TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 1 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) LỜI NÓI ĐẦU Ô tô, xe máy là hai loại phương tiện vận tải rất quan trọng của hệ thống giao thông đường bộ được sử dụng hết sức đa dạng và linh hoạt để chuyên chở người, hàng hóa giúp con người đi lại nhanh chóng và thuận tiện hơn. Đây là hai loại phương tiện được con người sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên từ lâu chúng ta đã ghi nhận hàng ngàn vụ cháy nổ liên quan đến hai loại phương tiện này. Vì vậy việc giải quyết vấn nạn về cháy nổ hai loại phương tiện này là vô cùng quan trọng và cấp thiết. Trên thế giới, hiện tượng cháy, nổ đối với các phương tiện giao thông, đặc biệt là đối với ô tô, xe máy từ lâu đã được quan tâm nghiên cứu. Ở Mỹ một số tổ chức chuyên nghiên cứu về các hiện tượng cháy nổ đã được thành lập như Hiệp hội phòng chống cháy nổ quốc gia (NFPA), Viện Nghiên cứu cháy nổ phương tiện giao thông (MVFRI)… Ở Việt Nam trong thời gian gần đây, số lượng các vụ cháy, nổ ô tô xe máy có xu hướng tăng đột biến. Năm 2011 trên toàn quốc đã xảy ra 157 vụ cháy ô tô, 39 vụ cháy xe máy gây thiệt hại về người và nhiều tài sản.Vì vậy việc xác định các nguyên nhân gây cháy nổ và đưa ra biện pháp khắc phục lại càng cần thiết hơn bao giờ hết nhằm giảmthiểu các thiệt hại về người và của, ổn định tâm lý người dân. Đây cũng là ý nghĩa của đề tài. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Hồng Quân cùng các thầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành đề tài này. Mặc dù vậy do kiến thức còn hạn chế, đề tài mớiviệc tìm kiếm tài liệu gặp nhiều khó khăn nên đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn Nguyễn Hồng Quân cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 2 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1. Hiện trạng cháy nổ trên thế giới và ở Việt Nam 1.1. Hiện trạng cháy nổ trên thế giới Trên thế giới, hiện tượng cháy, nổ đối với các phương tiện giao thông, đặc biệt là đối với ô tô, xe máy từ lâu đã được quan tâm nghiên cứu. Ở Mỹ một số tổ chức chuyên nghiên cứu về các hiện tượng cháy nổ đã được thành lập như Hiệp hội phòng chống cháy nổ quốc gia (NFPA), Viện Nghiên cứu cháy nổ phương tiện giao thông (MVFRI) Từ những năm 1980, Hiệp hội phòng chống cháy nổ quốc gia Mỹ đã tiến hành thống kê khảo sát số lượng các vụ cháy nổ phương tiện ô tô, xe máy trên toàn nước Mỹ cũng như những thiệt hại do cháy nổ gây ra. Tính trung bình trong những năm 1980 - 2006, đã có 381.778 vụ cháy nổ ô tô xe máy, làm chết 576 người, làm bị thương 2.343 người và gây thiệt hại trên 1,2 tỷ USD. So với năm 1980, những năm gần đây đã có sự giảm đáng kể về số lượng các vụ cháy nổ phương tiện ở Mỹ với mức giảm tích lũy tới 45% tính đến năm 2006. Mặc dù vậy, trong năm 2006 cũng có tới 250.000 vụ, làm chết 445 người, làm bị thương 1.075 người và gây thiệt hại ước tính khoảng 982 triệu USD. Tính riêng giai đoạn từ năm 2002 đến 2005, hàng năm trung bình có 287.700 vụ cháy nổ ô tô xe máy, tập trung phần lớn vào các loại ô tô con, xe máy với 263.400 vụ (chiếm 92%), ô tô tải và các loại xe chở hàng hạng nặng với 24.300 vụ (chiếm 8%). Năm 2010, tổng số vụ cháy là 1.331.500 trong đó: • 482.000 vụ cháy nhà và các công trình kiến trúc, làm chết 2.755 người, làm bị thương 15.420 người, gây thiệt hại 9,7 tỷ USD. • 215,500 vụ cháy các phương tiện vận tải, làm chết 310 người, làm bị thương 1.590 người, gây thiệt hại 1,4 tỷ USD. SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 3 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) • 634,000 vụ cháy bên ngoài khác, làm chết 55 người, làm bị thương 710 người, gây thiệt hại 501 triệu USD. Số liệu thống kê cũng cho thấy khoảng thời gian xảy ra nhiều vụ cháy nổ thường vào mùa hè. Số lượng vụ cháy nổ cũng có xu hướng nhiều hơn vào các ngày thứ 6 trong tuần và vào những giờ cao điểm. Cháy nổ phương tiện ô tô xe máy là một trong các nguyên nhân chính gây ra số lượng người tử vong lớn trong tổng số người thiệt mạng do cháy nổ ở Mỹ. Trong những năm gần đây ngành công nghiệp ô tô xe máy đã tiêu tốn khoảng 14 triệu USD mỗi năm cho công tác nghiên cứu về vấn đề cháy nổ này. Về nguyên nhân cháy nổ, có rất nhiều nguyên nhân đã được chỉ ra trong đó chủ yếu liên quan đến yếu tố kỹ thuật, hệ thống điện và cả lỗi do người sử dụng. Các nguyên nhân chính như hư hỏng cơ khí không phân loại chiếm tới 29%, rò rỉ nhiên liệu, gẫy vỡ chi tiết chiếm 12%, các loại hư hỏng điện và chập điện (gồm cả các nguyên nhân chập do rách vỏ cách điện, do hư hỏng cơ khí, do các tiếp điểm của các rơle .) chiếm tới 24%. Việc sử dụng vật liệu không đúng hoặc lỗi vận hành của người sử dụng cũng đóng góp vào nguyên nhân gây ra các vụ cháy nổ. Bên cạnh đó, việc sử dụng nhiên liệu không đạt tiêu chuẩn hoặc nhiên liệu đã bị cố tình pha thêm phụ gia để đạt tiêu chuẩn hoặc để tiết kiệm nhiên liệu cũng có thể là nguyên nhân gián tiếp hoặc trực tiếp liên quan đến hiện tượng xe cháy nổ. 1.2. Hiện trạng cháy nổ ở Việt Nam Ở Việt Nam trong thời gian gần đây, số lượng các vụ cháy, nổ ô tô xe máy có xu hướng tăng đột biến. Năm 2011 trên toàn quốc đã xảy ra 157 vụ cháy ô tô, 39 vụ cháy xe máy gây thiệt hại về người và nhiều tài sản. Đến nay số lượng các vụ cháy nổ vẫn không ngừng tăng lên. Các vụ cháy, nổ xảy ra đối với ô tô và xe máy của nhiều hãng khác nhau và đối với cả xe cũ và xe mới, trong các điều kiện làm việc khác nhau như khi đang hoạt động trên đường, khi đang đỗ hoặc khi đang khởi SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 4 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) động. Hiện tượng cháy nổ xảy ra cả với ô tô sử dụng động cơ xăng và diesel, trong đó số lượng xe diesel chiếm tới 70%. Trên phương tiện ô tô, xe máy có nhiều dạng vật liệu có thể cháy khi gặp nhiệt độ cao. Đặc biệt, các chất lỏng như xăng dầu có tính bắt cháy rất tốt, trên một ô tô có chứa tới 6 loại chất lỏng dễ bắt cháy dạng này. Bên cạnh đó các vật liệu rắn như dây điện, nhựa, da, đệm mút…nếu gặp điều kiện thích hợp cũng sẽ dễ dàng bắt cháy. Trong buổi Hội thảo trao đổi về các nguyên nhân gây cháy nổ phương tiện ô tô, xe máy và các biện pháp phòng tránh do Sở Khoa học - Công nghệ Hà Nội tổ chức hội thảo khoa học nhằm trao đổi, hầu hết các nhà khoa học đều cho rằng nguyên nhân gây cháy nổ có thể liệt kê như sau: - Chất lượng phụ tùng kém, đặc biệt là hệ thống dây điện, tiếp điểm, rơ le, sạc ắc quy… - Nhiên liệu có chứa các chất phụ gia không được kiểm soát, bị pha trộn trong quá trình vận chuyển, phân phối nhiên liệu nhằm mục đích gian lận hoặc được chính chủ phương tiện cố tình pha vào nhằm tiết kiệm nhiên liêu, có thể là nguyên nhân trực tiếp gây cháy nổ hoặc là nguyên nhân gián tiếp gây cháy nổ vì gây ăn mòn, lão hóa nhanh các chi tiết làm kín dẫn tới rò rỉ nhiên liệu. - Chế độ và quy trình bảo trì, bảo dưỡng phương tiện không phù hợp, hệ thống phụ tùng thay thế không được kiểm soát chất lượng và việc lắp ráp thêm các hệ thống mới như còi, đèn…đã gây quá tải cho hệ thống điện của phương tiện, - Đường ống xả bị quá nóng do ống xả bị tắc hoặc có sức cản lớn dễ gây cháy khi có vật dễ cháy chạm vào, - Điều kiện vận hành khắc nghiệt do thời tiết nóng ẩm, bụi bẩn, tắc đường… dẫn tới việc lão hóa nhanh các hệ thống, thiết bị phụ trợ của xe. Hiện tượng cháy nổ phương tiện xảy ra trong những điều kiện xác định và có thể do một hoặc một số nguyên nhân đồng thời. Với số lượng xe ô tô khoảng 1 triệu SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 5 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) chiếc và khoảng trên 30 triệu xe máy tính trên toàn quốc năm 2009, việc xác định sớm các nguyên nhân và biện pháp chống cháy nổ nhằm hạn chế thiệt hại về người và tài sản là rất cần thiết. Nghiên cứu này tiến hành phân tích và thử nghiệm nhằm xác định rõ khả năng gây cháy nổ đối với phương tiện ô tô xe máy từ hệ thống nhiên liệu, hệ thống điện, bộ phận tản nhiệt làm mát và hệ thống xả khí của động cơ. Từ các kết quả có được, đề tài đề xuất các giải pháp hiệu quả và khả thi nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu các vụ cháy nổ đối với ô tô và xe máy, hạn chế thiệt hại do hiện tượng này gây ra. Phân tích các số liệu thống kê về tình hình và các kết quả điều tra nghiên cứu trong, ngoài nước về cháy nổ ô tô xe máy cho thấy: • Do đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động, trên các phương tiện ô tô, xe máy có sẵn các nguồn vật liệu dễ bắt lửa cũng như nguồn tạo tia lửa. Tuy nhiên việc cháy nổ chỉ có thể xảy ra khi các qui định kỹ thuật, qui định quản lý và các chế độ an toàn vận hành xe bị vi phạm. • Các qui định và tiêu chuẩn kỹ thuật về an toàn chống cháy nổ liên quan đến nhiều hệ thống, chế độ vận hành của các cụm chi tiết hệ thống trên ô tô. Nhiên liệu là nguồn chất lỏng có tính bắt cháy tốt vì vậy việc nghiên cứu khả năng cũng như các điều kiện bén lửa hoặc phát nổ của các nhiên liệu sử dụng trên xe là cần thiết cho việc đề xuất các giải pháp phòng chống cháy nổ. • Các chất phụ gia pha thêm vào nhiên liệu được sử dụng trong thời gian gần đây chưa được nghiên cứu đầy đủ và toàn diện đặc biệt là các thông số kỹ thuật liên quan đến khả năng cháy nổ không kiểm soát được như khả năng gây các phản ứng phụ, các sản phẩm trung gian có khả năng tự bốc cháy…. Việc nghiên cứu đánh giá toàn diện tác dụng của chất phụ gia đặc biệt là qui định các chỉ tiêu phẩm chất có liên quan đến an toàn cháy nổ làm cơ sở pháp lý cho quản lý và phòng chống cháy nổ ô tô xe máy. • Các nguồn điện, các rơ le, thiết bị điện và dây dẫn điện là các nguồn tạo tia SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 6 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) lửa trực tiếp mồi lửa cho các vật liệu bén lửa. Khảo sát đánh giá các tiêu chuẩn an toàn cháy nổ của các kết cấu, bố trí cũng như các chế độ làm việc của các trang thiết bị điện, các bó dây dẫn để tìm ra các nhược điểm cũng như đề xuất các biện pháp cải tạo hoặc phòng chống cháy chập trong các phần tử của hệ thống điện. • Các hệ thống trên ô tô xe máy trong quá trình làm việc còn kèm theo phát nhiệt. • Các kết cấu, bố trí chúng trên xe nhằm đảm bảo cho việc tỏa nhiệt, duy trì nhiệt độ làm việc thích hợp của các nguồn sinh nhiệt này. Tuy nhiên, nhiều hệ thống khi làm việc có nhiệt độ mặt ngoài khá lớn như hệ thống ống xả, bộ xúc tác xử lý khí xả, hệ thống làm mát có thể là điều kiện cho các chất bay hơi hoặc các hợp chất tự bốc cháy ở nhiệt độ cao • Trên các ô tô hiện nay sử dụng ngày càng nhiều các vật liệu nhẹ (các loại nhựa po ly me), các vật liệu phi kim loại (các đệm kín, đường ống cao su…). Nhược điểm lớn của các loại vật liệu này là dễ bén lửa. Trong quá trình sử dụng các vật liệu bị hóa già, cơ lý tính của vật liệu bị thay đổi càng làm cho khả năng bén lửa hoặc tự bốc cháy ở nhiệt độ cao. Vật liệu làm các chi tiết làm kín, ống dẫn, bình chứa trong hệ thống nhiên liệu cũng như các hệ thống chứa chất lỏng, hệ thống khí nén có thể bị ăn mòn, bị trương phồng hoặc tham gia các phản ứng hóa học với nhiên liệu hoặc các thành phần chất lỏng bôi trơn, làm mát gây ra hiện tương rò rỉ, bay hơi các chất lỏng dễ cháy. Việc nghiên cứu đánh giá tính an toàn, tương thích phù hợp của các loại vật liệu này với nhiên liệu và các chất lỏng dễ bén lửa trên ô tô có ý nghĩa quan trọng để chọn thay thế vật liệu an toàn ngăn ngừa khả năng gây cháy nổ. An toàn chống cháy nổ ô tô xe máy còn liên quan đến môi trường và khí hậu điều kiện bảo quản cất giữ xe. Các điều kiện đường xá nhiều bụi, rác, thời tiết hanh khô, gió mạnh góp phần gây khả năng phát nóng, bén lửa các vật liệu dễ bén lửa… SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 7 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) Các nơi bảo quản trông giữ xe (tại gia đình cũng như bãi giữ xe công cộng) thường không có các thiết bị kiểm tra phát hiện các nguồn nhiệt, không đảm bảo vệ sinh vì vậy khi các bộ phận hệ thống trên xe bị rò rỉ, đứt dây điện do chuột cắn, các rác, giấy . 2. Tính cấp thiết,ý nghĩa và mục tiêu của đề tài 2.1. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài Thời gian từ cuối năm 2011 đến đầu năm 2012 liên tiếp xảy ra các vụ cháy nổ xe máy và ô tô mà chưa rõ nguyên nhân gây xôn xao dư luận, làm hoang mang lòng người dân.Do quá nhiều vụ cháy nổ xe trong một thời gian ngắn, điều đó đã bắt buộc các Bộ, Ngành vào cuộc điều tra lý giải nguyên nhân cháy xe. Đặc biệt Bộ trưởng Bộ Giao Thông Vận Tải đã lên tiếng “Bộ Giao Thông Vận Tải sẽ chịu trách nhiệm khi có cháy nổ xe”.Về phía người dân thì đều có một tâm lý chung là sợ xe của mình cháy, sợ ảnh hưởng tới tính mạng. Vì vậy việc xác định các nguyên nhân gây cháy nổ và đưa ra biện pháp khắc phục, giảm thiểu nhằm ổn định tâm lý người dân, giảm thiểu các thiệt hại về người và của là cần thiết và cấp bách. Đây cũng là ý nghĩa của đề tài. 2.2. Mục tiêu của đề tài Để tìm ra nguyên nhân cháy nổ thì nội dung nghiên cứu rất rộng, bao gồm các nội dung sau: • Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng về cháy nổ trên thế giới và Việt nam • Điều tra thông tin liên quan tới các nguyên nhân cháy, nổ ô tô, xe máy tại một số cơ sở sản xuất lắp ráp, bảo dưỡng, sửa chữa và người sử dụng • Nghiên cứu, xác định nguyên nhân kỹ thuật liên quan đến nhiên liệu • Nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá các khả năng gây cháy, nổ từ các hệ thống nhiên liệu, điện, tản nhiệt, làm mát, xả khí ô tô, xe máy SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 8 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) • Nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá khả năng rò rỉ nhiên liệu do tác động của nhiên liệu sử dụng tới vật liệu chế tạo chi tiết kim loại, phi kim loại của ô tô, xe máy • Nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá ảnh hưởng của các kết cấu, vật liệu tới khả năng cháy, nổ của ô tô, xe máy • Nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá các nguyên nhân từ thao tác kỹ thuật vận hành, môi trường và địa điểm tổ chức bảo quản ô tô, xe máy đến khả năng cháy nổ Tuy nhiên do thời gian có hạn nên nhóm nghiên cứu chỉ tập trung nghiên cứu một số nội dung sau: • Tìm hiểu các nguyên nhân cháy nổ liên quan đến bảo dưỡng sửachữa • Tìm hiểu các nguyên nhân cháy nổ liên quan tới người sử dụng • Tìm hiểu cơ chế ăn mòn của nhiên liệu tới vật liệu chế tạo • Nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá khả năng rò rỉ nhiên liệu do tác động của nhiên liệu sử dụng tới vật liệu chế tạo chi tiết kim loại, phi kim loại của ô tô, xe máy. Nhiệm vụ riêng của đề tài này là tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất biện pháp chống cháy nổ liên quan đến việc bảo dưỡng sửa chữa. SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 9 TÌM HIỂU NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP CHỐNG CHÁY NỔ Ô TÔ, XE MÁY Ở VIỆT NAM (Phần các nguyên nhân liên quan đến bảo dưỡng sửa chữa) CHƯƠNG II. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN, HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRÊN XE Ô TÔ Trên xe có nhiều hệ thống gây ảnh hưởng đến trực tiếp hay gián tiếp đến cháy nổ xe trong đó hai hệ thống gây ảnh hưởng lớn nhất là hệ thống cung cấp nhiên liệu và hệ thống điện. Vậy nên đề tài sẽ tìm hiểu hai hệ thống này. 2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu Hiện nay trên thế giới sử dụng hai loại là hệ thống cung cấp nhiên sử dụng chế hòa khí và loại phun xăng điện tử. Tuy nhiên do có nhiều ưu điểm vượt trội cùng với khoa học công nghệ phát triển làm giảm giá thành sản xuất nên hầu hết các xe hiện nay đều sử dụng loại phun xăng điện tử.Vì vậy đề tài sẽ chỉ đề cập đến hệ thống này. 2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc Đề tài lấy hệ thống cung cấp nhiên liệu VVT-I của Toyota làm thí dụ để nói về hệ thống phun xăng điện tử trên xe ô tô. Hình 2.1: Động cơ I4 16 van VVT-i lắp trên Toyota Camry 2.0 SVTH: Nguyễn Ngọc Sáng 10 . 24%. Việc sử dụng vật liệu không đúng hoặc lỗi vận hành của người sử dụng cũng đóng góp vào nguyên nhân gây ra các vụ cháy nổ. Bên cạnh đó, việc sử dụng nhiên. nhiên liệu sử dụng trên xe là cần thiết cho việc đề xuất các giải pháp phòng chống cháy nổ. • Các chất phụ gia pha thêm vào nhiên liệu được sử dụng trong