Khi không có sự cố gì thì tín hiệu điều khiển khởi động máy phát được thực hiện bằng việc ấn phím khởi động máy phát trên PMS và lấy tín hiệu điều khiển từ chân 27A và 27B của khối 10U3.
Trang 1LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam
và được sự đồng ý giúp đỡ của thầy giáo Th.s Ngô Hoàng Thao Em đã hoàn thành
được đề tài tốt nghiệp : “Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN 512540.Tổng
quan hệ thống lái tàu thủy Đi sau nghiên cứu hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIETNAM TUG YN 512540“
Để hoàn thành được nội dung của đồ án này thì lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, các cô trong Khoa Điện – Điện tử, cảm ơnthầy giáo Th.s Ngô Hoàng Thao, cùng các bạn sinh viên đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành được nội dung của bản đồ án này
Mặc dù còn nhiều điều thiếu sót trong quá trình làm việc do lần đầu tiếp cận với quá trình làm đồ án, nhưng đều là những kinh nghiệm quý báu giúp ích cho công việc của em sau này Vì vậy em rất mong được sự góp ý tận tình của các thầy, các cô, cũng như các bạn sinh viên để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn
Em xin chân thành cảm ơn !
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án này là của riêng tôi Các kết quả và số liệu trong đề tài là trung thực, chƣa đƣợc đăng trên bất kì tài liệu nào.Ngoài ra đề tài còn tham khảo thêm một số phần trong cuốn bài giảng hệ thống tự động tàu thủy
Hải Phòng, ngày 26 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Trần Đình Đạt
Trang 3MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI CAM ĐOAN 2
LỜI MỞ ĐẦU 6
Chương 1: Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN512540 8
1.1Bảng điện chính 8
1.1.1Chức năng điều khiển D-G 8
1.1.2Chức năng đo và hiển thị 11
1.1.3Mạch điều khiển đóng mở aptomat 12
1.1.4Chức năng bảo vệ 15
1.2Hệ thống quạt gió buồng máy 16
1.3Hệ thống bơm cấp dầu FO 18
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY 21
2.1Chức năng, yêu cầu, phân loại 21
2.1.1Khái niệm – chức năng 21
2.1.2Yêu cầu 21
a.Điều kiện làm việc của hệ thống lái 21
b.Yêu cầu khai thác 22
c.Yêu cầu về cấu trúc 23
2.1.3Phân loại 24
Trang 4a.Phân loại theo hình dạng của bánh lái (Cách phân loại theo truyền động điện) 24
b.Phân loại theo chế độ công tác của hệ thống 25
c.Phân loại theo cấu tạo thiết bị điều khiển 25
d.Phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển 27
e.Phân loại theo dạng năng lượng truyền động 28
2.2Các chế độ làm việc, cấu trúc và thuật toán điều khiển của từng chế độ 28
2.2.1 Chế độ lái đơn giản 28
22.2 Chế độ lái truy theo (lái lặp) 28
2.2.3Chế độ lái tự động 29
2.3Sơ đồ khối của hệ thống lái tự động tàu thủy 30
Chương 3: Đi sâu nghiên cứu hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIETNAM TUG YN512540 32
3.1 Giới thiệu chung 32
3.1.1 Cấu trúc chung của máy lái điện – thủy lực 32
3.1.2 Máy lái điện – thủy lực với bơm có lưu lượng thay đổi 33
3.1.3 Máy lái điện – thủy lực với bơm có lưu lượng không đổi 33
3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIET NAM TUG YN512540 34
3.3 Chức năng điều khiển lái 36
3.3.1 Mạch cấp nguồn (D-001) 36
3.3.2 Chức năng điều khiển lái 37
3.4 Chức năng thay đổi tốc độ chân vịt và đóng mở li hợp 38
3.4.1Chức năng điều khiển tốc độ 39
Trang 53.4.2Chức năng đóng mở li hợp 40
3.5Chức năng lái tự động và Back-up Control 42
3.5.1Chức năng lái tự động 42
3.5.2Chức năng Back-up Control 42
3.6 Chức năng cài đặt và điều chỉnh thông số 43
3.6.1Hiệu chuẩn, quan sát 43
3.6.2Hiệu chuẩn của một kênh đầu vào tín hiệu tương tự 43
3.6.3Hiệu chuẩn của một kênh đầu ra tương tự 45
3.6.4Hiệu chuẩn của một đầu vào hoặc đầu ra kênh kỹ thuật số 46
3.6.5 Chỉnh tay điều khiển 46
3.6.6Vị trí tay điều khiển lên, chỉnh li hợp và tốc độ 47
3.6.7 Chỉnh lái tự động 47
3.6.8Thông số hoạt động VDR 48
3.6.9Điều khiển lái 48
3.6.10Điều khiển chân vịt 48
3.6.11Chỉnh phản hồi 48
3.7 Chức năng báo động và sửa lỗi 49
KẾT LUẬN 53
NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 55
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ………56
Trang 6em đã được Khoa và nhà trường giao cho đề tài tốt nghiệp:
“Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN512540 và tổng quan hệ thống lái.Đi sâu nghiên cứu hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIETNAM TUG YN512540.”
Sau thời gian hai tháng, với sự nghiên cứu nghiêm túc của bản thân và được
sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn Th.s Ngô Hoàng Thao cùng các thầy cô
giáo trong khoa Điện – Điện tử đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên, do khả năng của em còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự góp ý, bổ sung của các thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, cùng các thầy cô giáo trong khoa và các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình
Em xin chân thành cảm ơn !
Hải Phòng, ngày 26 tháng11 năm 2015
Sinh viên: Trần Đình Đạt
Trang 7DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 3.2 Sơ đồ cấu trúc máy lái điện – thủy lực với bơm có lưu
Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc máy lái điện – thủy lực với bơm lưu
Trang 8Chương 1: Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN512540
1.1 Bảng điện chính
Tàu VIETNAM TUG YN512540 là tàu kéo đẩy được trang bị hai máy phát nằmở hai bên mạn tàu có công suất 125KVA Do đây là tàu có công suất nhỏ nên được bố trí hai máy phát hoạt động độc lập với nhau cho nên tàu không có chế độ hòa đồng bộ hai máy phát Việc cung cấp điện áp lên bảng điên chính là được cung cấp từng máy một thông qua cầu dao phân đoạn 12S1 được đóng mở bằng tay Bảng điện chính được chia làm 5 section: section 2 và 4 là các section của máy phát bên trái và bên phải, section 3 là section cung cấp điện bờ,section 1 và 5 là các section tiêu thụ điện áp
1.1.1 Chức năng điều khiển D-G
- 11U1, 11U2 : Củ đề của máy chính
- 11U3, 11U4 : Củ để của máy phát bên trái và máy phát bên phải
+ Bản vẽ 10P0-02/20:
- 10U3 :Khối quản lý và điều khiển máy phát
- PMS : Bộ giám sát và quản lý nguồn
Trang 9Hình 1.1: 10U3 Hình 1.2:PMS
Khởi động và dừng máy phát
Máy phát đƣợc khởi động bởi 2 chế độ điều khiển tại chỗ và điều khiển từ xa
- Chế độ điều khiển tại chỗ
+ Quá trình khởi động:
Khi muốn khởi động máy phát, rơ le 10K4 đƣợc cấp nguồn, rơ le 10K4 có điện báo máy phát sẵn sàng đƣợc khởi động Tiếp điểm 11-12 của rơ le 10K4 (10P0-02/20) đóng lại gửi đến bộ giám sát và điều chỉnh máy phát 10U3(10P0-02/20) báo máy phát sẵn sàng đƣợc khởi động Tín hiệu sau 10K4 đƣợc đƣa đến bảng 36AE+01.PS/10:06 sẵn sàng cấp nguồn cho máy phụ hoạt động Ấn nút start 10SH4 tín hiệu đƣợc gửi đến bộ điều khiển máy phụ hoạt động và sẽ cho tín hiệu khởi động máy phát Khi đó máy phát đƣợc khởi động đƣợc nhờ củ đề 11U3 (lấy
Trang 10nguồn từ nguồn sự cố ắc qui) đề thành công.Quan sát điện áp máy phát tăng lên trên màn hình giám sát PMS đồng nghĩa với việc tốc độ của máy tăng lên đạt đến tốc độ tiêu chuẩn Bộ xử lý đưa ra lệnh cắt máy đề và tiếp tục tăng tốc độ máy lên đạt định mức Tín hiệu khởi động thành công được gửi tới mà hình PMS và màn hình máy tính
+ Quá trình dừng:
Để dừng máy phát, ấn nút stop 10SH3, tín hiệu dừng sẽ được gửi đến bộ điều khiển máy phụ 36AE+01.PS/10:06 Khi đó sẽ có tín hiệu dừng máy phát và máy phát được dừng Tín hiệu được gửi tới mà hình giám sát của bộ PMS và màn hình máy tính
- Chế độ điều khiển từ xa
+ Quá trình khởi động:
Các điều kiện khởi động máy phát được giám sát và điều khiển thông qua khối 10U3(10P0-02/20) Khi không có sự cố gì thì tín hiệu điều khiển khởi động máy phát được thực hiện bằng việc ấn phím khởi động máy phát trên PMS và lấy tín hiệu điều khiển từ chân 27A và 27B của khối 10U3.Tín hiệu này được gửi đến củ
đề của máy phát hoạt động làm máy phát được nổ Quá trình diễn ra tương tự quá trình khởi động bằng tay và được hiển thị trên màn hình giám sát PMS và màn hình máy tính
+ Quá trình dừng:
Để dừng máy phát, ấn nút dừng từ màn hình PMS.Tín hiệu dừng máy phát được lấy từ chân 28A và 28B của khối 10U3 Khi đó máy phát sẽ dừng và có tín hiệu gửi lên màn hình giám sát PMS và màn hình máy tính
Trang 111.1.2 Chức năng đo và hiển thị
- L1+, L1- : Tín hiệu đo dòng pha T1_L1
- L2+, L2- : Tín hiệu đo dòng pha T2_L2
- L1+, L1- : Tín hiệu đo dòng pha T3_L3
- GL1, GL2, GL3 : Tín hiệu đo điện áp pha GL1, GL2, GL3 của máy phát
- BL1, BL2, BL3 : Tín hiệu đo điện áp thanh cái
Nguyên lý hoạt động
+ Hoạt động của mạch đo dòng điện
Tín hiệu dòng đƣợc lấy thông qua biến dòng 10T1-3 (10P0-02/10) gửi đến chân T1_L1, T2_L2, T3_L3 (10P0-02/10), và chân nối mát T_N của bộ giám sát và điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20) Tín hiệu dòng đƣợc gửi đến bộ quản lý và điều khiển máy phát(10P0-02/20)qua chân L1+, L1-, L2+, L2-, L3+,L3-, sau đó qua các khâu chuyển đổi thành tín hiệu số Tín hiệu đƣợc gửi lên màn hình của bộ giám sát nguồn PMS từ đó hiển thị giá trị dòng điện trên mà hình đo
+ Hoạt động của mạch đo điện áp và tần số
Tín hiệu điện áp và tấn số đƣợc lấy trực tiếp từ máy phát và đƣợc đƣa đến chân GL1, GL2, GL3 của khối quản lý và điều khiển máy phát10U3(10P0-02/20) Giá trị điện áp và tần số đo đƣợc sẽ đƣợc đƣa qua các khâu chuyển đổi thành tín
Trang 12hiệu số Tín hiệu đƣợc gửi lên trên màn hình của bộ giám sát nguồn PMS từ đó
hiển thị giá trị dòng điện trên mà hình đo
+ Hoạt động của mạch đo công suất
Mạch đo công suất đƣợc lấy tín hiệu điện áp của máy phát GL1, GL2, GL3
và tín hiệu dòng điện L1+, L1-, L2+, L2-, L3+,L3-, thông qua biến dòng 3(10P0-02/10) Tín hiệu dòng và tính hiệu áp của máy phát đƣợc gửi đến bộ quản
10T1-lý và điều khiển máy phát 10U3 (10P0-02/20) Bộ quản 10T1-lý và điều khiển máy phát
xử lý tín hiệu điện áp và dòng điện cho ra giá trị công suất của máy phát Tín hiệu
ra đƣợc đo và hiển thị trên màn hình của bộ quản lý nguồn PMS từ đó hiển thị giá
trị dòng điện trên mà hình đo
Mạch đo dòng điện, đo tần số, điện áp, đo công suất của trạm phát đƣợc đo thông qua bộquản lý và điều khiển máy phát10U3(10P0-02/20) Và gửi trực tiếp tín hiệu đƣợc gửi lên trên màn hình của bộ giám sát nguồn PMS từ đó hiển thị giá trị dòng điện trên mà hình đo
1.1.3 Mạch điều khiển đóng mở aptomat
- 10K2 : Công tắc tơ reset aptomat
- 10K3 : Công tắc tơ chọn chế độ tại chỗ hay từ xa ở chế độ tự động
+ Bản vẽ 10P0-02/14
- 10SH1 : Đèn báo aptomat OFF
Trang 13- 10SH2 : Đèn báo aptomat ON
- K4 : Rơ le sẵn sàng hoạt động
- K5,K6 : Rơ le sẵn sàng nhận tải
- K7 :Cụm phát điện đang chạy
+ Bản vẽ 10P0-04/20
- 10U3 :Khối quản lý và điều khiển máy phát
- Chân 23A, 23B : Chân điều khiển đóng aptomat
- Chân 24A, 24B :Chân điều khiển mở aptomat
Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển aptomat
Mạch điều khiển đóng mở aptomat được đóng mở bằng 2 chế độ là bằng tay và
tự động
+ Chế độ bằng tay
Ngay sau khi máy phát phát ra điện áp thì nguồn được đưa đến động cơ M do lúc này tiếp điểm của công tắc hành trình đang đóng cấp điện cho động cơ lên dây cót M Động cơ M có điện lên dây cót nén lò xo lại Khi lò xo bị nén đến cuối hành trình thì nó sẽ bị khóa lại bởi một lẫy cơ khí.Đồng thời nó cũng tác động làm cho
tiếp điểm của công tắc hành trình mở ra, ngắt nguồn vào động cơ M
Giả sử trên lưới chưa có máy phát nào công tác trên lưới và sau đó khởi động máy phát bên trái Các công tắc tơ K2, K3 (10P0-02/13), K5 (10P0-01/14) chưa
có điện, các tiếp điểm K2, K3,K5 (10P0-02/13) giữ nguyên trạng thái để chờ sẵn Đóng aptomat 10QF1 (04SC-00/10) tiếp điểm 10QF1 đóng sẵn chờ cấp nguồn cho mạch điều khiển aptomat Bật nút 10S2 (10P0-02/13) sang vị trí MANUAL, ấn nút 10SH2 (10P0-02/13), khi đó tín hiệu được cấp cho cuộn điều khiển đóng, aptomat được đóng lên lưới Tiếp điểm của aptomat đóng cấp điện cho công tắc tơ K8 (10P0-02/14), tiếp điểm K8 đóng cấp điện cho đèn 10SH1 sáng, báo aptomat được
Trang 14đóng lên lưới Tiếp điểm aptomat đóng lại cấp tín hiệu vào các chân 23A và 23B của khối quản lý và điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20) báo trạng thái của aptomat máy phát trái là đang đóng và đang cấp nguồn lên lưới
Muốn mở Aptomat thì ta ngắt phụ tải của máy phát trái ra sau đó ấn nút 10SH1(10P0-02/13) khi đó tín hiệu được cấp cho cuộn mở, aptomat máy phát trái được ngắt ra khỏi lưới Đồng thời cuộn Reset của aptomat có tín hiệu nó đưa aptomat về trạng thái sẵn sàng cho quá trình đóng tiếp theo Đồng thời đèn 10SH2(10P0-02/14), sáng báo Aptomat máy phát trái đã được ngắt ra
Khi xảy ra sự cố nghiêm trọng, aptomat sẽ ngắt máy phát ra khỏi hệ thống Để đóng lại aptomat, người vận hành cần reset lại aptomat sau đó mới tiếp tục đóng aptomat lên Ấn nút 10SH1 cấp điện cho 10K2 có điện, tiếp điểm 11-14 của 10K2 đóng lại.Khi muốn đóng aptomat lên thì cần gạt hết aptomat về close rồi mới đóng lại được aptomat
+ Chế độ tự động
Bật công tắc 10S2 sang vị trí auto, tiếp điểm 3-4 của 10S2 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho mạch điều khiển aptomat Chế độ điều khiển aptomat tự động được điều khiển ở hai vị trí là tại trạm phát và tại buồng điều khiển máy
- Điều khiển tại trạm phát
Bậtcông tắc 10S2 sang vị trí auto, rơ le 10K5 đóng sẵn sàng nhận tải, tín hiệu từ panel điều khiển 10U4(10P0-02/21) Tín hiệu được đưa đến chân 16A và 16B (10P-02/20) của vỉ 10U3 Vỉ 10U3 nhận tín hiệu điều khiển tự động sau khi bật công tắc 10S2 sang vị trí auto sau đó xuất tín hiệu ra điều khiển aptomat sẵn sàng đóng lên lưới.Rơ le 10K3 được cấp điện, tiếp điểm 10K3 (11-14) đóng lại.Tiếp điểm 10K3 đóng tác động đến điều khiển đóng aptomat.Khi có tín hiệu đóng aptomat ở chân 23A và 23B của khối 10U3, tiếp điểm 11-14 của aptomat đóng lại
Trang 15aptomat đóng máy phát bên trái lên lưới.Để ngắt aptomat, tín hiệu điều khiển được lấy từ panel 10U4 và đưa đến chân 24A và 24B của panel 10U3 Bộ giám sát và điều khiển máy phát xử lý tín hiệu ngắt aptomat Aptomat tác động ngắt máy phát bên trái ra khỏi lưới
- Điều khiển aptomat tại buồng điều khiển
Rơ le 10K3 không có điện, tiếp điểm 11-14 của rơ le 10K3(10P0-02/13) mở ra, tiếp điểm 11-12 đóng lại Bật công tắc10S2 sang vị trí auto, tín hiệu điều khiển đóng aptomat tự động được lấy từ chân 11A và 11B của modul 58X1(10P0-01/58) điều khiển tại buồng điều khiển bên trái Tín hiệu điều khiển được đưa ra qua modul vào ra số 58X1 đến để điều khiển đóng aptomat.Aptomat đóng đưa máy phát bên trái lên lưới.Khi muốn dừng máy phát bên trái, tín hiệu điều khiển ngắt aptomat ra khỏi hệ thống được đưa đến chân 10A và 10B của modul 58X1 (10P0-01/58).Tín hiệu ra của modul 58X1 sẽ điều khiển mở aptomat của máy phát bên trái
sẽ ngừng cấp nguồn vào cuộn giữ của aptomat 10QF1, khi đó aptomat sẽ ngắt máy phát ra khỏi lưới
Bảo vệ quá dòng
Trang 16Bảo vệ quá dòng cho máy phát được điều khiển bởi bộ quản lý và điều khiển máy chính (10P0-02/20).Khi xảy ra hiện tượng quá dòng sẽ có tín hiệu gửi đến bộ quản lý và điều khiển máy phát (10P0-02/20) ở chân 19A, 19B và 20A, 20B.Tín hiệu quá dòng sẽ được gửi tới màn hình máy tính để người vận hành biết.Đồng thời khối quản lý và điều khiển máy phát (10P0-02/20) sẽ tác động vào cuộn giữ aptomat và ngắt aptomat ra khỏi lưới
Bảo vệ khi nhận công suất lớn
Khi trạm phát xảy ra hiện tượng quá công suất cho trạm phát thì bộ giám sát và điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20) gửi tín hiệu đến chân 7A và 7B của khối 10U3 (10P0-02/20) Bộ giám sát và điều khiển máy phát 10U3 xử lý tín hiệu đó và tác động vào chân 91-94 của aptomat Aptomat mở ra để cắt máy phát ra khỏi lưới
Để khởi động lại máy phát thì cần phải Reset aptomat sau đó mới có thể đóng aptomat lên
1.2 Hệ thống quạt gió buồng máy
- 12S1 : Công tắc chọn chế độ (bằng tay hoặc từ xa)
- 12S2 : Công tắc chọn tốc độ (thấp hoặc cao)
- 50K2, 50K5 : Công tắc tơ khi hệ thống xảy ra sự cố
Trang 17+ Tốc độ thấp:
Để điều khiển quạt chạy tốc độ thấp, bất công tắc 12S2 sang vị trí 1 (LOW SPEED) Công tắc tơ 12K1(10P0-01/13) đƣợc cấp nguồn, tiếp điểm của công tắc tơ 12K1(1-2, 3-4, 5-6) đóng lại, động cơ M chạy với tốc độ thấp (ở chế độ tam giác).Tiếp điểm 12K1 (21-22) đóng lại, ngắt nguồn cho công tắc tơ 12K2 và 12K3
để quạt không chạy với tốc độ cao.Tiếp điểm 12K1 gửi tín hiệu đến đầu vào của PLC chân 21A và 21B (18DI/18DO MODULE)(10P0-01/59), tín hiệu ra đƣợc gửi tới màn hình hiển thị trên máy tính
+ Tốc độ cao:
Để điều khiển quạt chạy với tốc độ cao, bật công tắc 12S2 sang vị trí 2 (HIGH SPEED) Công tắc tơ 12K2 và 12K3 có điện, tiếp điểmcủa 12K2 và 12K3 ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ M Tiếp điểm 12K2 và 12K3 mở ra ngắt nguồn cho K1 để không cho hoạt động ở tốc độ thấp Tiếp điểm 12K2 và 12K3 gửi tín hiệu đầu vào đến chân 22A và 22B của PLC(18DI/18DO MODULE), tín hiệu ra
Trang 18được gửi tới màn hình máy tính động cơ đang chạy với tốc độ cao(ở chế độ sao kép) Để dừng quạt ta ấn nút 12S2 về vị trí OFF, khi đó các công tắc tở 12K1, 12K2, 12K3 mất điện và động cơ M không hoạt động
+ Chế độ điều khiển từ xa:
Bật công tắc 12S1 sang vị trí 2 (REMOTE),tiếp điểm 3-4 của 12S1 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho hệ thống Tín hiệu điều khiển từ chân 58X1-31A, 58X1-31B(18DI/18DO MODULE)(10P0-01/59) để điều khiển động cơ chạy với tốc độ thấp Tín hiệu điều khiển từ chân 58X1-32A, 38X1-32B(18DI/18DO MODULE)(10P0-01/59) để điều khiển động cơ chạy tốc độ cao.Để quạt chạy với tốc độ thấp thì tín hiệu điều khiển từ máy tính được xuất ra từ PLC ở chân 58X1-31A, 58X1-31B, cấp nguồn cho công tắc tơ 12K1.Tiếp điểm 12K1 ở mạch động lực đóng, động cơ chạy với tốc độ thấp.Tương tự khi muốn động cơ chạy với tốc độ cao thì tín hiệu điều khiển từ máy tính sẽ cấp nguồn cho 12K2 và 12K3 thông qua chân 58X1-32A, 38X1-32B.Các tín hiệu hiển thị tốc độ của quạt được hiển thị trên màn hình của máy tính Để dừng quạt, tín hiệu điều khiển từ máy tính xuất tín hiệu tới chân 13-14 để ngắt điện cho 12K1,12K2,12K3, động cơ dừng
Trang 19- M : Bơm cấp dầu FO
Đóng aptomat cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển
+ Chế độ điều khiển bằng tay
Bật công tắc 11S1 sang vị trí 1, tiếp điểm 1-2 cuả công tắc 11S1 đóng lại sẵn sàng
cấp nguồn cho mạch điều khiển
- Quá trình khởi động
Ban đầu động cơ không bị quá tải, không có dừng sự cố, các tiếp điểm 11Q1,11QF1 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho mạch điều khiển Ấn nút start 11SH3, công tắc tơ 11QF1 đƣợc cấp nguồn Tiếp điểm 13-14 của 11QF1(10P0-01/11) đóng lại để duy trì Các tiếp điểm 1-2, 3-4, 5-6 của 11QF1 ở mạch động lực đóng lại, động cơ đƣợc cấp nguồn và chạy Đèn 11SH3 màu xanh sáng báo bơm cấp dầu FO đang chạy
- Quá trình dừng
Để dừng bơm cấp dầu FO, ấn nút stop 11S2 Khi đó công tắc tơ 11QF1 mất điện, mở các tiếp điểm của 11QF1 cho mạch động lực, bơm dừng
Trang 20Khi có tín hiệu xảy ra sự cố, công tắc tơ 50K2 có điện mở tiếp điểm 13-14 của 50K2 ngắt nguồn cho công tắc tơ 11QF1, bơm dừng
+ Chế độ điều khiển từ xa
Bật công tắc 11S1 sang vị trí 2 (REMOTE), tiếp điểm 3-4 của 11S1 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn điều khiển cho bơm Tín hiệu điều khiển đƣợc lấy từ chân 28A và 28B của PLC (18DI/18DO MODUL) (10P0-01/59) cấp nguồn cho công tắc tơ 11QF1 Công tắc tơ 11QF1 có điện, tiếp điểm 11QF1 ở mạch động lực đóng lại,bơm hoạt động Tiếp điểm 43-44 của 11QF1 đóng lại, cấp nguồn tới đầu vào
của PLC thông qua chân 7A và 7B
Bảo vệ
- Bảo vệ không cho bơm nhờ tiếp điểm 13-14 của công tắc tơ 11QF1
- Bảo vệ quá tải, khi có quá tải, tiếp điểm 95-96 của 11QF1mở ra ngắt nguồn cấp cho 11QF1, bơm dừng
Trang 21Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY
2.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại
2.1.1 Khái niệm – chức năng
“Hệ thống lái là một hệ thống đặc biệt quan trọng trên tàu thủy Nó có chức năng
ổn định con tàu theo hành trình cho trước, nhanh chóng thay đổi hướng đi của tàu theo hướng đi đã đặt và điều động tàu khi ra vào cảng, luồng lạch…
Hệ thống lái yêu cầu phải làm việc an toàn, tin cậy trong mọi điều kiện thời tiết và khí hậu Ngoài việc giữ cho con tàu đi đúng hướng đi cho trước, hệ thống lái còn phải đảm bảo cho tàu đi theo một đường gần nhất và thời gian hành trình ngắn nhất Nếu hệ thống lái thực tốt được những chức năng trên thì hiệu quả kinh tế trong vận chuyển hàng hoá sẽ được tăng cao, con người và thiết bị trên tàu sẽ được đảm bảo an toàn Ngược lại thì nó có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng làm thiệt hại đến hàng hoá trên tàu và tính mạng của thuyền viên
Hiện nay việc ứng dụng những thành tựu của khoa học và công nghệ hiện đại, hệ thống lái này có thể hoạt động dài ngày trên biển với độ tin cậy lớn trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường Đó là các chế độ lái tự động hành trình theo quỹ đạo,
tự thích nghi, tối ưu, kinh tế Nó có kết cấu gọn nhẹ, điều khiển đơn giản và tính kinh tế cao ”(Bài giảng hệ thống tự động tàu thủy I, 1)
2.1.2 Yêu cầu
a Điều kiện làm việc của hệ thống lái
“Môi trường làm việc của con tàu là trên biển nên các hệ thống lái nói riêng và các hệ thống trên tàu thuỷ nói chung hoạt động trong điều kiện hết sức khắc nghiệt:
Sự thay đổi nhiệt độ môi trường là rất lớn, có vùng lạnh -300
C, có vùng nóng hơn 450C Điều này ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện tỏa nhiệt cũng như khả năng công tác của hệ thống
Độ ẩm môi trường dao động lớn 80% 95%
Trang 22 Độ ăn mòn đối với thiết bị lớn vì môi trường biển có nồng độ muối rất cao
Các thiết bị trên tàu chịu sự rung lắc lớn, biên độ lắc ngang 220
với chu kỳ 8s 22s, biên độ lắc dọc đến 100 với chu kỳ dao động 6s 10s
Với những điều kiện trên để đảm bảo hiệu quả kinh tế, độ an toàn cho tàu và người vận hành thì hệ thống lái phải được chế tạo chắc chắn, kết cấu gọn nhẹ,
dễ lắp đặt, hoạt động một cách tin cậy, dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng và thay thế, vận hành khai thác đơn giản, an toàn
b Yêu cầu khai thác
Hệ thống điều khiển cho phép chỉnh định các thông số khi điều kiện khai thác của tàu thay đổi để đáp ứng được yêu cầu về chất lượng và an toàn của hệ thống
Trong chế độ tự động giữ hướng đi cho trước với độ chính xác 10
trong điều kiện vận tốc của tàu Vt 6 hải lý/h và không phụ thuộc vào trạng thái mặt biển cũng như trọng tải thực của tàu ( = 0 - , 0 là hướng đi cho trước, là hướng đi thực của tàu)
Biên độ dao động trung bình của con tàu so với hướng đi cho trước:
Biên độ dao động trung bình 4 50
khi sóng biển quá cấp 6
Hệ thống lái tự động phải đảm bảo có thể thay đổi hướng đi của con tàu Trong quá trình thay đổi đó ta phải thay đổi từ từ, mỗi lần chỉ thay đổi không quá 10% tổng giá trị góc thay đổi hướng đi Thực tế thay đổi
Trang 23khoảng 50 một lần, tránh xảy ra lật tàu Với tàu chở chất lỏng, chở nước sự thay đổi hướng đi phụ thuộc vào tốc độ góc cho phép
Hệ thống có khả năng cho phép chỉnh định các thông số khi chế độ chuyển động của con tàu và điều kiện trạng thái mặt biển thay đổi để đảm bảo chất lượng an toàn
Hệ thống thông thường có thể điều khiển được ở 3 chế độ lái
Lái đơn giản
Lái lặp (truy theo) dùng khi tàu điều động ra vào bến và thay đổi hướng đi
Lái tự động (tự động giữ hướng đi) dùng cho tàu khi hành trình trên biển
Ngoài ra còn có chế độ điều khiển sự cố tại buồng máy lái khi các chế độ lái trên không làm việc được hay mất điện hệ thống lái
Hệ thống phải đảm bảo thuận lợi khi khai thác, phải có tín hiệu báo động khi khai thác bằng đèn và còi: mất nguồn la bàn, mất nguồn máy lái, hệ thống lái quá tải, lệch hướng đi quá góc cho phép
Hệ thống hoạt động bình thường, an toàn, khi tàu lắc ngang 220
c Yêu cầu về cấu trúc
Cấu trúc các khí cụ và các phản ứng của hệ thống phải có khả năng làm việc tin cậy trong thời gian ít nhất là 10 năm Trong thời gian đó phải đảm
Trang 24bảo các yêu cầu về khai thác đã nêu ở trên, phải chịu được thử thách về cơ học, thời tiết
Cấu trúc các phần tử phải đơn giản, thuận tiện, an toàn cho việc sửa chữa, bảo quản Trụ điều khiển đặt ở buồng lái phải kín nước, các thiết bị đặt ở buồng máy lái phải chống nước (tia nước bắn vào)
Hoạt động của hệ thống không gây nhiễu đối với thiết bị vô tuyến quá mức cho phép
Thiết bị chỉ thị, chỉnh định cũng như là các cơ cấu điều khiển cần bố trí trên bề mặt trụ điều khiển hay là nơi thuận tiện cho khai thác, bên cạnh phải có tem ghi chức năng
Trụ điều khiển phải có đèn chiếu sáng riêng ở bảng chia độ, cường độ sáng
Vỏ máy phải được nối đất với vỏ tàu
Các cơ cấu điều khiển, các núm điều chỉnh cần có định vị
Bề mặt khí cụ cần bọc lớp chống rỉ, không cho phép dùng các vật liệu dễ
nóng chảy để chế tạo các linh kiện dẫn điện “(Bài giảng hệ thống tự động
Trang 25 Hệ thống có bánh lái hình lá không có phần bù
Hệ thống có bánh lái dạng (Propin) có phần bù
Hệ thống có bánh lái dạng (Propin) không có phần bù.” (Bài gảng hệ
thống tự động tàu thủy I, 2)
b Phân loại theo chế độ công tác của hệ thống
Chế độ lái đơn giản:
“Là hệ thống mà vị trí của bánh lái không phụ thuộc vào vị trí của tay điều khiển, bánh lái còn di chuyển khi tay điều khiển còn nằm ngoài vị trí “0” Nó chỉ dừng di chuyển khi tay điều khiển được đưa về vị trí “0”, người điều khiển phải thường xuyên theo dõi hệ thống chỉ báo góc lái để xác định được vị trí thực của bánh lái
Chế độ lái lặp:
Là hệ thống trong đó vị trí thực của bánh lái luôn luôn trùng với vị trí thực của tay điều khiển Hệ thống chỉ báo góc lái chỉ nhằm giúp cho người điều khiển kiểm tra tính chính xác trong hoạt động của hệ thống
Chế độ lái tự động giữ hướng:
Là hệ thống có khả năng giữ cho con tàu đi theo một hướng đi đặt trước mà không cần có sự tác động của con người Các hệ thống lái tự động mới hiện nay còn thực hiện các chế độ khác như tự động thích nghi (tự động điều chỉnh các tham
số điều khiển), điều khiển tối ưu theo nhiên liệu, quãng đường (chế độ kinh tế)…”(
Bài giảng hệ thống tự động tàu thủy I, 3)
c Phân loại theo cấu tạo thiết bị điều khiển
Hệ thống lái dùng các phần tử điều khiển điện cơ:
“Thiết bị điều khiển có cấu tạo từ những máy điện đặc biệt công suất nhỏ như sensin, biến áp quay, máy phát tốc, động cơ dị bộ 2 pha, khuếch đại từ…Ưu điểm của loại này là có độ tin cậy cao, chắc chắn, chịu quá tải tốt Nhược điểm là kích thước, trọng lượng lớn, chế tạo phần cơ phức tạp, khó chính xác Loại này thường
Trang 26là các thế hệ cũ như các lái AASP (Liên xô cũ), ARM, ART (Đức), Anchutz (Mỹ)…
Hệ thống lái dùng các phần tử bán dẫn, vi mạch rời rạc:
Thiết bị điều khiển có cấu tạo từ linh kiện bán dẫn: Transistor, IC cơ bản là
sử dụng điều khiển tương tự.Ưu điểm của loại này là kích thước nhỏ, trọng lượng
bé, công suất tiêu hao ít, độ tin cậy cao, chính xác, dễ chế tạo thay thế.Nhược điểm
là trong quá trình làm việc đặc tính công tác phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường Đặc trưng cho các hệ thống lái thế hệ này là: Lái tự động Brown-X (Anh), Hokushin, Gylot PR 200 – 2600 (Nhật), Decca Arkass (Đan Mạch)
Hệ thống lái dùng các bộ vi xử lý:
Trong hệ thống lái dùng các bộ vi xử lý, vi điều khiển hoặc máy tính với mục đích để tính toán trong điều khiển Thực hiện các thuật điều khiển như PID, thuật điều khiển tối ưu (nhiên liệu, tối ưu quảng đường ) hay các luật thích nghi, mờ, nơ ron, điều khiển bền vững… Các phương pháp điều khiển này có thể điều khiển hành trình tàu theo các phương pháp mới hết sức hiệu quả như tự động điều chỉnh thời tiết, tự động điều khiển tàu theo toạ độ, hiển thị các thông số cần kiểm tra, kết nối với các hệ thống điều khiển khác… Các hệ thống lái này có ưu điểm là kích thước gọn nhẹ, tín hiệu điều khiển được sử dụng bằng phương pháp số do đó thực hiện được những chức năng có tính kỹ thuật và kinh tế theo yêu cầu điều khiển, tiện lợi cho phép nối với máy tính để tạo ra một mạng điều khiển từ xa và tập trung,
có thể kết nối với các thiết bị vô tuyến điện hàng hải như GPS, Ra đa, … nhằm tự động hoá trong quá trình dẫn đường, tự động điều khiển vị trí tàu (Hệ thống DP), tự động điều khiển tàu theo quỹ đạo, theo chương trình rất hiệu quả Hệ thống lái loại này thuộc các series mới đang đóng trên các tàu đóng mới ở nước ta như: Hokushin
PT11, Yokogawa – PT500, PT70, Gylot PR6000… “(Bài giảng hệ thống tự động
tàu thủy I, 4)
Trang 27d Phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển
Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc liên tục
Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc không liên tục
Là hệ thống có một hoặc nhiều hơn một phần tử hoạt động không liên tục
t
Xv
t Xra
Ƣu điểm của hệ là tận dụng tốt hơn công suất của phần tử nhất là các phần tử thực hiện có công suất lớn vì tác động năng lƣợng theo xung Hệ thống đƣợc chế tạo với các chíp gọn nhẹ, khả năng liên kết mạnh theo kiểu mạng nên rất gọn nhẹ Hệ thống có khả năng điều khiển theo nhiều chức năng từ đơn giản đến phức tạp do sử dụng các phép tính trên các vi xử lý Kết cấu đơn giản, dễ lắp ráp và ghép nối
Trang 28Nhược điểm của hệ thống rời rạc là làm mất tuyến tính, tính liên tục gây tác động
đột biến cho các phần tử.” (Bài giảng hệ thống tự động tàu thủy I, 5)
e Phân loại theo dạng năng lượng truyền động
Máy lái điện - cơ
Máy lái điện - thủy lực
Máy lái điện - thủy lực với bơm lưu lượng không đổi
Máy lái điện - thủy lực với bơm lưu lượng thay đổi
2.2 Các chế độ làm việc, cấu trúc và thuật toán điều khiển của từng chế độ
2.2.1 Chế độ lái đơn giản
“Chế độ lái đơn giản là tác động trực tiếp vào cơ cấu THTG Khi ta muốn bẻ lái 1 góc nào đó thì phát lệnh bẻ lái, sau khi đã đạt được góc bẻ lái theo yêu cầu ta phải trả tay lệnh về 0 (lái không phản hồi), nếu không đưa tay lái về 0 thì bánh lái
sẽ bẻ hết mạn Thường sử dụng tay lệnh lái đơn giản là công tắc hoặc nút ấn, ít khi dùng chung với tay lái lặp.”
22.2 Chế độ lái truy theo (lái lặp)
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái lặp
“Hệ thống lái lặp – truy theo là lái bằng tay để ra lệnh cho bánh lái truy theo lệnh đặt trước góc lái bằng vô lăng lái (khối ĐL)