BÁO cáo CHUYÊN đề hệ THỐNG CHÂN vịt mũi tàu

BÁO cáo CHUYÊN đề hệ THỐNG CHÂN vịt mũi tàu BÁO cáo CHUYÊN đề hệ THỐNG CHÂN vịt mũi tàu BÁO cáo CHUYÊN đề hệ THỐNG CHÂN vịt mũi tàu BÁO cáo CHUYÊN đề hệ THỐNG CHÂN vịt mũi tàu BÁO cáo CHUYÊN đề hệ THỐNG CHÂN vịt mũi tàu

Mục lục

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CHÂN VỊT MŨI TÀU 2

1.1 Chức năng, yêu cầu của hệ thống chân vịt mũi 2

1.2 Phân loại hệ thống chân vịt mũi 2

1.2.1 Hệ thống chân vịt mũi có bước cố định 2

1.2.2 Hệ thống chân vịt mũi biến bước 3

1.2.3 Cấu trúc hệ thống chân vịt mũi biến bước 3

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BƯỚC CHÂN VỊT 5

2.1 Sơ đồ của hệ thống điều khiển bước chân vịt 5

2.2 Giới thiệu phần tử 5

2.2.1 Panel điều khiển bước chân vịt ENS1 và ENS2 6

2.2.2 Panel chọn trụ điều khiển EPS2 7

2.2.3 Bộ điều chỉnh định bước ERS3 9

2.2.4 Cảm biến bước chân vịt PS1 11

2.2.5 Tìm hiểu về van trợ động điện thủy lực EH63 12

2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống E1S63 13

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 14

CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

BƯỚC CHÂN VỊT MŨI TÀU CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CHÂN VỊT MŨI TÀU

1.1 Chức năng, yêu cầu của hệ thống chân vịt mũi

Hệ thống chân vịt mũi trên tàu có chức năng đẩy mũi tàu sang phải hay sang trái nhằm hỗ trợ tàu trong quá trình điều động, quay trở, tăng tính cơ động của tàu Hệ thống chân vịt mũi rất quan trọng để khai thác tàu một cách an toàn, kinh tế, hiệu quả

Hệ thống chân vịt mũi thường hoạt động trong quá trình điều động,nên đòi hỏi tính chính xác, ổn định, đặc biệt là hệ thống điều khiển Hệ thống chân vịt mũi luôn phải có ít nhất hai trạm điều khiển để có thể thực hiện chuyển đổi vị trí điều khiển khi cần thiết

1.2 Phân loại hệ thống chân vịt mũi

Hình 1.1 Thông thường căn cứ vào cấu trúc của chân vịt người ta phân hệ thống chân vịt mũi làm hai loại:

1.2.1 Hệ thống chân vịt mũi có bước cố định: (hình a)

Bước chân vịt ở đây là cố định, vì vậy để đảo chiều quay và thay đổi tốc độ của chân vịt thì ta phải tác động lên động cơ lai Sử dụng phổ biến động cơ dị bộ rotor lòng sóc, động cơ dị bộ rotor dây quấn

Vì động cơ có công suất tương đối lớn nên thiết bị biều khiển cồng kềnh,mất an toàn

1.2.2 Hệ thống chân vịt mũi biến bước: (hình b)

Động cơ lai chân vịt quay với tốc độ và chiều quay không đổi, động cơ lai có thể là động cơ diesel, hoặc động cơ dị bộ rotor lồng sóc,dây quấn luôn quay với tốc độ không đổi.Việc điều khiển được điều khiển thông qua điều khiển bước chân vịt Bước chân vịt được thay đổi từ 0-100% phải và từ 0-100% trái

Vì yêu cầu phải có nhiều vị trí điều khiển nên bắt buộc phải có hệ thống chỉ báo bước chân vịt

Quy trình hoạt động của hệ thống này như sau:

 Cấp nguồn cho hệ thống

 Khởi động động cơ lai chân vịt.Mạch khởi động phải đảm bảo các yêu cầu sau: Chỉ cho phép khởi động cơ khi bước chân vịt bằng “zero” nhằm đảm bảo

an toàn và tránh quá tải Mạch kiểm soát nguồn cung cấp thường được kiểm soát qua khối quản lí nguồn PMS.Do động cơ lớn nên thường sử dụng mạch khởi động gián tiếp

 Điều chỉnh bước chân vịt thay đổi từ 0-100% trái hoặc phải tuỳ theo yêu cầu và đòi hỏi mức độ quay mũi tàu

1.2.3 Cấu trúc hệ thống chân vịt mũi biến bước

Kết cấu chung của hệ thống chân vịt biến bước được thể hiện thông qua sơ đồ sau:

Hình 1.2 Trong đó :

(1): Các trạm điều khiển từ xa

(2): Trạm diều khiển trung tâm

(3): Bộ điều tốc

(4): Trạm điều khiển tại chỗ

(5): Cảm biến bước chân vịt

(6): Động cơ sơ cấp

(7): Cảm biến tốc độ động cơ lai

(8): Ly hợp chân vịt

(9): Trục chân vịt

(10): Cơ cấu dịch bước chân vịt

(11): Chân vịt

Việc điều khiển có thể được thực hiện thông qua các trạm điều khiển từ xa (1) hay trạm điều khiển trung tâm (2) đặt tại buồng điều khiển trung tâm thông qua các tay điều khiển hay các thiết bị điều khiển tương ứng Các tín hiệu điều khiển từ các trạm điều khiển từ xa cũng được đưa về trạm điều khiển trung tâm Tín hiệu từ trạm điều khiển trung tâm được khuyếch đại lên đủ lớn với các tín hiệu tương ứng điều khiển bước chân vịt thông qua cơ cấu dịch bước (10), tốc độ động cơ sơ cấp thông qua bộ điều tốc (3) và điều khiển đóng mở ly hợp (8) chân vịt Trạm điều khiển trung tâm nhận các tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ (7) và bước chân vịt (5) phục vụ điều khiển

Việc điều khiển bước chân vịt, tốc độ động cơ lai chân vịt và ly hợp cũng có thể được điều khiển trực tiếp ở các trạm điều khiển trực tiếp đặt tại buồng máy và tại hầm chân vịt Tại các trạm điều khiển đều được lắp đặt cơ cấu hiển thị bước chân vịt và hiển thị tốc

độ động cơ lai phục vụ điều khiển

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BƯỚC CHÂN VỊT

(E1S63)

Hệ thống E1S63 dùng để điều khiển bước chân vịt từ xa Hệ thống có thể dùng cho tất

cả các chân vịt mũi của hãng ABB Zamech và các hãng khác với điều kiện áp suất dầu của động cơ servo không vượt quá 6,3Mpa(63kG/cm2) Hệ thống E1S63 cho phép điều khiển dịch bước liên tục từ các trụ điều khiển( 3 vị trí trên buồng lái ) và dưới buồng máy

2.1 Sơ đồ của hệ thống điều khiển bước chân vịt

Hình 2.1

2.2 Giới thiệu phần tử (Hình 2.1)

 ENS1: Panel điều khiển bước chân vịt Có 3 vị trí: tại buồng lái, tại cánh gà bên tay

 phải và tại cánh gà bên tay trái

 ENS2: Panel điều khiển bước chân vịt tại buồng điều khiển

 EPS: Panel chọn trụ điều khiển

 VDR 1: Tín hiệu từ hệ thống điều khiển bước chân vịt gửi tới VDR

 ERS: Bộ điều chỉnh dịch bước

 EH63: Van trợ động điện thuỷ lực

 PS1: Cảm biến bước “zero” của chân vịt

2.2.1 Panel điều khiển bước chân vịt ENS1 và ENS2:

Panel điều khiển bước ENS1và ENS2 là những thiết bị của hệ thống điều

khiển từ xa dịch bước của chân vịt biến bước

Chúng được sử dụng cho:

 Phát tín hiệu điều khiển tỷ lệ với giá trị đặt bước chân vịt trên tay điều khiển

 Lựa chọn vị trí điều khiển

 Chỉ thị giá trị thực tế của bước chân vịt

Panel điều khiển ENS1được sử dụng trên buồng lái, trên các trụ điều khiển chính hoặc phụ Panel điều khiển ENS2 được sử dụng trong trụ điều khiển trong buồng máy

Cấu trúc của panel: hình 6.2

Hình 2.2 Trên tấm kim loại hình vuông (2) có :

 Chiết áp giá trị đặt R23 gắn với cần điều khiển (1) quay bằng cơ cấu bánh răng

 Bảng mạch in linh kiện bán dẫn

 Các trụ để đấu dây ra

Trên các panel điều khiển ENS1 có các đèn chỉ thị bước chân vịt, chiết áp

Dimmer(điều chỉnh sáng tối) và nút ấn được khớp với nhau

Bên ngoài của bản 2 có một cần điều khiển bước chân vịt Vị trí 0 của bước chân vịt được xác định bằng một chốt cơ học

Các điốt điện quang được đặt trong một nửa vòng tròn trên các điểm tương ứng với các giá trị 0,25,50,75,100% của bước chân vịt; chúng sẽ chỉ thị những giá trị thực tế của bước chân vịt Với vị trí “0” của bước chân vịt điốt màu vàng sẽ

phát sáng, chân vịt hoạt động sang bên phải sẽ có tín hiệu thông báo bằng ánh sáng màu xanh lá cây của điốt, chân vịt hoạt động sang bên trái thì tín hiệu thông báo

là ánh sáng màu đỏ của điốt

Bằng việc ấn nút số 3 của ENS1sẽ thực hiện việc điều khiển từ trụ điều khiển này Việc điều khiển được báo hiệu bằng đèn màu vàng, thể hiện bằng điốt định vị

ở phía trên bên phải nút ấn của trụ điều khiển

Sơ đồ khối số (hình 6.3) minh họa nguyên tắc hoạt động của panel điều khiển

và quá trình kết nối nó với hệ thống điều khiển từ xa

Nguồn định mức : ±15V

Đầu ra điều khiển điện áp : ±8V

Đầu vào điện áp : ±8V

Nguồn định mức cấp cho hệ thống là ±15V Bằng việc ấn nút số 1P người điều khiển đã thực hiện chế độ điều khiển trên buồng lái, việc điều khiển dịch bước chân vịt từ buồng lái sẽ có tín hiệu báo bằng điốt phát quang ngay trên nút

ấn Tín hiệu đưa từ chân số 4 tới mạch điều khiển dịch bước chân vịt, chiết áp R23

có tác dụng điều chỉnh việc đặt bước chân vịt Tín hiệu đầu vào số 5 của hệ thống

là tín hiệu phản hồi của bộ chỉ báo bước chân vịt ERS, tín hiệu này được đưa tới khối điều khiển chỉ báo bước(1), tín hiệu tiếp tục được gửi tới khối chỉ báo

bước(2) gồm các điốt phát quang và được điều chỉnh độ sáng bằng chiết áp

R24 Việc làm tối đi của tất cả các điốt trong panel điều khiển ENS1 được thực hiện bằng cách dịch chuyển chiết áp R24 sang bên trái, bằng cách đó người điều khiển có thể quan sát dễ dàng bên ngoài khi trời tối

2.2.2 Panel chọn trụ điều khiển EPS2 :

Panel chọn trụ điều khiển là thành phần của hệ thống bước chân vịt Nó được dùng trong hệ thống để kết nối với bộ phát tín hiệu liên tục giá trị bước chân vịt với hệ thống điều khiển Từ một panel điều khiển có thể được kết nối tối đa với 4

bộ chuyển phát tín hiệu bước và 1 hệ thống tự động điều chỉnh tải Panel lựa chọn làm việc cùng với bộ điều chỉnh bước của ERS

Cấu trúc của panel:

Panel chọn được gắn trên tường bên trong của bảng điều khiển hoặc trụ điều khiển Hệ thống điện của panel được lắp ráp từ các linh kiện bán dẫn mà không dùng rơle Chỉ có một rơle dùng để đóng ngắt khi có báo động

Nguồn cấp cho các thiết bị trong hệ thống là điện áp không đổi ±15V

Sau đây là sơ đồ khối của panel chọn vị trí điều khiển EPS:

Mô tả hoạt động:

Panel chọn trụ điều khiển EPS2 là panel trung gian kết nối giữa panel dịch bước chân vịt ERS và panel điều khiển bước chân vịt ENS Panel chon trụ điều khiển EPS2 được gắn với một contactor K2, contactor này được nối với khoá cơ

chân vịt mũi Khi contactor K2 đóng thì việc điều khiển dịch bước chân vịt chỉ có thể thực hiện được ở buồng máy và việc khởi động hệ thống chân vịt mũi chỉ khi bước chân vịt ở vị trí “0” Sau khi khởi động xong hệ thống thì contactor K2 mở

ra, lúc này bằng cách ấn nút 1,2 hoặc 3 để thực hiện điều khiển từ xa trên buồng lái hoặc hai bên cánh gà Khi hệ thống chân vịt mũi ngừng hoạt động, contactor K2 tự động đóng lại, bước chân vịt tự động giảm về “0” và việc điều khiển hệ thống được chuyển xuống buồng máy

Nguồn cấp cho hệ thống là ±15V, nguồn được đưa tới bộ kiểm soát điện áp, khi dao động điện áp vượt quá 10% thì bộ kiểm soát điện áp khoá hệ thống điều khiển và phát tín hiệu báo động Ba nút ấn 1,2,3 là ba nút ấn chọn trụ điều khiển,

có thể từ buồng lái hoặc hai bên cánh gà Giả sử ta ấn nút số 1 chọn trụ điều khiển trên buồng lái, tín hiệu này đưa tới khối logic và nhớ chọn kênh số 1, tiếp điểm bán dẫn nối tới chân ra 14,16 đóng lại Tín hiệu điều khiển tỷ lệ với góc đặt bước chân vịt từ ENS vào chân số 14 qua vùng không nhạy 5% qua đầu ra 54 tới bộ điều chỉnh bước chân vịt Đồng thời đèn báo vị trí điều khiển 1 nối tới chân 16 sáng

Tương tự khi ta chọn các vị trí 2,3

Sau đây là đồ thị thể hiện tín hiệu đặt bước chân vịt:

Đường đặc tính (a) thể hiện tín hiệu dịch bước hoàn toàn

Đường đặc tính (b) thể hiện tín hiệu bước bị giảm cực đại

Đường đặc tính ( c ) thể hiện tín hiệu bước bị giảm một phần

2.2.3 Bộ điều chỉnh dịch bước ERS3

Bộ điều chỉnh dịch bước ERS3 là bộ điều chỉnh bán dẫn có đặc tính tuyến tính được dùng để điều khiển từ xa hệ thống chân vịt mũi

- Nguồn cấp: 220V,50Hz, hoặc 60Hz, công suất dưới 40VA

- Đầu vào điều khiển: tín hiệu điện áp ± 8V

Sau đây là sơ đồ khối của bộ dịch bước chân vịt ERS:

Mô tả hoạt động:

Tín hiệu vào lấy từ tay điều khiển bước chân vịt ENS thông qua panel chọn

vị trí điều khiển EPS Tín hiệu ra đưa tới điều khiển van trợ động điện thuỷ lực để thực hiện dịch bước chân vịt

Nguồn cấp cho hệ thống là nguồn 220V, 50Hz hoặc 60Hz Đầu vào số 4 của

hệ thống được lấy từ chân 54 của panel EPS sẽ được so sánh với tín hiệu phản hồi

từ cảm biến PS1 tại đầu vào của khuếch đại A2, tín hiệu tiếp tục qua bộ khuếch đại

A3 và đưa tín hiệu ra chân số 8 tới van trợ động điện thuỷ lực EH63 để thay đổi lượng dầu thực hiện dịch bước chân vịt Tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 đồng thời cũng đưa ra tín hiệu qua khuếch đại A4 để đưa tới khối chỉ báo bước chân vịt Chiết áp R101 là chiết áp đặt tín hiệu dich bước lớn nhất về bên phải và chiết áp R102 là chiết áp đặt tín hiệu dịch bước lớn nhất về bên trái Chiết áp R103 là chiết

áp chỉnh định vị trí bước chân vịt ở “0” Chiết áp R104 để chỉnh định ban đầu giá trị chỉ thị bước Ở một phiên bản khác người ta có thể dùng biến trở để lấy tín hiệu phản hồi cho mạch điều khiển

Độ dốc của đường đặc tính về phía trước hay phía sau có thể thay đổi đồng thời bằng cách thay đổi biến trở giữa các đầu nối 24 và 22

2.2.4 Cảm biến bước chân vịt PS1 :

- Cảm biến độ dài chuyển dời CP1(1)

- Kết cấu cơ khí (2)

- Ống lót(3)

- Thanh giằng(5)

- Lò xo(4)

- Vít giới hạn độ dài chuyển dời bước chân vịt của cảm biến(6)

- Công tắc hành trình(7)

Thông số kỹ thuật của công tắc hành trình(7) :

- Loại : LM10DR

- Điện áp định mức : 380V,50Hz

- Dòng định mức : 2A

1 - Máy phát cấp nguồn

2 - Cảm biến độ dài chuyển dời

3 - Cầu chỉnh lưu

4 - Bộ tổng

5 - Phin lọc

a Tổng quát:

Cảm biến độ dài chuyển dời kiểu chuyển đổi biến áp vi sai được sử dụng như một thiết bị đo cho :

- Bước chân vịt trong hệ thống điều khiển của chân vịt biến bước

- Điều chỉnh nhiên liệu trong những hệ thống điều khiển tải của động cơ Diesel lai chân vịt biến bước

Cảm biến biến đổi độ dài chuyển dời thành tín hiệu điện Nó có thể được đặt trực tiếp trên động cơ diesel

b Mô tả, hoạt động:

Cảm biến CP1 là một dạng chuyển đổi biến áp vi sai, cuộn dây của nó được quấn trên lõi trụ rỗng và đặt trong vỏ bảo vệ, được nối với 6 lõi của cáp bọc kim

Vỏ được đổ đầy nhựa tổng hợp để chống lại những tác hại của môi trường Cuộn dây của cảm biến không thể sửa chữa Trong lỗ trục của ống là một lõi làm từ ferrit

Trị số điện áp ra của cảm biến xác định bởi vị trí của lõi, được sau khi chỉnh lưu và lọc trị số tín hiệu đầu ra tỷ lệ với chuyển dịch của lõi

Nguồn từ máy phát (1) có tần số 1,1 – 1,5KHz được cấp cho cuộn sơ cấp

1-2 của cảm biến độ dài chuyển dời (1-2) Khi chân vịt đang ở vị trí “0”, chưa có sự chênh lệch điện áp giữa 2 đầu ra (3-4) và (5-6) và tín hiệu đưa tới chỉnh lưu bằng

“0” Khi bước chân vịt khác “0”, sẽ xuất hiện sự chênh lệch điện áp giữa 2 đầu (3-4) và (5-6), tín hiệu tiếp tục được đưa tới cầu chỉnh lưu (3) và tới bộ tổng ((3-4) Sau khi qua phin lọc (5) tín hiệu ra có trị số phụ thuộc vào góc lệch bước chân vịt, còn dấu của nó phụ thuộc vào chiều dịch của cánh chân vịt

c.Thông số kỹ thuật:

- Khoảng dịch chuyển : ±20mm

- Nguồn cấp : 15V ; 1,1÷1,5kHz

2.2.5 Tìm hiểu về van trợ động điện thuỷ lực EH63:

a Tổng quát:

Van trợ động điện thuỷ lực EH63 được thiết kế để hoạt động trong các hệ thống điện thuỷ lực dùng cho việc điều khiển bước của chân vịt chính và chân vịt mũi

b Cấu trúc và hoạt động:

EH63 biến đổi tín hiệu điện liên tục thành sự chuyển đổi tỷ lệ của van trượt điều khiển piston của động cơ trợ động

Van trợ động được thiết kế cho 4 chế độ đầu ra : 16,25,40,63l/giây

c Thông số kỹ thuật:

- Khoảng thay đổi của dòng điều khiển : ±400mA

- Điện trở của cuộn dây điều khiển : 28+/-3Ω

- Cảm kháng của cuộn điều khiển : 70±10mH

- Đầu ra cấp dầu : 16,25,40,63l/giây

- Áp suất định mức : 6,3Mpa

- Áp suất nhỏ nhất : 0,5Mpa

- Áp suất tối đa của dầu phun : 0,25Mpa

2.3 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống E1S63:

Việc điều khiển dịch bước từ xa của chân vịt mũi được thực hiện tại 4 vị trí Ba

vị trí trên buồng lái và một vị trí tại buồng máy Ta giả sử điều khiển tại buồng lái, khi đó thao tác điều khiển được thực hiện tại panel ENS1 tại buồng lái Ấn nút số

3, tiếp điểm 1P đóng lại khi đó đèn màu vàng trên tay điều khiển số 1 sáng báo cho người điều khiển biết vị trí số 1 đã được chọn Khi ấn nút số 3 nguồn sẽ được cấp vào chân 17 của panel chọn vị trí điều khiển làm cho khối nhớ và chọn kênh (Memory of chosen post) đóng các tiếp điểm của rơle điện từ tại chân số 16

(Lamp 1) và chân số 14 (Set pitch) của panel EPS2, tín hiệu đi qua tiếp điểm của rơle điện từ qua khối tạo vùng không nhạy 5% và đi qua điện trở hạn chế 2K tới chân 54 của EPS2 Tại đây tín hiệu tỷ lệ với tín hiệu điện áp đặt từ chiết áp R23 đưa ra tín hiệu đầu vào số 4 của bộ điều chỉnh bước ERS Đầu ra số 8 của ERS được đưa tới van điệnthuỷ lực EH63 để điều chỉnh dịch bước chân vịt sang vị trí 25% bên phải Khi chân vịt đã dịch sang phải làm dịch chuyển cảm biến vị trí, tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 trở về làm đầu vào ở chân 11,12,13,14,15,16 của ERS đi tới so sánh với tín hiệu đặt dịch bước tại đầu vào của khuếch đại A2 Cho tới khi 2 tín hiệu này bằng nhau thì ngừng dịch bước chân vịt Sau khi đã thực hiện dịch bước chân vịt 25%, tín hiệu từ cảm biến PS1qua khuếch đại A4 của ERS tới chân số 5 và đi tới khối chỉ báo dịch bước ENS Khối điều chỉnh chỉ báo bước chân vịt sẽ đóng tiếp điểm tương ứng với đèn chỉ thị bước 25% bên phải làm đèn sáng báo cho người điều khiển biết đã thực hiện xong dịch bước chân vịt Khi chân vịt hoạt động tín hiệu bước của chân vịt từ panel EPS sẽ được đưa vào

module VDR1 Đầu ra của module đưa tới hệ thống VDR đồng thời nó cũng cấp tín hiệu phản hồi trở lại EPS Việc điều chỉnh bước chân vịt với các giá trị khác nhau của bước và theo chiều ngược lại cũng được thực hiện một cách tương tự như với việc dịch bước với vị trí 25% giá trị của bước chân vịt