Nghiên cứu, xây dựng mô phỏng hệ động lực chính diesel tàu chở hàng tổng hợp trọng tải 34000 tấn

Bài viết đưa ra mục tiêu, nội dung cơ bản và giải pháp tổ chức thực hiện nhánh đề tài chính trong nhiệm vụ khoa học công nghệ độc lập cấp quốc gia năm 2015 do Trường Đại học Hàng hải Việt Nam chủ trì. Mô phỏng hệ động lực chính diesel tàu biển chở hàng tổng hợp có trọng tải 34,000 Tấn, đã đóng tại nhà máy đóng tàu Phà Rừng (Hải Phòng) đáp ứng theo SCTW 210 và DNV Standards 2-14.

CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Từ kết kết suất NOISEDAT thu được: Fam = 64,5dB Du = 17,6dB Fa = 85,3dB ES = 50,6dB Sử dụng phần mềm GRWAVE với tham số: Độ cao ăng ten phát: 10m (mặc định) Độ cao ăng ten thu: 61m (mặc định 50m, trạm bờ có độ cao 11m) Độ dẫn điện: = S/m Hằng số điện mơi: = 70 Kết thu được: Bán kính phủ sóng A2 đài Hải Phòng B = 322Km (như hình 3) Hình Tính bán kính phủ sóng A2 đài Hải Phòng Kết luận Nhóm tác giả xây dựng thành cơng phần mềm tính tốn cự ly phủ sóng vùng biển A2, sở liệu đài bờ cự ly phủ sóng chúng Trên sở cho phép tra cứu thông tin đài bờ sở liệu đồ số Qua đó, trợ giúp cho nhà hoạch định vấn đề quy hoạch mạng lưới các đài bờ hệ thống GMDSS Việt Nam Tuy nhiên, kết tính tốn hạn chế liệu đầu vào chưa cập nhật đầy đủ Để nâng cao độ xác sở liệu, cần có hỗ trợ nhà quản lí việc khảo sát thẩm định thực tế cường độ trường yếu tố môi trường vùng biển Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] TS.Trần Xuân Việt Hệ thống thông tin hàng hải Nhà xuất Hàng hải, 2013 IMO Internatinal convention for safety of life at sea London UK 2011 NCS Nguyễn Thái Dương Cơ sở khoa học thiết lập hệ thống thông tin cứu nạn an toàn hàng hải toàn cầu Việt Nam Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải 2015 Recommendation ITU-R P.368-9 Ground – wave propagation curves for frequency between 10kHz and 30MHz.GRWAVE 2007 Recommendation ITU-R P.372-11 Radio noise NOISEDAT 2013 Resolution A.801(19) Provision of radio services for the global maritime distress and safety system 1995 Recommendation ITU-R M.1467-1 Prediction of sea area A2 and Navtex range and protection of the A2 global maritime distress and safety system distress watch channel.2006 NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG MÔ PHỎNG HỆ ĐỘNG LỰC CHÍNH DIESEL TÀU CHỞ HÀNG TỔNG HỢP TRỌNG TẢI 34000 TẤN RESEARCHING, BUILDING MARINE DIESEL PROPULSION PLANT SIMULATOR FOR THE GENERAL CARGO SHIP 34000 DWT PGS.TSKH ĐỖ ĐỨC LƯU, PGS.TS LƯƠNG CÔNG NHỚ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Bài báo đưa mục tiêu, nội dung giải pháp tổ chức thực nhánh đề tài nhiệm vụ khoa học công nghệ độc lập cấp quốc gia năm 2015 Trường Đại học Hàng hải Việt Nam chủ trì Mơ hệ động lực diesel tàu biển chở hàng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 89 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 tổng hợp có trọng tải 34,000 Tấn, đóng nhà máy đóng tàu Phà Rừng (Hải Phòng) đáp ứng theo SCTW 210 DNV Standards 2-14 Abstract This article presents the principles of the goals, contents and the executive ways of the main branch in the National Independent Science – Technology Project 2015 year, prosided over by Vietnam Maritime University The Marine Diesel Propulsion Simulator is carried according to: The diesel propulsion plant of the general cargo motor vessel with 34000 DWT, built in Pharung Shipyard (Hai Phong, VietNam), The STCW 2010 and the DNV Standards 2-14 Keywords: Marine Diesel Propulsion Plant Simulator Giới thiệu Nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực cho ngành khai thác vận hành máy – điện tàu vận tải biển theo tiêu chuẩn STCW [4] (Section 2, Part huấn luyện mô phỏng, Simulator training under STCW) chưa yêu cầu bắt buộc phải đào tạo huấn luyện thuyền viên ngành máy hệ thống mô hệ động lực trạm phát điện tàu biển, song khuyến cáo nên sử dụng phương pháp huấn luyện đánh giá lực chuyên môn ngành máy tàu biển hệ thống mô tương ứng(propulsion and auxiliary machinary, [4], trang 49) Trường Đại học Hàng hải Việt Nam có kinh nghiệm sử dụng hệ thống mô điện, máy tàu biển đầu tư theo dự án JICA năm cuối kỷ XX từ Nhật Bản Đứng trước nhu cầu hội nhập, tồn cầu hóa đổi bản, toàn diện giáo dục, đào tạo, huấn luyện nhân lực trình độ cao ngành khai thác, vận hành máy (máy – điện) tàu biển nâng cao lực nghiên cứu khoa học công nghệ trường đại học trọng điểm cấp quốc gia trường cần nghiên cứu, xây dựng hệ thống mô hệ động lực trạm phát điện tàu biển Với mục đích nội địa hóa sản phẩm khoa học cơng nghệ mô nêu trên, đề xuất Bộ Khoa học Công nghệ định giao đề tài khoa học công nghệ độc lập cấp quốc gia –thực năm 2015, trường Đại học Hàng hải Việt Nam chủ trì [2] Mơ hệ động lực cho tàu biển triển khai cho tàu chở hàng tổng hợp với tải trọng 34,000 DWT đóng Việt Nam giai đoạn vừa qua Về bản, loại tàu vận tải biển thông dụng, đại giới khai thác Khi người sĩ quan, thợ máy đào tạo huấn luyện tốt hệ thống mô hệ động lực tàu 34,000 DWT Người học có lực tốt không làm việc tàu seri, mà khơng khó khăn để tìm hiểu, làm chủ trang thiết bị hệ động lực đủ lực để khai thác tốt seri tàu khác, chí tàu chuyên dụng tàu ga, tàu chở khí khóa lỏng, tàu container,… Về mô máy tàu biển (Marine Engine Simulator, ERS) tìm kiếm nhận nhiều thơng tin giá trị từ websites hãng cung cấp hệ thống mô truyền thống TRANSAS (Nga), KONGSBERG (NaUy) gần có quảng cáo sản phẩm hãng VSTEP (Hà Lan) [5, 6, 7] Một số điểm chung từ sản phẩm mô đại công ty tiếng đáp ứng yêu cầu đào tạo, huấn luyện cấp chứng lực chuyên môn biển cho thuyền viên máy tàu biển theo STCW 2010 tiêu chuẩn cấp chứng cho hệ thống mô theo DNV [3] Trong phạm vi báo, nghiên cứu, lựa chọn nội dung phương pháp thực để đạt mục tiêu đề tài phê duyệt [2], cho phần hệ động lực (hệ động lực chính) tàu biển chở hàng tổng hợp, có tải trọng từ 10,000 đến 54,000 DWT Mục tiêu nội dung 2.1 Mục tiêu tiêu chuẩn cần đạt sản phẩm Mục tiêu chung Làm chủ công nghệ, xây dựng mô hệ động lực cho tàu biển chở hàng tổng hợp, có trọng tải từ (10.000 - 54.000)T cho hệ thống sở đào tạo nguồn nhân lực Hàng hải chất lượng cao Việt Nam, có khả thương mại hóa Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu, xây dựng mô chức hoạt động cũng các đặc tin h chi n ́ ́ h cho 01 hệ động lực đối tượng tàu chọn; Nâng cao lực nghiên cứu, chuyển giao công nghệ cho đội ngũ khoa học ngành Hàng hải; Nâng cao chất lượng đào tạo nhân lực trình độ cao cho các ngành Hàng hải nước quốc tế Định hướng mục tiêu Làm chủ công nghệ, thiết kế, xây dựng phần mềm sở liệu cho phần mềm mơ phỏng; xây dựng mơ phòng điều khiển buồng máy (Engine Control Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 90 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Room Simulator, ECR-S); xây dựng buồng máy ảo (Virtual Engine Room, VER) cho hệ động lực Định hướng sản phẩm khoa học-cơng nghệ Sản phẩm khoa học cơng nghệ (KHCN)chính đạt hệ thống mơ tích hợp phần cứng phần mềm cho phòng điều khiển máy (ECR-S) phòng máy tính cài đặt phần mềm mơ buồng máy (VER) Sản phẩm ECR-S, mô bàn điều khiển máy (Engine Control Console, ECC) cho hệ động lực chính; mô trạm phát điện sở phầm mềm mơ phỏng, hiển thị hình LED Đáp ứng theo tiêu chuẩn Đăng kiểm NVD 2.14 (2011) Simulation Room, Section Section [2] Sản phẩm ECR-S thực chức mô sau đây: - Điề u khiể n, hiển thị, báo động, bảo vệ tại ECR cho hệ động lực tàu biển Đối với máy chính(Main Engine, ME): Thao tác tay điều khiển theo chế độ khai thác (tăng/giảm vòng quay; khởi động, đảo chiều, dừng động chế độ bình thường cố khẩn cấp); hiển thị vòng quay, nhiên liệu, thơng số kĩ thuật (nhiệt độ, áp suất, công suất, ) báo so sánh với giá trị giới hạn Báo động, bảo vệ động có cố xảy giá trị số thơng số vượt q giới hạn cho phép Bảo vệ hệ thống trước sai sót người khai thác, vận hành Giám sát (hiển thị, báo động, bảo vệ) ME đồng thời thể hiển hình LED số Đối với hệ thống phục vụ (HTPV) ME Thực điều khiển (bằng tay) qua nút điều khiển ECC đặt khu vực bên trái ECC Giám sát cho HTPV ME chân vịt đồng thời thực hình LED số 2, đặt bên trái ECC Trên LED số hiển thị sơ đồ hệ thống, thao tác điều khiển (khi dùng hình cảm ứng) điều khiển từ bàn phím (vị trí người học) - Chức hỗ trợ kỹ thuật, chẩ n đoán chuyên gia cho hệ động lực Hệ thống phần mềm mô hỗ trợ kỹ thuật, chẩ n đoán chuyên gia cho hệ động lực gồm chương trình mơ chế độ họat động, đưa hình LED hiển thị: Các thơng số quan trọng; đặc tính khai thác cần thiết; hỗ trợ, tư vấn chuyên gia khai thác chẩn đoán, dự báo hư hỏng - Chức âm ECR thực Mô chế độ âm thanh, tiếng ồn hệ động lực buồng máy hoạt động chế độ khác theo lập trình điều khiển - Có tính đào tạo, huấn luyện Với mục đích đào tạo, huấn luyện người học hiểu sâu kiến thức, tăng cường kĩ vận hành hệ động lực nên ECR-S có số tính năng:Hỗ trợ kĩ thuật, chẩn đoán chuyên gia cho hệ động lực TPĐ; Đào tạo, huấn luyện khai thác hệ động lực chính: ECC (có thêm LED1,2); Điều kiện đào tạo, huấn luyện ECR-S gắn liền với tiếng ồn buồng điều khiển máy Sản phẩm buồng máy ảo (VER) cho hệ động lực tàu biể n chở hàng tổ ng hợ p đáp ứng theo tiêu chuẩn Đăng kiểm NVD 2.14 (2011) Simulation Room, Section [3] Phòng VER phục vụ đào tạo, huấn luyện: Lý thuyết, thực hành tay nghề cho học viên mức độ từ thấp đến cao: Sinh viên cao đẳng – đại học sau đại học; thuyền viên từ mức độ thợ điện, máy tàu biển đến sĩ quan vận hành sĩ quan quản lí máy tàu biển Ngồi ra, phòng VER xây dựng gói phần mềm mơ chuyên sâu cho nghiên cứu chuyên ngành, phục vụ sau đại học (thạc sĩ, tiến sĩ, nhà nghiên cứu) Hệ thố ng phầ n mề m VER bao gồ m các phân hệ mô hệ động lực - Cấu tạo, hoạt đợng chức của 08 HTPV.hệ động lực diesel lai chân vit,̣ gồm: Hệ thống làm mát nước biển; Hệ thống làm mát nước ngọt; Hệ thống bôi trơn động máy chính; Hệ thống nhiên liệu; Hệ thống khí tăng áp; Hệ thống khởi động; Hệ thống đảo chiều; Hệ thống điều khiển tự động máy lai chân vịt định bước - Chế độ công tác của HĐL diesel tàu biển Phần mềm mơ mơ hình tuyến tính, phi tuyến đặc trưng cho q trình cơng tác chẩn đoán cho diesel hệ động lực diesel lai chân vịt.Trong phân hệ phần mềm xây dựng có mơ chế đợ cơng tác của vỏ tàu, chân viṭ và khai thác hệ động lực diesel tàu biển; mơ chẩn đốn kĩ thuật hệ động lực diesel lai chân vịt - Đợng lực học hệ động lực tàu biển gồm: Mô mô hình đặc trưng cho: Dao đợng rơ to; dao động xoắn, dao động dọc hệ trục hệ động lực diesel lai chân vịt Dao động xoắ n hệ trục chính, thực theo QCVN 21:2010, độ xác đánh giá qua đo thực nghiệm Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 91 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Dao động xoắ n hệ trục diesel –máy phát, đáp ứng theo QCVN 21:2010 Dao động dọc hệ trục chin ́ h diesel lai chân viṭ (đáp ứng theo Lloyd’s Register Rulefinder 2014 – Version 9.22 Section Axial vibrations) Dao động cân động rô to máy cân động đáp ứng theo tiêu chuẩn ISO 1940-1 - Có tính đào tạo, huấn luyện nghiên cứu khoa học Bảng Các lực có đào tạo mơ hệ động lực ([3] Table B1, page 28) Theo STCW STCW reference Table A –III/1.1 Table A –III/1.3 Table A –III/1.4 Table A –III/1.5 Table A –III/1.11 Table A –III/2.1 Table A –III/2.3 Table A –III/2.4 Table A –III/2.8 Table A –III/2.11 Table A –III/2.14 Table A –III/6.2 Table A –III/6.4 Năng lực Competence Duy trì trực ca an tồn Sử dụng thơng tin liên lạc nội Khai thác máy với hệ thống điều khiển kèm Khai thác hệ thống nhiên liệu, dầu nhờn, hệ thống điều khiển kèm Đảm bảo khả hoạt động biển tàu Quản lý khai thác hệ động lực tàu Khai thác,giám sát, đánh giá trì an tồn máy Quản lý nhiên liệu, dầu nhờn Phát hiện, địa nguyên nhân hư hỏng hiệu chỉnh Giám sát hiệu chỉnh điều khiển theo yêu cầu với thiết bị đo chuẩn tàu nhằm đảm bảo an tồn người mơi trường Kỹ quản lý lãnh đạo Giám sát hệ thống điều khiển tự động cho hệ động lực Khai thác PC mạng PC tàu Class (ENG) A x x x x MES -VMU x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Trên bảng 1, theo Quy phạm Đăng kiểm DNV Engine Simulator [3], tiêu chuẩn DNV 2-14, Section khai thác máy tàu, vào lực chuyên môn sau tào tạo hệ thống mô đặt (đào tạo huấn luyện trực ca; có thơng tin nội bộ; khai thác ME hệ thống phục vụ, - theo cột lực chuyên môn, tương ứng với tiêu chuẩn đối chiếu STCW 2010), xây dựng hệ thống mô theo tiêu chuẩn DNV 2010 với CLASS A Đề tài triển khai mơ hệ động lực trạm phát điện cho tàu chở hàng tổng hợp, hệ thống mô đạt cấp độ (loại A) Tuy nhiên, xét hệ thống máy tàu, hệ thống mô xây dựng cho hệ động lực (bao gồm ME HTPV ME, vỏ tàu chân vịt), hệ thống máy chung cho tàu đề tài khơng đặt (do giới hạn kinh phí nội dung đề tài duyệt) Trong bảng liệt kê tiêu chuẩn lực có người học sau đào tạo hệ thống mô xây dựng Đại học Hàng hải Việt Nam (hệ thống mô máy tàu, viết tắt MES –VMU, Marine Engine Simulator -VMU) Theo DNV Standars 2-14, việc phân lớp hệ thống mô dựa ba tiêu chí triển khai vật lý; triển khai theo hoạt động chức triển khai môi trường khai thác máy, cụ thể là: - Triển khai vật lý-1 ([3], Table C1 –Physical realism) theo ME (diesel thấp tốc; trung tốc cao tốc); HTPV cho ME; - Triển khai hoạt động chức năng-2 ([3], Table C2 – Behavioural realism) ME hệ trục, gồm: Mô động lực học hệ thống máy; mô thành phần buồng máy với trình điều khiển liên kết; mô sát với thực tế, thông số giới hạn theo hồ sơ; mô nhiệt độ nước biển, chất lượng dầu đốt, trao đổi nhiệt, - Triển khai môi trường khai thác-3 ([3], Table C3 – Operating enviroment) mô theo: Mức độ tiếng ồn không gian buồng máy (từ0 dB đến mức tối thiểu 100 dB (A)); nhiệt độ nước biển 2.2 Nội dung cần nghiên cứu, xây dựng mô cho hệ động lực Trên sở mục tiêu tiêu chuẩn cần đạt sản phẩm đề tài, nội dung mà đề tài tiến hành thể tóm tắt sau [1] Xây dựng chương trình mơ (hay gọi thiết bị ảo, Virtual Instruments) cho đối tượng cần thực qua hai bước: Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 92 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 MÔ PHỎNG ĐỐI TƯỢNG MƠ HÌNH HĨA ĐỐI TƯỢNG = MƠ PHỎNG MƠ + HÌNH Bước Mơ hình hóa đối tượng mơ hình tương đương với mơ hình vật lý thực (sẽ mơ phỏng) Mơ hình tương đương thường hệ phương trình tốn học xây dựng sở hoạt động chức trình vật lý diễn đối tượng Bước Mơ (triển khai giải nghiệm) mơ hình thu bước phương pháp phù hợp (thường phương pháp số) sử dụng ngôn ngữ lập trình (phần mềm) thích hợp Nội dung mơ mơ hình triển khai LabView, phần mềm đồ họa chuyên nghiệp phần cứng tương ứng cơng ty National Instruments (Hoa kì) Đề tài có nội dung (1) Nghiên cứu, xây dựng ECR-S cho hệ động lực tàu biển chở hàng tổng hợp,34.000 T, gồm mô phỏng: Hoạt động chức ECR-S cho hệ động lực chính; hỗ trợ kĩ thuật, chẩn đốn chuyên gia; điều khiển độ ồn buồng máy tàu biển Điểm sản phẩm chế tạo phần cứng phần mềm tích hợp, sử dụng thành tựu KHCN (cơng nghệ cao từ lập trình nhúng LabView, công nghệ điện tử truyền thông) với kết từ nghiên cứu khoa học chuyên ngành tác từ nhà nghiên cứu nước (2) Nghiên cứu, xây dựng VER cho hệ động lực tàu biển chở hàng tổng hợp, 34.000 T; gồm mô phỏng: Hoạt động chức của các HTPVhệ động lực diesel lai chân vit;̣ chế đợ công tác của diesel tàu biển; vỏ tàu, chân viṭ và khai thác hệ hệ động lực diesel tàu biển; động lự c học hệ động lự c diesel tàu biển Điểm bật (mới) so với mô giới mà hệ thống mô xây dựng ĐHHHVN phân hệ VER cho khai thác hệ động lực diesel lai chân vịt động lực học (dao động xoắn, dao động dọc hệ trục dao động cân máy) Chúng triển khai nghiên cứu, mô hệ động lực tàu biển chở hàng tổng hợp với tải trọng 34.000 TDW, đóng nhà máy đóng tàu Phà Rừng (Hải Phòng) Điểm cho phép lựa chọn loại tàu làm đối tượng mô với lý hồ sơ kỹ thuật tàu đầy đủ, thuận lợi cho triển khai nghiên cứu, xây dựng Với nội dung đặt (đã Hội đồng thẩm định nội dung đề tài cấp quốc gia thống nhất), đề tài thực theo nội dung công việc xây dựng hệ thống mô buồng điều khiển máy (ECR-S) buồng máy ảo VER Trong trình triển khai đề tài, huy động đông đảo nhà khoa học trường với chuyên ngành liên quan (khoa Máy tàu biển, khoa Điện –Điện tử, khoa Đóng tàu, Khoa Cơ sở - Cơ bản) tham gia để đề tài hoàn thành với yêu cầu chất lượng sản phẩm theo quy định [1] Kết luận Hệ thống mô máy tàu biển cần thiết đầu tư nghiên cứu, xây dựng theo hướng đại Việt Nam để nội địa hóa sản phẩm KHCN cao, hướng tới góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nhân lực trình độ cao, hội nhập quốc tế khu vực ngành khai thác máy tàu biển Trong giai đoạn 2015 -2018, đề tài nghiên cứu, đưa hai sản phẩm mô hệ thống (ECR-S VER) để phục vụ đào tạo, huấn luyện thuyền viên nghiên cứu khoa học Sản phẩm mô đáp ứng đào tạo theo STCW 2010 tiêu chuẩn DNV standards 2-14 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] L C Nhớ, Đ Đ Lưu (2015) Thuyết minh đề tài Độc lập cấp Quốc gia năm 2015 “Nghiên cứu, xây dựng mơ hệ động lực trạm phát điện cho tàu biển chở hàng tổng hợp” Mã số ĐTĐLCN: 14/15 Trường ĐHHHVN chủ trì [2] Bộ KHCN (6/2015) Quyết định số 1294/ QĐ-BKHCN v/v phê duyệt Trường Đại học Hàng hải Việt Nam chủ trì nhiệm vụ KH&CN độc lập cấp quốc gia bắt đầu thực từ năm 2015 “Nghiên cứu, xây dựng hệ động lực trạm phát điện cho tàu biển chở hàng tổng hợp” [3] DNVStandard2-14 (số 2.14, 2-2011) https://exchange.dnv.com/publishing/StdCert/201101/Standard2-14.pdf Ngày truy cập 25/3/2015 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 93 ... vịt động lực học (dao động xoắn, dao động dọc hệ trục dao động cân máy) Chúng triển khai nghiên cứu, mô hệ động lực tàu biển chở hàng tổng hợp với tải trọng 34.000 TDW, đóng nhà máy đóng tàu. .. 2010), xây dựng hệ thống mô theo tiêu chuẩn DNV 2010 với CLASS A Đề tài triển khai mô hệ động lực trạm phát điện cho tàu chở hàng tổng hợp, hệ thống mô đạt cấp độ (loại A) Tuy nhiên, xét hệ thống... Nghiên cứu, xây dựng VER cho hệ động lực tàu biển chở hàng tổng hợp, 34.000 T; gồm mô phỏng: Hoạt động chức của các HTPVhệ động lực diesel lai chân vit;̣ chế đợ cơng tác của diesel tàu