Tính toán hàng hóa tàu dầu: Các khái niệm

Từ khi kết nối với “chợ” phầm mềm toàn cầu DistroWatch.com, Omarine.org mặc nhiên cần được hiển thị bằng tiếng Anh như một cách tôn trọng người đọc. Quả thật, số bạn đọc ngoài nước thường lớn hơn số bạn đọc trong nước.

Tuy nhiên, điều đó không cản trở tôi viết bài tiếng Việt với một tỉ lệ nhỏ thích hợp. Viết bài tiếng Việt đối với tôi vừa dễ vừa khó. Dễ là vì mình có thể diễn đạt trọn ý mà khó dịch sang tiếng Anh. Khó vì cần tìm từ tiếng Việt sát nghĩa với các thuật ngữ tiếng Anh và tránh nhầm lẫn. Ví dụ density có nơi dịch là tỉ trọng, nhưng trong loạt bài này nó có nghĩa là khối lượng riêng.

Loạt bài này được viết dựa trên cơ sở tham khảo học phần “Nghiệp vụ khai thác tàu dầu” của trường Đại học Hàng hải Việt Nam và một số nguồn khác. Là một thuyền trưởng đã từng chỉ huy 5 con tàu nhưng tôi chưa có thực tế tàu dầu do vậy nội dung sẽ tồn tại những hạn chế nhất định. Bù lại, các vấn đề trong chương trình máy tính được cho là phức tạp sẽ được phân tích kỹ lưỡng sao cho chúng ta có thể hiểu và áp dụng chúng dễ dàng.

Thông tin về tính toán hàng hóa tàu dầu không hiếm trên mạng trong các phiên bản tiếng Anh. Tuy nhiên ở đây chúng ta tiếp cận vấn đề từ góc độ IT. Thực ra giờ đây không ngành nào thoát khỏi liên quan tới IT. Và tôi sẽ viết để bạn thấy rằng công nghệ thông tin là cần thiết và đơn giản hơn chúng ta tưởng. Bảng tính được giới thiệu đi qua góc độ người dùng với các chương trình bảng tính nói chung chứ không chỉ dừng ở Microsoft Excel. Qua đó chúng ta thấy được bản chất của một chương trình máy tính. Chương trình, các hàm được diễn đạt như sự giao thoa giữa IT và chuyên ngành Hàng hải. Bạn đọc là dân IT sẽ thấy cách các công thức Excel xử lý các mảng dữ liệu, tiếp xúc một ứng dụng thực tế mà áp dụng khá nhiều hàm bảng tính và khá sâu. Bạn đọc là thuyền viên lại thấy ảnh hưởng của tàu nghiêng, chúi tới số đo thể tích hàng lỏng lớn thế nào, hàng giãn nở theo nhiệt độ ra sao. Nói theo kiểu Kim Dung là Song kiếm hợp bích.

Công thức bảng tính được áp dụng hoàn toàn giống nhau đối với cả Microsoft Excel trên Windows và LibreOffice Calc trên Linux. Nếu sử dụng LibreOffice Calc trên Omarine, bạn sẽ không còn phải sợ virus “cắn” tài liệu như chúng ta thường lo lắng.

“Đối tượng nghiên cứu và điều chỉnh Nghiệp vụ khai thác tàu dầu là những mối quan hệ phát sinh trong lĩnh vực Hàng hải liên quan đến công tác xếp dỡ, vận chuyển an toàn và bảo quản các loại hàng hoá là dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ bằng đường biển.”

“Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái Đất. Dầu mỏ là một hỗn hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocarbon, thuộc gốc alkane, thành phần rất đa dạng. Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu. Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường… Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên liệu, 12% còn lại dùng cho hóa dầu. Do dầu thô là nguồn năng lượng không tái tạo nên nhiều người lo ngại về khả năng cạn kiệt dầu trong một tương lai không xa.”

Các đặc tính chủ yếu của dầu mỏ

  • Tính dễ cháy
  • Tính kích nổ
  • Dễ phát sinh tĩnh điện
  • Tính đông kết
  • Tính giãn nở
  • Tính độc hại và ăn mòn

Phân loại tàu dầu

“Phân loại tàu dầu có thể phân loại theo chủng loại dầu tàu chuyên chở đó là tàu chở dầu thô, tàu chở dầu thành phẩm:

A, Tàu chở dầu thô bao gồm:

Tàu dầu thô siêu lớn: Ultra Large Crude Carriers (ULCC) có trọng tải từ 30 vạn đến 55 vạn tấn dùng để chuyên chở dầu thô trên các tuyến đường dài từ Vịnh A-rập đến Châu Âu , Châu Mỹ và Viễn đông, thường giao hàng tại các cảng đầu mối xây dựng riêng của chúng.

Tàu dầu thô rất lớn: Very Large Crude Carriers (VLCC): có trọng tải từ 20 vạn đến dưới 30 vạn tấn. Phạm vi hoạt động rộng hơn ULCC có thể chạy ballast qua Suez.

Tàu dầu thô cỡ trung bình Medium Size Crude Carriers: có trọng tải từ khoảng 7 vạn đến 13 vạn tấn có thể qua Suez khi có tải hoặc khi đầy tải. Được sử dụng rộng rãi trên những tuyến ngắn.

B, Tàu chở dầu thành phẩm thường có trọng tải từ 1,6 vạn đến 4 vạn tấn dùng để chở dầu thành phẩm từ nhà máy lọc dầu đến người tiêu thụ.

Ngoài ra tàu dầu còn được phân loại theo kích cỡ tải trọng theo thang của AFRA (Average Freight Rate Assessment) đó là : Medium, Large One, Large Two, hay còn được phân loại theo kích cỡ và mục đích riêng biệt ví dụ tàu dầu Panamax là tàu chở dầu bị giới hạn chiều ngang lớn nhất khoảng 32,3 m là kích thước lớn nhất có thể chấp nhận qua được kênh Panama.

Tuy có sự phân loại là tàu thô hay tàu chở dầu thành phẩm nhưng điều đó không có nghĩa là tầu dầu thô chỉ có thể chở được dầu thô, nó cũng có thể dùng chở dầu thành phẩm miễn là nó được vệ sinh sạch sẽ đúng quy trình trước khi chở một loại dầu khác.”

Phòng chống cháy/nổ

Phòng chống cháy/nổ trên tàu dầu là một mục rất dài và không phải trọng tâm của bài này. Ở đây chúng ta chỉ tóm tắt rằng để phòng chống cháy/nổ người ta tìm cách đưa trạng thái két hàng rời khỏi dải cháy/nổ (màu vàng) như hình minh họa dưới đây:

Cách thông thường là dùng hệ thống khí trơ (IG – Inert Gas) bơm vào két hàng để đẩy nồng độ oxy xuống dưới 11,5%.

Đơn vị đo lường

Quy định về dấu thập phân: Khi ở trong văn bản tiếng Việt, dấu thập phân là dấu phẩy. Khi ở trong công thức mà dùng cho tính toán nó là dấu thập phân tiếng Anh, dấu chấm, ví dụ 32,3 được viết là 32.3.

1 barrel (thùng) = 42 gallons (Mỹ)

1 cubic meter (m3) = 6,2898 barrels

1 metric ton = 1.000 kg

1 long ton = 1,01605 metric ton = 2240 pounds

1 pounds = 0,453592 kg

1 kilogram = 2,20462 pounds

Nhiệt độ F: °F = 1.8 * °C + 32

Công thức nhiệt độ trên cho chúng ta thấy 15°C gần tương đương với 60°F, chúng là những nhiệt độ chuẩn.

Khối lượng riêng (Density)

“Khối lượng riêng tiêu chuẩn của dầu mỏ: Là khối lượng trong chân không của dầu trong một đơn vị thể tích ở nhiệt độ t nào đó. Thứ nguyên của khối lượng riêng là g/cm³, g/ml hoặc kg/lít, kg/m³.

Khối lượng riêng 15°C: Là khối lượng trong chân không của một đơn vị thể tích dầu ở điều kiện chuẩn 15°C, ký hiệu là D15 hoặc d15.

Các quốc gia đều có quy định khối lượng riêng tiêu chuẩn của quốc gia mình để đo lường dầu mỏ. Việt Nam và Nhật Bản lấy khối lượng riêng ở 15°C, Trung Quốc và một số quốc gia ở Châu Âu lấy 20°C, Anh, Mỹ lấy 60°F làm khối lượng riêng tiêu chuẩn.”

Tỉ trọng (Specific Gravity – S.G) của dầu mỏ

“Tỉ trọng của một chất lỏng nào đó là tỉ số của khối lượng chất đó ở nhiệt độ t1 với khối lượng của nước cất có cùng thể tích ở nhiệt độ t2, còn gọi là khối lượng riêng tương đối (Relative Density) ký hiệu là S.G t1/t2 hoặc Dt1/t2

Tỉ trọng 60/60°F (Specific Gravity 60/60°F) là tỉ số giữa khối lượng riêng của dầu với khối lượng riêng của nước cất trong cùng điều kiện chân không và nhiệt độ tiêu chuẩn 60°F, viết tắt S.G 60/60°F.

Tỉ trọng API ở 60°F (API Gravity at 60°F) là một hàm đặc biệt của S.G 60/60°F được biểu diễn bằng công thức:”

Từ công thức trên chúng ta thấy rằng khi S.G bằng 1 thì API Gravity bằng 10. Dầu càng nhẹ thì API Gravity của nó càng lớn, thông thường giao động từ 10 tới 70.

“Nhật Bản áp dụng S.G 15/4°C; Anh, Mỹ dùng S.G 60/60°F, Trung Quốc và một số quốc gia ở Châu Âu dùng D20/4°C. API at 60°F được sử dụng tại các cảng của Mỹ. (API – American Petroleum Institute).”

Bảng 54B-ASTM (VCF – Volume Correction Factor)

Chuyển đổi thể tích dầu từ nhiệt độ thực tế sang thể tích ở nhiệt độ chuẩn 15°C.

Chúng ta có thể tính toán trực tiếp như sau, để phục vụ chương trình bảng tính:

VCF = e ^ (-ALPHA * dT * (1 + 0.8 * ALPHA * dT))

với

ALPHA = A + B / DEN15 ^ 2

DEN15 là D15

dT = DEGC – 15 với DEGC là nhiệt độ hàng theo °C

Trong đó

Nếu DEN15 <= 770 thì

K0 = 346.42278

K1 = 0.43884

A = 0

B = KO + K1 * DEN15

nếu không nếu DEN15 > 770 và < 778 thì

A = -0.0033612

B = 2680.32

nếu không nếu DEN15 >= 778 và < 839 thì

A = 0

B = 594.5418

nếu không thì

K0 = 186.9696

K1 = 0.48618

A = 0

B = KO + K1 * DEN15

Bảng 56 -ASTM (WCF – Weight Correction Factor)

Bảng này dùng để chuyển đổi khối lượng chất lỏng ở 15° C giữa điều kiện chân không và điều kiện không khí

Công thức thay thế đơn giản như sau:

Density trong không khí tại 15° C = D15 – 0.0011

Các bước tính toán hàng hóa

1) Đọc mớn nước mũi, lái và xác định hiệu số mớn nước (trim): t = da – df

2) Xác định góc nghiêng ngang của tàu

3) Với độ vơi két hàng đo được, cùng với hiệu số mớn nước và góc nghiêng ngang đã biết, tiến hành hiệu chỉnh nghiêng, chúi bằng “Bảng hiệu chỉnh độ vơi” trong hồ sơ tàu

4) “Lấy giá trị độ vơi đã hiệu chỉnh ở trên tra vào bảng dung tích của từng khoang, xác định tổng thể tích của hàng hoá trong khoang hàng (bao gồm cả dầu hàng, nước tự do-FW và cặn+nước – W+S) là TOV (Total Observed Volume) tại thời điểm tính toán.”

5) “Dùng các thiết bị dò mặt phân cách dầu nước, xác định mức nước tự do F.W (Free Water) là nước đã phân lớp nằm ở dưới dầu trong hầm hàng và tính thể tích của lượng nước đó, nếu có.”

6) Tìm thể tích hàng gộp thực tế GOV (Gross Observed Volume) bao gồm cả nước và cặn (W+S), bằng cách lấy tổng thể tích TOV đã biết trừ đi lượng nước tự do (F.W) ở đáy khoang:

GOV = TOV – FW

7) Căn cứ nhiệt độ dầu đo được trong két và khối lượng riêng chuẩn của hàng được cung cấp, tra bảng và / hoặc tính VCF (Volume Correction Factor).

“Tiến hành tra vào bảng 54A, 6A…(ASTM/API/IP – Petroleum Measurement Table) để tìm số hiệu chỉnh thể tích VCF.

Đồng thời tra vào bảng 53(A,B,D) hệ mét; bảng 5 (A,B,D)hệ Mỹ; bảng 23 (A,B,D) hệ Anh, để tìm tỉ trọng ở điều kiện chuẩn Density 15°C.

Cũng có thể tiến hành chuyển qua lại giữa các tỉ trọng chuẩn giữa các hệ nhờ vào Bảng 3 “chuyển tương đương tỉ trọng API Gravity về Specific Gravity và Density 15°C” trong bộ bảng ASTM/API/IP – Petrolium Measurement Table.”

Đo nhiệt độ dầu hàng: tính nhiệt độ đo được ở 3 vị trí trong khoang hàng (trên, giữa, dưới ) được T1 , T2 ,T3 rồi tính nhiệt độ trung bình trong khoang:

T = (T1 +T2 +T3 ) / 3

8) “Tiến hành xác định thể tích hàng gộp chuẩn G.S.V (Gross Standard Volume), đó chính là thể tích hàng gộp thực tế G.O.V nhưng đã được chuyển về nhiệt độ chuẩn:”

GSV = GOV * VCF

9) “Xác định tổng thể tích nước và cặn có trong dầu hàng (Water + Sidement) nhờ vào tỉ lệ nước và cặn, tỉ lệ này có được khi người ta phân tích mẫu dầu trong phòng hoá nghiệm:”

Tổng thể tích (W + S) = GOV * (W+S) % /100

10) “Tiếp theo chúng ta đi tìm thể tích thực của dầu tại thời điểm tính toán NOV (Net Observed Volume), đó là thể tích toàn bộ dầu hàng nhưng không tính nước và cặn (W+S) cũng như không bị lẫn nước tự do FW ở đáy:”

NOV = GOV – Thể tích (W+S)

11) “Tìm thể tích hàng thực ở điều kiện chuẩn NSV (Net Standard Volume) không tính đến (W+S) và nước tự do FW.”

NSV = NOV * VCF

12) Từ khối lượng riêng chuẩn xác định hệ số chuyển đổi khối lượng WCF (Weight Correction Factor) dựa vào bảng 56–ASTM hoặc tính toán.

13) Tính khối lượng hàng thực chở trên tàu

W = NSV * WCF

14) “Nếu cần thiết, chúng ta có thể đi tìm tiếp thể tích tính toán TCV (Total Calculated Volume):

TCV = GSV + FW

TCV là một chỉ số tham khảo đối với Đại phó khi trả hàng tại cảng dỡ. Vì trong hành trình tàu không kiểm soát được nước lẫn trong hàng hoá, nước tiếp tục lắng trong hành trình và tạo ra thể tích nước tự do nhiều hơn tại cảng dỡ hàng so với tại cảng xếp. Vì nước tự do không được hiệu chỉnh với nhiệt độ, nó phải được cộng vào GSV để có thể so sánh chính xác TCV “sau khi xếp hàng” và TCV “trước khi dỡ hàng”.”

15) “Tìm toàn bộ thể tích hàng thực nhận lên tàu TRQ (Total Received Quantity), là hàng xếp lên tàu bằng cách lấy TCV trừ đi hàng có sẵn trên tàu OBQ/ROB (On Board Quantity / Remaining On Board):

TRQ = TCV – OBQ/ROB

TRQ cũng chính là thể tích hàng hoá phải giao ở một khoang hàng nhất định. Đây chính là con số đưa vào Vận tải đơn (Bill of Lading) sau khi hiệu chỉnh bởi hệ số kinh nghiệm của tàu VEF (Vessel Experience Factor).”

16) “So sánh số liệu nhận tại tàu với số liệu xuất kho cảng. Sau khi tính toán xong, Thuyền trưởng phải công bố ngay kháng cáo “Letter Discrepancy” khi số lượng hàng trên tàu khác với số lượng trên bờ cũng như thành phần nước tự do trong hàng hoá. Dùng hệ số kinh nghiệm VEF để so sánh số lượng hàng trên tàu và trên bờ.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.