Tự động hóa tàu thủy,trạm phát điện tàu thủy

[r]

CH ƯƠ NG 6: T Đ NG HÓA T NG H P TR M PHÁT ĐI N TÀU TH Y Ự Ộ Ổ Ợ Ạ Ệ Ủ

Đi u ki n ch y tàu ngày nay vô cùng ph c t p, lu ng ch y tàu ngày càng ch t h p do xu t hi nề ệ ạ ứ ạ ồ ạ ậ ẹ ấ ệ nhi u đ i tề ố ượng trên đường ch y tàu nh tàu ch y ngạ ư ạ ượ ạ ếc l i,b n c ng, kênh r ch v.v.ả ạ

Trong trường h p đó các lo i tàu ph i ch y an toàn, kinh t trong m i đi u ki n hành h iợ ạ ả ạ ế ọ ề ệ ả

ph c t p Đ th c hi n nhi m v đó thuy n viên ph i không ng ng theo gi i vùng ch y tàu,t c đứ ạ ể ự ệ ệ ụ ề ả ừ ỏ ạ ố ộ tàu, v trí neo đ u, các thông s h th ng đ ng l c, lị ậ ố ệ ố ộ ự ượng tiêu hao nhiên li u v.v.B i th ngày nayệ ở ế

người ta đóng các con tàu có trang b các h th ng t đ ng hoá t ng h p toán tàu.ị ệ ố ự ộ ổ ợ

Qúa trình t đ ng hoá t ng h p toàn tàu đự ộ ổ ợ ược th c hi n qua 2 giai đo n Bự ệ ạ ước thú nh t tấ ự

đ ng hoá t ng h p t ng nhóm thi t b riêng bi t có quan h m t thi t v i nhau Bộ ổ ợ ừ ế ị ệ ệ ậ ế ớ ước th 2 t đ ngứ ự ộ hoá t ng h p toàn b các thi t b , h th ng toàn tàu Quan h gi a chúng đổ ợ ộ ế ị ệ ố ệ ữ ược đi u ph i b ngề ố ằ

m t trung tâm đi u khi n th ng nh t.ộ ề ể ố ấ

Đ t c hi n bể ự ệ ước th nh t các c c u, thi t b , h th ng c a tàu có th chia thành cácứ ấ ơ ấ ế ị ệ ố ủ ể nhóm sau :

1- Nhóm phương ti n k thu t d n tàuệ ỷ ậ ẫ

2- H th ng năng lệ ố ượng

3- H th ng, thi t b , c c u chung toàn tàuệ ố ế ị ơ ấ

4- C c u, thi t b m t boong tàuơ ấ ế ị ặ

Các thi t b , h th ng trong cùng m t nhóm thế ị ệ ố ộ ường th c hi n m t ch c năng hay nhi u ch cự ệ ộ ứ ề ứ năng có quan h m t thi t v i nhau trong quá trình v n hành con tàu B i v y t đông hoá t ng h pệ ậ ế ớ ậ ở ậ ự ổ ợ

t ng nhóm máy có nh ng đ c đi m riêng từ ữ ặ ể ương đ i đ c l p.ố ộ ậ

D n tàu hành trình là m t quá trình k t h p nhi u thao tác ph c t p có liên quan l n nhau.ẫ ộ ế ợ ề ứ ạ ẫ

Ph i th c hi n chính xác các thao tác đó m i đ m b o con tàu v n hánh an toàn và kinh t Đả ự ệ ớ ả ả ậ ế ể

th c hi n m c đích đó, h th ng t đ ng t ng h p nhóm phự ệ ụ ệ ố ự ộ ổ ợ ương ti n k thu t d n tàu ph i hoànệ ỷ ậ ẫ ả thành nh ng ch c năng sau :ữ ứ

a-D n tàu theo hẫ ướng đi cho trước và thay đ i hổ ướng đi theo chương trình

b-Xác đ nh to đ c a tàu, hi u ch nh đị ạ ộ ủ ệ ỉ ường đi,v đẻ ường đi cho tàu trên

h i đ c-Tránh va trong m i đi u ki n, không ph thu c th i ti tả ồ ọ ề ệ ụ ộ ờ ế

d-Tàu ch y trong lu ng h pạ ồ ẹ

e-Ch n đọ ường đi t i u khi bi t các đi u ki n c a d báo th i ti tố ư ế ề ệ ủ ự ờ ế

T đông hoá t ng h p h th ng đ ng l c đ m b o d m b o đi u khi n h th ng đ ng l cự ổ ợ ệ ố ộ ự ả ả ả ả ề ể ệ ố ộ ự

t bu ng lái, không có ngừ ồ ườ ựi tr c ca buông máy C u t o c a h th ng có hai d ng :ở ấ ạ ủ ệ ố ạ

D NG TH NH T :Ạ Ứ Ấ

D đi u khi n và ki m tra toàn b h th ng đ ng l c ngể ề ể ể ộ ệ ố ộ ư ười ta s d ng h máy tính đi n tử ụ ệ ệ ử

t p trung Nh hình 1 ta th y : máy tính đi n t nh n tín hi u t các c m bi n c a các thi t bậ ư ở ấ ệ ử ậ ệ ừ ả ế ủ ế ị

đượ ự ộc t đ ng hoá, so sánh v i các tín hi u chu n, phát tín hi u đi u khi n Đ ng th i thi t b t ghiớ ệ ẩ ệ ề ể ồ ờ ế ị ự

2 ghi các thông s vố ượt ra ngoài ph m vi cho phép Máy tính trung tâm có th th hi n tính toán tàiạ ể ự ệ chính, phânchia hàng cho các h m hàng,m c nh n hàng Vì máy tính trung tâm ph i hoàn thànhầ ứ ậ ả nhi u ch c năng nên ph i ho t đ ng nhanh và có b nh l n Đ d m b o đ tin c y c n có máyề ứ ả ạ ộ ộ ớ ớ ể ả ả ộ ậ ầ tính trung tâm d trự ử

Do k thu t vi x lý phát tri n và đỷ ậ ử ể ượ ức ng d ng r ng r i trong công nghi p nên t đ ngụ ộ ả ệ ự ộ hoá t ng h p tàu thu s d ng các máy vi tính riêng bi t đ i v i t ng nhóm đ i tổ ợ ỷ ử ụ ệ ố ớ ừ ố ượng nh hình 2.ư ở Các máy vi tính đó làm thành tr m riêng, hoàn thành m i ch c năng đi u khi n, ki m tra m t nhómạ ọ ứ ề ể ể ộ thi t b ,h th ng Còn máy tính trung tâm ch làm nhi m vu ïk t n i ngế ị ệ ố ỉ ệ ế ố ườ ớ ệ ối v i h th ng, t p h p vàậ ợ ghi l i thông tin chung nh t và ph i h p ho t đ ng gi a các máy vi tính H th ng có các máy viạ ấ ố ợ ạ ộ ữ ệ ố tính phân tán có đ tin c y cao h n và ít t n cáp h n so v i h th ng có máy vi tính đi n t t pộ ậ ơ ố ơ ớ ệ ố ệ ử ậ trung

S d ng máy tính đi n t trong t đ ng hóa t ng h p tàu th y cho phép ta có th t i u hóa cácử ụ ệ ử ự ộ ổ ợ ủ ể ố ư

ho t đ ng c a h th ng ch đ tĩnh và ch đ đ ng, chu n đoán tr ng thái k thu t c a các thi tạ ộ ủ ệ ố ở ế ộ ế ộ ộ ẩ ạ ỹ ậ ủ ế

b , tính toán các ch s k thu t và kinh t c a toàn h th ng.ị ỉ ố ỹ ậ ế ủ ệ ố

Đ th c hi n t đ ng hóa t ng h p t t c n ph i hoàn thi n các ph n t , s d ng các c mể ự ệ ự ộ ổ ợ ố ầ ả ệ ầ ử ử ụ ả

bi n có đ tin c y cao, các b truy n tín hi u có kích thế ộ ậ ộ ề ệ ước bé và nh ng ph n t đi n t và các bữ ầ ử ệ ử ộ

hi n th có giá thành r ể ị ẻ

Các vi m ch (m ch t h p, m ch màng m ng, m ch vi x lý t h p l n, v.v.), các h th ngạ ạ ổ ợ ạ ỏ ạ ử ổ ợ ớ ệ ố

đi u khi n đ ng c b ng thyristor, các b hi n th b ng tinh th l ng, cáp quang và nh ng thànhề ể ộ ơ ằ ộ ể ị ằ ể ỏ ữ

t u khoa h c k thu t khác đự ọ ỹ ậ ượ ức ng d ng r ng rãi trong t đ ng hóa t ng h p tàu th y đ nângụ ộ ự ộ ổ ợ ủ ể cao đ tin c y c a h th ng ng d ng k thu t vi x lý nó có nh hộ ậ ủ ệ ố Ứ ụ ỹ ậ ử ả ưởng l n t i quá trình t ch cớ ớ ổ ứ thi t k và ch t o các thi t b c a h th ng Đ ng th i đòi h i các chuyên gia ph i có ki n th cế ế ế ạ ế ị ủ ệ ố ồ ờ ỏ ả ế ứ

ch c ch n và sâu r ng trong lĩnh v c l p trình và tính ch t c a các đ i tắ ắ ộ ự ậ ấ ủ ố ượng cũng nh tính ch tư ấ

c a máy tính đi n t đủ ệ ử ượ ức ng d ng trong h th ng.ụ ệ ố

I. Các nhi m v c b n c a h th ng t đ ng tr m phát đi n ệ ụ ơ ả ủ ệ ố ự ộ ạ ệ

Đ i v i nh ng tàu có m c t đ ng hóa m c A2 và A1, bu ng máy không có ngố ớ ữ ứ ự ộ ứ ờ ồ ườ ựi tr c ca,

h th ng t đ ng tr m phát đi n tàu th y hoàn thành nh ng ch c năng c b n sau:ệ ố ự ộ ạ ệ ủ ữ ứ ơ ả

1) T đ ng n đ nh đi n áp và phân b t i ph n tác d ng gi a các máy v n hành song song.ự ộ ổ ị ệ ố ả ả ụ ữ ậ 2) T đ ng n đ nh t n s và phân b t i tác d ng gi a các máy v n hành song song.ự ộ ổ ị ầ ố ố ả ụ ữ ậ

3) T đ ng hòa đ ng b và đóng m ch v n hành song song.ự ộ ồ ộ ạ ậ

4) T đ ng xác đ nh công su t c n thi t và s lự ộ ị ấ ầ ế ố ượng máy phát m i ch đ v n hành c a tr mở ọ ế ộ ậ ủ ạ phát

5) Đ a máy vào ho t đ ng, và d ng máy tuân theo th t đ nh trư ạ ộ ừ ứ ự ị ước

6) Ki m tra các thông s năng lể ố ượng đi n và các thông s công tác c a máy phát diesel.ệ ố ủ

7) Đóng m ch các ph t i h m máy theo chạ ụ ả ầ ương trình khi ngu n đi n đồ ệ ược khôi ph c sau khiụ

m t.ấ

8) Gi máy phát diesel d tr ch đ s n sàng làm vi c.ữ ự ữ ở ế ộ ẵ ệ

9) Kh i đ ng và d ng đ ng c diesel.ở ộ ừ ộ ơ

10)Ng t b t các t i ph khi có hi n tắ ớ ả ụ ệ ượng quá t i c a diesel – máy phát.ả ủ

II. S đ ch c năng t ng quát h th ng t đ ng t ng h p tr m phát đi n tàu th y ơ ồ ứ ổ ệ ố ự ộ ổ ợ ạ ệ ủ

Đ hoàn thành nh ng nhi m v trên, h th ng có c u trúc t ng quát nh hình 1.ể ữ ệ ụ ệ ố ấ ổ ư ở

H th ng g m các kh i c b n:ệ ố ồ ố ơ ả

1) Kh i xác đ nh s lố ị ố ượng máy phát trong ho t đ ng.ạ ộ

2) Kh i xác đ nh s lố ị ố ượng máy phát c n thi t d a trên yêu c u c a t i trên tàu.ầ ế ự ầ ủ ả

3) Kh i gia cơng tín hi u c a thi t b thay đ i chố ệ ủ ế ị ổ ương trình đĩng và ng t máy phát.ắ

4) Kh i xác đ nh tr ng thái s c c a diesel – máy phát.ố ị ạ ự ố ủ

5) Kh i hình thành l nh kh i đ ng, d ng máy phát.ố ệ ở ộ ừ

6) Kh i gi cho diesel tr ng thái s n sàng kh i đ ng.ố ữ ở ạ ẵ ở ộ

7) Kh i kh i đ ng diesel.ố ở ộ

8) Kh i d ng máy.ố ừ

9) Kh i đĩng t i theo chố ả ương trình

10)Kh i t đ ng hịa song song.ố ự ộ

V i lớ ượng vào và ra nh sau:ư

x1, x2, x3, x4 – Tín hi u báo quá t i v cơng su t so v i gi i h n trên cho phép lúc 1ệ ả ề ấ ớ ớ ạ

máy, 2 máy, 3 máy, 4 máy ho t đ ng.ạ ộ x’2, x’3, x’4 - Tín hi u báo th p t i v cơng su t so v i gi i h n dệ ấ ả ề ấ ớ ớ ạ ưới cho phép lúc 2

máy, 3 máy, 4 máy đang ho t đ ng.ạ ộ x”1, x”2, x”3, x”4 - Tín hi u báo quá t i v cơng su t so v i gi i h n trên l n nh t cho phépệ ả ề ấ ớ ớ ạ ớ ấ

khi 1 máy, 2 máy, 3 máy, 4 máy đang ho t đ ng.ạ ộ q1, q2, q3, q4 - Tín hi u báo máy đệ ược đĩng đi n lên b ng đi n chính tệ ả ệ ương ng v iứ ớ

máy s 1, s 2, s 3, s 3.ố ố ố ố xI5,xII5, xIII5, xIV5 - Tín hi u báo kh i đ ng khơng thành tệ ở ộ ương ng v i máy s 1, s 2, sứ ớ ố ố ố

3, s 4.ố xI6, , xIV6 - Tín hi u áp l c d u nh n làm mát máy c a vào th p.ệ ự ầ ờ ở ử ấ

xI7, , xIV7 - Tín hi u nhi t đ d u làm mát caoệ ệ ộ ầ

xI6, , xIVn3 - Tín hi u báo t c đ c a diesel vệ ố ộ ủ ượt quá gi i h n trên.ớ ạ

xI8, , xIV8 - Tín hi u báo nhi t đ khí x vệ ệ ộ ả ượt quá gi i h n trên.ớ ạ

xI9, , xIV9 - Tín hi u báo nhi t đ nệ ệ ộ ước làm mát

xI10, , xIV10 – Tín hi u báo t n s máy phát th p.ệ ầ ố ấ

xI11, , xIV11 – Tín hi u báo đi n áp th p.ệ ệ ấ

xI12, , xIV12 – Tín hi u báo khơng cĩ áp l c.ệ ự

xI13, , xIV13 – Tín hi u báo máy phát làm vi c ch đ đ ng c ệ ệ ở ế ộ ộ ơ

xI14, , xIV14 – Tín hi u báo ng n m ch máy phát.ệ ắ ạ ở

III. Kh i xác đ nh s l ố ị ố ượ ng máy phát đang đ ượ c đ a đi n lên b ng đi n chính ư ệ ả ệ

q1, q2, q3, q4 là đ i lạ ượng vào c aủ

kh i đố ược nh n t ti p đi m ph c a c u dao t đ ngậ ừ ế ể ụ ủ ầ ự ộ máy phát

qi = 1 khi c u dao t đ ng máy phát đĩng.ầ ự ộ

qi = 0 khi c u dao t đ ng máy phát t ng t.ầ ự ộ ự ắ

Đ i lạ ượng ra c a kh i là n1, n2, n3, n4ủ ố

n1 = 1 khi 1 máy phát được đĩng đi n vào m ng.ệ ạ

n2 = 1 khi 2 máy phát được đĩng đi n vào m ng.ệ ạ

n3 = 1 khi 3 máy phát được đĩng đi n vào m ng.ệ ạ

KHỐI XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG MÁY PHÁT ĐANG HOẠT ĐỘNG

n1

n2

n3

n4

q1

q2

q3

q4

n4 = 1 khi 4 máy phát được đóng đi n vào m ng.ệ ạ

Đi u ki n đề ệ ược bi u th b ng b ng nh sau:ể ị ằ ả ư

B ng 1ả

1 0 0 0 1 1 1

1

0 1 0 0 1 1 1

0

0 1 0 0 1 0 1

1

0 1 0 0 1 1 0

1

0 1 0 0 0 1 1

1

0 0 1 0 1 0 1

0

0 0 1 0 0 1 1

0

0 0 1 0 1 0 0

1

0 0 1 0 0 1 0

1

0 0 1 0 0 0 1

1

0 0 0 1 1 0 0

0

0 0 0 1 0 1 0

0

0 0 0 1 0 0 1

0

0 0 0 1 0 0 0

1

0 0 0 0 0 0 0

0

4 3 2 1 4 3 2

q

T b ng 1 vi t phừ ả ế ương trình dướng d ng logic:ạ

4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3

2

1

1 q q q q q q q q q q q q q q q q

4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3

2

1

2 q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q

4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3

2

1

3 q q q q q q q q q q q q q q q q

4 3

2

1

4 q q q q

Áp d ng công th c:Ġ Ta có th bi n đ i các công th c trên nh sau:ụ ứ ể ế ổ ứ ư

4 4 3 2 1 4 3 2

Cũng ch ng minh tứ ương t ta có:ự

Qua công th c 4, 7, 8, 9 v i các công th c (1)(2)(3)(4) h th ng s đ n gi n h n S đ nhứ ớ ứ ệ ố ẽ ơ ả ơ ơ ồ ư hình 2

M t khác ta có th xây d ng kh i trên b ng m ch logic “AND-NOR” đã đặ ể ự ố ằ ạ ược ch t o s n nhế ạ ẵ ư

lo i K-155.ạ

Đ làm để ược đi u đó ta có th bi n đ i phề ể ế ổ ương trình (1), (2), (3), (4):

4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1

4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1

1

q q q q q q q q q q q q q q q q

q q q q q q q q q q q q q q q

q

n

=

+ +

+

=

m ch đ ng c làm mát b ng nạ ộ ơ ằ ước bi n yzb = 1 và đĩng m ch đèn tín hi u nh p nháy 1C = 1ể ạ ệ ấ

đ báo r ng t i đang cịn để ằ ả ượ ầ ược l n l t đĩng vào m ng.ạ

2) Qua th i gian t 2 – 4 giây ((1) cĩ tín hi u kh i đ ng b m d u bơi tr n yCM = 1 và tín hi u yzbờ ừ ệ ở ộ ơ ầ ơ ệ

= 0

3) Qua th i gian (2 = 3 – 5 giây cĩ tín hi u kh i đ ng đ ng c làm mát xy lanh yoy = 1 và tín hi uờ ệ ở ộ ộ ơ ệ yCM = 0

4) Qua th i gian (3 = 2 giây cĩ tín hi u kh i đ ng b m làm mát vịi phun yo( = 1 và tín hi u yoy = 0.ờ ệ ở ộ ơ ệ 5) Qua th i gian (4 = 2 – 10 giây cĩ tín hi u kh i đ ng b m làm mát piston: yon = 1 cịn tín hi u yờ ệ ở ộ ơ ệ o Φ

= 0

6) Sau th i gian (5 = 2 giây cĩ tín hi u kh i đ ng b m nhiên li u: yT( = 1 và tín hi u yo( = 0, tínờ ệ ở ộ ơ ệ ệ

hi u nh đi n áp đệ ớ ệ ược khơi ph c ( = 0 Đèn tín hi u thơi nh p nháy 1C = 0.ụ ệ ấ

Căn c vào thu t tốn b ng l i ta vi t phứ ậ ằ ờ ế ương trình logic c a nĩ:ủ

Phương trình c a khâu nh :ủ ớ

( ) t = υc ϕ( )t−1x0

ϕ

x0 – tín hi u khơi ph c (tín hi u xĩa)ệ ụ ệ

Tín hi u kh i đ ng b m nệ ở ộ ơ ước bi n làm mát:ể

( ) ( )

Π T 0

t t

Π T

Π o o oy CM

c

c zb

y x

1 t C 1 t C 1

f y

f f

y

f f

y

f f

y

f f y

t f

f t y

2 1

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1 4 3 2 1

4 3 2 1 3 2 1

3 2 1 2 1

2 1 1 1

=

− ϕ

=

=

+

=

+

=

+

=

=

υ ϕ

=

υ ϕ

=

τ + τ + τ + τ + τ

τ + τ + τ + τ + τ τ + τ + τ + τ

τ + τ + τ + τ τ + τ + τ φ

τ + τ + τ τ + τ

τ + τ τ τ

Khi đĩng m ch đ ng c b m nhiên li u xong thì tín hi u nh (c khơng c n n a mà ta c n xĩaạ ộ ơ ơ ệ ệ ớ ầ ữ ầ

đ cho đèn 1C cũng t t luơn.ể ắ

XIII.Thu t tốn kh i đ ng diesel máy phát ậ ở ộ

Zhn = 1 khi đã hâm máy

Zkđ = 1 l nh kh i đ ng.ệ ở ộ

Z0 = 1 cĩ l nh d ngệ ừ

KHỐI KHỞI ĐỘNG DIESEL MÁY PHÁT

yt1

yt2

y1

y2

y3

y4

Zhn

Zkđ

Z0

xp

xp áp l c d u bôi tr nự ầ ơ

yt1 r le th i gian tính th i gian ho t đ ng c a b m bôi tr n ban đ u.ơ ờ ờ ạ ộ ủ ơ ơ ầ yt2 r le th i gian tính th i gian kh i đ ng.ơ ờ ờ ở ộ

y1 kh i đ ng b m d u bôi tr n.ở ộ ơ ầ ơ

y2 tín hi u m van gióệ ở

y3 tín hi u m van nhiên li uệ ở ệ

y4 tín hi u tính l n kh i đ ng (y4 = 1 khi có xung kh i đ ng l n 4)ệ ầ ở ộ ở ộ ầ

fi xung kh i đ ng.ở ộ

1 1

0 kñ

hn

1

t

t 0 kñ

hn

1

Z

Z

Z

t

y Z

Z

Z

y

τ

τ

=

=

( ) f n ( 30 giaây )

y

y

y

f

y

2 0

1

t

4

t

i

2

2

2

2

= τ

=

=

τ

y

t y y

f

t

y

1 4 n

4 1 4

n

4

n 4 1 t 4 4

4

−

−

−

−

−

−

− +

=

+

=

0

p

y =

Đ có th hi u để ể ể ược nh ng bi u th c trên ta c n bi t nh ng khâu c b n.ữ ể ứ ầ ế ữ ơ ả

1) y(t) = x(t) + y(t - 1)x0(t)

y(t) – tín hi u raệ

x(t) – tín hi u vàoệ

x0(t) – tín hi u đ a thi t b tr v tr ng thái ban đ uệ ư ế ị ở ề ạ ầ

t – s th t c a “ký”ố ứ ự ủ

2) phương trình logic c a máy phát xungủ

1

1 t y

t

x

t

hay là

1

1 t

y

.

t

x

t

trong đó

x(t) – tín hi u kh i đ ngệ ở ộ

(2 – đ kéo dài c a xungộ ủ

(1 – th i gianờ