Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển bằng khí nén cho động cơ 6NVD36 trong phòng thực hành máy tàu thủy

Bài báo giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa động cơ máy chính 6NVD36 bằng khí nén trong phòng thực hành máy tàu thủy. Qua đó, giúp sinh viên học tập và nghiên cứu với công nghệ mới phù hợp với sự phát triển của khoa học công nghệ.

TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 20 - 08/2016 65 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN CHO ĐỘNG CƠ 6NVD36 TRONG PHÒNG THỰC HÀNH MÁY TÀU THỦY STUDY DESIGNING THE REMOTE CONTROL SYSTEM OF MAIN ENGINE 6NVD36 BY PNEUMATIC IN MARINE ENGINEERING LAB Lê Văn Vang, Vũ Minh Thái, Lê Hữu Cường Trường Đại học Giao thông vận tải TP Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bài báo giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa động máy 6NVD36 khí nén phòng thực hành máy tàu thủy Qua đó, giúp sinh viên học tập nghiên cứu với công nghệ phù hợp với phát triển khoa học cơng nghệ Từ khóa: Máy chính, điều khiển từ xa, khí nén Abstract: This article introduces the remote control system of main engine 6NVD36 by pneumatic in marine engineering lab Thereby, the students of Faculty of Marine Engineering can study and practice the professional majors with new technologies Keywords: Main engine, remote control, pneumatic Giới thiệu Trong năm gần đây, đội tàu nước có phát triển mạnh mẽ mặt số lượng chất lượng Sự đại hóa đội tàu phát triển nhanh với ứng dụng khoa học kỹ thuật đưa vào hệ thống tự động, hệ thống điều khiển từ xa hàng loạt ứng dụng tiên tiến khác Tuy nhiên, phòng thực hành Khoa Máy tàu thủy, việc khởi động máy thực tay trang đơn giản lỗi thời, chưa phù hợp với xu hướng phát triển Nhằm giúp cho sinh viên tiếp cận quen dần với thiết bị điều khiển tự động từ xa đại Nhóm nghiên cứu chọn đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống khí nén điều khiển động 6NVD36 cho phòng thực hành máy tàu thủy” nhằm tự động hóa q trình điều khiển cho động diesel phù hợp với nhu cầu thực tế việc giảng dạy giảng viên thực hành cho sinh viên Qua đó, giúp sinh viên tiếp cận với công nghệ tự động, phù hợp với nhu cầu thị trường xu phát triển ngành công nghiệp tàu thủy Thiết kế hệ thống điều khiển từ xa máy 6NVD36 phòng thực hành Mục tiêu đề tài thiết kế hệ thống khí nén điều khiển từ xa động 6NVD36 với tính sau: − Thực điều khiển máy khởi động, dừng máy hệ thống điều khiển từ xa − Hệ thống điều khiển phải đảm bảo điều chỉnh tốc độ láng theo yêu cầu, điều khiển tăng giảm vòng quay động cơ, dừng máy máy từ xa − Hệ thống phải có điều khiển dự phòng, ngồi điều khiển động từ xa có điều khiển đầu máy − Trang bị thiết bị báo thông số làm việc động − Kết cấu gọn nhẹ, kiểu dáng cơng nghiệp đẹp, tính ứng dụng thực tế cao 2.1 Sơ đồ hệ thống Hệ thống điều khiển từ xa máy 6NVD36 thiết kế phải đảm bảo làm việc an toàn, tin cậy, phù hợp với thực tế khai thác phòng thực hành phải có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ dễ khai thác Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa 6NVD36 thể hình 66 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 20, Aug 2016 Bộ điều tốc (0-4 bar) + - Bơm cao áp Suppap khởi động Piston dừng Đĩa chia gió Van khởi động (20-25 bar) (20-25 bar) Chai gió Trạm giảm áp (0-4 bar) Khởi động đầu máy Tốc độ động Dừng máy Khởi động D D A Van chuyển A P P (3-5 bar) Khởi động từ xa Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển động 6NVD36 2.2 Tính chọn áp suất làm việc hệ thống Để hệ thống làm việc an tồn tin cậy, áp suất khí điều khiển thường không vượt 0.8 MPa, vận tốc dòng khí ống dẫn thường chọn từ – 10 m/s, sở để tính tốn kích thước van, ống Với hệ thống điều khiển cho động diesel 6NVD36, áp suất khí điều khiển chọn 0.3 - 0.5 MPa, đường kính ống 08 - 10 mm Các ống dẫn từ hộp van tới động chọn ống vật liệu đồng Việc thiết kế hệ thống khí nén đảm bảo theo tiêu chí hoạt động vấn đề tính tốn tổn thất áp suất vấn đề quan trọng phức tạp Do hệ thống sử dụng lưu chất khí nén nên cần quan tâm đến tổn thất sau: Tổn thất áp suất ống dẫn thẳng (∆pR ) tính theo công thức: l.ρ.w ΔpR = λ [N/m2 ] 2.d Tổn thất áp suất ống có tiết diện thay đổi: ρ pE = ζ .w 2 Tổn thất áp suất ống dẫn gãy khúc: ΔpE = 0,5.ζ.ρ.w [N/m ] Tổn thất áp suất ống dẫn cong: ρ ΔpE3 = ζ g w [N/m ] Tổn thất áp suất phân nhánh: ρ ΔPEd = ξ d w z 2 Tổn thất áp suất ống dẫn hợp dòng a: ρ w Tổn thất áp suất ống dẫn hợp dòng q ma : ΔpEa  ξ a d: q md : ΔPEd = ξ d ρ wz Tổn thất áp suất loại van  p v (van đảo chiều, van áp suất, van tiết lưu) tính sau: TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 20 - 08/2016 ρ w [N/m2 ] Vì tổn thất áp suất ống dẫn thẳng hay tổn thất áp suất ống dẫn có tiết diện thay đổi tổn thất áp suất loại ρ van phụ thuộc vào hệ số w , tính tổn thất áp suất thành chiều dài ống dẫn tương đương xác định sau: Δp v = ξ v ρ l' ρ ξ w =λ v d2 Từ đó, chiều dài ống dẫn tương đương: ξ l' = d λ Như tổn thất áp suất hệ thống l+ l' ρ  w ống dẫn là: ΔPges = λ d Để hệ thống điều khiển khí nén làm việc an tồn tin cậy, độ sụt áp khơng vượt 0.1 MPa Thực tế sai số cho phép đến 5% áp suất làm việc Tổn thất áp suất bao gồm tổn thất cục tổn thất dọc đường Tổn thất tính tốn dựa chiều dài ống dẫn, chỗ thay đổi tiết diện vị trí dòng chảy đổi hướng Việc thống kê vị trí dựa sơ đồ bố trí phần tử Để việc tính tốn đơn giản, tổn thất cục quy tổn thất chiều 67 dài ống dẫn tương Sau quy đổi, tổn thất áp suất tính tổng chiều dài ống 2.3 Tính chọn thiết bị cho hệ thống Các thiết bị hệ thống điều khiển bao gồm: − Van giảm áp − Van điều khiển khí nén − Xylanh khí nén − Bàn điều khiển Ngồi ra, có thiết bị báo đồng hồ áp suất, nhiệt độ để người sử dụng giám sát trình vận hành động Các thiết bị lựa chọn theo tải đặc tính động Các thiết bị có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ có thị trường Việt Nam 2.4 Mô làm việc cho hệ thống Nhóm nghiên cứu tiến hành mơ hệ thống phần mềm Festo Fluidsm Quá trình mơ giúp nhóm nghiên cứu nâng cao tính trực quan, giảm chi phí thiết kế nghiên cứu Ngồi qua q trình mơ nhóm nghiên cứu tối ưu hóa q trình cơng tác hệ thống điều khiển từ xa khí nén cho động 6NVD36, lựa chọn kết cấu phù hợp cho người sử dụng Hình Mơ hệ thống phần mềm Festo Fluidsim 2.5 Lắp ráp hệ thống điều khiển Việc lắp đặt cần đảm bảo hệ thống làm việc an toàn, tin cậy tính thẩm mỹ cao Khi lắp ống đồng cần tuân thủ kỹ thuật cắt, nong, loe uốn ống 68 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 20, Aug 2016 Hình Lắp ráp thiết bị cho hệ thống 2.6 Thử hệ thống sau chế tạo Sau chế tạo, lắp đặt hệ thống cần thử xưởng Hình Thử hệ thống sau chế tạo Tại phòng thực hành, hệ thống kiểm tra độ kín, kiểm tra chức làm việc hệ thống phải kiểm tra mơi trường nhiệt độ cao rung lắc Kết thử nghiệm cho thấy hệ thống thiết kế làm việc an toàn, hiệu Các ma nơ khởi động “tiến”, “lùi” thực xác, thời gian khởi động nhanh, độ tin cao Kết luận Hệ thống điều khiển từ xa cho động diesel 6NVD36 thiết kế, chế tạo thử nghiệm thành cơng phòng thực hành Máy tàu thủy Sau thời gian chạy thử nghiệm, hệ thống hoạt động tin cậy Người vận hành dễ dàng theo dõi trình làm việc dễ dàng can thiệp qui trình hoạt động động có cố xảy Do vậy, q trình làm việc an tồn giảm nhẹ sức lao động cho người vận hành Hệ thống áp dụng cho tàu biển Việt Nam chưa có điều khiển từ xa động khí nén Kết cấu hệ thống phù hợp, bố trí thuận tiện cho giảng viên hướng dẫn sinh viên học tập, nghiên cứu, vận hành, sửa chữa  Tài liệu tham khảo [1] Lê Văn Tiến Dũng (2011), Điều khiển khí nén thủy lực, Trường Đại học kỹ thuật công nghệ TP.HCM [2] Phan Thanh Hải, Đặng Văn Uy (2005), Cơ sở lý thuyết tự động điều chỉnh điều khiển, Trường Đại học Hàng Hải [3] PGS TS Lê Xuân Ôn (1992), Cơ sở lý thuyết tự động điều chỉnh, Nhà xuất Đại học Hàng hải Việt Nam [4] Đặng Văn Uy (2004), Hệ thống tự động hệ động lực tàu thủy, Trường Đại học Hàng Hải Ngày nhận bài: 29/07/2016 Ngày chuyển phản biện: 03/08/2016 Ngày hoàn thành sửa bài: 19/08/2016 Ngày chấp nhận đăng: 26/08/2016 ... độ tin cao Kết luận Hệ thống điều khiển từ xa cho động diesel 6NVD36 thiết kế, chế tạo thử nghiệm thành cơng phòng thực hành Máy tàu thủy Sau thời gian chạy thử nghiệm, hệ thống hoạt động tin cậy... giúp nhóm nghiên cứu nâng cao tính trực quan, giảm chi phí thiết kế nghiên cứu Ngồi qua q trình mơ nhóm nghiên cứu tối ưu hóa q trình cơng tác hệ thống điều khiển từ xa khí nén cho động 6NVD36, ... ống 2.3 Tính chọn thiết bị cho hệ thống Các thiết bị hệ thống điều khiển bao gồm: − Van giảm áp − Van điều khiển khí nén − Xylanh khí nén − Bàn điều khiển Ngồi ra, có thiết bị báo đồng hồ áp suất,