Chương 6 : Đi sâu nghiên cứu hệ thống chân vịt mũi tàu B170
6.2. Hệ thống điện điều khiển bước chân vịt (E1S63)
6.2.1. Giới thiệu phần tử
- ENS1: Panel điều khiển bước chân vịt. Có 3 vị trí : tại buồng lái, tại cánh gà bên tay phải và tại cánh gà bên tay trái.
- ENS2: Panel điều khiển bước chân vịt tại buồng điều khiển. - EPS: Panel chọn trụ điều khiển.
- VDR 1: Tín hiệu từ hệ thống điều khiển bước chân vịt gửi tới VDR. - ERS: Bộ điều chỉnh dịch bước.
- EH63: Van trợ động điện thuỷ lực. - PS1: Cảm biến bước “zero” của chân vịt.
a. Panel điều khiển bước chân vịt ENS1 và ENS2:
Panel điều khiển bước ENS1 và ENS2 là những thiết bị của hệ thống điều khiển từ xa dịch bước của chân vịt biến bước.
Chúng được sử dụng cho :
- Phát tín hiệu điều khiển tỷ lệ với giá trị đặt bước chân vịt trên tay điều khiển. - Lựa chọn vị trí điều khiển.
- Chỉ thị giá trị thực tế của bước chân vịt.
73
phụ. Panel điều khiển ENS2 được sử dụng trong trụ điều khiển trong buồng máy.
Cấu trúc của panel : hình 6.2.
Hình 6.2
Trên tấm kim loại hình vng (2) có :
- Chiết áp giá trị đặt R23 gắn với cần điều khiển (1) quay bằng cơ cấu bánh răng. - Bảng mạch in linh kiện bán dẫn.
- Các trụ để đấu dây ra.
Trên các panel điều khiển ENS1 có các đèn chỉ thị bước chân vịt, chiết áp Dimmer(điều chỉnh sáng tối) và nút ấn được khớp với nhau.
Bên ngồi của bản 2 có một cần điều khiển bước chân vịt. Vị trí 0 của bước chân vịt được xác định bằng một chốt cơ học.
Các điốt điện quang được đặt trong một nửa vòng tròn trên các điểm tương ứng với các giá trị 0,25,50,75,100% của bước chân vịt; chúng sẽ chỉ thị những giá trị thực tế của bước chân vịt. Với vị trí “0” của bước chân vịt điốt màu vàng sẽ phát sáng, chân vịt hoạt động sang bên phải sẽ có tín hiệu thơng báo bằng ánh sáng màu xanh lá cây của điốt, chân vịt hoạt động sang bên trái thì tín hiệu thơng báo là ánh sáng màu đỏ của điốt.
Bằng việc ấn nút số 3 của ENS1 sẽ thực hiện việc điều khiển từ trụ điều khiển này. Việc điều khiển được báo hiệu bằng đèn màu vàng, thể hiện bằng điốt định vị ở phía trên bên phải nút ấn của trụ điều khiển.
Sơ đồ khối số (hình 6.3) minh họa nguyên tắc hoạt động của panel điều khiển và q trình kết nối nó với hệ thống điều khiển từ xa.
74 -15V +15V 4 Set pitch Hình 6.3. Nguồn định mức : ±15V
Đầu ra điều khiển điện áp : ±8V Đầu vào điện áp : ±8V
Nguồn định mức cấp cho hệ thống là ±15V. Bằng việc ấn nút số 1P người điều khiển đã thực hiện chế độ điều khiển trên buồng lái, việc điều khiển dịch bước chân vịt từ buồng lái sẽ có tín hiệu báo bằng điốt phát quang ngay trên nút ấn. Tín hiệu đưa từ chân số 4 tới mạch điều khiển dịch bước chân vịt, chiết áp R23 có tác dụng điều chỉnh việc đặt bước chân vịt. Tín hiệu đầu vào số 5 của hệ thống là tín hiệu phản hồi của bộ chỉ báo bước chân vịt ERS , tín hiệu này được đưa tới khối điều khiển chỉ báo bước(1), tín hiệu tiếp tục được gửi
75
tới khối chỉ báo bước(2) gồm các điốt phát quang và được điều chỉnh độ sáng bằng chiết áp R24. Việc làm tối đi của tất cả các điốt trong panel điều khiển ENS1 được thực hiện bằng cách dịch chuyển chiết áp R24 sang bên trái, bằng cách đó người điều khiển có thể quan sát dễ dàng bên ngoài khi trời tối.
b. Panel chọn trụ điều khiển EPS2 :
Panel chọn trụ điều khiển là thành phần của hệ thống bước chân vịt. Nó được dùng trong hệ thống để kết nối với bộ phát tín hiệu liên tục giá trị bước chân vịt với hệ thống điều khiển. Từ một panel điều khiển có thể được kết nối tối đa với 4 bộ chuyển phát tín hiệu bước và 1 hệ thống tự động điều chỉnh tải. Panel lựa chọn làm việc cùng với bộ điều chỉnh bước của ERS.
Cấu trúc của panel:
Panel chọn được gắn trên tường bên trong của bảng điều khiển hoặc trụ điều khiển. Hệ thống điện của panel được lắp ráp từ các linh kiện bán dẫn mà khơng dùng rơle. Chỉ có một rơle dùng để đóng ngắt khi có báo động.
Nguồn cấp cho các thiết bị trong hệ thống là điện áp không đổi ±15V. Sau đây là sơ đồ khối của panel chọn vị trí điều khiển EPS :
76
Hình 6.4
Mơ tả hoạt động:
Panel chọn trụ điều khiển EPS2 là panel trung gian kết nối giữa panel dịch bước chân vịt ERS và panel điều khiển bước chân vịt ENS. Panel chon trụ điều khiển EPS2 được gắn với một contactor K2, contactor này được nối với khoá cơ chân vịt mũi. Khi contactor K2 đóng thì việc điều khiển dịch bước chân vịt chỉ có thể thực hiện được ở buồng máy và việc
77
khởi động hệ thống chân vịt mũi chỉ khi bước chân vịt ở vị trí “0”. Sau khi khởi động xong hệ thống thì contactor K2 mở ra, lúc này bằng cách ấn nút 1,2 hoặc 3 để thực hiện điều khiển từ xa trên buồng lái hoặc hai bên cánh gà. Khi hệ thống chân vịt mũi ngừng hoạt động, contactor K2 tự động đóng lại, bước chân vịt tự động giảm về “0” và việc điều khiển hệ thống được chuyển xuống buồng máy.
Nguồn cấp cho hệ thống là ±15V, nguồn được đưa tới bộ kiểm soát điện áp, khi dao động điện áp vượt q 10% thì bộ kiểm sốt điện áp khoá hệ thống điều khiển và phát tín hiệu báo động. Ba nút ấn 1,2,3 là ba nút ấn chọn trụ điều khiển, có thể từ buồng lái hoặc hai bên cánh gà. Giả sử ta ấn nút số 1 chọn trụ điều khiển trên buồng lái, tín hiệu này đưa tới khối logic và nhớ chọn kênh số 1, tiếp điểm bán dẫn nối tới chân ra 14,16 đóng lại. Tín hiệu điều khiển tỷ lệ với góc đặt bước chân vịt từ ENS vào chân số 14 qua vùng không nhạy 5% qua đầu ra 54 tới bộ điều chỉnh bước chân vịt. Đồng thời đèn báo vị trí điều khiển 1 nối tới chân 16 sáng.
Tương tự khi ta chọn các vị trí 2,3.
Sau đây là đồ thị thể hiện tín hiệu đặt bước chân vịt :
Đường đặc tính (a) thể hiện tín hiệu dịch bước hồn tồn. Đường đặc tính (b) thể hiện tín hiệu bước bị giảm cực đại.
Đường đặc tính ( c ) thể hiện tín hiệu bước bị giảm một phần.
c. Bộ điều chỉnh dịch bước ERS3.
Bộ điều chỉnh dịch bước ERS3 là bộ điều chỉnh bán dẫn có đặc tính tuyến tính được dùng để điều khiển từ xa hệ thống chân vịt mũi.
78
- Nguồn cấp : 220V,50Hz, hoặc 60Hz, công suất dưới 40VA - Đầu vào điều khiển : tín hiệu điện áp ±8V
Sau đây là sơ đồ khối của bộ dịch bước chân vịt ERS :
79
Mơ tả hoạt động:
Tín hiệu vào lấy từ tay điều khiển bước chân vịt ENS thông qua panel chọn vị trí điều khiển EPS. Tín hiệu ra đưa tới điều khiển van trợ động điện thuỷ lực để thực hiện dịch bước chân vịt.
Nguồn cấp cho hệ thống là nguồn 220V, 50Hz hoặc 60Hz. Đầu vào số 4 của hệ thống được lấy từ chân 54 của panel EPS sẽ được so sánh với tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 tại đầu vào của khuếch đại A2, tín hiệu tiếp tục qua bộ khuếch đại A3 và đưa tín hiệu ra chân số 8 tới van trợ động điện thuỷ lực EH63 để thay đổi lượng dầu thực hiện dịch bước chân vịt. Tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 đồng thời cũng đưa ra tín hiệu qua khuếch đại A4 để đưa tới khối chỉ báo bước chân vịt. Chiết áp R101 là chiết áp đặt tín hiệu dich bước lớn nhất về bên phải và chiết áp R102 là chiết áp đặt tín hiệu dịch bước lớn nhất về bên trái. Chiết áp R103 là chiết áp chỉnh định vị trí bước chân vịt ở “0”. Chiết áp R104 để chỉnh định ban đầu giá trị chỉ thị bước. Ở một phiên bản khác người ta có thể dùng biến trở để lấy tín hiệu phản hồi cho mạch điều khiển.
Độ dốc của đường đặc tính về phía trước hay phía sau có thể thay đổi đồng thời bằng cách thay đổi biến trở giữa các đầu nối 24 và 22.
d. Cảm biến bước chân vịt PS1 :
- Cảm biến độ dài chuyển dời CP1(1). - Kết cấu cơ khí (2).
- Ống lót(3). - Thanh giằng(5). - Lị xo(4).
- Vít giới hạn độ dài chuyển dời bước chân vịt của cảm biến(6). - Cơng tắc hành trình(7).
Thơng số kỹ thuật của cơng tắc hành trình(7) :
- Loại : LM10DR.
- Điện áp định mức : 380V,50Hz. - Dòng định mức : 2A.
80
e. Cảm biến độ dài chuyển dời CP1 :
Hình 6.6
1 - Máy phát cấp nguồn.
2 - Cảm biến độ dài chuyển dời. 3 - Cầu chỉnh lưu.
4 - Bộ tổng. 5 - Phin lọc.
Tổng quát :
Cảm biến độ dài chuyển dời kiểu chuyển đổi biến áp vi sai được sử dụng như một thiết bị đo cho :
- Bước chân vịt trong hệ thống điều khiển của chân vịt biến bước
- Điều chỉnh nhiên liệu trong những hệ thống điều khiển tải của động cơ Diesel lai chân vịt biến bước.
Cảm biến biến đổi độ dài chuyển dời thành tín hiệu điện. Nó có thể được đặt trực tiếp trên động cơ diesel.
b. Mô tả, hoạt động :
Cảm biến CP1 là một dạng chuyển đổi biến áp vi sai, cuộn dây của nó được quấn trên lõi trụ rỗng và đặt trong vỏ bảo vệ, được nối với 6 lõi của cáp bọc kim. Vỏ được đổ đầy nhựa tổng hợp để chống lại những tác hại của môi trường. Cuộn dây của cảm biến không thể sửa chữa. Trong lỗ trục của ống là một lõi làm từ ferrit.
Trị số điện áp ra của cảm biến xác định bởi vị trí của lõi, được sau khi chỉnh lưu và lọc trị số tín hiệu đầu ra tỷ lệ với chuyển dịch của lõi.
Nguồn từ máy phát (1) có tần số 1,1 – 1,5KHz được cấp cho cuộn sơ cấp 1-2 của cảm biến độ dài chuyển dời (2). Khi chân vịt đang ở vị trí “0”, chưa có sự chênh lệch điện áp giữa 2 đầu ra (3-4) và(5-6) và tín hiệu đưa tới chỉnh lưu bằng “0”. Khi bước chân vịt khác “0”, sẽ xuất hiện sự chênh lệch điện áp giữa 2 đầu (3-4) và (5-6), tín hiệu tiếp tục được đưa tới cầu chỉnh lưu(3) và tới bộ tổng(4). Sau khi qua phin lọc(5) tín hiệu ra có trị số phụ thuộc vào góc lệch bước chân vịt, cịn dấu của nó phụ thuộc vào chiều dịch của cánh chân vịt.
81
c.Thông số kỹ thuật :
- Khoảng dịch chuyển : ±20mm - Nguồn cấp : 15V ; 1,1÷1,5kHz
f. Tìm hiểu về van trợ động điện thuỷ lực EH63 : a. Tổng quát :
Van trợ động điện thuỷ lực EH63 được thiết kế để hoạt động trong các hệ thống điện thuỷ lực dùng cho việc điều khiển bước của chân vịt chính và chân vịt mũi.
b. Cấu trúc và hoạt động :
EH63 biến đổi tín hiệu điện liên tục thành sự chuyển đổi tỷ lệ của van trượt điều khiển piston của động cơ trợ động.
Van trợ động được thiết kế cho 4 chế độ đầu ra : 16,25,40,63l/giây.
c. Thông số kỹ thuật :
- Khoảng thay đổi của dòng điều khiển : ±400mA. - Điện trở của cuộn dây điều khiển : 28+/-3Ω. - Cảm kháng của cuộn điều khiển : 70±10mH. - Đầu ra cấp dầu : 16,25,40,63l/giây.
- Áp suất định mức : 6,3Mpa. - Áp suất nhỏ nhất : 0,5Mpa.
- Áp suất tối đa của dầu phun : 0,25Mpa.
6.2.2. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống E1S63 :
Việc điều khiển dịch bước từ xa của chân vịt mũi được thực hiện tại 4 vị trí. Ba vị trí trên buồng lái và một vị trí tại buồng máy. Ta giả sử điều khiển tại buồng lái, khi đó thao tác điều khiển được thực hiện tại panel ENS1 tại buồng lái. Ấn nút số 3, tiếp điểm 1P đóng lại khi đó đèn màu vàng trên tay điều khiển số 1 sáng báo cho người điều khiển biết vị trí số 1 đã được chọn. Khi ấn nút số 3 nguồn sẽ được cấp vào chân 17 của panel chọn vị trí điều khiển làm cho khối nhớ và chọn kênh(Memory of chosen post) đóng các tiếp điểm của rơle điện từ tại chân số 16(Lamp 1) và chân số 14(Set pitch) của panel EPS2, tín hiệu đi qua tiếp điểm của rơle điện từ qua khối tạo vùng không nhạy 5% và đi qua điện trở hạn chế 2K tới chân 54 của EPS2. Tại đây tín hiệu tỷ lệ với tín hiệu điện áp đặt từ chiết áp R23 đưa ra tín hiệu đầu vào số 4 của bộ điều chỉnh bước ERS. Đầu ra số 8 của ERS được đưa tới van điện- thuỷ lực EH63 để điều chỉnh dịch bước chân vịt sang vị trí 25% bên phải. Khi chân vịt đã dịch sang phải làm dịch chuyển cảm biến vị trí, tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 trở về làm đầu vào ở chân số 11,12,13,14,15,16 của ERS đi tới so sánh với tín hiệu đặt dịch bước tại đầu vào của khuếch đại A2. Cho tới khi 2 tín hiệu này bằng nhau thì ngừng dịch bước chân vịt. Sau khi đã thực hiện dịch bước chân vịt 25%, tín hiệu từ cảm biến PS1 qua khuếch đại A4 của ERS tới chân số 5 và đi tới khối chỉ báo dịch bước ENS. Khối điều chỉnh chỉ báo
82
bước chân vịt sẽ đóng tiếp điểm tương ứng với đèn chỉ thị bước 25% bên phải làm đèn sáng báo cho người điều khiển biết đã thực hiện xong dịch bước chân vịt. Khi chân vịt hoạt động tín hiệu bước của chân vịt từ panel EPS sẽ được đưa vào module VDR1. Đầu ra của module đưa tới hệ thống VDR đồng thời nó cũng cấp tín hiệu phản hồi trở lại EPS. Việc điều chỉnh bước chân vịt với các giá trị khác nhau của bước và theo chiều ngược lại cũng được thực hiện một cách tương tự như với việc dịch bước với vị trí 25% giá trị của bước chân vịt.
6.3. Hệ thống thuỷ lực của tàu B170.
Hình 6.7
6.3.1. Giới thiệu phần tử của hệ thống :
- A,B : Đầu vào của dầu tới động cơ servo. - C : Lỗ thơng khí.
- F : Dầu tới bôi trơn trục chân vịt. - R : Đầu ra của dầu về két.
6.3.2. Nguyên lý hoạt động :
83
kế để hoạt động trong các hệ thống điện thuỷ lực dùng cho việc điều khiển bước của chân vịt chính và chân vịt mũi.
Trước tiên ta khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực. Dầu được hút vào các đường ống, đi qua van một chiều tới van an toàn. Tại đây áp lực dầu được đo bằng đồng hồ đo áp suất, nếu áp suất dầu quá lớn dầu sẽ được hồi về két, nếu áp suất đủ dầu sẽ đi qua đầu P của két tới phin lọc(2) và tiếp tục qua van điện thuỷ lực. Nếu van điện thuỷ lực chưa mở, dầu sẽ qua đầu R tuần hồn trở về két thơng qua van một chiều R, nếu van điện thủy lực đã được mở bằng tín hiệu điện từ hệ thống điều khiển dầu sẽ qua đầu A hoặc B cấp cho động cơ servo tác động làm quay chân vịt. Dầu tràn thuỷ lực sau khi qua động cơ thuỷ lực sẽ được hồi qua đầu R tới van thường mở R và về két. Két số 3 là két chứa dầu bơi trơn và làm kín, két có 2 đường, một đường được đưa đến để bôi trơn trục chân vịt, đường dầu tràn được hồi về két chứa. Trong két dầu người ta đặt các cảm biến nhiệt độ dầu, cảm biến mức dầu trong két và một bộ sấy dầu. Khi áp lực dầu thuỷ lực thấp sẽ có báo động áp lực dầu thấp và đưa tín hiệu đến khoá mạch thuỷ lực lại.