− của phương trỡnh 2.35 cho thấy xu thế tăng lờn của mức
6.1. Tự động điều chỉnh nhiệt độ của nhiờn liệu
Hỡnh 6.1 thể hiện sơ đồ một hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ của nhiờn liệu dựng hơi nước.
Nhiờn liệu từ bơm cấp đi qua bầu hõm dựng hơi tới thiết bị phun nhiờn liệu của nồi hơi. Thiết bị cảm ứng nhiệt độ được đặt trờn đường ống dẫn nhiờn liệu từ bầu hõm đến thiết bị phun. Bộ điều chỉnh sẽ điều chỉnh độ mở của van để thay đổi lượng hơi vào bầu hõm.
Một số hệ thống dựng bầu hõm điện, việc điều chỉnh nhiệt độ dầu cú thể thụng qua việc thay đổi số cuộn hõm hoặc thay đổi cường độ dũng điện hoặc điện ỏp đưa vào cuộn hõm.
bầu hâm
tới nồi hơi bđc khí nén hơi vào hơi ra van điều chỉnh
từ bơm dầu tới
Hỡnh 6.1: Tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiờn liệu
6.2.Tự động điều chỉnh quỏ trỡnh thổi muội
Nhiờn liệu sử dụng cho nồi hơi thường là loại dầu FO cú tỉ trọng lớn, nhiều tạp chất hoặc dầu bẩn. Loại nhiờn liệu này khi đốt chỏy sinh ra rất nhiều muội bẩn bỏm vào thành vỏch, dàn ống làm giảm khả năng trao đổi nhiệt, tăng sức cản dẫn tới quỏ trỡnh chỏy kộm, hiệu suất của nồi hơi giảm. Thổi muội là cụng việc quan trọng trong quỏ trỡnh vận hành nồi hơi, việc thực hiện đều đặn và cú hiệu quả quỏ trỡnh này sẽ làm sạch cỏc bệ mặt trao đổi nhiệt, cỏc dàn vỏch ống cải thiện khả năng trao đổi nhiệt, giảm phản ỏp trong nồi hơi, tăng chất lượng quỏ trỡnh chỏy. Để thổi muội cú thể dựng hơi nước hoặc khớ nộn. Hơi nước thường được dựng để thổi muội do cú nhiệt độ cao khi thổi vào khụng làm mất nhiệt, gõy ứng suất đồng thời hiệu quả cao do khả năng làm sạch tốt.
Quỏ trỡnh thổi muội được tự động húa nhằm giảm sức lao động, trỏnh sai sút. Hệ thống tự động điều khiển việc thổi muội cú thể dựng khớ nộn, thủy lực, điện hoặc kết hợp.
Qui trỡnh hoạt động của thiết bị thổi muội: Tớn hiệu bắt đầu một chu trỡnh thổi muội do một rơ le thời gian tạo ra (rơ le này quyết định chu kỳ thổi muội: 2, 4 hay 6… giờ). Khi cú tớn hiệu bắt đầu, van khớ/hơi nước chớnh được mở ra đưa khớ nộn/hơi tới tỳc trực tại cỏc ống thổi muội (nếu cú nhiều ống), đồng thời cú tớn hiệu đưa ống thổi muội thứ nhất vào hoạt động, van của ống thổi muội thứ nhất mở, cơ cấu dịch chuyển ống thổi muội (tịnh tiến hoặc xoay trũn) bắt đầu làm việc. Sau một khoảng thời gian hoặc sau một số lần dịch chuyển van cấp khớ/hơi nước của ống số 1 đúng lại, cơ cấu dịch chuyển cũng dừng lại. Tiếp theo lần lượt cỏc ống thổi muội sẽ được đưa vào hoạt động. Sau khi ống thổi muội cuối cựng kết thỳc, hệ thống trở về trạng thỏi nghỉ, rơ le thời gian bắt đầu đếm lại đến chu trỡnh làm việc tiếp theo.
Hỡnh 6.2 là sơ đồ hệ thống tự động điều khiển quỏ trỡnh thổi muội bằng khớ nộn hoặc hơi nước.
1 và 2: cỏc van tiết lưu 3, 4 và 5: cỏcpiston
air supply: khớ điều khiểnvào reservoir: bỡnh chứa khớ nộn
pilot valve: van điều khiểncấp khớ tới đúng mở van điều khiển chớnh
main air valve: van điều khiển chớnh distributor: thiệt bị phõn phối
ratchet gear: cơ cấu bỏnh răng cú cỏ hóm (chỉ cho bỏnh răng quay theo một chiều)
blower: ống thổi muội blowing air/steam: khớ nộn/hơi nước vào ống thổi muội
Khớ nộn điều khiển cú ỏp suất 7KG/cm2, khớ nộn/hơi nước thổi muội cú ỏp suất 7-9KG/cm2
Khi cú tớn hiệu bắt đầu, khớ điều khiển được nạp vào bỡnh chứa khớ nộn qua van tiết lưu 1. Van điều khiển đang đúng. Khi bỡnh chứa khớ nộn được nạp đầy van điều khiển mở, khớ nộn tới mở van điều khiển chớnh, đồng thời khớ nộn tiết lưu qua van 2 ra ngoài. Khi van điều khiển chớnh mở, khớ nộn tới phần trờn của piston 3 đẩy nú đi xuống làm cơ cấu bỏnh răng xoay đi một răng, bộ phận phõn phối được xoay tương ứng với vị trớ của một ống thổi muội. Khớ nộn từ van điều khiển chớnh qua thiết bị phõn phối tới phớa trờn của piston 4, đẩy nú đi xuống làm mở van cấp khớ nộn/hơi nước, quỏ trỡnh thổi muội của ống thổi muội này bắt đầu. Khi khớ nộn trong bỡnh chứa tiết lưu ra ngoài, ỏp suất giảm, van điều khiển đúng lại, van điều khiển chớnh bị mất khớ điều khiển nờn cũng đúng lại và khớ nộn từ cỏc khụng gian phớa trờn piston xả ra ngoài. Tiếp theo khớ nộn lại được nạp vào bỡnh chứa, một chu trỡnh mới lại bắt đầu.
Hệ thống kiểu điện sẽ dựng cỏc mụ tơ để dịch chuyển ống thổi muội và mở van.
Đ7. Tự động điều khiển quỏ trỡnh đốt và dừng nồi hơi Mục tiờu của bài học
Sau khi hoàn thành tốt bài học này sinh viờn sẽ cú khả năng:
- Giải thớch được trỡnh tự đốt và dừng nồi hơi
- Giải thớch được một số thuật toỏn điều khiển nồi hơi
Quỏ trỡnh tự động đốt và dừng nồi hơi là một quỏ trỡnh thực hiện tuần tự cỏc thao tỏc điều khiển cỏc thiết bị đốt như bơm dầu, quạt, bướm giú, thiết bị đốt mồi và thiết bị đốt chớnh để bắt đầu đốt và dừng đốt một cỏch an toàn và tin cậy.
Chương trỡnh tự động đốt nồi được kớch hoạt bằng tớn hiệu từ cụng tắc ỏp suất hơi (khi ỏp suất hơi giảm tới một mức nào đú) và thụng thường sẽ lần lượt qua cỏc bước sau:
- Bật bơm dầu, bật hõm dầu.
- Thụng giú trước khi đốt (Pre-purge): quạt giú (force draft fan) chạy và bướm giú (air damper) mở hết cỡ để cấp khụng khớ vào trong buồng đốt đuổi hết khớ sút và hơi dầu nếu cú. Sau khi kết thỳc quạt sẽ tạm thời tắt và bướm giú sẽ tạm thời được đúng lại.
- Đốt mồi (Pilot burning): chạy bơm dầu cung cấp dầu đốt mồi (thường là dầu DO), mở van cấp dầu vào thiết bị đốt mồi (pilot burner) và đỏnh lửa.
- Đốt chớnh (Main burning): mở van cấp dầu vào thiết bị đốt chớnh (main burner), chạy lại quạt giú và mở to bướm giú.
- Kiểm tra xem cú ngọn lửa trong buồng đốt khụng. Nếu cú thỡ dừng thiết bị đốt mồi. Tiếp tục kiểm tra ngọn lửa trong buồng đốt, nếu cú thỡ tiếp tục cấp dầu vào thiết bị đốt chớnh và duy trỡ quỏ trỡnh đốt. Nếu khụng cú ngọn lửa trong buồng đốt thỡ dừng quỏ trỡnh đốt, bỏo động và tiến hành thụng giú sau khi đốt (post-purge).
Chương trỡnh tự động dừng đốt cũng được kớch hoạt bằng tớn hiệu từ cụng tắc ỏp suất hơi (khi ỏp suất hơi tăng đạt một mức nào đú) và thụng thường sẽ lần lượt qua cỏc bước sau:
- Cắt dầu vào thiết bị đốt chớnh (đúng van dầu).
- Thụng giú sau khi đốt (Post-purge): mở hết cỡ bướm giú, quạt vẫn chạy, khụng khớ được cấp vào buồng đốt để đuổi khớ sút và hơi dầu.
- Dừng quạt, dừng bơm dầu.
Hỡnh vẽ 7.1 và 7.2 thể hiện cỏc thuật toỏn điều khiển quỏ trỡnh đốt nồi hơi phụ.
Cõu hỏi ụn tập chương 4
1. Tớnh chất động học của tua bin tàu thủy
2. Ảnh hưởng của cỏc thụng số chế tạo đến quỏ trỡnh chuyển tiếp trong tua bin
3. Chỳ thớch hỡnh vẽ, giải thớch nguyờn lý hoạt động và nờu đặc điểm của một bộ điều chỉnh vũng quay tua bin (cú hỡnh vẽ kốm theo).
4. Chỳ thớch hỡnh vẽ, giải thớch nguyờn lý hoạt động và nờu đặc điểm của hệ thống tự động điều chỉnh ỏp suất bộ làm kớn (cú hỡnh vẽ kốm theo).
5. Chỳ thớch hỡnh vẽ, giải thớch nguyờn lý hoạt động và nờu đặc điểm của hệ thống tự động điều chỉnh bầu ngưng hơi (cú hỡnh vẽ kốm theo).
Chương 5. Tự động Điều chỉnh và điều khiển cỏc thiết bị phụ
Trong lĩnh vực tàu thuỷ, ngoài cỏc hệ thống tự động điều khiển và điều chỉnh trang bị cho động cơ điờzen và hệ động lực, cũn cú cỏc hệ thống tự động điều khiển cỏc thiết bị và quỏ trỡnh phục vụ nhằm giảm số lượng thuyền viờn, nõng cao tớnh an toàn và tớnh kinh tế... Cỏc thiết bị và quỏ trỡnh này thường là: mỏy nộn khớ và hệ thống khớ nộn, bơm la canh, thiết bị phõn ly dầu nước và hệ thống la canh, điều chỉnh nhiệt độ nước mỏt, dầu nhờn, điều chỉnh độ nhớt của nhiờn liệu, mỏy lọc và hệ thống lọc dầu... Chương này sẽ đề cập đến một số hệ thống tự động quan trọng thường gặp ở trờn tàu.
Đ1. Tự động điều khiển mỏy nộn khớ Mục tiờu của bài học
Sau khi hoàn thành tốt bài học này sinh viờn sẽ cú khả năng:
- Nờu được thuật toỏn điều khiển mỏy nộn khớ
- Giải thớch được sơ đồ điều khiển một hệ thống mỏy nộn khớ
Hệ thống khớ nộn cung cấp khụng khớ nộn ở cỏc ỏp suất khỏc nhau phục vụ cho việc khởi động động cơ diezel lai chõn vịt, lai mỏy phỏt, điều chỉnh, điều khiển, vệ sinh... Phần trung tõm của hệ thống khớ nộn là mỏy nộn khớ; nú nộn khớ vào bỡnh chứa đến ỏp suất quy định và hoạt động để duy trỡ ỏp suất khớ nộn trong một khoảng nhất định. Cỏc động cơ lai mỏy nộn cú thể là động cơ diesel hoặc động cơ điện, tuy nhiờn trờn thực tế động cơ điện thường được sử dụng phổ biến vỡ vậy trong phần tiếp theo sẽ đề cập chủ yếu đến cỏc hệ thống động cơ điện - mỏy nộn giú.
Trong hệ thống tự động điều khiển, đối tượng điều khiển là tổ hợp động cơ điện - mỏy nộn và thụng số điều chỉnh chớnh là ỏp suất khớ nộn. Cỏc chức năng thường thấy của hệ thống tự động điều khiển mỏy nộn khớ là:
- Điều khiển hoạt động của mỏy nộn để duy trỡ ỏp suất khớ nộn trong một khoảng nhất định - Bảo vệ động cơ - mỏy nộn khi bị quỏ tải, mất ỏp lực dầu, nước mỏt...
- Điều khiển hoạt động của van xả nước, giảm tải
- Đếm thời gian làm việc của mỏy nộn phục vụ cho bảo dưỡng và sửa chữa
Mỏy nộn khớ thường được điều khiển hoạt động theo nguyờn tắc On-Off và trờn cơ sở ỏp suất khớ nộn trong chai giú. Cú thể mụ tả thuật toỏn điều khiển hoạt động của mỏy nộn giú như sau: Nếu ỏp suất khớ nộn trong bỡnh chứa giảm đến ỏp suất khởi động mỏy nộn thỡ
Nếu cỏc điều kiện hoạt động đều thỏa món thỡ cấp điện cho động cơ điện lai mỏy nộn, đồng thời mở van giảm tải (van giảm tải và van xả nước thường được kết hợp thành một van). Động cơ khởi động và mỏy nộn hoạt động khụng tải trong một thời gian nhất định (thường là một vài giõy). Sau một thời gian thỡ đúng van giảm tải, mỏy nộn bắt đầu nộn khớ vào trong bỡnh chứa.
Cỏc điều kiện khởi động mỏy nộn thường là: động cơ-mỏy nộn khụng bị dừng sự cố hoặc nếu bị dừng sự cố thỡ đó được hoàn nguyờn (reset), cỏc nguồn cấp điện bỡnh thường, nỳt khởi động khụng bị khúa.
Nếu cỏc điều kiện hoạt động khụng thỏa món thỡ khụng cho động cơ - mỏy nộn hoạt động, khởi động mỏy nộn khỏc và bỏo động.
Sau khi mỏy nộn đó hoạt động thỡ định kỳ mở van xả nước của cỏc cấp nộn trong một thời gian nhất định.
Nếu ỏp suất dầu bụi trơn thấp, nhiệt độ khớ nộn ra cao quỏ mức, hoặc động cơ điện bị quỏ tải thỡ dừng mỏy nộn để bảo vệ đồng thời đưa tớn hiệu bỏo động.
Nếu ỏp suất khớ nộn trong bỡnh chứa tăng đạt ỏp suất dừng mỏy nộn thỡ:
Mở van xả nước - giảm tải để động cơ mỏy nộn hoạt động khụng tải một thời gian. Sau đú ngắt điện, dừng mỏy nộn. Van xả nước vẫn mở.
cooling water inlet to starter to starter lo pressure switch 0.1MPa ON (1K ON) co o li ng w at er o ut le t drain trap press. gauge (1st) cooler (1st) 2nd stage pressure gauge air compressor type h - 373
blow off silencer magnetic valve (for unloader) pressure gauge (oil) test piece plug pt1/4 pressure gauge (water) water pump
water safety valve oil pump safety valve (1st) 2nd stage cooler to starter pressure switch auto start-stop 2.0Mpa ON 2.9Mpa Off (20.4k on 29.6k off) check valve piston water checker 2nd stage safety valve thermo switch 90C On 80C off to starter air tank p start = 30 p stop = 25 áp suất khí nén máy nén van giảm tải - xả nuớc on off on off
không tải xả nuớc theo chu kỳ không tải
t
t
t
Hỡnh 1.1: Đồ thị biểu thị chu kỳ làm việc của mỏy nộn khớ
Hỡnh 1.1 là cỏc đồ thị thể hiện trạng thỏi hoạt động của mỏy nộn theo ỏp suất khớ nộn trong bỡnh chứa và hoạt động của van giảm tải xả nước. Trong cỏc giai đoạn xả nước mỏy nộn vẫn làm việc nhưng khụng nộn khớ vào bỡnh chứa. Thời gian xả nước thường rất ngắn nờn trờn đồ thị thay đổi ỏp suất khụng thể hiện điều này.
Hỡnh 1.2: Hệ thống mỏy nộn khớ
Cụng tắc ỏp suất Pressure Switch Auto Start-Stop cảm biến ỏp suất trong bỡnh chứa (Air Tank) để điều khiển hoạt động của mỏy nộn. Hoạt động của cỏc van xả nước (Magnetic Valve for Unloader) được điều khiển nhờ cỏc rơ le thời gian.
Cụng tắc nhiệt độ (Thermo switch) tạo tớn hiệu dừng để bảo vệ mỏy nộn trong trường hợp nhiệt độ khớ nộn cao. Cụng tắc ỏp suất dầu bụi trơn (LO Pressure Switch) tạo tớn hiệu dừng để bảo vệ mỏy nộn trong trường hợp ỏp suất dầu bụi trơn thấp.
Trong một hệ thống khớ nộn thường cú một vài mỏy nộn để tăng hệ số dự trữ. Trong trường hợp này cỏc mỏy nộn thường được đặt để tự động hoạt động ở cỏc ỏp suất khỏc nhau. Vớ dụ hệ thống khớ nộn ỏp suất 30KG/cm2 với hai mỏy nộn thỡ một mỏy nộn cú thể được đặt để hoạt động ở 28KG/cm2, dừng ở 30KG/cm2 cũn mỏy nộn kia được đặt để hoạt động ở 25KG/cm2, dừng ở 30KG/cm2. Mục đớch của việc đặt ỏp suất hoạt động khỏc nhau là để trỏnh trường hợp hai mỏy nộn cựng khởi động một lỳc làm phụ tải điện tăng cao và để tối ưu húa hoạt động của cỏc mỏy nộn.
Đ2. Tự động điều khiển bơm la canh Mục tiờu của bài học
Sau khi hoàn thành tốt bài học này sinh viờn sẽ cú khả năng:
- Nờu được thuật toỏn điều khiển bơm la canh
- Giải thớch được sơ đồ điều khiển một hệ thống bơm la canh
Hệ thống la canh (Bilge system) cú nhiệm vụ bơm dồn nước từ đỏy tàu hoặc cỏc hố la canh (hầm hàng hoặc buồng mỏy) về kột chứa và xả nước la canh đó qua phõn ly, làm sạch dầu ra ngoài mạn tàu. Trong phần sau đõy chỉ đề cập đến hệ thống la canh buồng mỏy.
Hệ thống tự động điều khiển bơm la canh buồng mỏy thường cú cỏc chức năng sau:
- Điều khiển hoạt động của bơm la canh để bơm dồn nước từ cỏc hố la canh (bilge well) về kột chứa (bilge tank)
- Kiểm soỏt nồng độ dầu trong nước la canh xả ra ngoài mạn (oil content monitoring) - Đếm thời gian làm việc của bơm la canh (time counting)
Bơm la canh được điều khiển theo nguyờn tắc On – Off dựa trờn cơ sở mức nước trong hố la canh. Thuật toỏn điều khiển như sau:
Khi mức nước trong hố la canh tăng tới mức khởi động bơm thỡ đưa tớn hiện cấp điện cho động cơ điện lai bơm đồng thời mở van hỳt của hố la canh tương ứng (van hỳt thường là van đúng mở bằng điện hoặc khớ nộn và thường đúng, chỉ mở khi mức la canh cao làm bơm hoạt động). Khi mức nước trong hố la canh giảm tới mức dừng bơm thỡ ngắt điện và đúng van hỳt của hố la canh tương ứng.
Nếu bơm la canh hoạt động trong thời gian quỏ dài thỡ tạo tớn hiệu bỏo động. Mục đớch của bỏo động này là để cảnh bỏo người khai thỏc trong trường hợp bơm la canh hoạt động mà khụng dừng được (do rũ rỉ nhiều hoặc do bơm khụng hỳt được).
Khi dựng bơm la canh để bơm nước qua thiết bị phõn ly và xả nước ra ngoài mạn thỡ thiết bị cảm biến nồng độ dầu trong nước sẽ liờn tục kiểm tra cỏc mẫu nước xả ra ngoài mạn (sampling water). Nếu nồng độ dầu trong nước vượt quỏ 15 phần triệu (15ppm) thỡ thiết bị này sẽ tạo tớn hiệu dừng bơm hoặc đúng van xả ra mạn và mở van tuần hoàn nước về kột chứa.
Khụng phải hệ thống la canh nào cũng cú đầy đủ cỏc chức năng điều khiển như trờn cú những hệ thống bơm la canh chỉ hoạt động bỏn tự động nghĩa là người khai thỏc phải khởi động bơm