Nghiên cứu về hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt hãng NABTESCO

LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam quốc gia nằm ven biển, có bờ biển dài 3260 Km, nằm vị trí rất thuận lợi nơi có tuyến hàng hải quốc tế qua Chính vì vậy mà những năm gần ngành hàng hải nói chung ngành đóng tàu nói riêng nước ta phát triển mạnh mẽ, đã có nhiều đơn đặt hàng đóng những tàu lớn bạn hàng thế giới đã biết đến ngành đóng tàu của Việt Nam Là sinh viên học tập tại khoa Điện - Điện tử của trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Sau năm học tập rèn luyện, em được trang bị tương đối đầy đủ các kiến thức bản về những hệ thống điện tàu thuỷ được tiếp cận với những trang thiết bị, cơng nghệ điều khiển đại được áp dụng nhiều tàu vận tải thế giới tại Việt Nam Với thời gian thực tập tại công ty TNHH Vanderlun Việt Nam được sự nhất trí của ban chủ nhiệm khoa, em được giao đề tài thiết kế tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt hãng NABTESCO ” Qua quá trình tổng hợp, nghiên cứu sơ đồ thu thập được sự nỗ lực phấn đấu của bản thân với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn Th.s Hứa Xuân Long các thầy giáo khoa Điện - Điện tử trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, em cố gắng hoàn thành đồ án tốt nghiệp cách tốt nhất.Tuy nhiên trình độ hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em tránh khỏi thiếu sót Em rất mong được được sự bảo của các thầy, để đồ án của em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày 25 tháng 11 năm 2015 Sinh viên: Ngơ Duy Mạnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án của riêng Các kết quả số liệu đề tài trung thực, chưa được đăng bất kì tài liệu Ngoài đề tài tham khảo thêm số phần giảng hệ thống tự động tàu thủy Hải Phòng, ngày 25 tháng 11 năm 2015 Sinh viên thực Ngô Duy Mạnh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DIESEL LAI CHÂN VỊT HÃNG NABTESCO 14 3.2.3.4 Chức đảo chiều quay Diesel 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH SÁCH CÁC HÌNH - Hình 1.1 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bước cố định - Hình 1.2 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bước thay đổi - Hình 1.3 Thuật toán hâm máy - Hình 1.4 Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ - Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel tàu thuỷ - Hình 2.2 Cảm biến nhiệt độ Pt100 - Hình 2.3 Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt - Hình 2.4 Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ - Hình 2.5 Cảm biến nhiệt kiểu cặp nhiệt - Hình 2.6 Sơ đồ khối cảm biến áp suất - Hình 2.7 Cảm biến áp suất sen-3991 - Hình 2.8 Cảm biến áp suất - Hình 2.9 Cấu tạo cảm biến kiểu áp trở - Hình 2.10 Cảm biến áp suất kiểu áp trở - Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến áp suất tụ - Hình 2.12: Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất kiểu lỗ tròn (orifice) - Hình 2.13: Cảm biến lưu lượng điện từ CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA MÁY CHÍNH 1.1 Khái niệm chung : * Hệ thống điều khiển từ xa diesel hệ thống cho phép người khai thác điều khiển tại vị trí cách xa động (buồng lái hay trung tâm điều khiển) để thực quá trình: khởi động, dừng máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, … của Diesel Tuỳ theo mức độ tự động hoá mà người ta phân ra: Hệ thống điều khiển từ xa hệ thống tự động điều khiển từ xa - Hệ thống điều khiển từ xa diesel xem các chức điều khiển từ xa được người thực rời rạc theo lệnh đơn Với hệ thống loại người khai thác sẽ phải thao tác tuần tự theo thuật điều khiển gần tại chỗ - Hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel hệ thống cho phép dùng tay điều khiển tích hợp nhiều chức từ xa (đặt buồng lái hay trung tâm điều khiển buồng máy) để thực quá trình: khởi động, dừng máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, … của diesel với thao tác điều khiển nhất Ở hệ thống người thao tác cần thực lệnh đơn sau hệ thống sẽ thực tuần tự các chức điều khiển động cách tự động 1.2 Ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển từ xa diesel 1.2.1 Ưu điểm Ưu điểm chung: - Cải thiện điều kiện lao động của người - Tập trung điều khiển tại trung tâm điều khiển các hệ thống tiền đề tiến tới tự động hóa tồn tàu - Sỹ quan lái trực tiếp điều khiển máy chính chọn vị trí điều khiển buồng lái - Đảm bảo quá trình thay đổi tốc độ đảo chiều không bị nhảy bậc thao tác người điều khiển không chuẩn, tránh được sự thay đổi tốc độ của diesel cách đột ngột, giảm ứng suất xung lực, nâng cao độ tin cậy tính an toàn - Giảm thiểu được số người phục vụ tàu - Thực lệnh nhanh chóng, chính xác - Đảm bảo máy chính sẵn sàng hoạt động (khi điều khiển tại chỗ người điều khiển máy rời vị trí điều khiển hay mất tập trung) 1.2.2 Nhược điểm: - Do có kết cấu phức tạp nên giá thành đầu tư cao, việc sửa chữa, bảo dưỡng khó khăn cần phải có chuyên gia - Cũng từ nhược điểm mà người vận hành cần phải có trình độ chun mơn về hệ thống để giải quyết các sự cố nếu xẩy 1.3 Những yêu cầu đối với hệ thống điều khiển từ xa diesel * Yêu cầu chung đối với hệ thống điều khiển từ xa: - Các cấu điều khiển đối với đối tượng phải điều khiển từ xa được: Ví dụ phải có secvo motor, hay thiết bị đẩy kéo đóng mở nhiên liệu thì mới điều khiên tốc độ từ xa được; muốn mở gió khởi động thì phải có van điện từ điều khiển mở gió khởi động - Với hệ điều khiển từ xa tại buồng lái thì phải thiết được thiết kế hợp lý nhằm giảm tới mức tối thiểu số lượng các thao tác điều khiển để tránh nhầm lẫn, việc vận hành các thiết bị phải thật đơn giản khơng đòi hỏi sự tập trung cao độ thao tác điều khiển - Hệ thống dừng sự cố (Emergency stop) phải hoạt động độc lập với hệ thống dừng bình thường - Ngoài hệ thống điều khiển từ xa phải có hệ thống điều khiển trực tiếp tại máy để dự phòng hệ thống điều khiênt từ xa bị sự cố Hệ thống trực tiếp phải độc lập hoàn toàn với hệ thống ĐKTX - Tại vị trí điều khiển phải có phương tiện liên lạc trực tiếp với buồng lái điện thoại, tay chuông truyền lệnh … thường trực cả mất điện nguồn chính - Cần sử dụng điều tốc nhiều chế độ vì ổn định tốc độ cần phải có các chức khác hạn chế quá tải động cơ, hạn chế đưa nhiên liệu vào máy áp lực Turbin tăng áp giảm Có khả giảm tốc độ động các thông số chính vượt quá giá trị cho phép, ngắt nhanh nhiên liệu dừng hay thực đảo chiều động - Việc lựa chọn vị trí điều khiển thực tại vị trí nhất định (thường từ buồng máy E/R hay buồng điều khiển máy C/R) phải có khoá liên động để khoá lẫn đã chọn xong vị trí điều khiển - Hệ thống phải có các thiết bị báo động bảo vệ sự cố cho diesel vị trí điều khiển phải có các thiết bị báo vòng quay bước chân vịt (với hệ thống chân vịt biển bước) - Trụ điều khiển từ xa nên đặt tối thiểu các đèn báo báo có nguồn, báo động quá tải số thông số chính về sự cố động Mục đích tránh rườm rà, phức tạp hoá quá trình điều khiển của người điều khiển tạo nên tâm lý ổn định - Hệ thống được xây dựng các thiết bị thống nhất, tiêu chuẩn hoá ít chủng loại để dễ dàng thay thế, lắp lẫn (có thể trang bị thêm hệ điều khiển dự phòng để tăng tăng độ tin cậy hệ thống) * Ngoài đối với các hệ thống tự động điều khiển từ xa: - Việc thực điều khiển máy chính tay điều khiển, đưa tay điều khiển từ vị trí bất kỳ đến vị trí cần thiết mà không cần dừng lại vị trí trung gian, các thao tác trung gian đều máy thực các thao tác hoàn thành lệnh đảm bảo theo trình tự cho trước - Tự động điều khiển từ xa phải thay đổi được tốc độ theo yêu cầu khai thác động cơ, tránh thay đổi đột ngột tốc độ làm ảnh hưởng xấu đến động cơ, trừ trường hợp điều khiển sự cố - Khi tay điều khiển đưa đến vị trí ý muốn thì phải được giữ cố định tại vị trí Vị trí tay điều khiển từ xa buồng lái hay trung tâm điều khiển máy phải trùng trùng với tay chuông tuyền lệnh để điều khiển máy sĩ quan điều khiển không cần thực thêm thao tác phụ - Ngoài trung tâm điều khiển chính buồng lái hay buồng điều khiển, nên đặt trạm điều khiển phụ hai bên cánh gà buồng lái, trạm điều khiển chính hoạt động thì các trạm điều khiển phụ hoạt động theo thực điều khiển mà không cần chọn vị trí điều khiển đã điều khiển tại buồng lái - Khi mất nguồn chính hệ thống phải tự động đóng vào nguồn sự cố đồng thời báo mất nguồn chính - Có thể điều khiển tốc độ động theo chương trình: * Thường có loại chương trình + Chương trình bình thường + Chương trình chậm: áp dụng máy có tốc độ thấp để tránh ứng suất toả nhiệt cục cho máy + Chương trình sự cố: thực điều khiển máy (hoặc tàu) có sự cố - Phải đảm bảo diesel vượt nhanh qua vùng tốc độ cộng hưởng Nếu tay điều khiển vô tình đặt vào vùng cộng hưởng thì hệ thống phải từ động làm việc chế độ “dưới hoặc trên” vùng tốc độ cộng hưởng (tăng hoặc giảm nhiên liệu để động vượt nhanh qua vùng cộng hưởng) - Cần có máy ghi lệnh hồn thành lệnh theo tốc độ động kết nối với hộp đen - Hệ thống khởi động lại lần khởi động trước không thành công, số lần khởi động lại thường từ - lần (hay – lần) đến lần khởi động cuối không thành công hệ thống sẽ không cho phép hoạt động nữa có rơle thời gian khống chế thời gian giữa các lần khởi động thời gian khởi động (bảo đảm phục hồi nguồn ắc qui hay thời gian nạp gió…) - Cần ngắt gió khởi động đã đạt tốc độ nổ thành công để đảm bảo cho Diesel khởi động lần sau 1.4 Phân loại hệ thống điều khiển từ xa diesel 1.4.1 Phân loại dựa theo phương pháp điều khiển – dựa vào tính chất đối tượng chia thành các loại sau: - Hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt có bước cố định với: + Loại diesel không đảo chiều quay, muốn đảo chiều quay chân vịt thì đảo chiều ly hợp (ly hợp tiến ly hợp lùi) + Dùng diesel có khả đảo chiều (việc đảo chiều được thực dịch chuyển cam) Hình 1.1 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bước cố định - Hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt có bước thay đổi (chân vịt biến bước) Hệ thống diesel không cần đảo chiều quay.Khi muốn đảo chiều quay chân vịt thì điều khiển hướng chân vịt Hình 1.2 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bước thay đổi - Hệ thống điều khiển từ xa động điện lai chân vịt Hệ thống động diesel có nhiệm vụ lai máy phát điện việc điều khiển chân vịt điều khiển động điện Nếu hệ thống chiều thì cần khởi động diesel hệ xoay chiều thì có thêm điều chỉnh U/f = const 1.4.2 Phân loại dựa theo lượng điều khiển Chia thành các loại sau: - Hệ thống điều khiển điện - Hệ thống điều khiển điện – khí - Hệ thống điều khiển điện – khí – thuỷ lực Xu thế dùng lượng hỗn hợp điện, khí thuỷ lực 1.5 Những chức của hệ thống điều khiển từ xa diesel Thông thường hệ thống điều khiển từ xa diesel có chức bản sau: - Chức hâm máy - Chức khởi động máy (có khả khởi động lại) - Chức đảo chiều quay - Chức thay đổi tốc độ - Chức dừng máy - Chức đóng mở ly hợp - Chưc tự động kiểm tra bảo vệ 1.5.1 Chức hâm máy * Mục đích: - Chế độ khởi động chế độ nặng nề nhất đối với các diesel, vì chuyển từ trạng thái đứng yên sang quay nên các chi tiết bị mài mòn mạnh chịu những ứng suất lớn Do vậy việc khởi động lần thành cơng có ý nghĩa rất lớn việc nâng cao tuổi thọ của các diesel - Việc khởi động lần thành cơng giải qút kịp thời nhu cầu cấp tải liên tục cho các diesel Do bắt buộc phải hâm nóng máy trước khởi động * Các phương pháp hâm máy + Dùng lượng điện (điện trở sấy) + Tận dụng nóng từ nồi + Năng lượng khí xả máy đèn + Nước làm mát máy đèn *Thuật toán logic của quá trình hâm máy Nếu ta gọi Hm lệnh hâm máy t0min nhiệt độ thấp mà máy cần hâm lại t0maxlà nhiệt độ lớn nhất cần ngắt hâm máy Hm (t-1) lệnh hâm trước nhớ lại Thì ta có phương trình mô tả quá trình hâm máy sau: H m (t ) = t − + H m (t − 1) t max Theo phương trình: Khi t0≤ t0min thì Hm = 1+ 0.1 =1 hâm máy Khi t0min