Chương 6 : Đi sâu nghiên cứu hệ thống chân vịt mũi tàu B170
6.1. Hệ thống điều khiển chân vịt mũi của tàu B170
6.1.1. Giới thiệu phần tử trong sơ đồ mạch điện(sơ đồ CG2882-01)
Sơ đồ CG2882-01(1/8):
- Q: Aptomat cấp nguồn 3x440V, 60Hz, 5,5kW. - M3 : Động cơ lai bơm thuỷ lực.
- K4: Công tắc tơ khống chế hoạt động của động cơ lai bơm thuỷ lực.
- KJ4: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ lai bơm thuỷ lực. - F4: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho động cơ.
- F1: Aptomat cấp nguồn cho mạch điều khiển.
- T4: Biến áp hạ áp 440V/230V cấp nguồn cho mạch điều khiển. - F2: Aptomat cấp nguồn 230V cho mạch điện.
- F3: Cầu chì bảo vệ thiết bị điện sử dụng ổ cắm G1. - G1: Ổ cắm lấy nguồn 230V.
Sơ đồ CG2882-01(2/8):
- S2: Nút ấn dừng sự cố.
- Q1: Aptomat cấp nguồn tại bảng điện chính.
- Q2, Q3: Aptomat trong hệ thống biến áp tự ngẫu khởi động. - H: Đồng hồ đếm thời gian hoạt động của chân vịt mũi. - K4: Công tắc tơ cấp nguồn cho mạch thuỷ lực.
Sơ đồ CG2882-01( 3/8):
- F5: Cầu chì.
- KJ1: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ lai chân vịt. - V1: Bộ nguồn 230V AC/24V DC.
- A1: Bộ bảo vệ quá nhiệt cho động cơ lai chân vịt - KU: Rơle bảo vệ dòng cực đại.
- P1: Đồng hồ ampe đo dòng động cơ lai chân vịt.
Sơ đồ CG2882-01( 4/8):
- A5: Bộ xử lý trung tâm.
- S: Nút ấn khởi động chân vịt mũi tại buồng máy. - S4/H13: Nút ấn khởi động chân vịt mũi tại chỗ. - S5: Nút ấn dừng hoạt động tại chỗ.
- S: Nút ấn dừng hoạt động tại buồng máy.
- LR1 : Cảm biến mức dầu thuỷ lực trong két thấp. - PR1 : Cảm biến áp lực dầu của động cơ servo thấp.
64
- PR2 : Cảm biến áp lực dầu của động cơ servo rất thấp. - S0 : Tay điều khiển bước chân vịt đang ở vị trí “0”
Sơ đồ CG2882-01(5/8):
- A6: Module đầu vào kĩ thuật số.
- S6/H15: Nút ấn cấp nguồn cho mạch thuỷ lực tại chỗ. - S: Nút ấn cấp nguồn cho mạch thuỷ lực tại buồng máy. - S7: Nút ấn dừng cấp nguồn cho mạch thuỷ lực tại chỗ. - S: Nút ấn dừng cấp nguồn cho mạch thuỷ lực tại buồng máy.
Sơ đồ CG2882-01(6/8)
- A7: Module đầu ra kĩ thuật số.
- K11÷K20, K28, K29 : Các rơle trung gian. - H1(trắng) : Đèn báo nguồn đã được cấp.
- H2(vàng) : Đèn báo hệ thống sẵn sàng hoạt động. - H6(đỏ) : Đèn báo mức dầu thuỷ lực trong két thấp. - H7(đỏ) : Đèn báo áp lực dầu của động cơ servo thấp. - H8(đỏ) : Đèn báo áp lực dầu của động cơ servo rất thấp. - H10(xanh) : Đèn báo điện trở sấy hoạt động.
Sơ đồ CG2882-01(7/8):
- A8: Module đầu ra kĩ thuật số. - K22÷K25, K27: Các rơle trung gian - S10 : Nút ấn thử đèn.
Sơ đồ CG2882-01( 8/8):
- S11: Công tắc chọn chế độ đóng mở nguồn sấy thiết bị sấy. - E1: Điện trở sấy cho tủ điều khiển.
6.1.2. Nguyên lý hoạt dộng : a. Chuẩn bị hệ thống :
Đóng cơng tắc Q cấp nguồn cho tồn bộ hệ thống điều khiển chân vịt mũi :
- Đóng aptomat F1(1/8) qua biến áp T4(440V/230V) cấp nguồn cho mạch điều khiển và đưa nguồn 230V tới ổ cắm G1.
- Đóng aptomatF2 (1/8) cấp nguồn cho mạch điều khiển contactor AT-C(2/8) để khởi động động cơ lai chân vịt và các mạch điều khiển khác.
- Điện áp 230V AC qua V1(3/8) cho đầu ra là điện áp 24VDC cấp cho khối điều khiển trung tâm 07KR51(4/8) đồng thời cấp cho modul đầu vào A6 XI16E1(5/8), modul đầu ra A7 XO16N1(6,7/8).
- Nguồn cấp 24V làm đèn H1(trắng)(6/1) sáng báo nguồn đã được cấp cho hộp điều khiển.
65
Để thực hiện điều khiển chân vịt mũi thì các tín hiệu đầu vào được đưa qua bộ xử lý trung tâm.
Bộ xử lý trung tâm gồm :
- Module CPU A5 07KR51(central unit) :
+ Nguồn cấp cho CPU A5 là nguồn một chiều 24V.
+ Có 8 đầu vào của CPU A5, các đầu vào của bộ CPU A5 nhận mỗi lệnh khác nhau. Chân “0” nhận lệnh khởi động động cơ lai chân vịt mũi. Chân “1” nhận lệnh dừng động cơ lai chân vịt. Các chân 2÷7 là các tín hiệu bảo vệ. Chân “2,3” nhận tín hiệu báo động cơ lai chân vịt mũi bị quá tải. Chân “4” nhận tín hiệu báo mức dầu trong két thấp. Chân “5” nhận tín hiệu báo áp suất dầu vào động cơ servo thấp. Chân “6” báo tín hiệu áp suất dầu vào động cơ servo rất thấp. Chân “7” báo bước chân vịt đang ở vị trí “0”
+ Tín hiệu đầu ra của A5 các chân “1,2,3” được đưa tới hệ thống kiểm tra, giám sát, đầu ra “5,6,7,8” đưa ra tín hiệu điều khiển tại buồng máy.
- Module đầu vào A6 XI16E1 gồm :
+ Nguồn cấp cho module là nguồn 24VDC.
+ Các đầu vào chân “0,1” lấy tín hiệu nguồn từ bảng điện chính. Chân “2,3” lấy tín hiệu vào qua biến áp tự ngẫu. Chân “4” lấy tín hiệu khởi động hệ thống thuỷ lực. Chân “5” lấy tín hiệu dừng hệ thống thuỷ lực. Chân “6” báo hệ thống thuỷ lực đang hoạt động. Chân “7” báo động cơ lai bơm thuỷ lực bị quá tải. Chân “8” lấy tín hiệu Reset trạng thái của đèn. Chân “9” báo cuộn dây nhiệt độ cao của động cơ lai chân vịt mũi bị quá tải. Chân “10” là chân dự phòng. Chân “11” báo nguồn cấp tới hệ thống dịch bước. Chân “12,13” báo hệ thống đang được điều khiển bằng tay.
- Module đầu ra A7 XO16N1 gồm :
+ Nguồn cấp cho module là nguồn một chiều 24V.
+ Đầu ra chân “0,1” đưa tới điều khiển đóng, mở aptomat Q1. Đầu ra chân “2,3” đưa tới điều khiển đóng mở aptomat Q2. Đầu ra “4,5” đưa tới điều khiển đóng, mở aptomat Q3. Đầu ra chân số “6” đưa tín hiệu điều khiển khố khơng cho khởi động hệ thống chân vịt mũi. Đầu ra chân số “7” đưa tín hiệu khởi động, dừng hệ thống thủy lực. Chân số “8” đưa tới báo sẵn sàng khởi động hệ thống chân vịt mũi. Chân số “9” báo tín hiệu yêu cầu khởi động thêm máy phát để đủ công suất khởi động chân vịt mũi. Chân số “10” đưa tín hiệu báo chân vịt mũi đang hoạt động. Chân số “11,12” đưa tín hiệu bảo vệ áp lực dầu của động cơ servo thấp và rất thấp. Chân số “13” đưa tín hiệu báo mức dầu thuy lực trong két thấp. Chân số “14,15” đưa tín hiệu báo áp lực dầu của động cơ servo thấp và rất thấp.
- Module đầu ra A8 XO16N1 gồm :
+ Nguồn cấp là nguồn một chiều 24V.
66
số “1” đưa tín hiệu điều khiển khi động cơ lai chân vịt bị quá tải. Chân số “2” đưa tín hiệu điều khiển giảm bước chân vịt. Chân số “4,5,6,7” đưa tín hiệu ra báo động lần lượt là khởi động hệ thống chân vịt bị lỗi, reset hệ thống, quá tải cho động cơ lai bơm thuỷ lực và quá tải cho động cơ lai chân vịt. Chân số 8 lấy tín hiệu báo không đủ công suất để khởi động hệ thống. Chân số “9” báo nguồn được cấp từ bảng điện chính. Chân số “10” báo chân vịt đang hoạt động. Chân số “11” báo công suất đã đủ để khởi động hệ thống. Chân số “12” báo hệ thống thuỷ lực đã hoạt động. Chân số “13” báo bước chân vịt đang ở vị trí “0”. Chân số “14” báo bước chân vịt đang giảm về “0”. Chân số “15” báo hệ thống điều khiển chân vịt mũi ngừng hoạt động.
b. Điều khiển hệ thống thuỷ lực.
Khởi động tại chỗ động cơ lai bơm thuỷ lực :
Điều kiện khởi động :
- Aptomat cấp nguồn cho hệ thống chân vịt mũi từ bảng điện chính Q1, K1 đã được đóng.
- Khơng có dừng sự cố : S2(2/8) đóng lại.
- Mức dầu thuỷ lực trong két đủ : Cảm biến LR1(4/8) mở ra.
- Động cơ lai bơm không bị quá tải : rơle nhiệt KJ4(1/8) chưa tác động.
Bằng cách ấn nút S6/H15(5/8) ta cấp nguồn khởi động cho động cơ lai bơm dầu thuỷ lực. Tín hiệu khởi động đưa vào chân “4” của module đầu vào A6 XI16E1. Tín hiệu đầu ra chân “8” của module A7 XO16N1 đưa tín hiệu khống chế đèn H2(Ready to start)(vàng), khi đèn H2 sáng cho phép khởi động.
Tín hiệu ra ở chân “7” của module đầu ra A7 XO16N1 cấp nguồn cho rơle K18(6/8) đưa tín hiệu mở hệ thống thuỷ lực. Rơle K18 có điện đóng tiếp điểm K18(2/9) lại cấp nguồn cho contactor K4(2/9). Contactor K4 có điện đóng tiếp điểm K4(1/3) lại cấp nguồn khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực, đồng thời đóng tiếp điểm K4(5/8) cấp tín hiệu vào chân “6” của module đầu vào XI16E1 báo hệ thống thuỷ lực đang hoạt động. Tín hiệu đầu ra tại chân “12” của module A7 có tín hiệu làm đèn S6/H15 (xanh)(7/8) sáng báo hệ thống thuỷ lực đang hoạt động. Tiếp điểm K4(8/1) đóng lại báo hệ thống thuỷ lực đang hoạt động tới buồng điều khiển trung tâm. Tiếp điểm K4(8/9) mở ra ngắt hệ thống sấy dầu.
Khởi động từ xa động cơ lai bơm thuỷ lực :
Người điều khiển thực hiện việc điều khiển từ xa bơm thuỷ lực tại buồng điều khiển trung tâm bằng cách ấn nút S. Quá trình khởi động tương tự như khởi động tại chỗ. Tiếp điểm K4(5/8) đóng lại đưa tín hiệu vào chân “6” của module A6 XI16E1 thực hiện việc điều khiển từ xa ở buồng điều khiển trung tâm.
Dừng bơm thuỷ lực :
67
ấn nút S(dừng từ xa trên buồng máy). Khi đó sẽ mất tín hiệu vào chân số “5” của module A6 XI16E1, tín hiệu ra tại chân số “7” của module A7 XO16N1 bị mất, do đó mất nguồn rơle K18(6/8). Rơle 18 mất điện mở tiếp điểm K18(2/9) cắt nguồn vào contactor K4. Contactor K4 mất điện mở tiếp điểm của nó ở mạch động lực làm dừng bơm. Tiếp điểm K4(8/1) mở ra báo bơm thuỷ lực ngừng hoạt động tới buồng điều khiển trung tâm. Đồng thời tiếp điểm K4(8/9) đóng lại chờ nguồn cấp tới hệ thống sấy dầu.
Báo động và bảo vệ của hệ thống thuỷ lực :
- Bảo vệ quá tải của động cơ lai bơm thuỷ lực :
Động cơ lai bơm thuỷ lực được bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt KJ4(1/8). Khi xảy ra quá tải KJ4 sẽ tác động mở tiếp điểm KJ4(2/9) làm cho contactor K4 mất điện. Contactor K4 mất điện mở tiếp điểm của nó ở mạch động lực làm cho động cơ lai bơm thuỷ lực ngừng hoạt động. Đồng thời tiếp điểm KJ4(5/9) đóng lại đưa tín hiệu báo động vào chân “7” của bộ xử lý trung tâm A5. Đầu ra của module A8 XO16N1 có tín hiệu làm đèn H20(đỏ)(7/8) sáng báo động cơ lai bơm thuỷ lực đang bị quá tải.
- Bảo vệ mức dầu trong két thuỷ lực thấp :
Khi mức dầu trong két thuỷ lực bị thấp thì cảm biến LR1(4/8) sẽ tác động đóng tiếp điểm LR1(4/8) lại đưa tín hiệu báo động vào đầu vào số “4” của bộ xử lý trung tâm A5. Đầu ra ở chân “0” của module A8 XO16N1có tín hiệu làm rơle K22(7/2) mất điện, tiếp điểm K22(8/2) mở ra báo động mức dầu thuỷ lực trong két thấp tới buồng điều khiển trung tâm. Tiếp điểm K22(8/9) mở ra. Đèn H6(đỏ)(6/8) sáng báo mức dầu thuỷ lực trong két thấp.
- Bảo vệ áp suất dầu của động cơ servo thấp :
Trong trường hợp áp suất dầu của động cơ servo thấp dưới 1Mpa cảm biến PR1 sẽ tác động mở tiếp điểm PR1(4/8) làm mất tín hiệu báo vào đầu số “5” của bộ xử lý trung tâm A5. Đầu ra chân “11” của module A7 XO16N1 có tín hiệu làm rơle K28(6/8) mất điện, mở tiếp điểm K28(8/3) đưa tín hiệu báo động áp suất dầu thấp tới buồng điều khiển trung tâm. Tiếp điểm K28(8/5) mở ra báo động tới buồng lái. Đồng thời đèn H7(đỏ)(6/8) sáng báo áp suất dầu của động cơ servo thấp.
- Bảo vệ áp suất dầu của động cơ servo rất thấp :
Khi áp suất dầu giảm xuống thấp hơn giá trị 0.8MPa thì cảm biến PR2 sẽ tác động mở tiếp điểm PR2(4/8) lại đưa tín hiệu báo động vào đầu số “6” của bộ xử lý trung tâm A5. Đầu ra của module A7 XO16N1 tại chân “12” có tín hiệu làm rơle K29(6/8) có điện, mở tiếp điểm K29(8/4) đưa tín hiệu báo động tới buồng điều khiển trung tâm. Đèn H8(đỏ)(6/8) sáng báo áp suất dầu của động cơ servo rất thấp.
- Báo động mức dầu trong két làm kín trục chân vịt cao :
Khi nhiệt độ dầu bôi trơn trục chân vịt cao, cảm biến LR2(8/7)(cảm biến mức dầu trong két làm kín trục chân vịt) mở ra báo động trên buồng điều khiển trung tâm mức dầu
68
trong két cao.
c. Hệ thống điều khiển.
Sau khi hệ thống thuỷ lực hoạt động, hệ thống dịch bước ERS sẽ hoạt động để điều khiển bước chân vịt. Khi tay điều khiển bước chân vịt S0 ở vị trí “0” tín hiệu được cấp vào chân “7” của bộ xử lý trung tâm A5, tín hiệu đầu ra chân “13” của module A8 có tín hiệu làm đèn H16(trắng)(7/8) sáng báo vị trí bước chân vịt đang ở vị trí “0”. Khi bước chân vịt ở vị trí “0” ta bắt đầu cấp nguồn cho động cơ lai chân vịt mũi.
Khởi động động cơ lai chân vịt :
Điều kiện khởi động :
- Bước chân vịt đang ở vị trí “0”.
- Có ít nhất 2 máy phát đang cơng tác ở trên lưới.
- Động cơ lai chân vịt không bị quá tải : rơle nhiệt KJ1 chưa tác động. - Aptomat cấp nguồn cho chân vịt từ bảng điện chính Q1,K1 đã được đóng. - Nhiệt độ của cuộn dây đặt trong động cơ lai chân vịt không bị quá tải.
Bằng cách ấn nút S4/H13(4/8)(tại chỗ) hoặc ấn nút S(từ xa) ta đưa tín hiệu khởi động động cơ lai chân vịt mũi vào bộ xử lý trung tâm A5. Tín hiệu khởi động được đưa vào qua chân “0” của A5. Giả sử công suất nguồn khơng đủ lớn để có thể khởi động động cơ lai chân vịt, quá trình khởi động sẽ diễn ra như sau : Tín hiệu ra ở chân số “8” của module A8 làm rơle K27(7/2) khống chế không cho khởi động khi công suất nguồn quá thấp tác động. Đèn H11(7/1)( đỏ) sáng báo công suất nguồn không đủ để khởi động hệ thống. Đầu ra ở chân số “9” của module A7 có tín hiệu làm rơle K19(6/3)(yêu cầu thêm công suất từ bảng điện chính) có điện. Rơle K19 có điện, tiếp điểm K19(8/3) đóng lại đưa tín hiệu u cầu thêm cơng suất tới khối quản lý nguồn PMS, đồng thời đóng tiếp điểm K19 ở bảng điện chính cấp nguồn cho rơle K20A. Tiếp điểm rơle K20A đóng lại đưa tín hiệu tới khối quản lý tải công suất lớn ZDM 401(LOAD MAN. UNIT) và đưa tới khởi động máy phát để tăng công suất nguồn cấp khởi động chân vịt.
Khi công suất đã đủ để khởi động động cơ lai chân vịt, rơle K27(7/2) mất nguồn, đèn báo H11 tắt. Tiếp điểm RG(5/8) đóng lại, đưa tín hiệu vào chân số “14” của module A6 cho phép khởi động động cơ lai chân vịt. Ấn nút khởi động lần thứ 2 để thực hiện khởi động lại động cơ lai chân vịt, rơle K17(6/8) có điện đóng tiếp điểm K17(2/6) cho phép khởi động động cơ lai chân vịt qua biến áp tự ngẫu. Để giảm dòng khởi động người ta thực hiện viêc khởi động động cơ lai chân vịt mũi qua biến áp tự ngẫu. Khi đó bằng cách đóng áptomát Q2 và Q3 ta sẽ thay đổi cách đấu nối của các cuộn dây làm giảm dòng khởi động của động cơ. Rơle K15(6/8) có điện đóng tiếp điểm K15(2/6) lại cấp nguồn vào cuộn đóng YC của aptomat Q3, tiếp điểm của Q3(2/5) mở ra khống chế không cho Q2 hoạt động. Lúc này động cơ lai chân vịt được khởi động với điện áp thấp hơn điện áp định mức thông qua biến áp tự
69
ngẫu. Tiếp đó khi tốc độ động cơ tăng lên và dòng khởi động giảm dần, đầu ra chân số “2” và chân số “5” của molule A7 có tín hiệu làm cho rơle K13(6/4) và rơle K16(6/7) có điện. Rơle K16 có điện đóng tiếp K16(2/7) cấp nguồn cho cuộn cắt của aptomat Q3, tiếp điểm thường đóng của Q3(2/5) đóng lại. Rơle K13(6/4) có điện làm tiếp điểm K13(2/5) đóng lại, nguồn được cấp cho cuộn đóng YC của aptomat Q2. Khi đó động cơ đã được gia tốc và điện