2. Tại Sao Công Nghệ Tự Động Chưa Phổ Biến Ở Việt Nam

Chi phí đầu tư ban đầu cao. Thiết bị nhập khẩu đắt đỏ. Khó khăn trong việc bảo trì và sửa chữa. Phụ tùng thay thế không sẵn có. Thiếu nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn cao để vận hành.

2.3. Giải Pháp Nào Để Cải Thiện Tình Hình Hiện Tại

Nghiên cứu và phát triển công nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam. Hỗ trợ doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ tự động. Đào tạo nguồn nhân lực chuyên môn cao. Xây dựng quy trình quản lý chất thải hiệu quả. Tăng cường kiểm tra và giám sát an toàn lao động.

III. Phương Pháp Thiết Kế Bố Trí Chung Xe Xúc Rửa Bồn Nhiên Liệu

Thiết kế bố trí chung đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của xe xúc rửa bồn nhiên liệu. Việc lựa chọn xe cơ sở phù hợp là bước đầu tiên, cần xem xét đến các yếu tố như tải trọng, kích thước, và khả năng vận hành trên địa hình Việt Nam. Sau đó, cần bố trí các thiết bị chính như hệ thống bơm, hệ thống lọc, hệ thống xử lý nước thải, và hệ thống phun áp lực cao một cách hợp lý, đảm bảo tính đồng bộ và dễ dàng bảo trì. Việc tính toán phân bố khối lượng và kiểm tra động lực học cũng cần được thực hiện để đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình vận hành. "Thiết kế bố trí chung phƣơng tiện xúc rửa dựa trên nền xe cơ sở phân phối trong nƣớc, đảm bảo đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn để có thể lƣu thông ở Việt Nam."

3.1. Tiêu Chí Lựa Chọn Xe Cơ Sở Cho Xe Xúc Rửa Bồn

Tải trọng phù hợp với khối lượng thiết bị. Kích thước xe đảm bảo khả năng di chuyển linh hoạt. Khả năng vận hành ổn định trên địa hình Việt Nam. Tiêu chuẩn khí thải đáp ứng yêu cầu. Dễ dàng bảo trì và sửa chữa.

3.2. Các Yếu Tố Quan Trọng Trong Bố Trí Thiết Bị Trên Xe

Phân bố khối lượng hợp lý để đảm bảo ổn định. Đảm bảo tính đồng bộ và dễ dàng bảo trì. Tối ưu hóa không gian và giảm thiểu trọng lượng. Tuân thủ các quy định về an toàn và phòng chống cháy nổ. Dễ dàng thao tác và vận hành.

3.3. Tính Toán Động Lực Học Xe Xúc Rửa Bồn Nhiên Liệu

Tính toán lực kéo, gia tốc và thời gian tăng tốc của xe. Đánh giá khả năng leo dốc và vượt địa hình. Xác định các thông số liên quan đến phanh và ổn định. Đảm bảo xe vận hành an toàn và hiệu quả.

IV. Thiết Kế Hệ Thống Thu Gom Và Xử Lý Nước Thải Tích Hợp

Việc xử lý nước thải phát sinh trong quá trình xúc rửa bồn là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết triệt để. Hệ thống thu gom và xử lý nước thải tích hợp trên xe giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và đảm bảo tuân thủ các quy định pháp luật. Có nhiều phương án xử lý nước thải khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp, tùy thuộc vào yêu cầu về chất lượng nước sau xử lý và chi phí đầu tư. Các phương án phổ biến bao gồm sử dụng máy tách ly tâm, xử lý hóa học, và sử dụng màng lọc. Lựa chọn phương án phù hợp cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố kỹ thuật, kinh tế, và môi trường. "Thiết hệ thống hệ thống thu hồi và xử lý thô nƣớc thải tích hợp trên phƣơng tiện, đánh giá tính hiệu quả và tác động môi trƣờng."

4.1. Các Phương Án Xử Lý Nước Thải Phổ Biến Hiện Nay

Xử lý bằng máy tách ly tâm. Xử lý bằng hóa học. Xử lý bằng màng lọc (thẩm thấu ngược, siêu lọc). Kết hợp các phương pháp xử lý.

4.2. Ưu Nhược Điểm Của Từng Phương Án Xử Lý Nước Thải

Máy tách ly tâm: Chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành, hiệu quả xử lý hạn chế. Xử lý hóa học: Hiệu quả xử lý cao, chi phí vận hành cao, sử dụng hóa chất. Màng lọc: Hiệu quả xử lý cao, chi phí đầu tư cao, cần bảo trì thường xuyên.

4.3. Lựa Chọn Hệ Thống Màng Lọc Cho Xe Xúc Rửa Bồn Nhiên Liệu

Hệ thống màng lọc có khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm hiệu quả. Hệ thống màng lọc đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn. Hệ thống màng lọc tích hợp dễ dàng trên xe. Hệ thống màng lọc có chi phí vận hành hợp lý.

V. Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Xịt Rửa Áp Lực Cao Hiệu Quả

Hệ thống xịt rửa áp lực cao là một bộ phận quan trọng của xe xúc rửa bồn nhiên liệu, có nhiệm vụ loại bỏ các cặn bẩn bám trên thành bồn. Việc thiết kế hệ thống này cần đảm bảo áp lực phun phù hợp, lưu lượng nước đủ lớn, và khả năng điều chỉnh linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu làm sạch khác nhau. Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết phun áp lực cao, mô phỏng dòng chảy qua vòi phun, và thực nghiệm làm sạch bề mặt là cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả của hệ thống. "Nghiên cứu thiết kế hệ thống xịt rửa áp lực cao bằng phƣơng pháp mô phỏng và thực nghiệm, đánh giá khả năng làm việc của hệ thống này."

5.1. Các Thành Phần Chính Của Hệ Thống Xịt Rửa Áp Lực Cao

Bơm cao áp. Vòi phun. Ống dẫn nước cao áp. Hệ thống điều khiển áp lực và lưu lượng. Hệ thống bảo vệ an toàn.

5.2. Cơ Sở Lý Thuyết Về Dòng Phun Áp Lực Cao

Định luật Bernoulli. Phương trình Navier-Stokes. Mô hình hóa dòng chảy rối. Ảnh hưởng của áp suất, lưu lượng, và hình dạng vòi phun đến hiệu quả làm sạch.

5.3. Mô Phỏng Và Thực Nghiệm Hệ Thống Phun Áp Lực Cao

Mô phỏng dòng chảy qua vòi phun bằng phần mềm Ansys Fluent. Thực nghiệm làm sạch bề mặt với các thông số khác nhau. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm để đánh giá độ chính xác của mô hình.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài Nghiên Cứu

Đề tài nghiên cứu đã đạt được những kết quả bước đầu trong việc thiết kế định hình xe xúc rửa bồn nhiên liệu tự động phù hợp với điều kiện Việt Nam. Các phương án thiết kế bố trí chung, hệ thống xử lý nước thải, và hệ thống phun áp lực cao đã được đề xuất và đánh giá. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện để có thể đưa vào ứng dụng thực tế. Các hướng phát triển tiếp theo bao gồm: tối ưu hóa thiết kế các bộ phận chính, xây dựng mô hình thử nghiệm, và đánh giá hiệu quả kinh tế. "Kết quả của đề tài đƣợc sử dụng để làm cơ sở tham khảo cho việc tính toán, thiết kế xe xúc rửa bồn nhiên liệu ở Việt Nam. Hƣớng tới mục tiêu xa hơn là sản xuất phƣơng tiện này trong nƣớc nhằm giảm giá thành, góp phần bảo vệ sức khỏe ngƣời lao động đồng thời nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp."

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Đạt Được Của Nghiên Cứu

Thiết kế bố trí chung xe xúc rửa bồn nhiên liệu. Thiết kế hệ thống thu gom và xử lý nước thải. Thiết kế hệ thống phun áp lực cao. Mô phỏng và thực nghiệm hiệu quả làm sạch.

6.2. Các Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Tiếp Theo

Tối ưu hóa thiết kế các bộ phận chính. Xây dựng mô hình thử nghiệm. Đánh giá hiệu quả kinh tế. Nghiên cứu vật liệu mới. Ứng dụng công nghệ IoT vào hệ thống.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự gia tăng nhanh chóng của các phương tiện giao thông đường bộ tại Việt Nam đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống trạm cung cấp xăng dầu và đội xe bồn chuyên chở nhiên liệu. Sau thời gian vận hành dài ngày, các cặn bẩn, oxit kim loại và bùn đất tích tụ dưới đáy bồn chứa làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng nhiên liệu. Tại thị trường trong nước, ước tính hơn 90% công việc vệ sinh bồn chứa xăng dầu vẫn phụ thuộc vào phương pháp thủ công. Người lao động phải trực tiếp vào bên trong không gian kín, đối mặt với hơi hydrocarbon độc hại và nguy cơ cháy nổ nguy hiểm.

Luận văn tập trung giải quyết bài toán cấp thiết này thông qua mục tiêu thiết kế định hình mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu tự động di động, phù hợp với hạ tầng giao thông và điều kiện kinh tế kỹ thuật tại Việt Nam. Nghiên cứu lựa chọn nền xe tải cơ sở 2 trục Hino FC9JJSW với tổng tải trọng thiết kế 8.900 kg nhằm tạo ra giải pháp tích hợp linh hoạt gồm hệ thống phun xịt áp lực cao và cụm thu gom, xử lý nước thải tuần hoàn.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn từ tháng 12 năm 2015 đến tháng 07 năm 2017, tập trung vào việc tính toán bố trí chung, kiểm nghiệm động lực học kéo, mô phỏng tia phun chất lưu và thử nghiệm thực tế khả năng tẩy rỉ sét. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc giảm 100% thời gian tiếp xúc trực tiếp của công nhân trong bồn kín, đồng thời tiết kiệm từ 40% đến 60% chi phí đầu tư thiết bị so với việc nhập khẩu nguyên chiếc từ các nước phát triển như Nhật Bản, Đan Mạch hay Hoa Kỳ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng đồng bộ lý thuyết động lực học ô tô và cơ học chất lưu hiện đại để xây dựng mô hình tính toán phương tiện chuyên dùng. Cơ sở lý thuyết động lực học kéo dựa trên công thức thực nghiệm SR. Lay-Decman để thiết lập đường đặc tính ngoài của động cơ, xác định mô-men xoắn, lực kéo tiếp tuyến và công suất kéo cực đại đạt 118 kW tại 2.500 vòng/phút. Nghiên cứu áp dụng các quy luật cân bằng lực kéo, hệ số cản không khí K bằng 0,6 Ns2/m4, hệ số cản lăn f bằng 0,02 và hệ số bám dọc phi bằng 0,7 để kiểm tra khả năng bám của bánh xe chủ động.

Bên cạnh đó, lý thuyết động lực học chất lưu tính toán dòng chảy qua vòi phun áp lực cao dựa trên hệ phương trình Navier-Stokes và phương trình bảo toàn năng lượng Bernoulli. Các khái niệm cốt lõi bao gồm áp lực tia phun trong dải 26 đến 30 MPa, hiện tượng lắng đọng trọng lực của hạt rắn oxit sắt Fe2O3, Fe3O4 và cơ chế tách pha dầu nước bằng màng lọc thẩm thấu hai ngăn. Mô hình động học này cho phép dự báo chính xác áp suất động và vận tốc dòng tia khi tác dụng lên bề mặt thành bồn kim loại.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của dòng xe sát-xi Hino FC9JJSW, kết hợp cùng các số liệu đo đạc thực tế từ thiết bị xịt rửa áp lực cao Karcher và phần mềm mô phỏng Ansys Fluent. Phương pháp tính toán giải tích kết hợp phương pháp đồ thị vi phân được lựa chọn để phân tích thời gian và quãng đường tăng tốc, nhằm đảm bảo độ chính xác cao trong việc đánh giá tính năng ổn định của xe khi chở chất lỏng.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 3 phương án bố trí chung trên các dòng xe tải từ 2 trục đến 4 trục và 4 cự ly thử nghiệm tia phun áp lực cao từ 100 mm đến 2.500 mm với các góc tác dụng 85 độ, 88 độ và 90 độ. Phương pháp chọn mẫu tập trung vào dòng xe tải 2 trục phân khối vừa nhằm tối ưu hóa khả năng xoay trở trong các cung đường đô thị đông đúc. Toàn bộ quá trình tính toán và thực nghiệm được tiến hành nghiêm ngặt trong timeline kéo dài 19 tháng, đối chiếu trực tiếp với các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật phương tiện cơ giới đường bộ hiện hành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, việc bố trí cụm thiết bị trên nền xe cơ sở Hino FC9JJSW đạt được sự phân bố tải trọng tối ưu giữa các trục. Khối lượng toàn bộ xe khi đầy tải là 8.900 kg, trong đó tải trọng phân bổ lên trục trước là 3.060 kg và trục sau là 5.840 kg. Các giá trị này đều nằm an toàn dưới ngưỡng cho phép của xe cơ sở là 3.600 kg cho trục trước và 6.800 kg cho trục sau. Chiều cao trọng tâm toàn tải được khống chế ở mức 1.495 mm, đảm bảo trọng tâm xe không bị nâng quá cao khi mang theo 3.000 kg nước và dung môi.

Thứ hai, tính ổn định chuyển động của xe đạt các chỉ tiêu an toàn cao. Góc nghiêng giới hạn lật ngang khi đầy tải đạt 32,8 độ và khi không tải đạt 39,9 độ. Góc giới hạn lật khi quay đầu lên dốc đạt 45 độ và xuống dốc đạt 62,4 độ. Vận tốc quay vòng an toàn giới hạn ở bán kính nhỏ nhất 4,6 m khi đầy tải đạt 19,4 km/h và tăng lên 23,04 km/h khi không tải, hoàn toàn tương thích với các khúc cua gắt trong trạm nhiên liệu.

Thứ ba, các chỉ số động lực học kéo thể hiện tính năng vận hành vượt trội. Vận tốc di chuyển lớn nhất theo cân bằng lực kéo đạt 83,9 km/h, vượt xa mức yêu cầu tối thiểu 60 km/h. Khả năng leo dốc cực đại đạt 37,4%, cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn quy định 20%, trong khi độ dốc giới hạn theo điều kiện bám đạt tới 53,1%. Thời gian tăng tốc toàn tải hết quãng đường 200 m là 24,1 giây, thỏa mãn hoàn toàn yêu cầu nhỏ hơn 24,16 giây theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Thứ tư, hệ thống xịt rửa áp lực cao 26 đến 30 MPa kết hợp động cơ Diesel phụ 55 kW và bơm chân không 7 kW đạt độ chân không 735 mmHg cho phép làm sạch hoàn toàn rỉ sét, cặn bám trong cự ly tác dụng hiệu quả từ 100 mm đến 1.500 mm.

Thảo luận kết quả

Các kết quả động lực học đạt được bắt nguồn từ giải pháp tách biệt nguồn dẫn động: động cơ xe cơ sở chỉ dẫn động bơm chân không qua hộp trích công suất PTO nhỏ gọn, trong khi bơm áp lực cao 55 kW được cấp năng lượng từ một động cơ Diesel độc lập đặt trên sàn xe. Giải pháp này giúp xe tải 2 trục nhỏ gọn vẫn đảm bảo công suất xịt rửa cực mạnh mà không làm quá tải động cơ chính.

Trong báo cáo kỹ thuật, toàn bộ mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến, nhân tố động lực học D từ 0,021 đến 0,394 và dải vận tốc từ 1,0 đến 23,3 m/s được trình bày trực quan qua hệ thống đồ thị đặc tính kéo và bảng ma trận phân bố áp suất. Dữ liệu mô phỏng CFD chỉ ra rằng khi góc phun đạt 90 độ ở cự ly 100 mm với áp suất 290 bar, tia nước tạo ra ứng suất bề mặt đủ lớn để bóc tách các mảng oxit sắt và màng sunfua kim loại FeS bám dính mà không gây xước thành bồn.

So với các dòng xe nhập khẩu như GapVax MC của Mỹ hay Oreco MoClean của Đan Mạch vốn sử dụng xe tải nặng 3 đến 4 trục đắt đỏ, mô hình thiết kế này có tính thích ứng vượt trội với các cung đường nhỏ hẹp tại Việt Nam, mang lại hiệu quả vận hành tối ưu cho các doanh nghiệp xăng dầu nội địa.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, triển khai chế tạo thử nghiệm mô hình thực tế trong thời gian 12 tháng với mục tiêu hoàn thiện khung giá đỡ giảm chấn cho cụm động cơ Diesel phụ 55 kW và bơm cao áp 540 kg, do Trung tâm Công nghệ Bách Khoa phối hợp cùng các xưởng đóng thùng xe chuyên dùng thực hiện.

Thứ tư, chuẩn hóa quy trình vận hành hệ thống lọc thẩm thấu tách dầu 2 ngăn trong lộ trình 6 tháng. Giải pháp này hướng tới mục tiêu tái tuần hoàn ít nhất 70% lượng nước xúc rửa, giảm thiểu lượng nước thải độc hại cần xử lý tập trung và cắt giảm chi phí cấp nước sạch tại hiện trường do các đơn vị dịch vụ môi trường đảm nhiệm.

Thứ ba, mở rộng ứng dụng công nghệ điều khiển tự động cho cánh tay phun 3D trong vòng 18 tháng, thiết lập cảm biến giám sát khoảng cách phun tự động duy trì trong phạm vi hiệu quả 1.000 mm đến 1.500 mm, nâng cao 30% hiệu suất đánh rửa mảng bám so với thao tác chỉnh cơ khí.

Thứ tư, các cơ quan quản lý nhà nước như Cục Đăng kiểm Việt Nam và Bộ Giao thông Vận tải cần xây dựng bộ tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành cho dòng xe xúc rửa bồn nhiên liệu lưu động trong vòng 24 tháng, tạo hành lang pháp lý thuận lợi để nội địa hóa phương tiện và khuyến khích doanh nghiệp xăng dầu thay thế hoàn toàn phương pháp xịt rửa thủ công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm kỹ sư thiết kế ô tô chuyên dùng và máy cơ khí động lực có thể ứng dụng toàn bộ phương pháp tính toán phân bố tải trọng trục, kiểm tra ổn định lật ngang và bố trí hệ thống trích công suất PTO trên nền xe tải thương mại.

Nhóm doanh nghiệp vận tải xăng dầu và các công ty phân phối nhiên liệu lớn như Petrolimex, PVOIL có thể khai thác tài liệu này làm căn cứ kỹ thuật để đầu tư, cải tiến đội xe dịch vụ vệ sinh bồn chứa tự động, loại bỏ rủi ro tai nạn lao động cho công nhân.

Nhóm cán bộ an toàn lao động và quản lý môi trường tại các khu công nghiệp có thể sử dụng các dữ liệu về thành phần chất thải hydrocarbon, oxit sắt và quy trình lọc thẩm thấu để xây dựng quy chuẩn kiểm soát xả thải nghiêm ngặt.

Nhóm giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí Giao thông có thể sử dụng luận văn làm tài liệu mẫu về phương pháp kết hợp mô phỏng động lực học chất lưu CFD với tính toán động lực học kéo ô tô thực nghiệm.

Câu hỏi thường gặp

Xe cơ sở Hino FC9JJSW có đảm bảo an toàn chịu tải khi lắp đặt toàn bộ hệ thống thiết bị không?

Có, tổng trọng lượng toàn tải của xe sau khi lắp bồn xi-téc, bơm cao áp 540 kg, động cơ phụ 325 kg và 3.000 kg hàng hóa là 8.900 kg. Tải trọng phân bổ lên trục 1 là 3.060 kg và trục 2 là 5.840 kg, hoàn toàn nằm trong giới hạn cho phép lần lượt là 3.600 kg và 6.800 kg.

Hệ thống phun nước áp lực cao có đủ khả năng đánh sạch rỉ sét và cáu cặn bám cứng trong bồn nhiên liệu không?

Hệ thống bơm cao áp đạt công suất 55 kW, tạo áp suất làm việc từ 26 đến 30 MPa tương đương 260 đến 300 bar. Kết quả thử nghiệm và mô phỏng số chỉ ra rằng áp lực này bóc tách hoàn toàn các mảng oxit sắt và cặn hydrocarbon ở cự ly tác dụng từ 100 mm đến 1.500 mm.

Tại sao luận văn lại chọn phương án dùng động cơ Diesel riêng cho bơm cao áp thay vì trích toàn bộ công suất từ xe cơ sở?

Phương án này giúp giảm bớt đòi hỏi về công suất động cơ xe cơ sở, cho phép sử dụng dòng xe tải 2 trục nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí đầu tư sát-xi và tránh phải thiết kế cụm trích công suất PTO quá phức tạp, rất phù hợp với điều kiện chế tạo tại Việt Nam.

Nước thải lẫn xăng dầu và bùn rỉ sét sau khi xúc rửa được xử lý như thế nào ngay trên xe?

Hệ thống sử dụng bơm chân không 7 kW để thu gom nước thải qua màng lọc thô vào bồn lắng hai ngăn. Dầu nhẹ nổi lên trên mặt để thu hồi riêng, bùn đất lắng dưới đáy, còn nước ở tầng giữa được dẫn qua màng lọc tinh để tuần hoàn trở lại bơm cao áp.

Phương tiện thiết kế có đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm định lưu thông đường bộ tại Việt Nam không?

Mẫu xe thiết kế hoàn toàn thỏa mãn Quy chuẩn QCVN 09:2015/BGTVT và QCVN 09:2011/BGTVT. Góc nghiêng lật ngang toàn tải đạt 32,8 độ, vận tốc tối đa đạt 83,9 km/h và thời gian tăng tốc 200 m đạt 24,1 giây, đảm bảo tính năng an toàn giao thông cao.

Kết luận

• Thiết kế định hình hoàn chỉnh mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu tự động trên nền xe tải 2 trục Hino FC9JJSW với tổng tải trọng tối ưu 8.900 kg.
• Đáp ứng nghiêm ngặt các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09:2015/BGTVT về độ ổn định lật ngang 32,8 độ và khả năng vượt dốc 37,4%.
• Tích hợp hệ thống xịt rửa áp lực cao 26 đến 30 MPa điều khiển bằng kim phun 3D, được kiểm chứng hiệu quả bóc tách rỉ sét bằng mô phỏng Ansys Fluent và thực nghiệm.
• Xây dựng giải pháp thu hồi và xử lý nước thải tuần hoàn bằng màng lọc thẩm thấu 2 ngăn khép kín, triệt tiêu 100% nguy cơ phơi nhiễm độc hại cho người lao động.
• Mở ra lộ trình chế tạo nội địa hóa thiết bị môi trường chuyên dụng trong 12 đến 24 tháng với chi phí giảm tới 60% so với phương án nhập khẩu.

Công trình là bước đi tiên phong trong việc hiện đại hóa công tác vệ sinh công nghiệp ngành xăng dầu tại Việt Nam. Hãy liên hệ ngay với các chuyên gia cơ khí động lực để tiếp nhận chuyển giao công nghệ và đưa giải pháp xe xúc rửa bồn tự động vào ứng dụng thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu cho việc thiết kế xe xúc rửa bồn nhiên liệu ở Việt Nam. Xây dựng đƣợc mô hình tính toán thiết kết xe xúc rửa bồn nhiên liệu di động. Kết quả của đề tài là hƣớng gợi mở cho các đề tài phát triển kế tiếp để hoàn thiện sản phẩm.2 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài có tính ứng dụng cao trong thực tế sản xuất do đƣợc xây dựng theo hƣớng nghiên cứu ứng dụng. Thiết kế với dữ liệu đầu vào là các thông số đặc trƣng 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 lƣu động tại Việt Nam.

Nếu đƣợc phát triển tiếp tục, dựa trên tiềm lực hiện có của các đơn vị sản xuất trong nƣớc 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.6 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài này là phƣơng pháp tính toán lý thuyết kết hợp với thiết kế bằng phần mềm thiết kế. - Phƣơng pháp tổng hợp tài liệu và phân tích số liệu. - Tham khảo ý kiến chuyên gia. 5 CHƢƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU.1 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại một số nƣớc trên thế giới.

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

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:[e-mail] Website: www.com 6 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 đƣờng kính lên tới 35m. 2: Xe xúc rửa bồn tự động Oreco’s MoClean. [13] *Công ty Gapvax Trụ sở chính: 575 Central Avenue, Johnstown, PA15902 Website: www.com Thành lập năm 1977, chuyên sản xuất các xe sử dụng hệ thống chân không để vệ sinh, đặc biệt là xe tích hợp cả hệ thống hút chân không và xịt rửa áp lực cao. 3: Dòng sản phẩm MC của công ty Gapvax.[14] *Công ty Bais.

Địa chỉ: ASO 1. OSB, Dağıstan Cad., No: 8, Sincan, Ankara, Turkey Website: www.com Công ty chuyên thiết kế, chế tạo các xe chuyên dụng trong đó có dòng sản phẩm Canal có thể xúc rửa bằng nƣớc áp lực cao đồng thời tích hợp hệ thống thu gom và hệ thống lọc trên xe. 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. 5: Dòng sản phẩm CB của công ty CDI Engineering.[16] *Công ty: Dobrowolski 9 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 trƣờng. 6: Dòng sản phẩm SSC của công ty Dobrowolski.

[17] *Công ty: Sytech Engineers Pte Ltd. Trụ sở chính: 8 Link Road, Singapore 619030.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. 7: Xe xúc rửa bồn tự động Syntech MSC11.2 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại Việt Nam.

Theo tìm hiểu của tác giả, hiện nay tại Việt Nam vẫn sử dụng phƣơng pháp thủ công để vệ sinh các bồn chứa nhiên liệu lƣu 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, nƣớc đƣợc giữ lại ở hệ thống lọc. Hiệu quả làm sạch của phƣơng pháp này chỉ ở mức trung bình, bồn chứa vẫn chƣa đƣợc xúc rửa theo đúng yêu cầu.

8: Thiết bị thu gom làm sạch bồn xăng dầu của công ty Petrolimex Hà Nội.[19] 12 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG.1 Các phƣơng án bố trí chung.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 đƣợc hết các thiết bị bố trí trên xe, lƣợng nƣớc sạch cũng nhƣ nƣớc thải mang theo theo quy định. - Kích thƣớc thùng hàng cho phép của xe cơ sở phải đảm bảo đủ diện tích mặt bằng để bố trí các thiết bị.

- Có kích thƣớc phù hợp, dễ di chuyển trong khu vực đông dân cƣ. Các phƣơng 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 thƣớc nhỏ, công suất động cơ trung bình. Dễ di chuyển trong khu vực đông ngƣời. - Xe tải ba trục: tải trọng trung bình, thùng tải có kích thƣớc tƣơng đối lớn, công suất động cơ tƣơng đối lớn.

Di chuyển trong khu vực đông ngƣời khá khó khăn. - Xe tải bốn trục: tải trọng lớn, thùng tải có kích thƣớc lớn, công suất động cơ lớn. Khó khăn khi di chuyển trong khu vực đông ngƣời. *Đánh giá: Lựa chọn xe cơ sở trên tiêu chí đáp ứng đƣợc các yêu cầu trên với giá thành và hiệu quả tối ƣu 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.2 Các phƣơng án bố trí chung.

*Phƣơng 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. 1: Hệ thống lọc bố trí trên xe Bias Canal. 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 đƣợc ít nƣớc sạch và nƣớc thải hơn. Hệ thống lọc dễ dàng thay thế và vệ sinh.

Bơm cao áp và bơm chân không đƣợc dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất đƣợc bố trí gọn gàng bên dƣới dầm chính của xe. Xe không phải trang bị thêm các thiết bị phát lực khác (motor điện, động cơ đốt trong). Tuy 14 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. *Phƣơng án 2: Bố trí lọc dầu bên trong xitec, bơm cao áp và bơm chân không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở.

3: Bố trí cụm lọc và bơm trên xe xúc rửa Oreco’s MoClean. Thay thế và vệ sinh lọc tƣơng 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 thƣờng trang bị trên các xe tải hạng trung đến nặng, dẫn đến kích thƣớc cồng kềnh khó xoay chuyển trong phạm vi chật hẹp, đông đúc.

Vốn đầu tƣ xe cơ sở và hộp trích công suất cao. *Phƣơng 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. 15 High pressure Driven Engine jetting Pump G^sx Vacuum Pump Hình 3. 4: Bố trí lọc và bơm trên xe Hino FC.

- Đánh giá: Hệ thống lọc đƣợc bố trí gọn trong bồn chứa và đƣợc lấy ra thay thế hay vệ sinh dễ dàng qua các nắp đậy phía trên. Bơm cao áp đƣợc 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 phƣơng án bố trí chung trình bày ở trên, em chọn phƣơng 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 nhƣng phƣơng án này có thể bố trí trên các xe tải nhỏ, phù hợp với tình hình giao thông tại các khu vực đông dân cƣ ở Việt Nam. Các thiết bị dễ tìm và lắp đặt, đa phần đều có thể tìm mua dễ dàng ở trong nƣớc. Chi phí đầu tƣ tiết kiệm, phù hợp với tiêu chí chọn xe cơ sở đã nêu ở phần trƣớc.2 Bố trí chung khối lƣợng của các thành phần trên ô tô. Sau khi chọn đƣợc phƣơng án thiết kế và tìm hiểu các dòng xe đang phân phối tại thị trƣờng 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. 1: Thông số các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở. Công suất Trọng lƣợng Kích thƣớc Áp suất Tên thiết bị (kW) (kg) (mm) làm việc Bơm áp suất cao 55 540 1000 x 750 x 455 26-30 (MPa) Động cơ diesel 55 325 889 x 581x 851 - Bơm chân không 7 100 800 500 x 500 735Hg Với sự phân bố nhiều lần ta có các khối lƣợng tính toán nhƣ sau: Bảng 3. 2: Bảng tổng hợp khối lƣợng trên xe cơ sở.