Nghiên cứu hoán cải hệ thống điều khiển cơ cấu xếp dây cáp tời kéo chính trên tàu seameadow 08

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM VIỆN SAU ĐẠI HỌC - HUỲNH XUÂN VUI NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU XẾP DÂY CÁP TỜI KÉO CHÍNH TRÊN TÀU SEA MEADOW 08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP HCM - 2018 Trang BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM VIỆN SAU ĐẠI HỌC - HUỲNH XUÂN VUI NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU XẾP DÂY CÁP TỜI KÉO CHÍNH TRÊN TÀU SEA MEADOW 08 CHUYÊN NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ TÀU BIỂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS: BÙI HỒNG DƯƠNG TP HCM – 2018 Trang LUẬN VĂN ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Bùi Hồng Dương Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Văn Vang Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Sơn Trà Luận văn thạc sĩ bảo vệ trường đại học giao thông vận tải TP.HCM ngày 28 tháng 10 năm 2018 Thành phần hội đồng tham gia đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Lê Hữa Sơn TS Lê Văn Vang TS Nguyễn Sơn Trà PGS.TS Bùi Xuân Lâm TS Nguyễn Duy Trinh Chủ Tịch Hội Đồng Uỷ viên phản biện Uỷ viên phản biện Ủy Viên Hội Đồng Ủy Viên Thư Kí Xác nhận chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn trưởng khoa quản lí chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS LÊ HỮA SƠN TRƯỞNG KHOA MÁY TÀU THỦY TS LÊ VĂN VANG Trang LỜI CAM ĐOAN Tôi Huỳnh Xuân Vui, học viên lớp Cao học BT15 khóa 2015-2017 Viện sau đại học - Trường Đại học GTVT TP Hồ Chí Minh, chuyên ngành Khai Thác bảo trì tàu biển Tơi xin cam đoan: o Đây luận văn thân tự viết hướng dẫn Tiến sỹ Bùi Hồng Dương o Luận văn không trùng lặp với luận văn nghiên cứu khác công bố việt nam o Các số liệu thông tin xác, trung thực khách quan Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật cam kết TP.HCM, ngày 15 tháng năm 2018 Người viết cam đoan Huỳnh Xuân Vui Trang LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Máy tàu thủy, Viện sau đại học Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP HCM Đặc biệt xin chân thành cảm ơn thầy TS Bùi Hồng Dương tận tình hướng dẫn suốt thời gian thực đề tài Xin cảm ơn Sĩ quan thủy thủ tàu Sea Medow 08, cán kỹ thuật Cty Hải Dương tạo điều kiện, tận tâm giúp đỡ thầy TS Bùi Hồng Dương thực cơng việc cải hốn thành cơng hệ điều khiển CVBB Xin cảm ơn tới bạn bè gia đình chia sẻ, giúp đỡ động viên suốt trình học tập nghiên cứu Mặc dù cố gắng thực đề tài phạm vi khả cho phép để đạt kết tốt chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong thơng cảm đóng góp ý kiến quý báu quý thầy cô bạn bè Xin trân trọng cảm ơn! Trang LUẬN VĂN THẠC SĨ Mục lục Chương - Tổng quan 1.1 Sự cần thiết luận văn 1.2 Mục tiêu luận văn 1.3 Cơ sở khoa học sở thực tiễn luận văn 1.4 Nội dung luận văn Chương - Giới thiệu hệ thống xếp cáp tời kéo Tàu Sea Meadow 08 13 2.1 Các đặc điểm hệ thống xếp cáp tời kéo 13 2.2 Nguyên lí hoạt động hệ thống 16 2.3 Ưu, nhược điểm hệ thống xếp cáp trước 17 Chương - Cơ sở thủy lực, điều khiển số yêu cầu hệ thống xếp cáp tời kéo tàu dịch vụ (tug boat) dầu khí 19 3.1 Những ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lựcError! Bookmark 3.2 Một vài sơ đồ thủy lực hệ thống tạo chuyển động tịnh tiến 20 3.3 Một số phần tử thủy lực cần lưu ý 24 3.3.1 Van hướng dòng (van đảo chiều 3/4) 24 3.3.2 -Van hãm cân ngược (Counter-Balance Valve) 27 3.3.3 Cơ cấu thực thủy lực thường dùng hệ thống xếp cáp 28 3.3.4 Các phần tử hệ thống điều khiển điện – thủy lực cho hệ thống xếp cáp 30 Chương 4: Nghiên cứu thiết kế hoán cải hệ thống điều khiển xếp cáp tời lập mơ hình MATLAB - SIMULINK cho hệ thống thủy lực xếp cáp tàu SEA MEADOW 08 33 Trang 4.1 Nghiên cứu xây dựng mơ hình MATLAB - SIMULINK cho hệ thống thủy lực xếp cáp cũ tàu SEA MEADOW 08 33 4.1.1 Xác định lực tải cần có để xếp dây cáp trống dây 33 4.1.2 Các phần tử Hydraulic SIMSCAPE dùng Mơ hình hệ thống thủy lực xếp cáp 35 4.1.3 Mơ hình SIMSCAPE – SIMULINK cho hệ thủy lực xếp cáp nguyên thủy tàu SMD-08 39 4.1.4 4.2 Khảo sát kết đánh giá cho hệ thủy lực xếp cáp nguyên thủy 46 Nghiên cứu, phân tích, lựa chọn phương án điều khiển thay cho hệ điều khiển cấu xếp cáp có 52 4.3 Xây dựng mơ hình MATLAB – SIMULINK cho hệ thống thủy lực hốn cải thực xếp cáp tời tàu SMD-08 53 4.3.1 Mơ hình hệ thống thủy lực hốn cải cho hệ xếp cáp 53 4.3.2 Khảo sát kết đánh giá 54 4.4 Kết luận 59 4.5 Kết luận kiến nghị 59 Trang Chương - Tổng quan 1.1 Sự cần thiết luận văn Từ cuối năm 2014 phủ ban hành kế hoạch phát triển ngành cơng nghiệp đóng tàu, hợp tác tồn diện chiến lựơt với Nhật Bản Với kế hoạch phủ tâm đưa ngành cơng nghiệp đóng tàu Việt Nam trở thành ngành mũi nhọn chiến lượt kinh tế biển, xác lập lòng tin giới đưa Việt Nam thành quốc gia có ngành đóng tàu chất lượng cao Tuy nhiên ngành cơng nghiệp đóng tàu Việt Nam đối mặt với nhiều khó khăn, hạn chế Thị trường đóng tàu biển toàn giới cạnh tranh khốc liệt nhu cầu đóng giảm Giá tàu tất phân khúc thấp hãng cạnh tranh liệt lĩnh vực Trong năm gần đây, ảnh hưởng khủng hỗng kinh tế tồn cầu nên doanh nghiệp vận tải dịch vụ gặp nhiều khó khăn tài Việc vay vốn ngân hàng để sản xuất gần khơng thể chi phí cho đóng sản phẩm cao cần nguồn vốn lớn đầu tư ban đầu Vì việc đầu tư sửa chữa hốn cải tàu cũ doanh nghiệp vận tải quan tâm muốn giảm chi phí mà đảm bảo nhu cầu vận tải dịch vụ, đặc biệt tàu dịch vụ lai dắt phục vụ cho ngành dầu khí có số lượng tàu cần sửa lớn Các doanh nghiệp vận tải thường mua tàu cũ nước phát triển để mang Việt nam sửa chữa, hoán cải đưa vào khai thác nhằm giảm chi phí, tăng lợi nhuận Vì hệ động lực, hệ truyền động thủy khí tàu lạc hậu, hư hỏng Việc nâng cấp hoán cải, thiết kế lắp đặt lại hệ động lực truyền động thủy khí tàu dựa thiết kế ban đầu đặt biệt quan trọng, cấp bách Điều đảm an tồn cho người máy móc vận hành, phù hợp với điều kiện làm việc thực tế Việt Nam 1.2 Mục tiêu luận văn Mục tiêu luận văn là: o Nâng cao hiệu khai thác vận hành hệ thống điều khiển hệ thủy lực điều khiển xếp cáp theo điều kiện công việc thực tế tàu công ty, đảm bảo hệ thống làm việc an toàn, tin cậy o Nghiên cứu hoán cải hệ thống thủy lực thực xếp cáp hệ thống điều khiển từ xa hệ thủy lực nói cho tời tàu SEA MEADOW 08 Qua nâng cao khả thân đánh giá, phân tích hoạt động hệ thống điều khiển thủy lực cấu thực thực tế Đồng thời, nâng cao lực lựa chọn, thiết kế tối ưu thực thi kết nghiên cứu vào thực tế có hiệu cao o Có thể làm tài liệu, chương trình phục vụ việc giảng dạy học tập cho sinh viên, giúp sinh viên vận hành hệ thống điều khiển thủy lực điều Trang khiển xếp cáp tời Đồng thời đề tài làm sở tham khảo phân tích hoạt động, lựa chọn tối ưu, thiết kế thực thi hoán cải hệ thống vốn bất cập thực tế tàu biển 1.3 Cơ sở khoa học sở thực tiễn luận văn Cơ sở khoa học: - Các chức hoạt động điều khiển thủy khí - Lý thuyết điều khiển tự đơng - Lý thuyết sở phần tử Logic thủy lực - Hệ thống thực tế tàu, ưu điểm cần giữ nhược điểm cần khắc phục để hoàn thiện hoạt động điều khiển hệ thống điều khiển bước chân vịt dùng thủy khí Cơ sở thực tiễn: - Tài liệu hướng dẫn hãng sản xuất hệ tời kéo tàu dịch vụ dầu khí hệ thống điều khiển tương ứng - Nghiên cứu cụ thể hệ thống điều khiển xếp cáp có tàu Sea Meadow 08, vốn bị tháo dỡ thiết kế trước khơng hồn chỉnh, hệ thống khơng hoạt động theo u cầu cơng việc 1.4 Nội dung luận văn MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trên tàu, có nhiều hệ thống trang thiết bị máy móc Để giúp cho tàu hoạt động làm việc hiệu ngồi vấn đề tay nghề vận hành trang thiết bị máy móc, cịn dựa vào chất lượng làm việc thiết bị máy Trong trang thiết bị hệ thống động lực cho tàu thủy phân đặc thù làm việc tàu mà trang bị cho phù hợp Với tàu chở hàng, cần trang bị hệ thống liên quan nhiều tới việc vận hành chuyên chở hàng, hầm hàng, thiết bị nâng hạ hàng… Với tàu quân trang thiết bị hệ thống tập trung nhiều cho vấn đề tốc độ, độ động di chuyển thiết bị phục vụ vận hành khí tài tàu… Với tàu khách, vấn đề quan tâm trang thiết bị hệ thống động lực tốc độ an toàn sinh mạng người Đối với tàu dịch vụ tời kéo thường dùng để kéo tàu khác, để phục vụ cho việc làm cơng trình ngồi biển Mức độ an tồn tàu cơng trình biển phụ thuộc trực tiếp vào sóng gió hệ thống tời kéo hỗ trợ từ tàu dịch vụ Trang Trên tàu SEA MEADOW 08, hệ thống xép cáp tời bị tháo dỡ hoạt động khơng hiệu quả, thiếu tin cậy Vì tác giả chọn đề tài “NGHIÊN CỨU HOÁN CẢI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU XẾP DÂY CÁP TỜI KÉO CHÍNH TÀU SEA MEADOW 08” Mục tiêu nghiên cứu: Khi nghiên cứu đề tài này, tác giả nghiên cứu chi tiết nguyên lý hoạt động, vận hành phận hệ thống điều khiển thực xếp cáp tời chính, Trên sở nghiên cứu thiết kế hoán cải hệ thống để phục vụ nhu cầu cơng việc dịch vụ với tiêu chí hiệu quả, an toàn Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Các chi tiết cụ thể hệ thống điều khiển cấu tời xếp cáp tàu SEAMEADOW 08 Phạm vi nghiên cứu: Trong hệ thống điều khiển cấu tời xếp cáp tàu SEAMEADOW 08, từ mở rộng xây dựng mơ hình SIMULINK cho hệ thống thủy lực Phương pháp nghiên cứu: o Phương pháp thu thập thông tin Tôi tiếp tục dùng phương pháp thu thập thông tin thực tế lý thuyết để trau dồi nghề nghiệp Về sử dụng phương pháp thu thập thông tin sau: - Quan sát: trình làm việc tàu, trường, trình sửa chữa, trình bảo dưỡng định kỳ theo hướng dẫn nhà sản suất - Vận hành thực tế: phương pháp làm việc thực tế cho tơi nhiều thơng tin bổ ích nhằm phục vụ cho đề tài - Tài liệu cung cấp kèm: nghiên cứu tài liệu liên quan, tài liệu hướng dẫn sử dụng vận hành hệ thống cũ mới; tài liệu cấu tạo sơ đồ nguyên lý hoạt động, sơ đồ lắp ráp chi tiết hệ thống o Phương pháp phân tích, tổng hợp Tìm hiểu phát vấn đề từ khía cạnh khác từ lọc thông tin cần thiết phục vụ cho đề tài nghiên cứu Phương pháp tổng hợp giúp tác giả liên kết mặt, phận, chi tiết để tạo hệ thống lý thuyết khai thác vận hành, thiết kế hoán cải hệ thống điều khiển cấu xếp cáp Như phân tích tổng hợp hai phương pháp có quan hệ mật thiết với tạo thành thống khơng thể tách rời Trang 10 Hình 0-8: Hệ nguyên thủy - Biểu đồ thay đổi áp suất dầu: Tại bơm (p_Pump), Độ chênh áp suất xilanh (dp_cyl.1 = pA_cyl.1 – pB_cyl.1) lưu lượng dầu: qua bơm (Qpump), qua cửa A xilanh (Q_A_cyl.1), qua cửa B xilanh (Q_B_cyl.1) qua Van an tồn (Qs_Saf.Vv) Kết mơ Hình 0-8 cho thấy áp suất làm việc cài đặt van an toàn bơm 250 bar Bơm dùng hệ thống dạng có áp suất làm việc khơng đổi, nhàm giữ lưu lượng không đổi vùng áp suất làm việc cho xilanh hệ thống Ở trạng thái dừng (S0 -:- S4), áp suất dầu hệ thống cao dầu khơng tiêu thụ, toàn lưu lượng dầu từ bơm xả qua van an toàn Trang 48 Độ chênh áp suất hai mặt piston lực thấp, cao 115 bar, xem hình phía Hình 0-8, đường dP_cyl.1, so với Hình 0-14 hệ hốn cải, đường dP_cyl.1 (60 bar) Hình 0-9: Hệ nguyên thủy - Đồ thị thể lưu lượng dầu chảy qua cửa A B xilanh, tiêu để tinh chỉnh cấu tiết lưu van hãm cân ngược Hình 0-9 cho thấy cần thiết phải “Tinh chỉnh – Tunning” cấu tiết lưu VBV Cơ cấu tinh chỉnh tiết lưu vít chỉnh giới hạn độ mở cho nấm van CBV, phải hệ số cứng lị xo cài đặt áp suất mở CBV Vít để giới hạn mở nấm van nhỏ, độ cứng lò xo cài đặt áp suất mở van mà lớn độ chênh lệch áp suất dầu qua độ mở nấm CBV lớn hơn, lưu lượng dầu chảy qua CBV khỏi khoang cơng tác xilanh lực nhỏ Do mà ta khống chế tượng piston lực bị tải lôi “quá đà” Như kết đo đạc lưu lượng Hình 0-9, cấu tiết lưu phải chỉnh cho lưu lượng dầu khỏi khoang B (có cán piston) 𝑄_𝑏_𝑐𝑦𝑙 ln nhỏ Q_a_cyl.1 𝑄𝑏.𝑐𝑦𝑙.1 ≤ Q 𝑎.𝑐𝑦𝑙.1 Trang 49 Hình 0-10: Hệ nguyên thủy - Đồ thị thể thay đổi áp suất: bơm (p_Pump), khoang A xilanh (pA_val.1 = p_Pil.B) với áp suất điều khiển mở van hãm B, cửa B xilanh (pb_cyl.1) cửa B van (pB_val.1 = p_Pil_A) áp suất pilot cho van hãm A Hình 0-10 cho thấy giai đoạn E1, piston đẩy với tải ngược chiều (piston lực chịu “TẢI DƯƠNG”) tăng dần độ sụt áp suất qua van chiều CBV A cao, gần 50 bar, phần lưu lương vào cửa A lớn Khi dầu từ xilanh chảy qua CBV B, độ sụt áp suất qua cấu tiết lưu CBV B tới khoảng 70 bar Trang 50 Ở giai đoạn R1, piston thu vào xilanh, lực tải tạo chiều với chiều thu vào piston (Piston chịu “TẢI ÂM”), tải giảm dần từ ton xuống đến Khi tổn thất áp suất dầu qua tiết lưu CBV A lớn, tới khoảng 170 bar Lượng chênh áp suất chủ yếu để hãm cho piston chuyển động tốc độ mong muốn Còn áp suất dầu khoang B xilanh đạt tới khoảng 270 bar; Vậy ta cài đặt áp suất van an tồn bơm 250 bar piston khơng thu vào được! Độ sụt áp suất qua van chiều CBV B khoảng 30 bar Ở giai đoạn S2, piston dừng áp suất đầu khoang A xilanh khoảng 150 bar, khoang B khoảng 250 bar Qua kết doddacj ta thấy rõ cần thiết phải tinh chỉnh cấu tiết lưu CBV để ổn định tố độ Cũng tinh chỉnh mà độ sụt áp qua tiết lưu CBV lớn, đặc biệt cửa A, phần đáy xilanh lực piston có tải “ÂM” Hình 0-11 cho thấy thay đổi lực “phát” – lực có áp suất dầu tác động lên hai phía piston lực Fp (là độ chênh lệch lực), lực cản FL (là tổng lực tải tạo lực nội ma sát bên cac xilanh-piston, độ chênh lệch lực phát trừ cản dF Hình 0-11: Hệ nguyên thủy - Sự thay đổi Lực piston phát (F_piston, Fp), Lực tải (F_load, FL) Độ chênh lực phát (piston) cản (tải) dF = F_piston – F_load Trang 51 4.2 Nghiên cứu, phân tích, lựa chọn phương án điều khiển thay cho hệ điều khiển cấu xếp cáp có Hệ thống hai xilanh lực thực việc xếp cáp tàu SMD-08 có số nhược điểm phân tích mục Đó là: “Nhược điểm: Hệ cảm biến vị trí thứ tự vịng dây cáp bị nhiễu điện từ; Hai piston hai xilanh khơng có liên kết tùy chọn cứng với tách rời nhau, thực tế ln ln có xilanh có tác động thực, lại cịn phải kéo theo piston xilanh lại Mà muốn cho xilanh lại mở cửa dầu cho piston dịch chuyển van hãm cân phải mở, cần độ chênh áp suất dầu qua cấu tiết lưu van hãm lớn, giống lượng tải xi lanh làm việc thực Khi chuyển sang chế độ làm việc kết hợp (combined) ln có xilanh làm việc thực với tải thực, piston xilanh lại chạy theo piston xilanh mà không chịu tải thực, gây dao động áp suất dầu ý muốn hệ thống Kết luận: Chính nhược điểm mà hệ thống bị cắt bỏ Ngày chủ tàu muốn phục hồi hoán cải hệ thủy lực xếp dây cáp này, theo tiêu chí đơn giản, hiệu quả, công suất tiêu tốn nhỏ thự điều khiển tay từ xa từ buồng lái.” Sau khỏa sát thực tế bàn bạc với chủ tàu, chúng tơi lựa chọn phương án hốn cải sau: - Bơm cung cấp nguồn thủy lực không cần có áp suất q cao, cơng st lớn - Không sử dụng van hãm cân ngược hệ thống, giảm áp suất làm việc hệ thủy lực - Dùng thêm van tiết lưu chiều để tiết lưu dầu theo chiều khỏi khoaang công tác xilanh lục để điều tiết tốc độ cực đại thích hợp cho hai chiều thu vào đẩy piston lực - Sử dụng van hướng dòng điện từ có vị trí với tất cửa dầu P, T, A, B đóng - Mạch điều khiển van hướng dòng điện từ thiết kế theo phương án điều khiển tách rời hai van tay Không có chế độ tự động - Dùng nguyên sơ đồ nối ống dầu đến xilanh lực theo cách kết nối song song hai xi lanh Giữ nguyên cách bố trí xilanh lực cũ, tức hai xilanh đặt song song, đáy xilanh phía - Chính cách bố trí xilanh song song nên dùng phương pháp điều khiển kết hợp (Combine) hai van hướng dòng điện từ đồng thời tay điều khiển Lý không hiệu Trang 52 4.3 Xây dựng mơ hình MATLAB – SIMULINK cho hệ thống thủy lực hoán cải thực xếp cáp tời tàu SMD-08 4.3.1 Mơ hình hệ thống thủy lực hốn cải cho hệ xếp cáp Hình 0-12: Sơ đồ mơ hình SIMULINK hệ thống thủy lực hốn cải cho tời tàu SMD 08 Trong hệ thống hoán cải cho hệ thủy lực thực xếp cáp Hình 0-12, mơ hình SIMSCAPE – SIMULINK, có cấu trúc tương tự Hình 0-2 cho hệ thủy lực nguyên thủy, ta dùng van tiết lưu chiều,lắp đặt hai nhánh dầu A B xilanh lực Bơm thủy lực bơm có cơng suất khơng dổi, điều tiết áp suất max qua van an toàn Các xi lanh lực hệ nguyên thủy Để tiện cho phân tích so sánh đáp ứng kết quả, van hướng dịng mơ hình van trợ động (servo valve), tín hiệu điều khiển van trợ động giống mơ hình hệ ngun thủy Tải hệ thống cao Tons Trang 53 Hệ thống hoán cải thực tế dùng van hướng dịng / hoạt động đóng – ngắt (Onn – Off) cuộn điện từ Vì van điện từ điều khiển tay sơ đồ điện điều khiển van đơn giản, nên không đưa vào đề tài Hệ thống thực hốn cải cịn dùng van điện từ xả dầu từ van hướng dòng két dầu khơng có tín hiệu điều khiển van hướng dịng Trong mơ hình van khơng đưa vào, nhằm mục đích so snahs kết vơi mơ hình cho hệ nguyên thủy dễ tiện Mục đích mơ hình để so sánh đáp ứng áp suất hệ thủy lực không dùng van hãm cân ngược so với có van CBV Bơm nguồn có lưu lượng 52 lít/phút (lpm) vòng quay 1,450.0 v/phút (rpm), áp suất max 100 bar, khống chế van an toàn 4.3.2 Khảo sát kết đánh giá Biểu đồ tín hiệu thục điều khiển van trợ động giống mơ hình cho hệ ngun thủy, thể hiên Hình 0-13 Trang 54 Hình 0-13: Hệ hốn cải - Biểu đồ Tín hiệu thực điều khiển van (Manipulating Signal to Control Valve), Lệnh đặt điều khiển vị trí dây cáp trống (Spooling Control Command Signal) Vị trí thực đỉnh cán piston xếp cáp (Spooling Piston Position), (m) theo thời gian Hình 0-14 thể đáp ứng áp suất lưu lượng hệ thống nhiều vị trí khác Độ chênh áp suất hai mặt piston lực thấp, cao 60 bar, xem hình phía Hình 0-14, đường dP_cyl.1, so với 115 bar mơ hình cho hệ ngun thủy Trang 55 Hình 0-14: Hệ hoán cải - Biểu đồ thay đổi áp suất dầu: Tại bơm (p_Pump), Độ chênh áp suất xilanh (dp_cyl.1 = pA_cyl.1 – pB_cyl.1) lưu lượng dầu: qua bơm (Qpump), qua cửa A xilanh (Q_A_cyl.1), qua cửa B xilanh (Q_B_cyl.1) qua Van an tồn (Qs_Ssfe.Val.) Các Hình 0-15 Hình 0-16 cho thấy nhu cầu tinh chỉnh van tiết lưu chiều để kiểm soát tốc độ piston lực xếp cáp, trang cho piston lực khỏi bị trôi nhanh theo dây cáp piston lực chịu “TẢI ÂM”, giai đoạn R1 R2 Trang 56 Hình 0-15: Hệ hoán cải - Đồ thị thể lưu lượng dầu chảy qua cửa A B xilanh, tiêu để tinh chỉnh cấu tiết lưu van hãm cân ngược Trang 57 Hình 0-16: Hệ hoán cải - Đồ thị thể thay đổi áp suất: bơm (p_Pump), khoang A xilanh (pA_val.1 = p_Pil.B) với áp suất điều khiển mở van hãm B, cửa B xilanh (pb_cyl.1) cửa B van (pB_val.1 = p_Pil_A) áp suất pilot cho van hãm A Hình 0-16 cho thấy tải cao Tons áp suất dầu cao khoang B (khoang cần áp suất làm việc cao hơn) xilanh lực đạt tới khoảng 95 bar Công suất thực tế động điện lai bơm 4.5 kW Trang 58 Hình 0-17: Hệ hốn cải - Sự thay đổi Lực piston phát (F_piston, Fp), Lực tải (F_load, FL) Độ chênh lực phát (piston) cản (tải) dF = F_piston – F_load 4.4 Kết luận Với tiêu chí thiết kế hốn cải hệ tống điều khiển xếp dây cáp tời tàu SMD-08 hiệu quả, đơn giản, tiết kiệm công suất chi phí hệ thống hốn cải thỏa mãn yêu cầu đặt từ trước Mô hình mơ hệ thống hốn cải cịn cho thấy khác biệt công suất tiêu thụ, áp suất làm việc cần có hệ có sử dung khơng có sử dụng van hãm cân ngược hệ thống xi lanh lực thủy lực Hệ hoán cải chủ tàu đưa vào sử dụng, hoạt động hiệu năm Có biên nghiệm thu kèm theo 4.5 Kết luận kiến nghị Sau thời gian học tập, nghiên cứu hướng dãn thày tơi dã hồn thành luận văn Qua trình nghiên cứu hệ thủy lực nguyên thủy hoán cải cho hệ xếp cáp tời tàu SMD-08 mơ hình mơ hoạt động hệ thủy lực Trang 59 SIMSSCAPE – SIMULINK MATLAB có hội “nhìn sâu” vào hoạt động bên hệ thống thủy lực phức tạp Các học mà tơi rút từ nghiên cứu là: - Hiểu rõ cách xây dựng mơ hình mơ hệ thủy lực SIMSSCAPE – SIMULINK MATLAB - Hiểu cần thiết hướng tinh chỉnh số thông số phần tử hệ thống thủy lực - Hiểu cần thiết phải khống chế tốc độ piston lực, biết cách chỉnh định qua cấu tiết lưu chiều, tiết lưu van hãm cân ngược - Hiểu tác động hay dở van hãm cân ngược hệ thống thủy lực Van CBV vừa có tác dụng giữ tải không bị rơi, vừa phải tinh chỉnh để điều tiết tốc độ tối đa động thủy lực, trang cho dộng khỏi bị tốc bị tải lôi theo, đặc biệt hạ hàng thả tải v.v - Hiểu phối hợp hoạt động van an toàn, van tiết lưu chiều, cấu hình hoạt động van hướng dịng, van chiều ảnh hưởng nhiễu chúng phát đên hoạt động chung hệ thủy lực Các nghiên cứu kinh nghiệm giúp nghiên cứu thêm hoath động đặc biệt khác mạch điều khiển thủy lực công nghiệp tàu thủy sau Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cơ, đồng nghiệp có đóng góp q báu cho tơi q trình đề tài nghirn cứu Trang 60 Mục lục hình vẽ Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống thủy lực thực xếp dây cáp tàu Sea Meadow 08 16 Hình 3-1: Sơ đồ mạch thủy lực có truyền công suất qua chuyển động tịnh tiến 20 Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch thủy lực có truyền cơng suất qua chuyển động quay 22 Hình 3-3: Minh họa vị trí điều khiển van độ mở cửa dầu 25 Hình 3-4: Sơ đồ minh họa kết nối van với bơm xilanh lực 26 Hình 3-5: Minh họa vị trí điều khiển độ mở cửa dầu SIMULINK 27 Hình 3-6: Cấu tạo kích thước piston thực xếp cáp tàu SMD-08 29 Hình 3-7: Sơ đồ khối (tham khảo) hệ thống điều khiển cấu xếp cáp tời chính, dùng dầu thủy lực điều khiển điện tử 30 Hình 3-8: Sơ đồ đấu nối tín hiệu điện điều khiển từ PLC tới van trợ động điều khiển piston xếp cáp, tàu SMD 08 31 Hình 3-9: Sơ đồ đấu nối tín hiệu điện từ dị vị trí / thứ tự vòng dây cáp trống quấn dây đến PLC, tàu SMD 08 32 Hình 4-1: Sơ đồ bố trí xi-lanh lực cấu xếp dây cáp tời tàu SMD 08 34 Hình 4-2: Sơ đồ mơ hình SIMULINK mô hoạt động hệ thống thủy lực cho cấu xếp dây cáp tời tàu SMD 08 40 Hình 4-3: Quan hệ lực ma sát lên piston bên xilanh phụ thược vào tốc độ dịch chuyển piston 41 Hình 4-4: Nguyên lý hoạt động van hãm cân ngược 42 Hình 4-5: Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động diễn giải thông số CB van 44 Hình 4-6: Hai sơ đồ bố trí van hãm cân ngược (CBV) hãm 1, chiều cho piston lực 45 Hình 4-7: Hệ nguyên thủy - Biểu đồ Tín hiệu thực điều khiển van (Manipulating Signal to Control Valve), Lệnh đặt điều khiển vị trí dây cáp trống (Spooling Control Command Signal) Vị trí thực đỉnh cán piston xếp cáp (Spooling Piston Position), (m) theo thời gian (sec) giai ddoanjd khác trình xếp cáp 47 Hình 4-8: Hệ nguyên thủy - Biểu đồ thay đổi áp suất dầu: Tại bơm (p_Pump), Độ chênh áp suất xilanh (dp_cyl.1 = pA_cyl.1 – pB_cyl.1) lưu lượng dầu: qua bơm (Qpump), qua cửa A xilanh (Q_A_cyl.1), qua cửa B xilanh (Q_B_cyl.1) qua Van an toàn (Qs_Saf.Vv) 48 Hình 4-9: Hệ nguyên thủy - Đồ thị thể lưu lượng dầu chảy qua cửa A B xilanh, tiêu để tinh chỉnh cấu tiết lưu van hãm cân ngược 49 Hình 4-10: Hệ nguyên thủy - Đồ thị thể thay đổi áp suất: bơm (p_Pump), khoang A xilanh (pA_val.1 = p_Pil.B) với áp suất điều khiển mở van hãm B, cửa B xilanh (pb_cyl.1) cửa B van (pB_val.1 = p_Pil_A) áp suất pilot cho van hãm A 50 Hình 4-11: Hệ nguyên thủy - Sự thay đổi Lực piston phát (F_piston, Fp), Lực tải (F_load, FL) Độ chênh lực phát (piston) cản (tải) dF = F_piston – F_load 51 Hình 4-12: Sơ đồ mơ hình SIMULINK hệ thống thủy lực hốn cải cho tời tàu SMD 08 53 Trang 61 Hình 4-13: Hệ hốn cải - Biểu đồ Tín hiệu thực điều khiển van (Manipulating Signal to Control Valve), Lệnh đặt điều khiển vị trí dây cáp trống (Spooling Control Command Signal) Vị trí thực đỉnh cán piston xếp cáp (Spooling Piston Position), (m) theo thời gian 55 Hình 4-14: Hệ hốn cải - Biểu đồ thay đổi áp suất dầu: Tại bơm (p_Pump), Độ chênh áp suất xilanh (dp_cyl.1 = pA_cyl.1 – pB_cyl.1) lưu lượng dầu: qua bơm (Qpump), qua cửa A xilanh (Q_A_cyl.1), qua cửa B xilanh (Q_B_cyl.1) qua Van an toàn (Qs_Ssfe.Val.) 56 Hình 4-15: Hệ hoán cải - Đồ thị thể lưu lượng dầu chảy qua cửa A B xilanh, tiêu để tinh chỉnh cấu tiết lưu van hãm cân ngược 57 Hình 4-16: Hệ hốn cải - Đồ thị thể thay đổi áp suất: bơm (p_Pump), khoang A xilanh (pA_val.1 = p_Pil.B) với áp suất điều khiển mở van hãm B, cửa B xilanh (pb_cyl.1) cửa B van (pB_val.1 = p_Pil_A) áp suất pilot cho van hãm A 58 Hình 4-17: Hệ hoán cải - Sự thay đổi Lực piston phát (F_piston, Fp), Lực tải (F_load, FL) Độ chênh lực phát (piston) cản (tải) dF = F_piston – F_load 59 Tài liệu tham khảo Trang 62