Đồ án Trang thiết bị tàu contatner B17 – đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển chân vịt mũi

trị bước chân vịt sẽ thay đổi từ 0-100% phải và 0-100% trái.Giá trị 100% là một đại 58 lượng tương đối được hiểu là khi bước đạt đên giá trị này thì công suất của động cơ quay chân vịt đạt giá trị định mức.Thường để tránh quá tải cho động cơ thì tại vị trí này phải có ngắt cuối về điện và bằng cơ khí. Để điều khiển bước chân vịt được an toàn và có hiệu quả thi tại mọi thời điểm ta phải biết được giá trị bước tức thời . Để phục vụ cho điều này thì hệ thống có hệ thống chỉ báo bước chân vịt.Việc xác định bước thông qua đồng hồ chỉ báo bước. Khi bước dịch chuyển thì sẽ có sự thay đổi vị trí của của phần tử cơ khí trên trục.Vì vậy thông qua việc sử dụng cảm biến ta có thể xác định được bước chân vịt. Trong hệ thống chỉ báo bước đầy đủ thì nó có thêm ba mạch điều chỉnh là mạch điều chỉnh “zero”,mạch điều chỉnh 100% phải và mạch điều chỉnh 100% trái. Hệ thống chỉ báo bước hoạt động độc lập bên cạnh hệ thống dịch bước và hệ thống điều khiển động cơ lai chân vịt. Các hệ thống chỉ báo bước hiện nay chủ yếu sử dụng xenxin làm việc ở chế độ chỉ báo hoặc dùng biến trở. 5.1.5. Hệ thống điều khiển bước chân vịt. a. Khái niệm chung: - Các hệ thống điều khiển bước chân vịt phổ biến hiện nay là điện thuỷ lực,trên các đội tàu Việt Nam chủ yếu là của Ba Lan ,Nhật Bản,Tây Âu. - Sơ đồ tổng thể có dạng: Hình 5.5 Đóng nguồn cấp và khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực với lưu lượng không đổi.Bơm sẽ quay với tốc độ không đổi n và dầu thuỷ lực sẽ được hút từ két đưa đến khối van điện từ. Trong trường hợp mà không có tín hiệu điều khiển thì dầu được hồi về két. Trong trường hợp có tín hiệu điều khiển phải (trái) van điện từ có điện cấp dầu điều khiển cơ cấu dịch bước tương ứng. 59 b. Các chế độ hoạt động: Có hai chế độ hoạt động cơ bản là chế độ điều khiển đơn giản và chế độ điều khiển lặp. - Chế độ đơn giản: Khi có tác động của người điều khiển thì van có điện va bước dịch chuyển.Khi không tác động nữa thì van mất điện va bước dừng ở đó.Để biết được giá trị bước ta nhìn vào đồng hồ chỉ báo bước. Hình 5.6 A1,A2: Hai tiếp điểm đóng kín lại khi chuyển sang chế độ điều khiển đơn giản. B1,B2: Mạch gồm những khoá khống chế như ngắt cuối… - Khi tay điều khiển ở vị trí 0 : v.s = 0 v.p = 0 - Khi tay điều khiển ở vị trí s (phải) : v.s = 1 v.p = 0 -Khi tay điều khiển ở vị trí p (trái) : v.s = 0 v.p = 1 - Chế độ lặp: Ở chế độ này,khi tay điều khiển đạt giá trị bao nhiêu thì bước dịch chuyển bấy nhiêu % và dừng lại ở đó. 60 Hình 5.7 Hàm điều khiển có dạng như sau: y = A1. Vr(VR1) – A2. Vr(VR2). - Khi bẻ tay điều khiển sang trái (10%) khi đó sẽ xuất hiện tín hiệu tương ứng y > 0, làm cho cuộn a có điện.Khi đó bước được dịch chuyển sang trái và y giảm dần. Đến khi y=0 thì a mát điện,bước dừng lại ở vị trí tương ứng. - Trường hợp điều khiển ngược lại diễn ra tương tự. - Hệ thống có một số đặc điểm như sau : Do có vùng không nhạy,mạch khuếch đại,sai số của khâu truyền cơ khí nên chắc chắn gây ra sai số điều khiển nhất định Các hệ số A1,A2 có thể điều chỉnh được. Các biến trở VR1,VR2 là loại chuyên dụng có tuổi thọ cao, độ tiếp xúc tốt,trong nhiều trường hợp nó được đặt trong két dầu cách điện.Các mạch khuếch đại hiện nay phổ biến dùng các linh kiện điện tử rời,các mạch khuếch đại thuật toán,sử dụng các kênh analog… 5.1.6. Đánh giá về ưu nhược điểm của hệ thống chân vịt mũi biến bước. Ưu điểm : - Động cơ lai chân vịt không cần đòi hỏi quá cao về khả năng thay đổi tốc độ cũng như thay đổi về chiều quay. Nếu là động cơ điện thì chỉ cần sử dụng động cơ lồng sóc cũng đáp ứng đủ các yêu cầu điều khiển. - Hệ thống chân vịt biến bước có thể sử dụng tất cả các loại động cơ làm động cơ sơ cấp lai chân vịt mà không cần các động cơ yêu cầu cao về chất lượng thay đổi tốc độ cũng như thay đổi chiều quay. Có thể sử dụng các loại động cơ diesel trung và cao tốc để làm 61 giảm trọng lượng thiết bị hay cũng có thể sử dụng các động cơ điện rotor lồng sóc lai chân vịt làm tăng độ tin cậy của hệ thống. - Việc điều khiển tốc độ và chiều chuyển động của tàu thông qua điều khiển bước chân vịt là nhẹ nhàng và cơ động hơn so với thay đổi tốc độ cũng như chiều quay của động cơ lai, làm giảm thời gian quá độ trong điều khiển, nâng cao tính cơ động và tính an toàn trong điều động cũng như trong các chế độ hành trình. Có thể sử dụng các hệ thống tự động hoá và điều khiển hiện đại trong hệ thống chân vịt biến bước. - Với sự kết hợp điều khiển giữa điều khiển tốc độ động cơ lai và bước chân vịt thì hệ thống cho phép sử dụng tối đa công suất động cơ trong giới hạn kinh tế nhất. - Với việc điều khiển bước chân vịt ở vị trí “0” khi khởi động, tải trên trục động cơ khi khởi động được giảm xuống giá trị nhỏ nhất. Làm giảm thời gian khởi động động cơ và cải thiện tốt quá trình khởi động cho động cơ. Với các ưu điểm vượt trội trên so với hệ thống chân vịt có bước cố định thì hệ thống chân vịt biến bước ngày càng được sử dụng phổ biến đặc biệt trên các tàu công trình, các tàu quân sự, các tàu nghiên cứu, thăm dò cũng như trên các tàu vận tải. Nhược điểm của hệ thống : - Hệ thống chân vịt biến bước có cấu tạo phức tạp, hệ thống điều khiển với nhiều chức năng điều khiển đặc biệt khi sử dụng các hệ thống điều khiển hiện đại yêu cầu người khai thác, vận hành, sửa chữa phải có trình độ chuyên môn nhất định. - Hệ thống chân vịt biến bước thường có giá thành cao hơn so với hệ thống chân vịt có bước cố định. 5.2. Giới thiệu chung về hệ thống chân vịt mũi tàu B170. 5.2.1. Các thông số kĩ thuật của chân vịt : Chân vịt mũi của tàu B170 là loại chân vịt biến bước với số cánh chân vịt là Z=3 và đường kính chân vịt Ds = 1160mm. Chất liệu bên ngoài của trục chân vịt là thép cácbon, còn chất liệu của trục và cánh chân vịt làm bằng hợp kim đồng - thiếc. Động cơ lai chân vịt là động cơ dị bộ rotor lồng sóc xoay chiều 3 pha có công suất là N = 750KW và có tốc độ quay là n1= 1187rpm. Khi động cơ lai chân vịt quay sẽ làm chân vịt quay với tốc độ n2= 408rpm. Các thông số kĩ thuật của hệ thống thuỷ lực : - Công suất của động cơ lai bơm thủy lực : Ne = 4,8KW. - Tốc độ quay : ne = 1140rpm. - Nguồn cấp : 3x440V, 60Hz. - Tốc độ truyền của bơm thuỷ lực : 30l/phút với tốc độ ne=1140rpm. - Nguồn sấy có công suất : 500W. 62 - Nguồn cấp cho thiết bị sấy tối đa là 230V AC. 5.2.2. Các vị trí điều khiển : Có 4 vị trí điều khiển : - Điều khiển tại buồng lái. - Điều khiển tại buồng điều khiển trung tâm. - Hai vị trí điều khiển tại hai cánh gà. - Nguồn cấp cho hệ thống : 230V AC. 63 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 công tắc Q cấp nguồn cho toàn 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 khoá không 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. + Đầu ra chân “0” đưa tín hiệu điều khiển khi mức dầu thuỷ lực trong két thấp. Chân 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. - Không 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 : Người điều khiển có thể dừng bơm thuỷ lực bằng cách ấn nút S7(dừng tại chỗ) hoặc 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 công 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 không 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 yêu cầu thêm công 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 áp thông qua tiếp điểm của aptomat Q2 được đặt toàn bộ vào động cơ, hoàn thành khởi động thông qua biến áp tự ngẫu. Khi động cơ lai chân vịt hoạt động, đèn S4/H13(xanh)(7/8) sáng báo chân vịt mũi đang hoạt động. Đồng thời rơle K20(6/3) có điện đóng tiếp điểm K20(2/8) cấp nguồn cho bộ đếm thời gian hoạt động H của hệ thống, tiếp điểm K20(8/2) đóng lại báo hệ thống chân vịt mũi hoạt động tới buống lái, tiếp điểm K20(8/1) mở ra cắt nguồn vào mạch khoá không cho điều khiển khởi động hệ thống ở buồng lái, tiếp điểm K20(8/5) đóng lại cấp nguồn cho quạt gió làm mát hoạt động. Giả sử quá trình khởi động hệ thống chân vịt mũi bị sự cố tín hiệu đầu ra chân “5” của bộ xử lý trung tâm A5 có tín hiệu đưa tới buồng điều khiển trung tâm để xử lý. Chân “4” của module A8 XO16N1 có tín hiệu làm đèn H24(đỏ)(7/6) sáng báo khởi động hệ thống chân vịt mũi bị sự cố. Lúc đó nguời điều khiển cần ấn nút S8/H23(5/2) để RESET lại toàn bộ hệ thống và bắt đầu quá trình khởi động lại, khi ấn S8/H23 tín hiệu sẽ được cấp vào chân “13” của module A6 XI16E1, tín hiệu ra ở chân “5” của module A8 XO16N1 làm đèn S8/H23(xanh lục) sáng báo đã RESET lại hệ thống. Sau khi đã khởi động hệ thống chân vịt mũi với bước chân vịt ở vị trí “0”, hệ thống dịch bước chân vịt ENS1 và ENS2 sẵn sàng hoạt động để điều khiển bước chân vịt. Nguồn 230V AC, 40VA cấp nguồn cho mạch dịch bước và cấp cho rơle K26(3/3). Rơle K26 có điện đóng tiếp điểm K26(5/4) đưa tín hiệu vào chân “11” của mudule A6 XI16E1 báo tín hiệu đã có nguồn cấp cho bộ dịch bước chân vịt ERS. Dừng hệ thống : Khi muốn dừng hệ thống chân vịt mũi, trước hết ta đưa tay điều khiển bước chân vịt về vị trí “0”, khi bước chân vịt đã về vị trí “0” tiếp điểm của cảm biến vị trí S0(4/9) đóng lại đưa tín hiệu vào chân số “7” của A5, tín hiệu ra ở chân số “13” của module A8 làm đèn H16(trắng)(7/7) sáng báo bước chân vịt đã về vị trí “0”. Ta ấn nút S5(4/6), tín hiệu dừng sẽ được đưa vào chân số “1” của bộ xử lý trung tâm A5. Module đầu ra XO16N1 đưa ra tín hiệu tại chân số “3” làm rơle K14(6/4) có điện. K14 có điện đóng tiếp điểm K14(2/5) lại cấp nguồn cho cuộn cắt của aptomat Q2. Aptomat Q2 mở ra cắt nguồn cấp cho động cơ lai chân vịt. Rơle K25(7/4) có điện đóng tiếp điểm K25(8/5) đưa tín hiệu báo động cơ lai chân vịt dừng hoạt động tới buồng lái. Đồng thời đèn H18(đỏ)(7/9) sáng báo động cơ lai chân vịt dừng hoạt động. 70 Dừng sự cố bằng các nút dừng sự cố : Hãng “ABB Zamech” thiết kế có 4 vị trí để dừng sự cố hệ thống chân vịt mũi, đó là các vị trí ở buồng điều khiển chân vịt mũi, ở 2 bên cánh gà và ở buồng lái. Giả sử người điều khiển dừng sự cố ở buồng máy, ấn nút S2 sẽ làm mất nguồn cấp từ aptomat Q1 từ bảng điện chính cho hệ thống, dẫn đến hệ thống dừng hoạt động. Tương tự khi ta dừng sự cố ở các vị trí khác, nó cũng dẫn đến mất nguồn cấp từ bảng điện chính cho hệ thống. Duy trì trạng thái sẵn sàng hoạt động của hệ thống : Khi hệ thống chân vịt mũi ngừng hoạt động ta phải duy trì trạng thái sẵn sàng hoạt động cho hệ thống. Bằng cách đóng cầu dao S11 cấp nguồn 230V 60Hz cho mạch sấy. Trước tiên nguồn sẽ được cấp cho rơle K21(8/7). Rơle K21 có điện đóng tiếp điểm K21(6/9) đưa làm đèn H10(6/9) sáng báo thiết bị sấy đang hoạt động, đồng thời tiếp điểm K21(8/5) đóng lại báo thiết bị sấy đang hoạt động tới buồng điều khiển trung tâm. Tiếp theo nguồn 230V sẽ được cấp cho một điện trở sấy 500W để sấy cho két dầu, nhiệt độ dầu được sấy tới 40oC thì cảm biến nhiệt độ dầu trong két mở ra ngắt nguồn vào điện trở sấy. Đồng thời nguồn được cấp cho điện trở sấy 200W để sấy cho động cơ lai chân vịt mũi, một điện trở sấy 200W sấy cho bộ khởi động biến áp và một điện trở sấy 60W sấy cho tủ điều khiển. Khi có tín hiệu khởi động hệ thống chân vịt mũi thì mạch sấy tự động được cắt nguồn bởi 2 tiếp điểm K17(8/8) và K4(8/9) mở ra. 6.1.3. Các báo động, bảo vệ của hệ thống điều khiển. a. Báo động, bảo vệ quá tải của động cơ lai chân vịt mũi : Để bảo vệ quá tải cho động cơ lai chân vịt, hệ thống điều khiển được thiết kế với 2 cấp bảo vệ quá tải cho động cơ. Đó là rơle nhiệt KJ1 bảo vệ cấp quá tải với dòng I=1161A và rơle dòng cực đại KU bảo vệ quá tải với dòng là I=1230A. Trong quá trình hoạt động nếu xảy ra quá tải với động cơ thì rơle nhiệt KJ1(3/8) và rơle bảo vệ dòng cực đại KU(3/8) sẽ tác động đóng tiếp điểm KJ1(4/6) và KU(4/7) lại đưa tín hiệu vào các đầu vào “2,3” của bộ xử lý trung tâm A5. Tín hiệu ra ở chân số “3” của A7 XO16N1 làm rơle K14 có điện đóng tiếp điểm K14(2/5) đưa tín hiệu vào cuộn mở của aptomat Q2 làm aptomat Q2 mất điện, mất nguồn cấp vào động cơ lai chân vịt làm động cơ ngừng hoạt động. Khi động cơ ngừng hoat động sẽ làm mất tín hiệu ra ở chân số “6” của A7 làm rơle K17 mất điện mở tiếp điểm K17(2/2) không cho phép khởi động hệ thống. Đầu ra của module A8 XO16N1 có tín hiệu làm rơle K23(7/3) có điện đóng tiếp điểm K23(8/1) đưa tín hiệu báo động tới buồng điều khiển trung tâm. Đèn H19(đỏ)(7/8) sáng báo động cơ đang bị quá tải. Chân số “3” của module A8 có tín hiệu làm rơle K25(7/4) có điện đóng tiếp điểm K25(8/4) báo động cơ dừng hoạt động tới buồng lái, đồng thời đèn H18(đỏ)(7/8) sáng báo động cơ dừng sự cố. b. Bảo vệ quá nhiệt động cơ lai chân vịt mũi : Động cơ lai chân vịt mũi được bảo vệ quá nhiệt bằng bộ bảo vệ quá nhiệt A1(3/8). Khi 71 xảy ra quá nhiệt của cuộn dây trong động cơ lai chân vịt, điện trở của nhiệt điện trở PTC với hệ số nhiệt điện trở dương đặt trong cuộn dây của động cơ lai chân vịt tăng lên, bộ A1 sẽ tác động đóng tiếp điểm A1(5/3) đưa tín hiệu vào chân “9” của module đầu vào XI16E1. Tín hiệu ra ở chân số “3” của A7 XO16N1 làm rơle K14 có điện đóng tiếp điểm K14(2/5) đưa tín hiệu vào cuộn mở của aptomat Q2 làm aptomat Q2 mất điện, mất nguồn cấp vào động cơ lai chân vịt làm động cơ ngừng hoạt động. Khi động cơ ngừng hoat động sẽ làm mất tín hiệu ra ở chân số “6” của A7 làm rơle K17 mất điện mở tiếp điểm K17(2/2) không cho phép khởi động hệ thống. Tín hiệu ra ở chân số “1” của module A8 làm rơle K23(7/3) có điện đóng tiếp điểm K23(8/1) báo động cơ lai chân vịt bị quá tải tới buồng máy, đồng thời đèn H19(đỏ)(7/9) sáng báo động cơ bị quá tải. c. Bảo vệ thấp áp của aptomat Q1 : Khi điện áp cấp từ bảng điện chính không đủ, rơle bảo vệ thấp áp U< của Q1 sẽ tác động mở aptomat Q1 làm mất nguồn cấp cho hệ thống, hệ thống sẽ dừng sự cố. d. Bảo vệ ngắn mạch : Dòng ngắn mạch sẽ gây ra những hậu quả thiệt hại rất to lớn đối những thiết bị nó đi qua vẩic cho lưới điện, vì vậy hệ thống đã bố trí bảo vệ ngắn mạch cho động cơ lai chân vịt mũi bằng aptomat Q1, khi bị ngắn mạch sẽ cắt aptomat Q1 ra làm hệ thống dừng sự cố. Bảo vệ ngắn mạch chung cho hệ thống điều khiển bằng cầu chì F3. e. Báo động lỗi hệ thống chân vịt mũi : Quá trình khởi động của chân vịt mũi như đã nói ở phần trên cần phải thoả mãn một số các điều kiện mới cho phép khởi động hệ thống. Khi chưa thoả mãn hết các điều kiện đưa ra, tín hiệu đầu ra số “0” của A5 đưa tín hiệu đến báo hệ thống chân vịt mũi bị lỗi tới hệ thống báo động. Lúc này người điều khiển cần kiểm tra lại các điều kiện, khi đủ các điều kiện hệ thống yêu cầu mới được phép khởi động hệ thống. 6.2. Hệ thống điện điều khiển bước chân vịt (E1S63) : Hệ thống E1S63 dùng để điều khiển bước chân vịt từ xa. Hệ thống có thể dùng cho tất cả các chân vịt mũi của hãng ABB Zamech và các hãng khác với điều kiện áp suất dầu của động cơ servo không vượt quá 6,3Mpa(63kG/cm2). Hệ thống E1S63 cho phép điều khiển dịch bước liên tục từ các trụ điều khiển( 3 vị trí trên buồng lái ) và dưới buồng máy. 72 Hình 6.1 6.2.1. Giới thiệu phần tử(Sơ đồ 8041756-2- hình 6.1) : - 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. Panel điều khiển ENS1 được sử dụng trên buồng lái, trên các trụ điều khiển chính hoặc 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 vuông (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 ngoài 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 thông báo bằng ánh sáng màu xanh lá cây của điốt, chân vịt hoạt động sang bên trái thì tín hiệu thông 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 quá 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 không 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 Mô 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 quá 10% thì bộ kiểm soát 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 hoàn toàn. 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 : Hình 6.5 79 Mô 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). - Lò xo(4). - Vít giới hạn độ dài chuyển dời bước chân vịt của cảm biến(6). - Công tắc hành trình(7). Thông số kỹ thuật của công 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, còn 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 thông khí. - F : Dầu tới bôi trơn trục chân vịt. - R : Đầu ra của dầu về két. 6.3.2. Nguyên lý hoạt động : Trên tàu B170 người ta kết hợp sử dụng van trợ động điện - thuỷ lực EH63 được thiết 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 hoàn trở về két thông 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 bôi 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. 6.4. Một số vấn đề khi khai thác, bảo dưỡng và chỉnh định hệ thống. 6.4.1. Khai thác hệ thống. Hệ thống chân vịt mũi của tàu B170 do hãng “ABB Zamech” thiết kế phức tạp hơn rất nhiều so với những tàu khác, vì vậy người điều khiển hệ thống phải là người có trình độ chuyên môn cao và kinh nghiệm. Trước tiên người điều khiển phải cấp nguồn cho hệ thống bằng cách : - Đóng aptomat Q cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống điều khiển chân vịt mũi. - Đóng aptomat F1(1/8) cấp nguồn 230V cho mạch điều khiển và đưa nguồn 230V tới ổ cắm G1. - Đóng aptomat F2 (1/8) cấp nguồn cho mạch điều khiển contactor AT-C(2/8) khởi động động cơ lai chân vịt. - Điện áp 230V AC qua V1(3/8) cho đầu ra là điện áp 24V DC cấp cho khối điều khiển trung tâm A5 07KR51(4/8) đồng thời cấp cho modul đầu vào A6 XI16E1(5/8), modul đầu ra A7 XO16N1(6,7/8). Sau khi đã cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống, người điều khiển cần kiểm tra các điều kiện cần thiết để khởi động động cơ bơm dầu thuỷ lực và động cơ lai chân vịt, sau đó mới được phép khởi động : - Người điều khiển cần chắc chắn aptomat cấp nguồn từ bảng điện chính Q1 đã được đóng, mức dầu trong két thuỷ lực đủ, động cơ lai bơm thuỷ lực không bị quá tải, hệ thống không bị dừng sự cố. Sau đó ấn nút S6/H15( cho khởi động tại chỗ) hoặc ấn S( cho điều khiển từ xa) để khởi động động cơ bơm dầu thuỷ lực. Tín hiệu được xử lý qua PLC để khởi 84 động bơm dầu thuỷ lực và đèn S6/H15(xanh) sáng báo động cơ bơm dầu thuỷ lực đã hoạt động. - Đối với khởi động động cơ lai chân vịt, người điều khiển cần kiểm tra những điều kiện sau mới cho phép khởi động : Có ít nhất 2 máy phát đang công tác trên lưới để đảm bảo công suất khởi động, aptomat cấp nguồn từ bảng điện chính Q1 đã được đóng, bước chân vịt phải đang ở vị trí “0”, không có quá tải động cơ lai chân vịt và quá nhiệt cuộn dây đặt trong động cơ lai. Sau khi đã kiểm tra đủ điều kiện để có thể khởi động, ấn nút S4/H13(tại chỗ) hoặc nút ấn S(từ xa) để khởi động động cơ lai chân vịt. Việc khởi động động cơ lai chân vịt được thông qua biến áp tự ngẫu sẽ có tác dụng giảm dòng khởi động khi khởi động động cơ. Đèn S4/H13(xanh) sáng báo động cơ lai chân vịt đã hoạt động, đồng thời quạt gió làm mát cũng hoạt động. Khi việc khởi động bơm dầu thuỷ lực và động cơ lai chân vịt hoàn tất, người điều khiển bắt đầu thực hiện dịch bước chân vịt : - Chọn vị trí điều khiển bước chân vịt tại buồng lái, 2 bên cánh gà hoặc tại buồng máy. Đưa tay điều khiển tín hiệu dịch bước sang vị trí 25,50,75,100% bên phải hoặc bên trái để đặt tín hiệu dịch bước cho chân vịt. - Tín hiệu đưa đưa qua bộ điều chỉnh bước ERS và cuối cùng đưa tới điều khiển van điện-thuỷ lực để thực hiện dịch bước. - Sau khi thực hiện dịch bước chân vịt, tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 sẽ đưa tới bộ ERS và đưa tới panel chỉ thị dịch bước chân vịt. Khi chân vịt đã thực hiện dịch bước thì tín hiệu tín hiệu phản hồi từ cảm biến PS1 sẽ được so sánh với tín hiệu đặt bước, cho đến khi 2 tín hiệu trùng nhau thì sẽ ngừng điều khiển. Người điều khiển sẽ thấy có đèn sáng ở vị trí mà tay điều khiển đưa tới báo quá trình dịch bước đã hoàn thành. 6.4.2. Một số chỉnh định của hệ thống : Những thiết bị như van an toàn, vị trí “0” của bước chân vịt và bộ khuếch đại tín hiệu dịch bước được chỉnh định khi chạy thử hệ thống. - Kiểm tra hệ thống dầu : Trước khi kiểm tra hệ thống dầu, người kiểm tra cần tháo cảm biến PS1 được gắn với trục chân vịt và cho bơm chạy, sau đó kiểm tra áp suất dầu bơm phải đảm bảo từ 1.0- 2.5Mpa. - Chỉnh định phạm vi điều khiển bước : R101 và R102 là 2 chiết áp điều chỉnh phạm vi điều khiển bước của chân vịt mũi về phía hay bên phải của tàu. Chúng được đặt trên bảng điện tử của khối dich bước ERS, chiết áp R101 chỉnh định về phía bên trái, chiết áp R102 chỉnh định về phía bên phải. - Chỉnh định sơ bộ phạm vi bộ hiển thị bước : Khi kiểm điều chỉnh bộ hiển thị bước, người điều khiển nên chỉnh định ở vị trí panel 85 điều khiển ở 2 bên mạn. Chiết áp R104 được đặt trên ERS sẽ điều chỉnh khuếch đại của tín hiệu đo bước chân vịt và cho điện áp ra là khoảng 7,5V±0,1V. - Chỉnh định bước “zero” của chân vịt : Chỉnh định bước “zero” được hiểu là phải chỉnh định sao cho bước của chân vịt bằng 0 khi tay điều khiển ở vị trí 0 và sự đạp nước của chân vịt là không có.Mục đích nhằm đảm bảo an toàn cho tàu và khởi động động cơ lai chân vịt với momen khởi động bé nhất. Phương pháp chỉnh định: -Khi tàu ở trên đốc cạn: quan sát độ mở của cánh chân vịt,xác định độ mở chính xác bằng 0, đánh dấu vị trí 0. -Khi tàu ở dưới nước: ta nhìn vào mức độ đạp nước và khi không còn đạp nước thi dánh dấu vị trí 0 của bước chân vịt. -Thông thường nhà chế tạo đánh dấu sẵn vị trí 0. Chỉnh 0 đạt được khi mức độ đạp nước của chân vịt băng 0.Khi đó tay điều khiển ở vị trí 0 và tín hiệu ra sau khuếch đại cấp vào cơ cấu thực hiện bằng 0.Bằng cách điều chỉnh R103 ta điều chỉnh được tín hi tương ứng. -Chỉnh 100% phải và 100% trái: 100% phải(trái) được hiểu là tải lớn nhất của hệ thống chân vịt.Tương ứng với vị trí này thì động cơ lai chân vịt hoạt động ở chế độ định mức. Thực hiện tăng dần bước lên và đo công suất công suất của động cơ lai, đến khi P = Pdm thì tương ứng với bước bằng 100%.Đánh dấu vị trí bước là 100%,chỉnh ngắt cuối. Ở chế độ 100% phải(trái) của bước chân vịt thì phải đạt được: tay điều khiển phải chỉ tương ứng 100%,đồng hồ chỉ báo 100% 86 KẾT LUẬN Sau thời gian 3 tháng tìm hiểu và nghiên cứu cộng thêm sự giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp và các thầy giáo trong khoa, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy Lê Văn Ba. Đến nay bản đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành, bản đồ án tốt nghiệp của em đã nghiên cứu được các nội dung sau: Phần I : Trang thiết bị tàu container B170. Trong đó em đã giới thiệu về hệ thống năng lượng điện chung của tàu thông qua sơ đồ L40001(801,901,1001…).Qua đó đã giới thiệu được nguyên lí hoạt động của các sơ đồ điều khiển như đóng cắt aptomat,hoà đồng bộ máy phát,hệ thống tư động điều chỉnh điện áp và các chế độ báo động bảo vệ trạm phát. Cũng ở phần 1 em đã thuyết minh các sơ đồ điều khiển các hệ thông điện điển hình trên tàu gồm có hệ thống bơm lacanh,hệ thống neo-tời quấn dây,hệ thống tự động cân bằng tàu,hệ thống nồi hơi. Phần II : Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển chân vịt mũi. Trong phần này em đã nói lên được tổng quan về hệ thống chân vịt mũi vầ đi sâu nghiên cứu về hệ thống chân vịt mũi tàu container B170.Trong đó nghiên cứu chi tiết về hệ thống điều khiển chân vịt,cơ cấu dịch bước và hệ thống thuỷ lực. Đồ án của em đã hoàn thành đúng thời gian qui định và đúng theo yêu cầu của đề tài được giao. Tuy nhiên trong đồ án không tránh khỏi một vài thiếu sót rất mong được sự góp ý của các thầy và các bạn sinh viên để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng,ngày 25 tháng 01 năm 2010 Sinh viên : Lê Đức Lâm 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO. [1].K.S Bùi Thanh Sơn: Trạm phát điện tàu thuỷ. Hải Phòng, Đại Học Hàng Hải. [2] K.S Lưu Đình Hiếu: Truyền động điện tàu thuỷ. Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội-2004. [3] Tài liệu kỹ thuật tàu container B170. Nhà máy đóng tàu BẠCH ĐẰNG [4] K.S Đặng Minh Tân: Hệ thống tự động. Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam-2000.