Tổng quan về hệ thống lái tàu thủy nghiên cứu các xê ry máy lái hãng roll royce

LỜI CẢM ƠN Được phân công khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đồng ý giúp đỡ thầy giáo, ThS Bùi Văn Dũng giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Nghiên cứu xê-ry máy lái hãng Roll-Royce” Để hoàn thành đồ án này, lời cho phép em gửi lời cảm ơn tới thầy, cô khoa Điện – Điện tử nói chung thầy giáo, ThS Bùi Văn Dũng nói riêng bạn sinh viên khoa nhiệt tình giúp đỡ em q trình làm hồn thành đồ án Tuy nhiên, hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế nên đồ án em khó tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn.! LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình riêng Mọi số liệu kết đề tài trung thực, chưa đăng tài liệu Hải phòng, ngày 30 tháng 11năm 2015 Sinh viên thực Vũ Trọng Tân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY 1.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Khái niệm – chức 1.1.2 Yêu cầu a Điều kiện làm việc hệ thống lái b Yêu cầu khai thác c Yêu cầu cấu trúc 1.1.3 Phân loại 10 a Phân loại theo chế độ công tác hệ thống 10 b Phân loại theo cấu tạo thiết bị điều khiển 10 c Phân loại theo nguyên lý hoạt động thiết bị điều khiển 11 d Phân loại theo hình dạng bánh lái (Cách phân loại theo truyền động điện) 12 e Phân loại theo dạng lượng truyền động 12 1.2 Các chế độ làm việc, cấu trúc thuật toán điều khiển chế độ 13 1.2.1 Chế độ lái tự động 13 1.2.2 Chế độ lái truy theo (lái lặp) 14 1.2.3 Chế độ lái đơn giản 15 1.3 Sơ đồ khối hệ thống lái tự động tàu thủy 16 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY LÁI TÀU THỦY 17 2.1 Yêu cầu hệ thống máy lái tàu thủy 17 2.2 Máy lái Điện - Cơ 18 2.3 Máy lái Điện – Thủy Lực 18 2.3.1 Máy lái Điện – Thủy Lực với bơm lưu lượng không đổi 19 2.3.2 Máy lái Điện – Thủy Lực với bơm lưu lượng thay đổi 20 2.3.3 Máy lái Điện – Thủy Lực sử dụng bơm thủy lực có đảo chiều quay 20 Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC XÊ RY MÁY LÁI HÃNG ROLL-ROYCE 21 3.1 Giới thiệu chung máy lái hãng Roll-Royce 21 3.2 Máy lái hãng Roll-Royce có sử dụng biến tần, bơm thủy lực có đảo chiều quay 22 3.2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy lái Roll-Royce có sử dụng biến tần, bơm thủy lực có đảo chiều quay 22 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 23 a Mạch điều khiển chỗ lái đơn giản buồng máy lái (Bản vẽ 0000_0650 - trang 1/4) 23 b Mạch khởi động từ xa (Hình 3.2) 24 c Mạch lái đơn giản từ buồng lái (Hình 3.3) 25 d Mạch lái đơn giản chế độ vượt cấp (Hình 3.4) 27 e Mạch điều khiển chế độ lái lặp (Hình 3.5) 29 g Chế độ lái tự động (Hình 3.6 – vẽ W_1320_01_04 – trang 6/6) 31 h Mạch ngắt cuối (Bản vẽ 0000_0650 – trang 2/4) 32 i Các báo động bảo vệ (Bản vẽ 0000_0650,W1680_00_07) 33 3.3 Máy lái Roll – Royce với bơm thủy lực không đảo chiều quay, không sử dụng biến tần 36 3.3.1 Sơ đồ tổng thể máy lái Roll – Royce với bơm lưu lượng không đổi 36 3.3.2 Nguyên lý hoạt động chế độ điều khiển 37 a Mạch khởi động chỗ (Bản vẽ: W_1700_01_01) 37 b Mạch khởi động từ xa 38 c Mạch lái đơn giản từ buồng lái 39 d Mạch lái lặp 41 e Mạch điều khiển chế độ lái tự động 43 f Mạch ngắt cuối (Bản vẽ: W_1700_01_01) 44 g Các báo động bảo vệ 46 3.4 Nhận xét hệ thống máy lái hãng Roll-Royce 49 3.4.1 Bơm thủy lực 49 3.4.2 Hệ thống báo động 49 3.4.3 Phương thức khởi động 49 3.4.4 Tín hiệu điều khiển 50 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Tên hình Trang 13 Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái tự động tàu thủy 14 Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái lặp 16 Cấu trúc chung hệ thống lái tự động tàu thủy 18 Cấu trúc máy lái điện Cấu trúc chung máy lái Điện – Thủy Lực 18 Cấu trúc máy lái Điện – Thủy Lực với bơm lưu lượng không thay 19 đổi Cấu trúc máy lái Điện – Thủy Lực với lưu lượng thay đổi (Điều 20 khiển Servo Motor) Máy lái Điện – Thủy Lực dùng bơm có lưu lượng thay đổi, có đảo 20 chiều quay (Điều khiển biến tần) 22 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy lái bơm lưu lượng thay đổi 23 Mạch khởi động động từ xa 25 Mạch lái đơn giản từ buồng lái Mạch lái đơn giản chế độ vượt cấp 27 29 Mạch điều khiển chế độ lái lặp 31 Mạch điều khiển chế độ lái tự động 33 Mạch báo động Sơ đồ tổng thể hệ thống máy lái Roll-Royce với bơm có lưu lượng 36 đầu khơng đổi 38 Mạch khởi động từ xa (máy lái có bơm lưu lượng đầu không đổi) 39 Mạch lái đơn giản từ buồng lái 41 Mạch lái lặp 43 Mạch lái tự động Mạch ngắt cuối 44 46 Mạch báo động LỜI MỞ ĐẦU Là sinh viên chuyên ngành Điện tự động tàu thủy, khoa Điện – Điện Tử, trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Sau năm học tập rèn luyện trường, quan tâm dạy dỗ truyền đạt kiến thức thầy cô khoa Điện – Điện Tử, em trang bị tương đối đầy đủ kiến thức ngành điện nói chung ngành điện tàu thủy nói riêng Cùng với hai tháng thực tập cơng ty eL-Tech Việt Nam, giúp e tìm hiểu thêm kiến thức thực tế môi trường làm việc tàu thủy Sau kết thúc đợt thực tập, em Khoa Nhà trường giao đề tài tốt nghiệp: “Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Nghiên cứu xê ry máy lái hãng Roll – Royce” Sau thời gian hai tháng, với nỗ lực tự tìm hiểu thân, với hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn Th.S Bùi Văn Dũng thầy cô Khoa Điện – Điện Tử giúp em hồn thành đồ án Tuy nhiên, kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế hạn chế, khó tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bổ sung, góp ý thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn.! Hải Phòng, ngày 30 tháng 11 năm 2015 Sinh viên: Vũ Trọng Tân Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY 1.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại 1.1.1Khái niệm – chức Trên tàu thuỷ hệ thống lái hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm nhiệm chức ổn định tàu theo hành trình cho trước, nhanh chóng thay đổi hướng tàu theo hướng đặt, điều động tàu vào cảng, luồng lạch… Với tải trọng định mức, hệ thống lái phải làm việc an toàn, tin cậy điều kiện thời tiết khí hậu Ngồi việc giữ cho tàu hướng, hệ thống lái phải đảm bảo cho tàu theo đường gần thời gian hành trình rút ngắn Nếu hệ thống lái thực tốt chức hiệu kinh tế vận chuyển hàng hoá tăng cao, người thiết bị tàu đảm bảo an toàn Ngược lại hệ thống không đáp ứng đầy đủ chức gây hậu nghiêm trọng làm thiệt hại đến hàng hoá tàu tính mạng thuyền viên Hiện nhờ việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ đại, nhà sản xuất liên tục cải tiến hệ thống lái để ln thích ứng với yêu cầu cao đặt Những hệ thống lái hoạt động dài ngày biển với độ tin cậy lớn điều kiện khắc nghiệt mơi trường Đó 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 tính kinh tế cao 1.1.2 Yêu cầu a Điều kiện làm việc hệ thống lái Môi trường hoạt động tàu biển nên hệ thống tàu thuỷ nói chung hệ thống lái nói riêng hoạt động điều kiện khắc nghiệt:  Sự thay đổi nhiệt độ môi trường lớn, có vùng lạnh -300C, có vùng nóng 450C Điều ảnh hưởng lớn đến điều kiện tỏa nhiệt khả công tác hệ thống  Độ ẩm môi trường dao động lớn 80%  95%  Độ ăn mòn thiết bị lớn mơi trường biển có nồng độ muối cao  Các thiết bị tàu chịu 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 điều kiện để đảm bảo hiệu kinh tế, độ an tồn cho tàu người vận hành hệ thống lái phải chế tạo chắn, kết cấu gọn nhẹ, dễ lắp đặt, hoạt động cách tin cậy, dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng thay thế, vận hành khai thác đơn giản, an toàn b Yêu cầu khai thác  Hệ thống điều khiển cho phép chỉnh định thông số điều kiện khai thác tàu thay đổi để đáp ứng yêu cầu chất lượng an toàn hệ thống  Trong chế độ tự động giữ hướng cho trước với độ xác  10 điều kiện vận tốc tàu Vt hải lý/h không phụ thuộc vào trạng thái mặt biển trọng tải thực tàu ( = 0 - , 0 hướng cho trước,  hướng thực tàu)  Biên độ dao động trung bình tàu so với hướng cho trước:  Không vượt q 10 sóng biển khơng q cấp tốc độ tàu Vt Hải lý/h  Không vượt từ – 30 sóng biển lớn cấp không cấp  Biên độ dao động trung bình  50 sóng biển cấp  Hệ thống lái tự động phải đảm bảo thay đổi hướng tàu Trong q trình thay đổi ta phải thay đổi từ từ, lần thay đổi không 10% tổng giá trị góc thay đổi hướng Thực tế thay đổi khoảng 50 lần, tránh xảy lật tàu Với tàu chở chất lỏng, chở nước thay đổi hướng phụ thuộc vào tốc độ góc cho phép  Hệ thống có khả cho phép chỉnh định thông số chế độ chuyển động tàu điều kiện trạng thái mặt biển thay đổi để đảm bảo chất lượng an toàn  Hệ thống thơng thường điều khiển chế độ lái  Lái đơn giản  Lái lặp (truy theo) dùng tàu điều động vào bến thay đổi hướng  Lái tự động (tự động giữ hướng đi) dùng cho tàu hành trình biển Ngồi có chế độ điều khiển cố buồng máy lái chế độ lái không làm việc hay điện hệ thống lái  Hệ thống phải đảm bảo thuận lợi khai thác, phải có tín hiệu báo động khai thác đèn còi: nguồn la bàn, nguồn máy lái, hệ thống lái tải, lệch hướng góc cho phép  Hệ thống hoạt động bình thường, an tồn, tàu lắc ngang 220 chu kỳ 8s  22s chúi dọc 100 chu kỳ (6  10)s, chịu rung lắc có tần số (5  30) Hz, biên độ (0,3  3,5) mm  Hệ thống đảm bảo độ xác nhiệt độ mơi trường thay đổi khoảng (-10 +50)0, độ ẩm (95 – 98)%  Các mạch điện hệ thống phải có bảo vệ ngắn mạch Động tải không ngắt mà báo động c Yêu cầu cấu trúc  Cấu trúc khí cụ phản ứng hệ thống phải có khả làm việc tin cậy thời gian 10 năm Trong thời gian phải đảm bảo yêu cầu khai thác nêu trên, phải chịu thử thách học, thời tiết  Cấu trúc phần tử phải đơn giản, thuận tiện, an toàn cho việc sửa chữa, bảo quản Trụ điều khiển đặt buồng lái phải kín nước, thiết bị đặt buồng máy lái phải chống nước (tia nước bắn vào)  Hoạt động hệ thống không gây nhiễu thiết bị vô tuyến mức cho phép  Thiết bị thị, chỉnh định cấu điều khiển cần bố trí bề mặt trụ điều khiển nơi thuận tiện cho khai thác, bên cạnh phải có tem ghi chức  Trụ điều khiển phải có đèn chiếu sáng riêng bảng chia độ, cường độ sáng điều chỉnh từ  Max  Cần có biện pháp đề phòng điện giật người sử dụng tháo mở quan sát thiết bị  Các nắp đậy, cửa phải mở dễ dàng khí cụ thơng thường cần sửa chữa, bảo quản  Vỏ máy phải nối đất với vỏ tàu  Các cấu điều khiển, núm điều chỉnh cần có định vị  Bề mặt khí cụ cần bọc lớp chống rỉ, không cho phép dùng vật liệu dễ nóng chảy để chế tạo linh kiện dẫn điện 1.1.3Phân loại a Phân loại theo chế độ công tác hệ thống  Chế độ lái đơn giản: Là hệ thống mà vị trí bánh lái khơng phụ thuộc vào vị trí tay điều khiển, bánh lái di chuyển tay điều khiển nằm ngồi vị trí “0” Nó dừng di chuyển tay điều khiển đưa vị trí “0”, người điều khiển phải thường xuyên theo dõi hệ thống báo góc lái để xác định vị trí thực bánh lái  Chế độ lái lặp: Là hệ thống vị trí thực bánh lái ln ln trùng với vị trí thực tay điều khiển Hệ thống báo góc lái nhằm giúp cho người điều khiển kiểm tra tính xác hoạt động hệ thống  Chế độ lái tự động giữ hƣớng: Là hệ thống có khả giữ cho tàu theo hướng đặt trước mà khơng cần có tác động người Các hệ thống lái tự động thực chế độ khác tự động thích nghi (tự động điều chỉnh tham số điều khiển), điều khiển tối ưu theo nhiên liệu, quãng đường (chế độ kinh tế)… b Phân loại theo cấu tạo thiết bị điều khiển  Hệ thống lái dùng phần tử điều khiển điện cơ: Thiết bị điều khiển có cấu tạo từ máy điện đặc biệt cơng suất nhỏ sensin, biến áp quay, máy phát tốc, động dị pha, khuếch đại từ…Ưu điểm loại có độ tin cậy cao, chắn, chịu tải tốt Nhược điểm kích thước, trọng lượng lớn, chế tạo phần phức tạp, khó xác Loại thường hệ cũ lái AASP (Liên xô cũ), ARM, ART (Đức), Anchutz (Mỹ)…  Hệ thống lái dùng phần tử bán dẫn, vi mạch rời rạc: Thiết bị điều khiển có cấu tạo từ linh kiện bán dẫn: Transistor, IC sử dụng điều khiển tương tự.Ưu điểm loại kích thước nhỏ, trọng lượng bé, cơng suất tiêu hao ít, độ tin cậy cao, xác, dễ chế tạo thay Nhược điểm q trình làm việc đặc tính cơng tác phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường Đặc trưng cho hệ thống lái hệ là: Lái 10 qua công tắc ngắt cuối LS2 khối phản hồi vào chân 9, trụ X5 vỉ U1 hệ thống điều khiển số phần lái Roll-Royce Tín hiệu tiếp tục xử lý đưa chân 3, trụ X4 vỉ U1 Sau vào chân 5, trụ X3, điều khiển động cơ, qua tiếp điểm K14(11-14) vào chân SOLENOID DRIVE Khối điều khiển van nhận tín hiệu điều khiển vào xuất tín hiệu chân 10, mở van lái phải, cấp dòng thủy lực để bẻ phải Tương tự muốn bẻ lái sang trái Tín hiệu từ chân 3, trụ TB1 khối lái lặp đưa đến chân 8, 10 trụ TB8 xử lý trung tâm MPC145 Tín hiệu sau xử lý xuất chân trụ TB1 vỉ E26, qua ADAPTER (hộp kết nối trung gian), qua công tắc ngắt cuối LS1 khối phản hồi vào chân 7, trụ X5 vỉ U1 hệ thống điều khiển số phần lái Roll-Royce Tín hiệu tiếp tục xử lý đưa chân 3, trụ X4 vỉ U1 Sau vào chân 3, trụ X3, điều khiển động cơ, qua tiếp điểm K13(11-14) vào chân SOLENOID DRIVE Khối điều khiển van nhận tín hiệu điều khiển vào xuất tín hiệu chân 9, mở van lái trái, cấp dòng thủy lực để bẻ lái trái Trong chế độ lái tay, tín hiệu bẻ lái phụ thuộc vào tác động người vận hành vào nút ấn bẻ lái (hoặc cần lái) Tín hiệu bẻ lái trì người vận hành ngừng tác động vào nút ấn (hoặc cần lái) Do q trình bẻ lái cần phải quan sát góc bẻ lái thiết bị báo để thao tác vận hành xác 40 d Mạch lái lặp TB1 E26 53 ADAPTER 43 24 53 13 57 47 25 57 14 58 48 26 58 15 MPC145 TB4 Control System No.1 X5 - U1 Processing Sign X4 V+15 10 GND 11 V-15 +15 FB -15 GND 51A 57A 58A X3 V+15 GND V-15 4 24V-DC (+) (-) K13 HAND STEERING UNIT MPB354 TB1 TB7 Feed back unit (PT-70) LS1 LS2 K14 16 SOLENOID DRIVER 51B 57B 58B 10 7 Motor Controler X4 X1 STBD PORT Feed back unit (Roll-Royce) Hình 3.11: Mạch lái lặp Nguyên lý hoạt động: Bật công tắc S2 điều khiển động sang vị trí Remote Sẵn sàng cấp nguồn cho rơ le K11 hoạt động (Bản vẽ: W_1700_01_01) Nhấn nút Start, khởi động động lai bơm thủy lực Cấp nguồn thủy lực để phục vụ việc bẻ lái Muốn bẻ lái sang trái 50, ta quay vô lăng lái tới góc bẻ lái đến vị trí 50 trái Tín hiệu bẻ lái từ chân 6, trụ TB1 vỉ MPB354 đưa tới chân trụ TB1 xử lý trung tâm MPC145 Sau đưa chân số 2, trụ TB1 vỉ E26 nằm MPC145 Tín hiệu bẻ lái đưa qua ADAPTER (hộp kết nối trung gian), đưa tới chân 58A khối phản hồi, qua công tắc ngắt cuối khối lái PT-70 41 vào chân 7, trục X5 vỉ U1, hệ thống điều khiển số khối lái Roll-Royce Tín hiệu sau khối U1 xử lý đưa chân trụ X4, vỉ U1 sau tới chân 3, trụ X3 điều khiển động Qua tiếp điểm thường mở K13(11-14) vào chân vào chân SOLENOID DRIVER xử lý đưa chân sau qua chân 5, trụ X4 điều khiển động tới chân trụ X1 khối van, lúc van bẻ lái phải nhận tín hiệu điều khiển, mở van để cấp dòng thủy lực bẻ lái sang trái Khi bánh lái quay, góc quay bánh lái phản hồi chân 5, 6, trụ TB7 xử lý MPC145, tín hiệu phản hồi làm giảm tín hiệu bẻ lái đưa tới điều khiển van Khi góc lái đạt u cầu tín hiệu bẻ lái bị cắt, bánh lái dừng lại Muốn bẻ lái sang phải 50, ta quay vơ lăng lái tới góc bẻ lái đến vị trí 50 phải Tín hiệu bẻ lái từ chân 8, trụ TB1 MPB354 vào chân 11, trụ TB1 xử lý MPC145 Quan ADAPTER, qua công tắc giới hạn hệ thống lái PT-70 vào chân 9, trụ X5 vỉ U1 hệ thống lái Roll-Royce Tín hiệu bẻ lái tiếp tục đưa chân 5, trụ X4, vỉ U1 vào chân trụ X3 điều khiển động qua tiếp điểm thường mở K14(11-14) vào chân 16 SOLENOID DRIVER xử lý đưa chân 10 sau qua chân 7, trụ X4 điều khiển động tới chân trụ X1 khối van, lúc van bẻ lái phải có điện, mở van để cấp dòng thủy lực bẻ lái sang phải Khi bánh lái quay, góc quay bánh lái phản hồi chân 5, 6, trụ TB7 xử lý MPC145, tín hiệu phản hồi làm giảm tín hiệu bẻ lái đưa tới điều khiển van Khi góc lái đạt u cầu tín hiệu bẻ lái bị cắt, bánh lái dừng lại 42 e Mạch điều khiển chế độ lái tự động TB1 E26 43 24 53 13 57 47 25 57 14 15 MPC145 48 26 58 Control System No.1 X5 - U1 53 58 Master compass MKM026 ADAPTER Processing Sign TB7 TB1 6 7 X4 +15 4 5 FB -15 GND 51A 57A 58A X3 Feed back unit (PT-70) 24V-DC (+) (-) K13 LS1 LS2 K14 16 51B 57B 58B SOLENOID DRIVER 10 X1 Motor Controler X4 STBD PORT Feed back unit (Roll-Royce) Hình 3.12: Mạch lái tự động Nguyên lý hoạt động: Giả sử tàu hành trình biển, hướng đặt trước α Tín hiệu hướng thực tàu la bàn đo gửi khối lái tự động Hướng thật hướng đặt trước so sánh sau tạo tín hiệu điều khiển xuất chân 2, 3, trụ TB1 vỉ E26 đặt MPC145 Tín hiệu gửi qua ADAPTER (hộp kết nối trung gian) đưa tới chân 51A, 57A, 58A khối phản hồi Tín hiệu qua ngắt cuối khối lái PT-70, qua chân 51B, 57B, 58B vào chân 7, 8, trụ X5 vỉ U1 khối lái Roll – Royce Tại tín hiệu bẻ lái xử lý xuất chân 3, 4, trụ X4 43 Khi tàu bị lệch trái, lúc xử lý U1 xuất tín hiệu từ chân trụ X4, vỉ U1 vào chân trụ X3 điều khiển động qua tiếp điểm thường K14(11-14) vào chân 16 SOLENOID DRIVER xử lý đưa chân 10 sau qua chân 7, trụ X4 tới chân trụ X1 khối van, lúc van bẻ lái phải có điện, mở van để cấp dòng thủy lực bẻ lái sang phải Khi bánh lái quay, góc quay bánh lái phản hồi chân 5, 6, trụ TB7 khối lái tự động, tín hiệu phản hồi làm giảm tín hiệu bẻ lái đưa tới điều khiển van Khi hướng thực trùng với hướng đặt trước dừng tín hiệu bẻ lái, bánh lái bẻ vị trí Tương tự, tàu lệch phải, xử lý U1sẽ xuất tín hiệu từ chân trụ X4 Đi vào chân điều khiển động qua tiếp điểm K13 vào chân SOLENOID DRIVER, tín hiệu xuất qua chân tới chân 5, trụ X4 vào chân trụ X1 khối van Lúc van bẻ lái trái có điện, mở van cấp dòng thủy lực để bẻ lái sang trái Bánh lái quay, tín hiệu phản hồi bánh lại đưa trụ TB7 trường hợp Tín hiệu bẻ lái giảm, tàu hướng hành trình cũ dừng bẻ lái f Mạch ngắt cuối (Bản vẽ: W_1700_01_01) Motor Controler +24V-DC X3 11 K13 K13 K14 14 0V K12 X4 S1 PORT 11 K14 14 16 10 SOLENOID DRIVER K12 X4 Feed back unit (Roll-Royce) X4 5 S2 STBD Hình 3.13: Mạch ngắt cuối 44 Nguyên lý hoạt động: Giới hạn góc bẻ lái khống chế hai công tắc ngắt cuối S1 S2 Khi góc bẻ lái vượt giới hạn cho phép, tiếp điểm S1 (S2) mở ra, cắt nguồn cấp cho rơ le K13 (K14), tiếp điểm thường mở rơ le K13 (K14) mở ra, cắt tín hiệu cấp đến cho SOLENOID DRIVER, tín hiệu cấp tới mở van điện từ bẻ lái mất, dừng bẻ lái Giả sử bánh lái bẻ lái sang trái Khi góc bẻ lái vượt giới hạn cho phép, công tắc giới hạn S1 mở ra, rơ le K13 điện, tiếp điểm K13(11-14) mở ra, cắt tín hiệu bẻ lái trái tới SOLENOID DRIVER, tín hiệu đầu cấp cho van điện từ bẻ lái bị cắt, dừng cấp dòng thủy lực bẻ lái, bánh lái dừng lại 45 g Các báo động bảo vệ 24V-DC (+) (-) X1 Alarm Panel (Main Control Station) X1 X2 6 X1 X2 3 Alarm Panel (Engine Control Room) X1 U2 X6 X2 6 7 Sensor 11 12 13 17 18 16 21 22 Motor Controler No.1-DOL (Steering Gear Room) X6 X6 10 10 7 Motor Controler No.2-Star/Delta (Steering Gear Room) U2 11 12 13 17 18 16 21 22 Sensor Hình 3.14: Mạch báo động 46 Các tín hiệu báo động: Các tín hiệu báo động sau xử lý INTERFACE CARD hai điều khiển động gửi điều khiển động số gửi lên phòng điều khiển máy buồng lái để đưa tín hiệu báo động cố xảy  Báo động tải: Khi xảy tải, rơ le F2 tác động, mở tiếp điểm thường đóng F2 (95-96), cắt tín hiệu 24V đưa vào chân 11 INTERFACE CARD, tín hiệu xử lý lên buồng điều khiển máy buồng lái Đèn báo tải sáng, phát tín hiệu báo động  Bảo vệ lỗi pha: : Khi ba pha cân bằng, rơ le F1 hoạt động, tiếp điểm F1(1518) đóng lại cấp tín hiệu áp tới cho chân 12 vi xử lý Khi xảy tượng lỗi pha, rơ le F1 điện, tiếp điểm F1(15-18) mở ngắt tín hiệu đến chân 12 INTERFACE CARD Tín hiệu lỗi pha xử lý gửi đến buồng điều khiển máy buồng lái Đèn báo lỗi pha sáng, báo cố xảy  Báo động nguồn điều khiển: Khi xảy cố nguồn điều khiển, rơ le K10 điện, tiếp điểm K10(13-14) mở ra, ngắt tín hiệu cấp tới chân 13 INTERFACE CARD Tín hiệu nguồn điều khiển xử lý gửi đến buồng điều khiển máy buồng lái Đèn báo nguồn sáng, báo cố xảy  Báo động mức dầu thủy lực két thấp: Khi mức dầu thủy lực két khơng đủ, tín hiệu đưa tới chân 16 INTERFACE CARD Tín hiệu xử lý đây, sau gửi lên buồng điều khiển máy buồng lái Đèn báo mức dầu thấp sáng, báo cố xảy  Báo động góc bẻ lái vượt giới hạn trái: Khi góc bẻ lái trái vượt giới hạn, rơ le K15 điện, tiếp điểm K13(21-24) mở ra, cắt tín hiệu cấp vào chân 17 INTERFACE CARD đồng thời mở tiếp điểm K13(11-14), cắt tín hiệu bẻ lái đưa vào chân 18(Input Start) biến tần để dừng đơng Tín hiệu báo động xử lý đưa lên buồng điều khiển máy buồng lái Đèn báo giới hạn góc lái sáng  Báo động góc bẻ lái vượt giới hạn phải: Khi góc bẻ lái phải vượt giới hạn, rơ le K16 điện, tiếp điểm K14(21-24) mở ra, cắt tín hiệu cấp vào chân 18 INTERFACE CARD đồng thời mở tiếp điểm K14(11-14), cắt tín hiệu bẻ lái đưa vào chân 19(Input Rev) biến tần để dừng đơng Tín hiệu báo động xử lý đưa lên buồng điều khiển máy buồng lái Đèn báo giới hạn góc lái sáng 47  Báo động tắc phin lọc dầu: Khi phin lọc dầu bị tắc, tín hiệu từ cảm biến gửi đến chân 21 INTERFACE CARD Tín hiệu xử lý sau gửi lên buồng máy buồng lái làm cho đèn báo phin lọc dầu tắc sáng lên Báo cố xảy  Báo động nhiệt độ dầu cao: Khi nhiệt độ dầu cao so với mức cho phép, tín hiệu gửi đến chân 22 INTERFACE CARD, tín hiệu sau xử lý gửi lên buồng điều khiển máy buồng lái làm cho đèn báo nhiệt độ dầu cao sáng lên, báo cố xảy Tín hiệu tác động có tín hiệu báo động: Báo động: Báo động tải (Động điện bị tải) Hành động: Dừng bơm bị tải, khởi động bơm khác bơm trạng thái sẵn sàng Báo động: Mất pha bơm (Pha cấp cho động điện) Hành động: Khởi động bơm khác bơm trạng thái sẵn sàng Báo động: Mất nguồn bơm (Nguồn cấp cho động hoạt động) Hành động: Dừng bơm bị lỗi, khởi động bơm khác bơm trạng thái sẵn sàng Báo động: Mất nguồn điều khiển bơm (Nguồn điều khiển hệ thống lái) Hành động: Dừng bơm bị lỗi, khởi động bơm khác bơm trạng thái sẵn sàng Báo động: Mức dầu thấp (Dựa công tắc mức gắn bể dầu) Hành động: Kiểm tra khả gây rò rỉ dầu làm đầy dầu trở lại Báo động: Báo động khóa thủy lực Hành động: Dừng bơm bị lỗi, khởi động bơm khác bơm trạng thái sẵn sàng Báo động: Phin lọc dầu bị tắc (Dựa cảm biến gắn khối bơm) 48 Hành động: Kiểm tra khả gây tắc phin lọc dầu thay phin lọc cần 3.4 Nhận xét hệ thống máy lái hãng Roll-Royce 3.4.1 Bơm thủy lực Bơm thủy lực máy lái hãng Roll-Royce có hai dạng bơm lưu lượng đầu có thay đổi bơm lưu lượng có đầu khơng thay đổi Với dạng bơm lưu lượng có đầu thay đổi, điều khiển biến tần Bình thường động lai bơm thủy lực không hoạt động, có tín hiệu điều khiển (tín hiệu bẻ lái) đưa tới biến tần bơm hoạt động Hệ thống chứa phần tử liên tục, cho phép điều khiển bơm, từ điều khiển lưu lượng đầu cách trơn, láng Tuy nhiên có hạn chế khơng tận dụng hết cơng suất động bẻ lái chậm có tín hiệu bẻ lái động lai bơm hoạt động, cấp nguồn thủy lực để bẻ lái Với kiểu bơm lưu lượng đầu không thay đổi Bơm thủy lực tạo lưu lượng định mức, không đổi Việc bẻ lái thực cách điều khiển van điện từ đóng mở để cấp dầu thủy lực cho xy lanh lực Hệ thống cho phép tận dụng tối đa công suất bẻ lái, bẻ lái nhanh Tuy nhiên, tồn phần tử rơ le hệ thống (van điện từ), làm cho trạng thái hệ thống thay đổi cách đột ngột, khiến cho hệ thống bị chấn động 3.4.2 Hệ thống báo động Hệ thống báo động hệ máy lái hãng Roll-Royce bao gồm dạng:  Báo động vi xử lý (sử dụng vỉ INTERFACE CARD)  Báo động sử dụng thiết bị bán dẫn (Transistor )  Báo động sử dụng thiết bị kiểu công tắc tơ, rơ le 3.4.3 Phƣơng thức khởi động Khởi động biến tần: Kiểu khởi động dùng hệ thống máy lái với bơm lưu lượng có đầu thay đổi, có đảo chiều quay Khi có tín hiệu bẻ lái bơm hoạt động, chiều bẻ lái thay đổi cách thay đổi chiều quay bơm thủy lực, từ thay đổi chiều dòng thủy lực bẻ lái Việc khởi động bơm biến tần làm cho trình khởi động diễn êm so, từ giảm thiểu tối đa ảnh hưởng tới lưới điện tàu với máy lái dạng này, bơm hoạt động chế độ ngắn hạn, khởi động nhiều lần Khởi động trực tiếp khởi động phƣơng pháp đổi nối – tam giác: Được dùng hệ thống máy lái với bơm lưu lượng có đầu khơng đổi, động lai bơm cần khởi động lần, hoạt động chế độ 49 dài hạn, khơng gây ảnh hưởng đến hệ thống chung trình độ gây khởi động nhiều lần 3.4.4 Tín hiệu điều khiển Tín hiệu điều khiển bẻ lái hệ thống máy lái Roll-Royce bao gồm hai dạng số tương tự, giống hệ thống lái khác Do người ta sử dụng phần điều khiển từ hệ thống lái hãng khác sản xuất lắp ghép với hệ thống máy lái Roll-Royce Việc làm nhằm mục đích tiết kiệm chi phí so với sử dụng hệ thống điều khiển hệ thống lái hãng Roll-Royce (giá thành cho toàn hệ thống lái Roll-Royce cao) 50 KẾT LUẬN Sau thời gian hai tháng làm Đồ Án Tốt Nghiệp, với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn, Th.S Bùi Văn Dũng với giúp đỡ thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử, đồ án em hồn thành bao gồm nội dung sau: Chƣơng 1: Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Chƣơng 2: Tổng quan hệ thống máy lái tàu thủy Chƣơng 3: Nghiên cứu xê ry máy lái hãng Roll-Royce Trải qua trình thực tập tốt nghiệp Cơng ty eL-Tech Việt Nam, làm tìm hiểu thực tế cho em nhìn vừa tổng quát vừa chi tiết hệ thống điện tàu đại Khơng quãng thời gian để em củng cố, tổng hợp lại kiến thức năm học vừa qua, đồng thời rèn luyện cho em kỹ nghiên cứu hệ thống, đọc trình bày vẽ, văn Điều giúp ích cho thân em nhiều việc nâng cao kiến thức chuyên môn, tạo thói quen nghề nghiệp trước trường Do hạn chế kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế nên đồ án em không tránh khỏi nhiều thiếu sót, em mong bảo, góp ý thầy bạn để đồ án em hoàn thiện 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ts Ngô Ngọc Lân (2008), Bài giảng hệ thống tự động, Đại học Hàng Hải [2] Tài liệu kĩ thuật hệ thống máy lái hãng Roll-Royce 52 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên q trình thực Đồ án/khóa luận: Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh bản v ẽ): Chấm điểm giảng viên hướng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn 53 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng thuyết minh vẽ, mơ hình (nếu có) …: Chấm điểm người phản biện (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Người phản biện 54 ... khối hệ thống lái tự động tàu thủy 16 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY LÁI TÀU THỦY 17 2.1 Yêu cầu hệ thống máy lái tàu thủy 17 2.2 Máy lái Điện - Cơ 18 2.3 Máy lái. .. sử dụng bơm thủy lực có đảo chiều quay 20 Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC XÊ RY MÁY LÁI HÃNG ROLL- ROYCE 21 3.1 Giới thiệu chung máy lái hãng Roll- Royce 21 3.2 Máy lái hãng Roll- Royce có sử... 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY LÁI TÀU THỦY 2.1 Yêu cầu hệ thống máy lái tàu thủy  Hệ thống phải có cấu tạo đơn giản, độ bền cao Hệ thống điều khiển phải thiết kế đơn giản, sử dụng thiết bị Các