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 Số 2/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 143 VAÁN ÑEÀ TRAO ÑOÅI MỘT SỐ GIẢI PHÁP GÓP PHẦN KHAI THÁC AN TOÀN VÀ HIỆU QUẢ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU CÁ SOME MEASURES CONTRIBUTING SAFE AND EFFICIENT EXPLOITATION TO MAIN ENERGY EQUIPMENT OF SMALL FISHING BOATS Nguyễn Đình Long1 Ngày nhận bài: 23/02/2016; Ngày phản biện thông qua: 15/5/2016; Ngày duyệt đăng: 15/6/2016 TÓM TẮT 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 đáng kể trong việc đảm bảo an toàn cho tàu và người trên tàu. Từ khóa: Hệ động lực, tàu cá, khai thác, an toàn, hiệu quả ABSTRACT The safe and effi cient exploitation of main energy equipment not only brings economical benefi ts, but also contributes signifi cantly to ensure the safety of small fi shing boats and their crew. Key words: Main energy equipment, fi shing boat, exploitation, safe, effi cient 1 Khoa Kỹ thuật giao thông – Trường Đại học Nha Trang I. MỞ ĐẦU Với hơn 3 nghìn km bờ biển, nước ta được thiên nhiên ưu đã về tiềm năng biển. Hoạt động khai thác thủy sản không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn cả lợi ích về an ninh quốc phòng và đặc biệt là về mặt xã hội, giải quyết công ăn việc làm cho một số lượng lớn lao động của cư dân ven biển. Trong những năm gần đây, Nhà nước đã chú trọng đến việc phát triển ngành thủy sản nói chung và khai thác thủy sản nói riêng theo hướng bền vững, thể hiện ở chỗ đã dành sự quan tâm đặc biệt đến hoạt động khai thác thủy sản thông qua chương trình phát triển đội tàu đánh bắt xa bờ từ năm 1997, đặc biệt là Nghị định 67/2014/NĐ-CP và Nghị định 89/2015/NĐ-CP của Chính phủ về một số chính sách phát triển thủy sản nhằm tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa cho ngư dân vươn khơi bám biển, cùng với việc đẩy mạnh các hoạt động nghiệp vụ nhằm đảm bảo an toàn cho người và tàu thuyền khi hoạt động trên biển. Tuy nhiên, nghề cá nước ta vẫn là nghề cá nhân dân, với 2 đặc điểm chính: tàu thuyền thuộc loại nhỏ, chủ yếu được đóng bằng gỗ (hơn 95%) theo kinh nghiệm dân gian; người sử dụng không được đào tạo có hệ thống nên việc khai thác tốt tàu và thiết bị là không thể. Đồng thời, điều kiện hoạt động của tàu cá rất khắc nghiệt, mọi sự trục trặc của tàu và thiết bị đều là nguy cơ có thể dẫn đến mất an toàn cho tàu và người. Thực tế cho thấy số tai nạn tàu cá hàng năm có nguồn gốc do máy móc hư hỏng chiếm số lượng lớn. Theo số liệu của Tổng cục Thủy sản Bộ NN-PTNT, chỉ trong 5 năm (2007- 2012), cả nước đã xảy ra hơn 4.700 vụ tai nạn tàu cá, làm chết 427 người, mất tích 213 người và gần 1.400 người bị thương; hơn 60% số vụ tai nạn là do tàu hỏng máy[1]. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 144 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Do đó, vấn đề là làm thế nào để góp phần khai thác an toàn và hiệu quả hệ động lực tàu cá. II. NỘI DUNG 1. Cơ sở vấn đề Trên tàu thủy nói chung và tàu cá nói riêng, hệ động lực (chủ yếu là động cơ chính) được ví như “trái tim” của con tàu. Nếu có sự hỏng hóc ở hệ động lực thì con tàu không thể hoạt động được, nghĩa là không thực hiện được nhiệm vụ đặt ra, đồng thời lúc này nguy cơ mất an toàn cho tàu và người rất cao. Thông thường, lỗi kỹ thuật do chế tạo rất hiếm gặp, máy móc không đảm bảo an toàn chủ yếu do sử dụng. Trước tiên là việc lựa chọn động cơ chính (máy chính) và chân vịt trang bị cho tàu không đảm bảo sự phù hợp với tàu, tiếp theo là khâu khai thác: vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa. Thực tế còn có nhiều bất cập liên quan đến tàu thuyền nghề cá. Đó là do phần lớn tàu được đóng theo kinh nghiệm dân gian, máy chính trang bị cho tàu được lựa chọn không dựa trên cơ sở khoa học, hầu hết thuộc loại đã qua sử dụng, trong khi đó trình độ học vấn của người vận hành còn thấp, không được đào tạo chuyên môn thợ máy; thuyền trưởng (người lái tàu) là người trực tiếp điều khiển động cơ (qua hệ thống điều khiển từ xa) nhưng lại không có kiến thức về nó. Do đó, hiệu quả khai thác tàu không cao là tất yếu, máy móc dễ bị hư hỏng và đặc biệt là nguy cơ tàu bị chìm bởi sóng gió rất cao (do tàu ở trạng thái “thả trôi”), khó tránh khỏi thiệt hại về nhân mạng. Khai thác có hiệu quả ở đây bao gồm cả hiệu quả kỹ thuật và hiệu quả kinh tế, nhưng tựu trung lại cũng vẫn là hiệu quả kinh tế. Về mặt kỹ thuật cần khai thác hết tính năng của máy móc thiết bị phù hợp với yêu cầu cụ thể nhưng phải tránh tình trạng bị quá tải. Sự quá tải ở động cơ có 2 dạng: quá tải về cơ và quá tải về nhiệt. Nói chung cần phải tránh quá tải, trừ trường hợp đặc biệt, có thể cho động cơ làm việc quá tải ở mức tải và thời gian cho phép với sự theo dõi sát sao. Nguyên nhân khiến động cơ bị quá tải trước nhất là nguyên nhân tiềm ẩn do việc chọn máy chính và chân vịt không phù hợp với thân tàu và nghề khai thác, kế đến là do người vận hành không thực hiện đúng những quy định về mặt kỹ thuật trong vận hành. Ở các tài liệu chuyên môn, khi khảo sát các chế độ làm việc của động cơ chính trong tổ hợp tàu (cùng với thân tàu và chân vịt) ta thấy miền các chế độ làm việc của động cơ như hình 1 [3] (giới hạn bởi các đường 1, 5, 3 hoặc 2 và 8, 7, 9) nhỏ hơn nhiều so với miền công suất do động cơ phát ra (giới hạn bởi các đường 1, 4, 8 và 9). Mọi điểm làm việc nằm cao hơn đường 3 (đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn – theo ứng suất cơ) và đường 2 (đặc tính công suất giới hạn theo ứng suất nhiệt (đối với động cơ tăng áp)) đều khiến động cơ rơi vào tình trạng quá tải về cơ và nhiệt tương ứng. Chế độ chạy tàu thường gặp phải trường hợp sức cản tăng lớn, lúc này tốc độ của động cơ chính giảm, và bộ điều tốc của động cơ chính tự động tác động cấp thêm nhiên liệu để tăng công suất nhằm tăng tốc độ quay động cơ hoặc do người vận hành xử lý không tốt nên động cơ rất dễ bị quá tải. Các tình huống xuất hiện quá tải ở động cơ chính có thể nhận thấy như sau: Xét trường hợp sức cản thân tàu tăng lớn, đặc tính chân vịt dốc hơn, ví dụ động cơ chính làm việc ở chế độ buộc tàu ứng với đường 5 trên hình 1. Nếu chưa xét tác động của bộ điều tốc, lúc này ta thấy điểm giao của đường đặc tính động cơ 4 và đặc tính đặc tính chân vịt 5 nằm bên trên đường đặc tính công suất giới hạn theo mômen 3, nghĩa là động cơ đã bị quá tải về mômen mặc dù công suất và tốc độ quay của động cơ chưa đạt định mức. Trong thực tế, Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 145 với tác động của bộ điều tốc là cấp thêm nhiên liệu nhằm khôi phục tốc độ quay ban đầu, động cơ càng bị quá tải nặng về mômen. Tùy thuộc mức độ tăng độ dốc của đặc tính chân vịt mà sự quá tải của động cơ có thể là: - Quá tải mômen khi công suất chưa vượt quá giá trị định mức và tốc độ quay chưa đạt định mức: Me > Međm, Ne < Neđm , n < nđm; - Quá tải mômen và công suất khi tốc độ quay chưa đạt định mức: Me > Međm , Ne > Neđm, n < nđm; - Quá tải mômen và công suất khi tốc độ quay đạt định mức: Me > Međm , Ne > Neđm , n = nđm. Hình 1. Đồ thị phối hợp làm việc giữa động cơ chính và chân vịt định bước khi truyền động cơ khí 1. Đặc tính tốc độ quay vận hành thấp nhất ổn định; 2. Đặc tính công suất giới hạn theo ứng suất nhiệt (đối với động cơ tăng áp); 3. Đặc tính công suất giới hạn theo mômen xoắn (M2e = M1eđm); 4. Đặc tính ngoài công suất định mức; 5. Đặc tính chân vịt ở chế độ buộc tàu; 6. Đặc tính chân vịt ở chế độ tính toán; 7. Đặc tính chân vịt ở chế độ tàu chạy không hàng; 8. Đặc tính điều tốc; 9. Đặc tính công suất nhỏ nhất làm việc lâu dài Để tránh quả tải (về cơ) trong mọi trường hợp, cần điều khiển cho động cơ làm việc theo đặc tính bộ phận sao cho giao điểm của đặc tính động cơ và đặc tính chân vịt nằm trên đường đặc tính công suất giới hạn theo mômen, nghĩa là điều khiển tay ga giảm bớt lượng nhiên liệu để điểm làm việc là giao điểm của đường 3 và đường 5 (hình 1). Lúc này chấp nhận động cơ làm việc với công suất và tốc độ quay nhỏ hơn giá trị định mức, và tất nhiên hiệu quả đạt thấp. Rõ ràng giải pháp giúp khai thác tốt động cơ là áp dụng truyền động gián tiếp (vốn áp dụng với động cơ có tố độ quay cao), ở đó đảm bảo động cơ vẫn làm việc ở chế độ công suất và tốc độ quay định mức nhờ sử dụng hộp số với những cấp số truyền thích hợp (xem hình 2 [3]). Trong khai thác máy móc thiết bị, việc thực hiện đúng chế độ bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ rất quan trọng nhằm đảm bảo chúng hoạt động an toàn trong suốt thời gian vận hành. Đối với hệ động lực tàu thủy nói chung và tàu cá nói riêng việc này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng không chỉ liên quan đến mặt kinh tế mà cả xã hội. Một khi máy chính hư hỏng, tàu không hoạt động được, không những bị thiệt hại về sản xuất mà phải chi phí cho sửa chữa, và nguy hiểm hơn là tàu bị chìm gây thiệt hại về nhân mạng, tài sản. Khi nghiên cứu các đặc tính động cơ người ta thấy rằng động cơ đạt chi phí nhiên liệu riêng thấp nhất ở tốc độ quay nhỏ hơn định mức (xem hình 3). Điều này người vận hành cần phải biết. Do đó, ngoài việc tránh quá tải cho động cơ, đảm bảo khả năng hoạt động an toàn, trong vận hành cũng cần chú ý đến chế độ làm việc kinh tế (với chi phí nhiên liệu thấp nhất) khi cần. 2. Giải quyết vấn đề Về nguyên tắc, việc khai thác có hiệu quả và an toàn hệ động lực tàu thủy nói chung và tàu cá nói riêng phụ thuộc vào cả 3 mặt: trang bị thiết bị, quản lý & khai thác thiết bị và kiểm tra giám sát kỹ thuật. Trước tiên đòi hỏi trang thiết bị phải có chất lượng tốt (con tàu được đóng ra cần phải đảm bảo sự phù hợp giữa Động cơ chính – Thân tàu – Chân vịt, có đầy đủ tài liệu vận hành thiết yếu). Tiếp đến là Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 146 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Hình 3. Đặc tính động cơ 6CX-GTYE 2.1. Về mặt trang bị thiết bị Tàu đóng mới phải phải đáp ứng các yêu cầu về mặt kỹ thuật (có đủ tài liệu để phục vụ việc khai thác - đối với hệ động lực phải có đặc tính vận hành tàu) + Với những tàu đóng theo thiết kế thì đủ khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. + Với những tàu được đóng không theo thiết kế thì cần phải lập hồ sơ kỹ thuật. - Trường hợp tàu được đóng mới không theo thiết kế, cần tiến hành tính toán chọn động cơ chính và chân vịt phù hợp cho tàu trên cơ sở kết quả lập hồ sơ hoàn công kịp thời phần thân tàu để tính sức cản và thực hiện các tính toán cần thiết theo kiểu “vừa thiết kế, vừa thi công” phần động lực. - Trong trường hợp chọn máy chính và chân vịt theo kinh nghiệm kiểu “áng chừng” thì không đảm bảo sự phù hợp giữa Động cơ chính – Thân tàu – Chân vịt là điều không thể tránh khỏi. Và việc lập hồ sơ vận hành trở thành vấn đề bức thiết. Hình 2. Đồ thị phối hợp làm việc giữa động cơ chính và chân vịt định bước khi truyền động cơ khí gián tiếp a) Xây dựng theo mômen b) Xây dựng theo công suất 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, 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; 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; 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; 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; 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, 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; 10. Đặc tính mômen theo công suất định mức việc tổ chức quản lý, khai thác thiết bị (người vận hành phải có trình độ nhất định, tuân thủ nguyên tắc vận hành, các chế độ chăm sóc, bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ). Và khâu đặc thù không thể thiếu là sự kiểm tra & giám sát của cơ quan chức năng đảm bảo an toàn kỹ thuật. Do đó, cần tập trung giải quyết đồng bộ ở cả 3 mặt: trang bị thiết bị, quản lý & khai thác thiết bị và kiểm tra giám sát kỹ thuật. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 147 Cần trang bị thiết bị cảnh báo quá tải máy chính và sự cố hệ động lực. Đặc biệt, với các động cơ đã qua sử dụng, cần tiến hành đánh giá tình trạng kỹ thuật theo kết quả khảo nghiệm động cơ trên bệ thử hoặc kết hợp khảo nghiệm động cơ tại hiện trường khi thử tàu. Theo quy định, sau khi đóng mới, con tàu phải được thử đường dài để kiểm nghiệm lại các tính năng (xây dựng đặc tính vận hành tàu sát thực tế). Trên cơ sở kết quả thử tàu (theo chương trình đã thiết lập với việc đo công suất Ne, tốc độ quay n, chi phí nhiên liệu giờ Gh cùng các thông số khác của động cơ và tốc độ tàu V), tiến hành xây dựng đặc tính vận hành tàu mang tính tổng hợp theo [2] với các thông số: công suất, tốc độ quay, chi phí nhiên liệu của động cơ và tốc độ tàu cùng các thông số khác để phục vụ công tác vận hành. Đặc tính vận hành có thể xây dựng ở dạng như hình 4. Hình 4. Đặc tính vận hành Với đặc tính vận hành này, tiến hành xây dựng phương pháp và hướng dẫn sử dụng để nhận biết chế độ làm việc của động cơ và lựa chọn chế độ làm việc hợp lý trong quá trình khai thác nhằm đảm bảo an toàn, tin cậy và kinh tế. 2.2. Về mặt quản lý & khai thác thiết bị Người vận hành quyết định hiệu quả khai thác. Thật vậy, một khi đã làm chủ được máy móc thì việc khai thác đảm bảo an toàn và có hiệu quả nằm trong tầm tay. Và đây là vấn đề khó nhất. Trước mắt cần tiếp tục hoạt động bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ một cách nghiêm túc cho đội ngũ máy trưởng và đặc biệt là đưa nội dung kiến thức về máy vào chương trình bồi dưỡng cho thuyền trưởng theo tinh thần đảm bảo chất lượng, hiệu quả. Về lâu dài cần nâng cao dân trí trong ngư dân đồng thời với việc đào tạo nhân lực (giáo dục phổ thông và đào tạo nghề cho lớp trẻ) nhằm mục tiêu “chuyển giao thế hệ”. Đó là giải pháp căn cơ. - Trong công tác nâng cao trình độ dân trí trong ngư dân, đi đôi với việc tuyên truyền, vận động, Nhà nước cần có chính sách hỗ trợ thích hợp nhằm thúc đẩy phong trào học tập trong con em ngư dân, góp phần nâng cao dân trí, tạo nguồn để đào tạo nhân lực nghề cá. Đặc biệt, cần đưa nội dung kiến thức về nghề cá vào chương trình môn Công nghệ ở bậc Trung học cơ sở (tương tự như trồng trọt, chăn nuôi, khai thác và bảo vệ rừng, ) để con em ngư dân có thể tiếp cận một cách khái quát về nghề cá. Từ đó, các em thêm yêu biển hơn và có động lực phấn đấu học tập để tham gia khai thác hiệu quả và hợp lý hơn nguồn tài nguyên sinh vật phong phú cũng như tiềm năng to lớn của biển. - Bồi dưỡng kiến thức, đào tạo nghiệp vụ chuyên môn: Người vận hành cần được đào tạo nghiệp vụ chuyên môn có hệ thống, bồi dưỡng kiến thức để làm chủ thiết bị, công nghệ. Ở khâu này cần tập trung xây dựng chương trình, biên soạn giáo trình, và tổ chức giảng dạy nghiêm túc, phù hợp từng cấp độ theo đúng phương châm “chất lượng, hiệu quả”. Rõ ràng ngư dân cần sự hỗ trợ nhiều hơn từ Nhà nước và cộng đồng xã hội. Cùng với việc tạo điều kiện hiện đại hóa tàu cá, về Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2016 148 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG mặt nhân lực, Nhà nước cần có chính sách miễn học phí bậc phổ thông cho con ngư dân, hỗ trợ kinh phí đào tạo chuyên môn nghiệp vụ nghề cá. Đồng thời khuyến khích các tổ chức, cá nhân tham gia “nâng bước em đến trường” cho con em ngư dân bằng những chiếc xe đạp nghĩa tình, các suất học bổng khuyến học 2.3. Kiểm tra, giám sát an toàn kỹ thuật Cơ quan/tổ chức Đăng kiểm tàu cá thực hiện đúng chức năng của mình (kiểm tra, giám sát an toàn kỹ thuật từ khâu thẩm định thiết kế, giám sát đóng mới và kiểm tra kỹ thuật an toàn trong quá trình khai thác) một cách đầy đủ và nghiêm túc. Tất nhiên, Đăng kiểm tàu cá phải được đầu tư phát triển để lớn mạnh, đáp ứng yêu cầu thực tế. Cần hình thành các trung tâm đăng kiểm khu vực, xây dựng hệ thống tiêu chuẩn và trang thiết bị kiểm định tình trạng, an toàn kỹ thuật tàu cá. 3. Kiến nghị Nhà nước quan tâm nhiều hơn nữa đối với hoạt động khai thác thủy sản với những chủ trương, chính sách sát thực về kỹ thuật và nhân lực theo hướng an toàn và hiệu quả, cũng như khâu kiểm tra giám sát kỹ thuật. Cụ thể: - Tiến hành kiểm tra, giám sát an toàn kỹ thuật tàu và hệ động lực đảm bảo chất lượng tốt ngay từ khâu thiết kế, đóng mới và trong khai thác theo quy chuẩn thật đầy đủ và nghiêm túc (Đăng kiểm tàu cá) trên cơ sở có đủ hồ sơ máy, tàu và thiết bị cảnh báo sự cố cho hệ động lực. - Có chính sách đặc biệt về nâng cao dân trí cho ngư dân và đào tạo nhân lực nghề cá. Vận động ngư dân tham gia các lớp đào tạo, bồi dưỡng nâng cao trình độ kỹ thuật, chuyên môn. - Xã hội hóa công tác hỗ trợ ngư dân trong việc bồi dưỡng nguồn nhân lực (vận động các nhà tài trợ hỗ trợ ngư dân). - Giám sát việc tuân thủ đúng quy chế và chú ý đến chất lượng trong đào tạo, bồi dưỡng nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ cho thuyền trưởng, máy trưởng trên cơ sở nội dung, chương trình đào tạo được chuẩn hóa (đưa kiến thức phần máy và chương trình đào tạo thuyền trưởng tàu cá). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. 2. Lương Công Nhớ, Đặng Văn Tuấn, 1995. Khai thác hệ động lực tàu thủy. Trường Đại học Hàng hải, Hải Phòng 3. Nguyễn Đình Long, 1994. Trang bị động lực. Trường Đại học Thủy sản, Nha Trang