Tổng quan hệ thống lái tàu thủy nghiên cứu các xê ry PT500 của hệ máy lái YOKOGAWA

LỜI CẢM ƠN Được phân công Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam đồng ý giúp đỡ thầy giáo Th.s Bùi Văn Dũng Em hoàn thành đề tài tốt nghiệp : “Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Nghiên cứu xê-ry PT500 hệ máy lái YOKOGAWA “ Để hoàn thành nội dung đồ án lời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Khoa Điện – Điện tử, cảm ơn thầy giáo Th.s Bùi Văn Dũng, bạn sinh viên tận tình giúp đỡ em hoàn thành nội dung đồ án Mặc dù nhiều điều thiếu sót trình làm việc lần đầu tiếp cận với trình làm đồ án, kinh nghiệm q báu giúp ích cho cơng việc em sau Vì em mong góp ý tận tình thầy, cơ, bạn sinh viên để đồ án hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn ! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án riêng Các kết số liệu đề tài trung thực, chưa đăng tài liệu Ngồi đề tài tham khảo số phần giảng truyền động điện tàu thủy1, giảng hệ thống tự động tàu thủy công nghệ lắp đặt khai thác hệ thống ĐTT Hải Phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Đỗ Quang Dũng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Hiện nước ta đường cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nên việc giao lưu kinh tế, hàng hóa vùng miền nước, nước ta với nước khu vực giới cần tăng cường ưu tiên phát triển hồn thiện Đặc biệt ngành giao thơng đường biển, ngành đem lại nguồn tài lớn cho đất nước Để thực mục tiêu đó, ngành Hàng Hải Việt Nam phải khơng ngừng nỗ lực sâu nghiên cứu, nâng cấp phát triển bước tự động hóa hệ thống điện tàu thủy Để đảm bảo vận hành, khai thác tàu cách hiệu quả, an toàn lâu dài Là sinh viên, sau năm học tập rèn luyện khoa Điện – Điện tử trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, em thầy cô dạy bảo trang bị tương đối đầy đủ kiến thức ngành điện nói chung ngành điện tàu thủy nói riêng Sau bốn tuần thực tập tốt nghiệp nhà máy đóng tàu Oshima Shipbuilding em tìm hiểu kiến thức thực tế biết thêm điều khiện môi trường làm việc tàu thủy Kết thúc đợt thực tập vừa qua, em Khoa nhà trường giao cho đề tài tốt nghiệp: “Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Nghiên cứu xê-ry PT500 hệ máy lái Yokogawa.” Sau thời gian hai tháng, với nghiên cứu nghiêm túc thân hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn Th.s Bùi Văn Dũng thầy cô giáo khoa Điện – Điện tử giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên, khả em hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp em tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý, bổ sung thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy cô giáo khoa bạn giúp đỡ em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên: Đỗ Quang Dũng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY 1.1 Chức năng, yêu cầu, phân 1.1.1 Khái niệm – chức loại “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 ” [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] 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 -30 C, 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 22 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 toàn 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 tồn.” [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] 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 ∆α≤± 10 điều kiện vận tốc tàu Vt≤ hải lý/h không phụ thuộc vào trạng thái mặt biển trọng tải thực tàu (∆α = α0 - α, α0 hướng cho trước, α hướng thực tàu) Biên độ dao động trung bình tàu so với hướng cho trước:  Khơng vượt q 10 sóng biển khơng q cấp tốc độ tàu Vt≥ Hải lý/h  Khơng vượt q 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 22 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.” [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] 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.” [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] Phân loại 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 1.1.3 a 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 hướng: 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)…” [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] 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 công 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 thế.Nhược điểm q trình làm việc đặc tính công tác phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường Đặc trưng cho hệ thống lái hệ là: Lái tự động Brown-X (Anh), Hokushin, Gylot PR 200 – 2600 (Nhật), Decca Arkass (Đan Mạch)  Hệ thống lái dùng vi xử lý: Trong hệ thống lái dùng vi xử lý, vi điều khiển máy tính với mục đích để tính tốn điều khiển Thực thuật điều khiển PID, thuật điều khiển tối ưu (nhiên liệu, tối ưu quảng đường ) hay luật thích nghi, mờ, nơ ron, điều khiển bền vững… Các phương pháp điều khiển điều khiển hành trình tàu theo phương pháp hiệu tự động điều chỉnh thời tiết, tự động điều khiển tàu theo toạ độ, hiển thị thông số cần kiểm tra, kết nối với hệ thống điều khiển khác… Các hệ thống lái có ưu điểm kích thước gọn nhẹ, tín hiệu điều khiển sử dụng phương pháp số thực chức có tính kỹ thuật kinh tế theo yêu cầu điều khiển, tiện lợi cho phép nối với máy tính để tạo mạng điều khiển từ xa tập trung, kết nối với thiết bị vô tuyến điện hàng hải GPS, Ra đa, … nhằm tự động hố q trình dẫn đường, tự động điều khiển vị trí tàu (Hệ thống DP), tự động điều khiển tàu theo quỹ đạo, theo chương trình hiệu Hệ thống lái loại thuộc series đóng tàu đóng nước ta như: Hokushin PT11, Yokogawa – PT500, PT70, Gylot PR6000… [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] c Phân loại theo nguyên lý hoạt động thiết bị điều khiển   “Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc liên tục Là hệ thống chứa phần tử hoạt động liên tục Ưu điểm hệ liên tục đảm bảo độ láng điều khiển, độ xác tương đối cao nhiễu tác động vào đối tượng bé Tuy nhiên, có nhiễu tác động vào làm tín hiệu bị méo, làm chất lượng hệ thống bị suy giảm Mặt khác hệ tuyến tính khơng có khả tính tốn điều khiển tối ưu, thích nghi khơng có hỗ trợ thiết bị tính tốn Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc không liên tục Là hệ thống có nhiều phần tử hoạt động không liên tục Ưu điểm hệ tận dụng tốt công suất phần tử phần tử thực có cơng suất lớn tác động lượng theo xung Hệ thống chế tạo với chíp gọn nhẹ, khả liên kết mạnh theo kiểu mạng nên gọn nhẹ Hệ thống có khả điều khiển theo nhiều chức từ đơn giản đến phức tạp sử dụng phép tính vi xử lý Kết cấu đơn giản, dễ lắp ráp ghép nối Nhược điểm hệ thống rời rạc làm tuyến tính, tính liên tục gây tác động đột biến cho phần tử.” [Trích dẫn giáo trình hệ thống tự động tàu thủy 1] Phân loại theo hình dạng bánh lái (Cách phân loại theo truyền động điện)  “Hệ thống có bánh lái hình có phần bù  Hệ thống có bánh lái hình khơng có phần bù  Hệ thống có bánh lái dạng (Propin) có phần bù  Hệ thống có bánh lái dạng (Propin) khơng có phần bù.” e Phân loại theo dạng lượng truyền động  “Máy lái điện - Máy lái điện - thủy lực Máy lái điện - thủy lực với bơm lưu lượng không đổi Máy lái điện - thủy lực với bơm lưu lượng thay đổi.” d    1.2 Các chế độ làm việc, cấu 1.2.1 Chế độ lái tự động trúc thuật toán điều khiển chế độ K2d/dt K1 - f y KDDDDDDd + + TH ML BL CT K4 K3dt K5d/dt LB Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái tự động tàu thủy “Trong đó: K1∆α: Khối tạo tín hiệu tỷ lệ góc bẻ lái K2d∆α/dt: Khối tạo tín hiệu vi phân góc bẻ lái K3∫∆αdt: Khối tạo tín hiệu tích phân góc bẻ lái LB: La bàn lấy tín hiệu phản hồi hướng thực tàu K4β: Khối tạo tín hiệu tỷ lệ góc quay bánh lái K5dβ/dt: Khối tạo tín hiệu vi phân góc quay bánh lái f: Tác động nhiễu(sóng, gió, hải lưu,…) y: Tín hiệu điều khiển hệ thống Phương trình thuật tốn điều khiển hệ thống lái tự động đầy đủ sau: y = K1∆α + K2d∆α/dt + K3∫∆αdt - K4β - K5dβ/dt Khi hướng tàu trùng với hướng đặt trước (= α0) ∆α = Giả sử nhiễu tác động làm tàu lệch khỏi hướng cho trước (α≠α0), hướng thực tế α tàu cảm nhận từ la bàn so sánh với hướng cho trước α0 xuất ∆α = α0 - α≠ Các tín hiệu tỷ lệ, vi phân, tích phân sau đưa vào khâu khuếch đại qua khối thực trung gian tác động bẻ lái đưa tàu hướng ban đầu Khi bánh lái quay xuất tín hiệu phản hồi K4β K5dβ/dt làm giảm tín hiệu điều khiển y Khi tàu trở hướng đặt trước ∆α = Trong trình tàu dần trở hướng đặt trước, tín hiệu điều khiển đổi dấu, bánh lái quay theo chiều ngược lại dần trở mặt phẳng đối xứng tàu 10 (2) Hành trình Torque motor knob dịch tâm bơm khác với loại máy lái khác cài đặt để tốc độ quay bánh lái đạt giá trị quy định (28s/65 độ) 3.3.4.4 Kiểm tra hoạt động máy lái (1) Chỉ bắt đầu khởi động bánh lái (Control & Power Box phải “OFF”) (2) Đẩy núm UNLOAD VALVE buộc chặt với đai khóa (3) Dùng tay để quay núm Torque motor knob tới vị trí PORT STBD bên cạnh kiểm tra chiều quay bánh lái (4) Kiểm tra xem bánh lái có trơi khơng núm Torque motor knob thả quay vị trí trung lập (ở giữa) Lưu ý: Khi núm Torque motor knob đặt giữa, hành trình bơm máy lái trở vị trí bánh lái dừng Nếu bánh lái bị trôi, việc điều chỉnh máy lái coi bị lỗi 3.3.4.5 Kiểm tra thay đổi Torque motor (1) Bật bơm máy lái sang ON đẩy núm UNLOAD VALVE buộc chặt với đai khóa (2) Đặt bánh lái tàu cách xoay núm Torque motor knob (3) Bật nguồn Control & Power Box sang ON trả lại núm UNLOAD VALVE (4) Đặt T / M CONTROL AMP "SW1" (cơng tắc chọn tín hiệu vào) chế độ "NOR" kiểm tra xem tâm Torque motor knob dịch tâm bơm dừng lại vị trí trung lập hay chưa Lưu ý 1: Nếu tâm bơm báo vượt giới hạn, ta đảo đầu đấu dây “TMA” “TMB” Torque motor “DT1” DT2” LVDT kết nối ngược lại Lưu ý 2: Đối với cực tín hiệu phản hồi từ LVDT, kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số "CT9" "CT12" (COM) T / M CONTROL AMP Và 34 xác nhận xác tín hiệu âm đầu Torque motor quay theo hướng STBD, tín hiệu dương đầu Torque motor quay theo hướng PORT Lưu ý 3: Nếu núm Torque motor knob rung lên điều khiển tay, điều chỉnh "VR12" hết rung CHÚ Ý: Nếu "VR12" đặt thấp, báo động thiết bị truyền động lỗi làm việc (5) Đặt "SW1" (cơng tắc chọn tín hiệu đầu vào) chế độ "TEST" (6) Xoay "VR4" (TEST VR) theo hướng STBD PORT xác nhận máy lái hoạt động xác Lưu ý 4: Khi hành trình bơm quay theo chiều ngược lại, ta đảo đầu đấu dây “TMA” “TMB” Torque motor “DT1” DT2” LVDT 3.3.4.6 Điều chỉnh không Torque motor (1) Ngắt kết nối dây "TMA" "TMB" Control & Power Box trụ TB3 xác nhận Torque motor knob dừng lại vị trí trung lập (2) Sau đặt lại hệ thống dây điện, kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số "CT9" "CT12" (COM) T/M CONTROL AMP Và điều chỉnh "VR24" để điện áp "CT9" "CT12" (COM ) 0V (giá trị mong muốn) (3) Xác nhận hành trình Torque motor dịch tâm bơm độ (zero) độ lệch bánh lái zero (4) Nếu bánh lái bị trôi lái đặt độ, sử dụng "VR2" T/M CONTROL AMP.FOE để điều chỉnh (Điều chỉnh "VR2" để thay đổi điểm khơng hành trình Toque motor ) Lưu ý: Nếu điểm hành trình Torque motor điều chỉnh cách sử dụng "VR24", chiều dài lõi LVDT coi bị lỗi 3.3.4.7 Điều chỉnh công tắc giới hạn Thiết bị lái K2T cung cấp với công tắc giới hạn phía trước (No.1/No.2 PORT/STBD) máy lái 35 Đặt "SW1" (cơng tắc chọn tín hiệu đầu vào) chế độ "TEST" sử dụng "VR4" (TEST VR) Để thay đổi cài đặt công tắc giới hạn lên 36.2 +/- 0.2 độ cho hai No.1 / No.2 PORT / STBD 3.3.4.8 Điều chỉnh LVDT Điều chỉnh "VR20" để điện áp "CT9" "CT12" (COM) T/M CONTROL AMP đạt +/- 5V 27 độ núm Torque motor knob xoay hoàn toàn tay theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng Lưu ý: Hành trình Torque motor dịch tâm bơm điều chỉnh cho điện áp "CT9" "CT12"(COM) T/M CONTROL AMP đạt +/- 5V vị trí 3/4 (góc: 27 độ) Kể từ sản xuất máy lái điều chỉnh vị trí nút dừng khí cho tốc độ quay bánh lái chế độ NFU 24-25s/ 65 độ Khi vị trí dừng khí thiết lập với hành trình dịch tâm bơm 3/4, điều chỉnh "VR20" để điện áp "CT9" "CT12"(COM) T/M CONTROL AMP +/- 3.75V / 20.25 độ, núm Torque motor quay hoàn toàn tay chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng Lưu ý: Đối với việc điều chỉnh vị trí nút dừng khí, đồng ý từ nhà sản xuất máy lái thơng qua nhân viên nhà máy đóng tàu có trách nhiệm 36 3.3.4.9 Điều chỉnh liên kết khí phản hồi 1) Chiều dài liên kết khí phản hồi μ-Transmitter trụ lái A = B, C = D, E = F 2) Xác nhận độ dài liên kết khí phản hồi μ Transmitter trụ lái phản hồi μ –Transmitter 3.3.4.10 Điều chỉnh không phản hồi μ (1) Bật bơm máy lái sang “ON” đẩy núm UNLOAD VALVE buộc chặt với đai khóa (2) Xoay núm Torque motor để đặt bánh lái vị trí tàu (3) Bật bơm thủy lực máy lái sang "OFF" (4) Bật "ON" cấp nguồn cho No.1 No.2 Control & Power Box (5) Kiểm tra xem điện áp "CS" "COM" đầu bảng điện phản hồi μ No.1 / No.2 có nằm khoảng 0V ± 10mV Khi chiều dài kết nối phản hồi đầu bánh lái chưa điều chỉnh, phải điều chỉnh cho điện áp đầu phản hồi "CS" "COM" l khoảng 0V ± 10mV Khi điểm không chiết áp phản hồi bị lệch, làm theo bước đây: · Nới lỏng vít chiết áp "A" · Đặt phản hồi μ đến vị trí · Xoay chiết áp để điện áp "CS" "COM" đạt 0V ± 10mV đo với dồng hồ · Thắt chặt vít chiết áp "A" 3.3.4.11 Điều chỉnh khơng tín hiệu phản hồi μ 37 Thực điều chỉnh việc bật bơm thủy lực máy lái sang "OFF" bánh lái đặt tàu (1) Có tín hiệu bơm máy lái làm việc ngắn hạn TB4 "T1A" đến "T1B" (2) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “ CT11” “CT12” củaNo.1 Control & Power Box T / M CONTROL AMP điều chỉnh biến trở "VR26" (ZERO) cho điện áp "CT11 "và" CT12 " 0V ± 10mV (3) Thực điều chỉnh không cho No.2 Control & Power Box T / M CONTROL AMP tương tụ với NO.1 3.3.4.12 Điều chỉnh dải tín hiệu phản hồi μ (1) Bật máy bơm máy lái sang "ON" đẩy nút UNLOAD VALVE buộc chặt với khóa hạt (2) Điều khiển núm động mô-men để đặt bánh lái theo hướng PORT (hoặc STBD) vị trí 20 độ (3) Xoay bơm máy lái "OFF" (4) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số "”CT11” “CT12” (COM) AMP No.1 Control & Power Box T / M CONTROL điều chỉnh biến trở "”VR23"” (SPAN) cho điện áp chúng nằm khoảng ± 2.0V ± 15mV (+: PORT, -: STBD) (5) Điều chỉnh dải tín hiệu phản hồi No.2 Control & Power Box T / M CONTROL AMP theo điều kiện No.1 Control & Power Box Lưu ý: Điện áp ± 0.1V / độ tín hiệu đầu mơ TEST VR "VR4" (TEST VR) điều chỉnh với đồng hồ đo kỹ thuật số kết nối "CT16" "CT12" (COM) T/M CONTROL AMP Bật TEST phía bên phải (STBD) điện áp đầu dương, bên trái (PORT) điện áp đầu âm Các tín hiệu phản hồi từ phản hồi μ-Transmitter -/+ 0.1V / độ T / M CONTROL AMP Khi bánh lái chuyển động hướng STBD điện áp đầu âm, chuyển động hướng PORT điện áp dương 38 3.3.4.13 Điều chỉnh tốc độ quay bánh lái lái FU Tại chế độ lái FU, tốc độ xoay bánh lái điều chỉnh riêng biệt cho hai bên phải bên trái bánh lái Quay VR10 (P-SPAN) T / M CONTROL AMP theo chiều kim đồng hồ làm tăng tốc độ xoay bánh lái từ STBD sang PORT, quay VR11 (S-SPAN) chiều kim đồng hồ làm tăng tốc độ xoay bánh lái từ PORT sang STBD (1) Bật bơm bánh lái sang "OFF" ngắn “T1A” sang “T1B” trụ TB4 Control & Power Box (tín hiệu hoạt động bơm máy lái) (2) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT4” “CT12” (COM) T / M CONTROL AMP (3) Đặt công tắc SW1 T / M CONTROL AMP chế độ TEST (4) Xoay VR4 (TEST) hoàn toàn ngược chiều kim đồng sử dụng VR10 (PSPAN) để điều chỉnh điện áp “CT4” “CT12” (COM) để đạt giá trị quy định tốc độ quay bánh lái Lưu ý: Tốc độ quay bánh lái máy lái xác định hành trình Torque motor dịch tâm bơm (5) Tương tự vậy, bật VR4 (TEST) hoàn toàn theo chiều kim đồng hồ sử dụng VR11 (S-SPAN) để điều chỉnh điện áp "CT4" "CT12" (COM) để đạt giá trị quy định tốc độ quay bánh lái (6) Xác nhận tốc độ quay bánh lái máy lái thiết lập với tốc độ quy định · Đối với đầu máy lái 100% Điều chỉnh thích hợp VR10 VR11 để tốc độ quay bánh lái máy lái khoảng 23 giây cho 65 độ · Đối với đầu máy lái 50% Điều chỉnh thích hợp VR10 VR11 để tốc độ quay bánh lái máy lái khoảng 23 giây cho 65 độ có bơm hoạt động song song Lưu ý: Cẩn thận điều chỉnh hành trình dịch tâm bơm tối đa 39 3.3.4.14 Điều chỉnh tỷ lệ biên (1) Bật bơm máy lái sang vị trí "OFF" ngắn mạch No.1 Control & Power Box TB4 "T1A" sang "T1B" (tín hiệu hoạt động bơm máy lái) (2) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT13” “CT2” (COM) T / M CONTROL AMP (độ lệch bánh lái) (3) Đặt SW1 (công tắc chọn tín hiệu đầu vào) T / M CONTROL AMP chế độ TEST (4) Xoay VR4 (TEST) theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng để điện áp "CT13" "CT2" (COM) (độ lệch bánh lái) khoảng ± 0.3V (tương đương ± độ) (5) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT17” “CT12” (COM) (tỷ lệ biên) T / M CONTROL AMP điều chỉnh VR15 (P-BAND), điện áp "CT4" "CT21" (COM ) (độ quay tâm bơm tối đa) giống điện áp "CT17" "CT12" (COM) (tỷ lệ biên) với tốc độ bánh lái theo quy định (6) Dừng ngắn mạch “T1A” sang “T1B” trụ TB4 No.1 Control & Power Box sau ngắn mạch “T1A” sang “T1B” trụ TB4 No.2 Control & Power Box (7) Ta thực điều chỉnh tỷ lệ biên No.2 Control & Power Box tương tụ No.1 3.3.4.15 Điều chỉnh dải biên cho nhiều bơm thủy lực hoạt đông Kiểm tra số lượng bơm thủy lực hoạt động tăng tỷ lệ biên để thực điều chỉnh sau nhằm ngăn chặn việc vượt góc lái bị dao động gây gia tăng tốc độ bẻ lái Điều chỉnh tỷ lệ biên cho hai máy bơm hoạt động (A) Xoay bơm máy lái sang "OFF" ngắn mạch “T1A” sang “T1B” trụ TB4 No.1 Control & Power Box (tín hiệu hoạt động bơm máy lái) 40 (B) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT13” “CT2” (COM) (độ lệch bánh lái) T / M CONTROL AMP đặt SW1 (cơng tắc chọn tín hiệu đầu vào) chế độ TEST (C) Xoay VR4 (TEST) theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng để điện áp "CT13" "CT2" (COM) (độ lệch bánh lái) nằm khoảng ± 0.6V (tương đương với độ lệch bánh lái ± độ) Lưu ý: Tỷ lệ biên cho hoạt động nhiều bơm đặt ± độ thời điểm giao sản phẩm Khi nhiều máy bơm vận hành, tỷ lệ biên đặt giá trị tối ưu, phù hợp với đầu bơm, vị trí mà bánh lái khơng bị vượt q góc lái bị dao động (D) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT17” “CT12”(COM) T / M CONTROL AMP (E) Điều chỉnh tỷ lệ biên hai máy bơm hoạt động Ngắn mạch “AC” sang “AD” trụ TB5 No.1 Control and Power Box điều chỉnh VR19 (cho bộ) để điện áp “CT17” “CT12”(COM) T / M CONTROL AMP phù hợp với điện áp bơm độ quay tâm bơm tối đa (F) Điều chỉnh tỷ lệ biên cho hoạt động ba máy bơm, ngắn mạch "AC" sang "AD" "BC" sang "BD" điều chỉnh VR17 (cho ba bộ) để điện áp T / M CONTROL AMP "CT17" "CT12" (COM) phù hợp với điện áp bơm độ quay tâm bơm tối đa (G) Điều chỉnh tỷ lệ biên có bốn bơm hoạt động, ngắn mạch "AC" sang "AD", "BC" sang "BD" "DC" sang "DD" điều chỉnh VR18 (cho bốn bộ) để điện áp T / M CONTROL AMP "CT17" "CT12" (COM) phù hợp với điện áp bơm độ quay tâm bơm tối đa (H) Đặt lại nguồn cho No.1 Control & Power Box lặp lại điều chỉnh tương tự cho No.2, Control & Power Boxes tương ứng 3.3.4.16 Kiểm tra thiết bị lái chế độ làm việc độc lập 41 Trong trường hợp ISOLATION VALVE trang bị máy lái, tín hiệu liên lạc đóng vị trí cô lập kết nối với Control & Power Box Nếu ISOLATION VALVE làm việc, tốc độ quay máy lái gấp đơi Do đó, tỷ lệ biên điều chỉnh tự động để ngăn chặn việc vượt góc lái giống hai máy bơm vận hành (1) Bật bơm máy lái sang "OFF" ngắn mạch “T1A” sang “T1B” trụ đấu TB4 No.1 Control & Power Box (2) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT13” “CT2”(COM) T / M CONTROL AMP đặt SW1 (công tắc chọn tín hiệu đầu vào) chế độ TEST (3) Bật VR4 (TEST) theo chiều kim đồng hồ ngược chiều kim đồng để điện áp "CT13" "CT2" (COM) (độ lệch bánh lái) nằm khoảng ± 0.6V (tương đương với độ lệch bánh lái ± độ) (4) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số “CT17” “CT12” (COM) T/M CONTROL AMP (5) Ngắn mạch “EMA”sang “EMB” trụ đấu TB4 No.1 Control & Power Box TB4 xác nhận điện áp "CT17" "CT12"(COM) T/M CONTROL AMP phù hợp với điện áp độ quay tâm bơm tối đa (± 0.6V) Lưu ý: Xác nhận hệ thống lái trước có mặt nhân viên nhà máy đóng tàu thuyền viên tàu bạn muốn kiểm tra hoạt động thực tế ISOLATION VALVE 3.3.4.17 Kiểm tra tín hiệu phản hồi μ đến trụ điều khiển Các tín hiệu phản hồi góc bánh lái từ chiết áp phản hồi μ-Transmitter chuyển đổi sang tín hiệu dòng điện tương ứng (-/+1mA/độ, -: S, +: P), sau đầu đưa đến trụ điều khiển Control Stand Tín hiệu đưa đến đèn báo hướng di chuyển bánh lái, hệ thống vòng lặp giám sát servo, hiển thị góc bánh lái thiết bị lái tự động, 42 Các tín hiệu phản hồi đến trụ điều khiển điều chỉnh trước tàu xuất xưởng Phương pháp điều chỉnh kiểm tra tín hiệu mơ tả sau: (1) Kết nối ampe trụ đấu TB4 "μ" Control & Power Box (2) Kết nối đồng hồ đo kỹ thuật số "CT15" "CT2" (COM) T/M CONTROL AMP.PCB (3) Đặt cấu lái (bánh lái) vị trí tàu, sau kiểm tra xem ampe kế kết nối với thiết bị TB4 "μ" 0±0.1mA điện áp khoảng ± 50mV "CT15" " CT2 "(COM) Nếu điều chỉnh khơng thích hợp, xoay VR27 T/M CONTROL AMP.PCB giá trị hiển thị 0±0.1mA ampe kế (4) Xoay cấu lái đến PORT (hoặc STBD) vị trí 20 độ để xem điện áp "CT15" "CT2" (COM) nằm khoảng ± 2,0 ± 50mV (điểm không) ampe kế kết nối với thiết bị TB4 "μ" ±20±0.1mA Nếu điều chỉnh khơng thích hợp, xoay VR22 SERVO AMP PCB giá trị hiển thị ± 20±0.1mA ampe kế 43 3.4 Nhận xét, đánh giá xê-ry máy lái Hiện tàu thủy, hệ lái PT500 sử dụng nhiều, với ưu điểm cấu tạo đơn giản, dễ dàng khai thác sửa chữa tính kinh tế cao Với xê-ry N2 bơm dầu thủy lực có lưu lương khơng đổi, thay đổi chiều quay bánh lái cách thay đổi chiều dòng dầu thủy lực vào bên xilanh các van thủy lực điều khiển van điện từ Còn với xê-ry K2T bơm dầu thủy lực có lưu lượng thay đổi nhờ động secvo dịch tâm bơm Toque motor Do có lương lương thay đổi nên tốc độ bẻ lái điều khiển, đảo chiều quay bánh lái thay đổi chiều quay động secvo dẫn đến chiều dòng dầu thủy lực vào xilanh thay đổi làm cho chiều quay bánh lái thay đổi theo Ta thấy rõ mối liên hệ tốc độ bẻ lái góc bẻ lái bơm lưu lượng không đổi lưu lượng thay đổi chế độ lái lặp V V Vmax Vmax ßmax ß Bom co luu luong khong doi ßmax Bom co luu luong thay doi Máy lái xê-ry N2 có cấu tạo, nguyên lý hoạt động đơn giản, tín hiệu điều khiển dùng để điều khiển việc đóng mở rơle điện từ, nên hoạt động tin cậy tuổi thọ làm việc cao Máy lái xê-ry K2T có câu tạo nguyên lý làm việc phức tạp hơn, có tín hiệu phản hồi điện từ phản hồi góc bẻ lái µ-Transmitter từ phản hồi góc quay động secvo Toque motor LVDT Tín hiệu điều khiển dùng để điều khiển động secvo Toque motor để dịch tâm bơm biến lượng thay đổi chiều quay tốc độ quay bánh lái 44 ß KẾT LUẬN Sau thời gian 12 tuần nỗ lực tìm hiểu tham khảo nghiên cứu, đến đồ án tốt nghiệp em hoàn thành xong với nội dung gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Chương 2: Tổng quan hệ thống máy lái tàu thủy Chương 3: Nghiên cứu xê-ry máy lái N2 K2T Đồ án tốt nghiệp em hoàn thành với nỗ lực cao thân việc nghiên cứu tìm hiểu hai xê-ry máy lái N2 K2T Bằng kiến thức trang bị trường, kiến thức thực tế thời gian thực tập nhà máy đóng tàu Oshima Shipbuilding tìm hiểu số tài liệu tham khảo có liên quan đến vấn đề nghiên cứu, em cố gắng trình bày đồ án cách ngắn gọn đầy đủ Tuy nhiên trình độ hạn chế nên đề tài em nhiều thiếu sót, qua em mong muốn nhận ý kiến đóng góp thầy giáo khoa đặc biệt Thầy giáo TH.S Bùi Văn Dũng để đồ án em ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TH.S Bùi Văn Dũng, thầy cô giáo Khoa Điện - Điện Tử giúp đỡ em trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hải phòng, tháng 12 năm 2015 Sinh viên Đỗ Quang Dũng 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: KSĐT Lưu Đình Hiếu, Truyền động điện tàu thủy, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2004 [2]: Ts Ngô Ngọc Lân, Bài giảng hệ thống tự động, trường Đại học hàng hải, 2008 [3]: Công nghệ lắp đặt khai thác sửa chữa hệ thống điện tàu thủy 46 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG 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 vẽ): Chấm điểm giảng viên hướng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn 47 ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN 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 giảng viên phản biện (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện 48 ... nhà trường giao cho đề tài tốt nghiệp: Tổng quan hệ thống lái tàu thủy Nghiên cứu xê- ry PT500 hệ máy lái Yokogawa. ” Sau thời gian hai tháng, với nghiên cứu nghiêm túc thân hướng dẫn tận tình... 2015 Sinh viên: Đỗ Quang Dũng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY 1.1 Chức năng, yêu cầu, phân 1.1.1 Khái niệm – chức loại “Trên tàu thuỷ hệ thống lái hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm... 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 thiết bị