TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BỘ MÔN: ĐIỆN TÀU THỦY

BÀI GIẢNG

HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÀU THUỶ II

TP. HCM , T12 / 2013 1

YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT

Tên học phần : HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÀU THUỶ II Bộ môn phụ trách giảng dạy: Điện tàu thủy Khoa phụ trách: Khoa Điện - ĐTVT Mã học phần: 031004 Tổng số tín chỉ : 2 TS tiết Lý thuyết Thực hành, NK Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học

38 38 Môn học trước:

Sinh viên cần phải học qua môn cơ sở chuyên ngành LTM, Máy điện, CS truyền động điện, Mô hình hóa TBĐ, PLC và mạng TTCN, KTS và ĐKLG Mục tiêu của học phần:

Cung cấp cho sinh viên các kiến thức về hệ thống tự động điện trong điều khiển các đối tượng khác nhau trên tàu thuỷ. Nắm được các thuật toán điều khiển từ đó phân tích nguyên lý cũng như khai thác các hệ thống tự động hiện đang được trang bị phổ biến trên tàu thuỷ. Nội dung chủ yếu:

HTTĐ II. Nghiên cứu các hệ thống

Chương 6. Hệ thống điều khiển chân vịt biến bước.

Chương 7. Hệ thống tự động điều khiển nồi hơi tàu thủy.

Chương 8. Hệ thống điều khiển tự động máy lạnh và điều hòa không khí tàu thủy.

Chương 9. Hệ thống tự động kiểm tra giám sát và bảo vệ trên tàu thủy.

Chương 10: CÁc hệ thống thông tin liên lạc tàu thủy. Nội dung chi tiết:

Tên chương mục

Phân phối số tiết TS LT BT TH KT

Chương 6. Hệ thống điều khiển chân vịt biến bước 7.5 5 2.5 6.1. Khái niệm, vai trò, chức năng, nhiệm vụ cơ bản 0.5

0.5 5.2. Phân loại, ưu nhược điểm. 1 6.3. Các thuật toán điều khiển cơ bản.

2 6.4. Sơ đồ điều khiển CPP chính hãng ULSTEIN (tàu Vũng

tàu 01, An Bang, An Phong): Giới thiệu phần tử, các chức năng, hoạt động hệ thống.

6.5. Sơ đồ điều khiển CPP mạn, mũi hãng ULSTEIN ( MAR-EL- tàu Hải Sơn, Vũng tàu 01): Giới thiệu phần tử, các chức năng, hoạt động hệ thống.

1

6.6. Bài tập lớn: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy. 2.5

Chương 7. Hệ thống tự động điều khiển nồi hơi tàu thuỷ 9 6 3

7.1. Khái niệm, vai trò, chức năng, nhiệm vụ cơ bản. 1

2

7.2. Các thuật toán điều khiển cơ bản và phương pháp thực hiện thường gặp. 3

- Thuật toán hâm sấy dầu đốt.

- Thuật toán tự động duy trì mức nước trong nồi hơi.

- Thuật toán điều khiển quá trình đốt tự động.

- Thuật toán tự động duy trì áp lực hơi.

- Thuật toán kiểm tra, báo động và bảo vệ.

7.3. Giới thiệu sơ đồ điều khiển nồi hơi hãng Muira, Z-Boilervà Sunflame Nhật Bản, Aalborg Norway. 2

7.4. Bài tập lớn: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy 3

Chương 8: Hệ thống điều khiển tự động máy lạnh và điều hoà không khí tàu thuỷ 6.5 4.5 2

8.1. Khái niệm, vai trò, chức năng, cấu trúc chung. 0.5

8.2. Thuật toán các quá trình tự động hóa trong hệ thống lạnh. 2

8.3. Hệ thống điều hoà không khí toàn tàu: Khái niệm, các sơđồ tuần hoàn không khí. 1

8.4. Giới thiệu sơ đồ hệ thống lạnh và điều hoà không khí trên tàu thuỷ. 1

8.5. Bài tập lớn: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy 2

Chương 9. Hệ thống tự động kiểm tra giám sát và bảo vệ trên tàu thuỷ 6.5 4 2.5

9.1. Khái niệm, vai trò, chức năng, nhiệm vụ cơ bản. 1

9.2. Các thuật toán đo lường, kiểm tra , báo động và bảo vệ. 2

9.3. Giới thiệu sơ đồ hệ thống báo động kiểm tra UMS213. 1 9.4. Bài tập lớn: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy 2.5

Chương 10. Các hệ thống thông tin liên lạc tàu thuỷ 6.5 4.5 2 10.1. Khái niệm chung 0.5

10.2. Hệ thống tay chuông truyền lênh tàu thuỷ 1

10.3. Hệ thống báo cháy tàu thủy 1

10.4. Hệ thống điện thoại trên tàu thuỷ 1

3

10.5. Hệ thống đèn hành trình và tín hiệu hàng hải trên tàu thuỷ 1

10.6. Bài tập lớn: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy 2

Giáo trình và tài liệu tham khảo

1. Nguyên lý tự động điều chỉnh – Phạm Hồng Sơn - ĐHHH 1989 2. Hệ thống tự động tàu thủy – Ts. Đồng Văn Hướng – NXB GTVT 2013 3. Điện tàu thủy – Ts. Nguyễn Hữu Khương – ĐH GTVT TPHCM 4. Kỹ thuật điện tàu thủy – Ts. Trần Hoài An – NXB ĐHQG TPHCM

- Thi vấn đáp chuẩn bị bài 45 phút

- Thang điểm: 10

- Điểm đánh giá học phần: 30% (QT) + 70% (KT)

Ngày phê duyệt: T12/2013

Trưởng bộ môn: Th.S Đào Học Hải

Ký duyệt:

4

CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHÂN VỊT BIẾN BƯỚC

6.1. Khái niệm - vai trò, chức năng nhiệm vụ cơ bản

Chân vịt biến bước là hệ thống chân vịt mà độ nghiêng (góc nghiêng) của cánh chân vịt so với

trục có thể thay đổi được, hay còn gọi là bước chân vịt có thể thay đổi được ( Changeable Pitch

Propeller- CPP).

Ngày nay chân vịt biến bước được sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ, vì thay đổi bước chân vịt ta

có thể tận dụng hết công suất của động cơ diesel ở mọi chế độ, từ chế độ điều động đến chế độ

hành trình hết tốc độ. Mặt khác sử dụng chân vịt biến bước cho phép sử dụng động cơ diesel

không đảo chiều quay, nên hệ thống ít phức tạp hơn, đồng thời cho phép sử dụng máy phát đồng

trục khi sử dụng chế độ tốc độ quay máy = const. Để khai thác hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu máy

thì còn dùng chế độ Var RPM, khi bước chân vịt mở càng rộng thì tốc độ máy càng cao, kết hợp

điều khiển bước và tốc độ máy trên cùng một tay điều khiển.

Trên các tàu dịch vụ, công trình đòi hỏi khả năng quay trở lớn thì hệ thống được dùng rất phổ

biến.

6.2. Phân loại, ưu nhược điểm

a. Dựa theo nguyên tắc truyền động tạo lực đẩy quay cánh chân vịt người ta chia hệ thống

thành các loại sau:

5

+ Loại truyền động điện thuỷ lực: Năng lượng sử dụng là dầu thủy lực có áp suất cao, quay

nhờ trục chân vịt hoặc động cơ độc lập. Truyền động thay đổi bước thường dùng piston và xilanh.

Nếu dùng truyền động thủy lực bằng cách tự lai thì khi trục chân vịt không quay thì ta không thể

thay đổi bước chân vịt được, do vậy mà hệ thống thường có bơm điện thủy lực dự phòng. Loại

truyền động này có thể chia ra 3 loại:

Động cơ servo trong moayơ trục.

Động cơ servo ở trục chân vịt.

Động cơ servo ngoài trục chân vịt.

Cơ cấu thay đổi bước chân vịt có thể được bố trí ở trong mayơ chân vịt, ở trong trục chân vịt,

hoặc ở ngoài trục chân vịt

+ Loại truyền động điện cơ: Cơ cấu truyền động này có thể lắp ở bên trong trục chân vịt

+ Loại truyền động cơ khí từ trục chân vịt: Truyền động thuỷ lực sử dụng năng lượng chất lỏng

có áp lực lớn nhờ bơm do trục chân vịt hay động cơ diesel lai. Truyền động thuỷ lực thay đổi bước

chân vịt chủ yếu dùng xi lanh và piston. Nếu truyền động thuỷ lực bằng cách chiết công suất từ

trục chân vịt thì khi chân vịt không quay ta không thể quay cánh chân vịt được. Vậy ta cần có bơm

điện thuỷ lực dự phòng.

Truyền động điện cơ gồm có động cơ điện và hộp số. Động cơ điện có thể lắp ở bên trong hay

ở ngoài trục chân vịt. Hệ thống này phức tạp khi chế tạo,chỉnh định, độ tin cậy khai thác kém. Bởi

6

vậy chủ yếu dùng truyền động điện thuỷ lực. Truyền động thuỷ lực có cấu tạo đơn giản, có tính

mềm trong điều khiển. Nhưng có những nhược điểm sau: hầu hết truyền động thuỷ lực không tự

hãm, luôn luôn phải có thường trực một lượng dầu với áp lực lớn. Như vậy trong cấu tạo đòi hỏi

phải có chốt giữ bước chân vịt khi áp lực dầu giảm. Tốc độ quay cánh chân vịt giảm khi dòng dầu

rò lớn

Truyền động cơ khí quay cánh chân vịt bằng chiết công suất từ trục chân vịt gồm có hộp số

quay cùng trục chân vịt vàđược khớp với bánh răng có cơ cấu điều chỉnh bước nhờ khớp nối.

Tuyền động này phức tạp, kích thước cồng kềnh và không thể quay cánh chân vịt khi trục chân vịt

không quay.

b. Dựa theo chức năng chân vịt.

- Chân vịt chính: Lai bằng động cơ chính, làm việc dài hạn khi tàu hành trình.

- Chân vịt điều động: “Tunel Thruster” Chân vịt mạn (Stern Thruster), chân vịt mũi (Bow

Thruster) thường được lai bởi các động cơ điện, hoặc diesel riêng. Các chân vịt này chỉ dùng trong

các chế độ điều động, làm việc ngắn hạn.

c. Dựa theo nguyên tắc làm việc của bánh lái.

- Chân vịt đạo lưu: Đạo lưu tạo hướng đẩy của chân vịt quay được 360o (Azimuth Thruster).

- Chân vịt không đạo lưu: hướng vành đạo lưu cố định, điều khiển hướng đẩy dùng bánh lái.

6.3. Các thuật toán điều khiển cơ bản

a/ Cấu tạo

Hệ thống gồm các thiết bị sau:

- Chân vịt: Là loại bước có thể thay đổi được (CPP).

- Trục chân vịt và hệ thống truyền động, thường là dùng hệ piston và xilanh.

- Hộp số và ly hợp: Dùng để đóng ngắt ly hợp, giảm tốc độ cho trục chân vịt. Đồng thời lai

máy phát đồng trục, hoặc bơm cứu hỏa.

- Động cơ truyền động.

- Hệ thống điều khiển, có ba dạng:

i. Điều khiển cơ khí:

Cơ cấu điều khiển khá đơn giản, khoảng cách điều khiển ngắn thường nhỏ hơn 15m. Độ chính

xác không cao, tin cậy thấp, ngày nay ít sử dụng.

ii. Điều khiển khí:

7

Hệ thống điều khiển dùng các phần tử khí như xi lanh, piston, tay điều khiển là các van gió, gió

điều khiển được trích từ hệ thống khí toàn tàu. Hệ thống có ưu điểm đơn giản, hoạt động tin cậy,

tuy nhiên các chức năng bảo vệ quá tải, giảm bước và tự động không cao.

iii. Điện – thủy lực:

Thực hiện bởi các phần tử thuỷ lực, điều khiển dùng hệ thống điện- điện tử do vậy có ưu điểm

tin cậy, chức năng và thuật toán điều khiển phức tạp hơn. Thuận tiện trên các tàu hiện đại, dễ dàng

thực hiện tự động hóa toàn tàu.

b/ Các chức năng điều khiển cơ bản

1. Đóng mở ly hợp:

Điều khiển đóng mở ly hợp, thực hiện qua mạch thủy lực hoặc khí, thực hiện đóng mở qua các

van điện từ, phải chú ý đến tốc độ quay của máy khi vào ra ly hợp.

2. Điều khiển bước:

Hệ thống điều khiển thay đổi bước chân vịt được xây dựng theo nguyên lý hệ thống lặp. Tín

hiệu vào của hệ thống là góc của tay điều khiển bước chân vịt so với vị trí 0. Tín hiệu này được so

sánh với tín hiệu tỷ lệ với bước chân vịt thực do phần tử phản hồi đo được. Kết quả nhận được, tạo

tín hiệu đưa tới bộ khuếch đại,biến đổi trung gian, phần tử thực hiện để thay đổi bước chân vịt. Khi

bước chân vịt đạt đúng bằng giá trị cho trước thì hệ thống ngừng hoạt động

3. Điều chỉnh tốc độ động cơ:

i.Tốc độ không đổi n=const. Chế độ này làm việc khi sử dụng các máy phát đồng trục, nhằm

đảm bảo tần số và điện áp phát ra của máy phát cung cấp cho các phụ tải như các chân vịt điều

động (mạn, mũi) hoặc các tải lớn như bơm bùn, ximăng,….

ii. Tốc độ thay đổi theo bước chân vịt.

Hệ thống Diesel lai chân vịt biến bước có tính chất đặc thù, ứng với mỗi tốc độ con tàu [trừ

tốc độ cực đại] sẽ có những sự phối hợp khác nhau giữa tốc độ quay và bước chân vịt. Có những

trường hợp gây quá tải diesel quá tải về mômen hay là tăng tiêu hao nhiên liệu. Trong quá trình

khai thác hệ thống chân vịt biến bước chỉ số hết sức quan trọng là lượng tiêu hao nhiên liệu ít nhất

với tốc độ cho trước của con tàu và điều kiện bảo vệ diesel không bị quá tải. Nếu ta biết được sự

phụ thuộc giữa mômen cản với tốc độ quay của trục động cơ ta sẽ sử dụng hệ thống điều khiển kết

hợp diesel và chân vịt biến bước. Hệ thống đó cho phép diesel vận hành ở chế độ gần tối ưu, và

bảo vệ khỏi quá tải. Đo trực tiếp mômen xoắn trên trục động cơ rất khó, nên ta có thể xác định nó

8

thông qua công suất và tốc độ quay của động cơ, gía trị công suất tỷ lệ với vị trí thanh răng nhiên

liệu có tính đến hiệu suất của động cơ.

4. Báo động và bảo vệ:

- Báo động khi có các thông số vượt quá giới hạn cho phép như áp lực, nhiệt độ dầu bôi trơn,

làm mát,….cho diesel máy chính.

- Tự động giảm bước khi bị quá tải.

6.4. Hệ thống điều khiển chân vịt biến bước chính của hãng ULSTEIN.

1. Giới thiệu phần tử.

- E48: Bơm thủy lực, có hai bơm, một bơm được lai với máy chính, một bơm được lai bằng

động cơ điện độc lập.

- G9: van một chiều.

- H14: Cụm van 3 ngả và phin lọc.

- H: Cụm van giảm áp và an toàn gồm H3, H5,H6 tạo các áp lực khác nhau.

- P: Đồng hồ đo áp lực,

- PA1 : Cảm biến áp lực đóng mở ly hợp.

- PA2 : Cảm biến áp lực chính hệ thống.

- PC1 : Cảm biến áp lực thấp, tự động chạy bơm.

- PC2 : Cảm biến áp lực đóng mở ly hợp.

- PA3: áp suất thấp

- PI: Chỉ báo áp suất ( từ xa) đo bằng tín hiệu điện.

- G51,G53: Cảm biến nhiệt độ.

- E63: xilanh ra vào ly hợp.

- E, F: Bệ đỡ.

- Servo motor và các van điện từ.

- E82: Van điện từ điều khiển đóng mở ly hợp.

- L: cụm van điều khiển. L8: Điều khiển ở chế độ lặp (bình thường) là loại van tuyến tính

(động cơ moment), L5; Điều khiển ở chế độ sự cố. L16: Các van tay.

- L14: Cụm phin lọc, cảm biến báo phin lọc tắc ( chênh lệch áp lực) và van một chiều.

- D44: Van trượt phân phối – điều chỉnh bước.

2. Thuyết minh nguyên lý hoạt động

9

Hệ thống thủy lực có hai mạch:

Áp lực dầu bôi trơn ly hợp và hộp số: Được tạo ra bời bơm thủy lực do động cơ chính quay,

khi động cơ hoạt động thì thì có áp lực ngay. Khi áp lực dầu giảm thấp, PC1 đóng, làm động cơ lai

bơm dự phòng hoạt động, cấp dầu áp lực cho mạch thủy lực chính.

a. Sơ đồ mạch điều khiển thủy lực. Bản vẽ P51163 – ULSTEIN PROPELLER NORWAY.

1. Đóng mở ly hợp:

- Đóng ly hợp: Dầu có áp lực cao qua van ba ngả, phin lọc H14, qua van giảm áp H3, đến cử a

P của van E82. Cửa T van E82 được nối với két dầu hồi.

Khi cuộn dây của van A có điện, P thông A, B thông với T, dầu vào buồng ép ly hợp E63, E18

đẩy ly hợp vào trạng thái đóng, dầu hồi qua cửa B, T về két.

- Mở ly hợp: Van B có điện, dầu thông từ P qua B, A thông với T, dầu thủy lực từ buồng ép ly

hợp E18, E63 hồi về két, ly hợp mở.

2. Mạch điều khiển bước:

Dầu thủy lực có áp lực cao đi qua van giảm áp H3, qua cụm phin lọc và van một chiều L14,

đưa đến đợi sẵn tại cửa P của van điều khiển lặp L8 và van L5-điều khiển sự cố. Đường dầu hồi T

được nối về két dầu hồi.

a. Làm việc bình thường:

- Hệ thống thường dùng mạch lặp dùng chiết áp: Tay điều khiển thường được gắn với một

chiết áp, trục của xilanh thủy lực tác động đến động cơ servo lai chiết áp phản hồi.

Khi tay điều khiển tại vị trí xác lập, bước trùng với vị trí tay điều khiển thì tín hiệu độ lệch tạo

ra bởi cặp chiết áp bằng 0, qua mạch khuyếch đại làm hai cuộn van L8 có dòng điện bằng nhau

chạy qua, dầu đi từ P-T về két, xilanh thủy lực dịch tay điều khiển van 44 đứng yên tại một vị trí,

đường dầu áp lực qua van D44 qua đường dầu hồi, qua sinh hàn G27 về két.

- Khi đưa tay điều khiển đi sang một vị trí khác, có tín hiệu độ lệch, hai cuộn van L8 có dòng

điện khác nhau, dầu áp lực qua cuộn van, đi vào xilanh thủy lực làm piston dịch, đồng thời làm

quay chiết áp, khi vị trí hai chiết áp trùng nhau, piston dừng ( Mạch lặp điện). Đồng thời khi piston

dịch chuyển, tác động lên cụm van trượt D44, đường dầu thủy lực làm quay động cơ servo, làm

bước chân vịt thay đổi. Khi bước thay đổi làm cho cần con trượt nối với thanh điều khiển van trượt

dịch chuyển, làm cho tâm van trượt dịch chuyển, trở lại vị trí ban đầu, đóng đường dầu vào servo

motor, bước chân vịt dừng tại một ví trí mới ( Lặp thủy lực).

10

b. Làm việc sự cố: Hệ thống điều khiển thông qua van điện từ L5. Khi ấn nút điều khiển một

trong hai cuộn van của L5 có điện, đường dầu tác động đến xilanh thủy lực, làm thanh nối van

trượt D44 dịch chuyển, bước chân vịt thay đổi. Theo dõi bước chân vịt trên đồng hồ chỉ báo,khi

muốn dừng thì ngắt điện không cấp cho cuộn van, bước chân vịt sẽ dừng.

b. Bộ điều khiển điện – điện tử.

- Bản vẽ P51010, P51011: Bản vẽ giới thiệu sơ đồ nối dây của các Card vỉ điện tử cho máy

chính phải và trái, Trong đó:

Card No1, 2,3 : WIMH 2U2, 2A2, 2B2: Card chỉnh định.

Card No4: WIMH 1: Card khuếch đại.

Card No5: WIMH 2BC: Card chỉnh định

Card No6: WIMH 4: Card chuyển vị trí điều khiển buồng lái, buồng

điều khiển .

Card No7: WIMH 51: Card chuyển vị trí điều khiển ở buồng lái giữa

bàn trước ( Master) và bàn sau ( Slave).

Card No8: WIMH 6A: Card tốc độ.

Card No9: WIMH 72: Card quá tải.

Card No10: WIMH 82: Card giao tiếp cho bảo vệ quá tải.

Rơle d2:

Rơle d3: Rơle bước chân vịt bằng 0.

Rơle d4: Rơle chuyển vị trí buồng lái – buồng điều khiển.

Rơle d5: Rơle vào ly hợp.

Rơle d6: Rơle ra ly hợp.

D1,D2: Đèn Led báo nguồn điều khiển +/-.

- Bản vẽ P 51009: Sơ đồ nối dây cho hệ máy phải L1S ( máy trái tương tự L1P).

dp1, dp2: Rơle báo nguồn 220VAC, No1 và No2.

dp4: Rơle báo nguồn 24VDC.

dp3: Rơle cho nguồn dự trữ sẵn sàng.

ds: Rơle báo động hỏng chiết áp feedback.

- Bản vẽ P51020: Bản vẽ panel điều khiển trên buồng lái, bàn phía trước.

Gồm các đèn báo, nút nhấn, đồng hồ chỉ báo bước, chiết áp tay điều khiển, còi con ve báo

động, chiết áp chỉnh độ sáng tối của các đèn.

11

h: Đèn chiếu sáng phía dưới bảng điều khiển.

h1: Báo điều khiển sự cố.

H,b2;h-b3: Điều khiển sự cố tiến, lùi.

H4: Điều khiển tại buồng máy.

H5: báo chuyển trạm điều khiển.

H6: Điều khiển tại buồng lái.

H7: Trạm đang điều khiển ( In command).

H8: Vào ly hợp.

H9: Ra ly hợp.

B5: Thử đèn.

H10: Đèn báo quá tải.

H12: Đèn báo lỗi hệ thống.

B1: Nút ấn chọn chế độ điều khiển emergency.

B4: Công tắc chọn trạm điều khiển.

R1,r2: Chiết áp chỉnh sáng tối.

I1: Đồng hồ chỉ báo bước.

Z1,z2: Chuông báo lỗi.

R1AB: Chiết áp gắn với tay điều khiển.

- Bản vẽ P51017: Bản vẽ panel điều khiển trên buồng lái, bàn phía sau.

Tương tự như bàn điều khiển phía trước

- Bản vẽ P51021: Bản vẽ panel điều khiển tại buồng điều khiển.

- Bản vẽ P51016: Bản vẽ mạch điều khiển servo.

Các chiết áp gắn với tay điều khiển: R1A, R2A điều khiển trên buồng lái, bàn trước và

sau, R3 điều khiển tại buồng điều khiển máy. Qua card C7- chọn vị trí điều khiển tại bàn trước, sau

trên buồng lái, card c6- chọn vị trí điều khiển buồng lái – buồng máy, đưa đến vỉ c10 – vỉ giao tiếp

bảo vệ quá tải. Tín hiệu điều khiển đưa đến vỉ khuyếch đại C4, so sánh với tín hiệu phản hồi,

khuyềch đại và đưa ra điều khiển van điền từ. Van điện từ tác động làm bước dịch chuyển, quay vị

trí biến trở phản hồi, khi hai vị trí trùng nhau thì bước chân vịt dừng lại.

Khi chiết áp phản hồi dịch chuyển, có dòng điện chênh lệch chạy qua đồng hồ i1, i2, i3

Chỉ báo bước theo hai chiều tiến, lùi.

c. Báo động và bảo vệ.

12

6.5. Hệ thống điều khiển chân vịt điều động biến bước của hãng ULSTEIN.

1. Giới thiệu phần tử.

- Bản vẽ thủy lực số:

- Bản vẽ bố trí panel điều khiển chính – PE 20144.

- Bản vẽ panel điều khiển chính – trạm điều khiển trước PE 51210 –A và PE 51211-A.

P3 Order potmeter: Chiết áp gắn với tay điều khiển.

T1 Pitch Ind: Đồng hồ chỉ báo bước chân vịt

D1-d9: Rơle trung gian.

B1-b7: Các nút nhấn điều khiển

H1-h10: Các đèn báo hiệu.

- Bản vẽ nối dây hệ thống PE 51212-A:

Sơ đồ nối dây từ bảng điều khiển chính trên buồng lái, bảng khởi động servo motor và khởi

động động cơ chính.

Các cảm biến, hộp nôi dây trung gian, trụ nối dây của hệ thống.

Van điện từ 1A-2A, 1B-2B kiểu On-Off.

Chiết áp phản hối có 3 tầng, 1 tầng cho chỉ báo, 1 tầng cho phản hồi, 1 tầng báo lỗi chiết áp

hỏng.

- Bản vẽ nguyên lý hệ thống điều khiển servo bước chân vịt PE 50489 và PE 50818.

Chiết áp gắn với tay điều khiển P003, được nối với nguồn +/- 15VDC qua vhiết áp P001 và

P002 chỉnh giới hạn max, min theo hai chiều điều khiển.

Card 10: TMC 30012: card nối dâytừ panel chính.

Card 17 TDT 30014: Card phân phối gồm rơle trung gian và hai rơle điều khiển cấp điện

cho van điện từ điều khiển dịch bước chân vịt.

Card 3 PTP 40010: card điều khiển bước.

Card 4 MEA 403: Tạo xung điều khiển.

Card 15 TMC 30012: Card nối dây cho các thiết bị bên ngoài.

Chiết áp phản hồi P501 (11-12-13: 1 trong 3 tầng của chiết áp phản hồi) gắn với cần của

piston servo dịch bước.

- Bản vẽ hệ chỉ báo bước chân vịt PE 50850.

13

Tầng 2 của chiết áp phản hồi P501 cấp nguồn 24 VDC, con chạy nối qua đồng hồ chỉ báo

bước I001, qua vỉ card 3, chiết áp P11, P12 chỉnh chỉ báo max của hai phía trái, phải. Chiết áp P10

chỉnh chỉ báo khi bước ở 0.

- Bản vẽ mạch báo động các thông số chân vịt PE 50829-A.

Rơle RE1: Báo hệ thống lỗi( chiết áp phản hồi hỏng).

RE8: Báo nguồn điều khiển sự cố 24 VDC lỗi.

RE9: Báo nguồn chính 24 VDC lỗi.

RE10: Báo nguồn +/- 15 VDC lỗi.

RE11: Báo nguồn 5 VDC lỗi.

Các tiếp điểm rơle RE8, RE1, RE9- RE10-RE11 được đưa đến bảng báo động phụ bên

ngoài.

- Bản vẽ mạch điều khiển ở chế độ sự cố PE 50851.

Khi mạch điều khiển bị sự cố không hoạt động được, ta có thể điều khiển ở chế độ sự cố.

Việc điều khiển thông qua nút ấn PORT, STBD.

RE4, RE5: rơle điều khiển bước chân vịt trái, phải.

B004,b003: Nút ấn điều khiển khi sự cố.

2. Thuyết minh nguyên lý hoạt động.

a. Sơ đồ mạch thủy lực.

b. Sơ đồ mạch điều khiển.

- Điều khiển chế độ lặp bước.

Cấp nguồn hệ thống, PE 51210, nhấn nút b1

Dịch tay điều khiển sang trái hoặc phải, chiết áp gắn với tay điều khiển P002 được cấp

nguồn đối xứng +/- 15VDC, điểm 0 chiết áp nối với nguồn 0 VDC, tín hiệu ra giữa con chạy( tay

điều khiển) và điểm 0 đưa qua card 10, 17, card số 3 PTP 40010 là card điều khiển bước gồm

chuyển trạm điều khiển, hệ số khuyếch đại, giới hạn điều khiển bước sau đó qua card số 4- MEA

403, tạo trễ, so sánh với tín hiệu phản hồi từ chiết áp P501, tín hiệu độ lệch được khuyếch đại , qua

bộ điều chế độ rộng xung, qua mạch logic và khuyếch đại thục hiện tác động đến van điện từ. Van

điện từ tác động điều khiển làm piston servo điều khiển làm thay đổi bước chân vịt , khi piston

dịch, con chạy chiết áp phản hồi thay đổi, tín hiệu độ lệch giảm xuống, khi vị trí tay điều khiển và

bước chân vịt trùng nhau thì van điện từ mất điện, bước dừng cố định tại một vị trí. Đồng thời con

chạy tầng 2 chiết áp phản hồi thay đổi, đồng hồ chỉ báo bước hoạt động chỉ báo bước chân vịt.

14

c. Báo động và bảo vệ.

6.6. Bài tập: Phân tích một hệ thống điển hình dùng trên tàu thủy.

15

CHƯƠNG 7. HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN NỒI HƠI TÀU THUỶ

7.1. Khái niệm – vai trò, chức năng

7.1.1 Đặc điểm, nhiệm vụ: Trên tàu thuỷ thường trang bị các loại nồi hơi sau:

- Nồi hơi chính: Sử dụng trên các tàu máy hơi nước- phục vụ máy chính

- Nồi hơi phụ: Tàu chạy máy Diesel, phục vụ máy chính và các chức năng khác

- Nồi hơi khí thải (nồi hơi kinh tế): Là loại nồi hơi tận dụng nhiệt lượng khí thải của Diesel chính để hâm nóng nước phục vụ chủ yếu cho máy chính, ngoài ra dùng hơi để sử dụng cho các hệ thống phụ khác. Nó sử dụng khi tàu chạy biển

Nồi hơi phụ và nồi hơi kinh kế thường kết hợp với nhau dùng để:

- Cung cấp hơi nước có áp suất từ (4÷8)kg/cm2 cho các hệ thống sấy: sấy máy, sấy dầu chạy máy chính, nước sinh hoạt, sưởi ấm cho các phòng ở…

- Đối với máy chính : Trước khi chạy khi chưa có đủ nhiệt lượng khí xả thì dùng nồi hơi phụ để nhanh chóng cung cấp hơi và nước nóng cho hệ thống sấy và vận chuyển dầu đốt. Khi máy chính đã có nhiệt lượng khí xả thì đưa nồi hơi kinh tế đi vào hoạt động cũng thực hiện mục đích trên

- Đối với các máy phụ: Cung cấp hơi nóng để chạy máy phụ như tua bin hơi (đối với tàu dầu thường dùng máy phụ trên boong chạy bơm kiểu hơi nước để đề phòng cháy nổ)

- Dùng trong hệ thống sinh hoạt như tắm giặt, sưởi ấm…

Đối với các tàu lớn hiện nay thường sử dụng kết hợp giữa nồi hơi phụ và nồi hơi kinh tế vì nó rất thuận tiện. Nó có thể hoạt động ở mọi chế độ của tàu: Khi tàu đỗ và chuẩn bị điều động thì dùng nồi hơi phụ, khi tàu hành trình thì chuyển sang nồi hơi khí thải (nồi hơi kinh tế)

Tuy nhiên khi sử dụng hơi nước, kể cả hơi quá nhiệt vẫn còn nhiều nhược điểm

+ Tổn thất cao, hiệu suất sử dụng thấp

+ Khoảng cách vận chuyển ngắn, tốn kém bọc cách nhiệt

+ Đường ống và máy móc dễ hư hỏng do vận chuyển hơi nước

7.1.2 Phân loại: 1. Phân theo áp suất hơi:

+ Nồi hơi thấp áp: Áp suất đến 20 kg/cm2

+ Nồi hơi trung áp: Áp suất từ 20 đến 45kg/cm2

+ Nồi hơi cao áp: Áp suất đến 80kg/cm2

2. Phân theo sự chuyển động của khói lò và của nước so với bề mặt đốt nóng:

+ Nồi hơi ống lửa

+ Nồi hơi ống nước

16

+ Nối hơi liên hợp

3. Phân theo nguồn nguyên liệu:

+ Nồi hơi đốt dầu( than)

+ Nồi hơi khí xả

+ Nồi hơi liên hợp đốt dầu – khí xả

4. Phân theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng:

+ Nồi hơi nằm

+ Nồi hơi đứng

5. Phân theo cách liên kết của ống hơi với bầu nồi:

+ Nồi hơi chia nhiều phần

+ Nồi hơi 2 bầu

+ Nồi hơi 3 bầu

6. Phân theo dòng khói lò:

+ Nồi hơi 1 và 3 hành trình

+ Nồi hơi 1 và 3 dòng chảy

7. Phân theo sự tuần hoàn của nước nồi:

+ Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên

+ Nồi hơi cưỡng bức ( nhiều lần)

8. Phân theo vòng tuần hoàn:

+ Nồi hơi 1 vòng

+ Nồi hơi 2 vòng tuần hoàn

9. Phân theo phương pháp cung cấp không khí:

+ Nồi hơi với thông gió tự nhiên

+ Nồi hơi dùng quạt hút

+ Nồi hơi dùng quạt gió, tăng áp

10. Phân theo sự điều khiển nồi hơi:

+ Nồi hơi với sự điều khiển bằng tay

+ Nồi hơi với sự điều khiển tự động 1 phần hoặc hoàn toàn

11. Phân theo công dụng:

+ Nồi hơi chính

+ Nồi hơi phụ

7.1.3 Yêu cầu đối với nồi hơi tàu thuỷ

17

1. Sử dụng an toàn là yêu cầu quan trọng nhất vì rằng không những khi nồi hơi hỏng làm cho tàu không chạy được bằng dầu nặng, thậm chí gây ra tai nạn cho tàu, do đó nồi hơi tàu thuỷ thường dùng các kiểu nồi hơi cấu tạo bền, chắc, đã qua thử thách lâu dài.

2. Gọn, nhẹ, dễ bố trí lên tàu nhằm tăng trọng tải, mở rộng tầm xa hoạt động của tầu. Do đó nồi hơi dùng loại có dung tích lò lớn, năng suất bốc hơi lớn, lưu tốc khí lò nhanh, số bầu nồi ít, đường kính bầu nồi và ống bé để đảm bảo độ dầy và trọng lượng.

3. Cấu tạo đơn giản, bố trí nơi không gian thoáng mát, tiện việc coi sóc, sửa chữa, ít mục rỉ, sử dụng đơn giản vì người sử dụng trên tàu thường thay đổi luôn

4. Tính kinh tế cao, đảm bảo hiệu suất ở toàn tải.

5. Tính cơ động cao, thời gian nhóm lò lấy hơi nhanh, có thể nhanh chóng thay đổi tải để thích ứng với chế độ làm việc của động cơ. Khi điều chỉnh vị trí tầu, áp suất và nhiệt độ hơi nước vẫn ổn định, mặc dù khi ấy nhiệt độ nước cấp nồi thường biến đổi. Khi cần thiết có khả năng quá tải từ 25 đến 45%. Khi tầu nghiêng, lắc ngang 300, nghiêng, lắc dọc 120 bảo đảm các mặt hấp nhiệt không bị nhô lên khỏi mặt nước.

7.1.4 Kết cấu của hệ thống nồi hơi Hệ thống nồi hơi tàu thuỷ gồm có:

- Nồi hơi (một hoặc nhiều cái), nó gồm buồng đốt, các cụm ống nước sôi, các vách ống (hoặc các ống lửa), bộ sấy hơi, bộ sưởi không khí ….

- Buồng đốt là không gian để cho chất đốt biến thành khí cháy (khí lò) có nhiệt độ từ 9000C - 13500C

- Các ống nước sôi và các vách ống dùng để biến nước thành hơi bão hoà. Các ống của bộ sấy hơi hấp nhiệt của khí lò biến hơi bảo hoà thành hơi sấy. Phần lớn hơi sấy được cấp cho máy chính và một phần hơi sấy được dẫn qua bộ giảm sấy. Số hơi sấy đi qua các ống của bộ giảm sấy nhả bớt nhiệt cho nước trong bầu nồi biến thành hơi giảm sấy cấp cho thiết bị phụ

- Bộ sưởi không khí dùng nhiệt của khí lò tiến hành sưởi nóng không khí trước khi cấp vào buồng đốt nhằm nâng cao hiệu suất của nồi hơi.

- Thiết bị thông gió gồm có : Quạt gió, quạt hút khói dùng để cung cấp đầy đủ không khí cho sự cháy của chất đốt, khắc phục sự cản của không khí để đưa không khí vào buồng đốt, thổi sạch các khí CO, CO2 và các khí dễ nổ… đã lưu trữ trong lò trước, sau và trong quá trình đốt, khắc phục sức cản khí lò để đảm bảo cho khói lò thoát lên trời.

- Thiết bị cấp nước nồi : Đảm bảo cung cấp đầy đủ nước sạch cho nồi. Nó gồm các bơm nước, các ống dẫn nước

- Hệ thống chất đốt : Gồm bơm dầu, bộ hâm sấy dầu, đảm bảo nhiệt độ dầu đốt cần thiết cho quá trình cháy - Ngoài ra còn thiết bị dẫn gió cho súng phun để sao cho chất đốt phun vào có áp lực tạo sương nhằm cháy tốt

7.2. Các thuật toán điểu khiển cơ bản và phương pháp thực hiện thường gặp

Hệ thống điều khiển quá trình hoạt động của nồi hơi phụ nó gồm 5 chức năng cơ bản sau:

- Tự động cấp nước nồi

18

- Tự động hâm dầu đốt

- Tự động điều khiển đốt nồi

- Tự động điều chỉnh áp suất hơi trong nồi hơi

- Tự động kiểm tra, giám sát, và bảo vệ nồi hơi

7.2.1. Chức năng tự động cấp nước nồi hơi:

Mục đích: Giữ cho mức nước trong nồi hơi ở giới hạn cho phép

hmin1 ≤ h ≤ hmax : Mức nước duy trì

hmin2 : Báo động mức nước thấp

hmin3 : Báo động + Dừng đốt lò.

hmax

hmin3

hmin2

hmin1

Hình 7.1

Phương trình thuật toán điều khiển quá trình tự động cấp nước nồi hơi (7.2.1):

(7.2.1) max1min ).1()(−

−+= htBhtB

h ≤ hmin1 : B(t) = 1 + 0.1 = 1 (B¬m ho¹t ®éng)

hmin1 < h < hmax : B(t) = 0 + 1.1 = 1 (B¬m vÉn ho¹t ®éng)

hmax≤ h : B(t) = 0 + 1.0 = 0 (B¬m ngõng)

h < hmax : B(t) = 0 + 0.1 = 0 (B¬m vÉn ngõng)

h = hmin1 : B(t) = 1 + 0.1 = 1 (B¬m trë l¹i)

Lưu ý: - Nhiều hệ thống nồi hơi có thể có mức báo động hmax1 > hmax để báo động mức nước cao quá cho phép gây tràn nồi. Mức này chỉ dùng trong báo động

- Trạng thái logic của các biến như sau:

hmin1 = 0 khi h > hmin1 ; hmin1 = 1 khi h ≤ hmin1

hmax = 0 khi h < hmax ; hmax = 1 khi h ≥ hmax

- Trạng thái các biến có thể đảo lại, lúc đó ta sẽ có phương trình và sơ đồ logic thay đổi

- Sơ đồ logic sau là biểu diễn hàm logic điều khiển bơm nước của (7.2.1) trên

19

hmin1

B(t)

B(t-1)

hmax

Hình 7.2

7.2.2. Tự động hâm dầu đốt Nồi hơi thường dùng dầu nhẹ (DO) đốt mồi ban đầu sau đó mới chuyển sang dầu đốt, cũng

có khi người ta dùng trực tiếp dầu đốt (FO) để đốt lò từ đầu. Dầu đốt thường có độ nhớt cao, quá trình phun sương khó khăn, độ bắt lửa kém, vì vậy trước khi dầu phun vào lò thì dầu cần được hâm nóng để giảm độ nhớt của dầu. Nhiệt độ hâm dầu thường cỡ (80-1300C). Năng lượng dùng để hâm dầu có thể là năng lượng điện hoặc hơi nóng

Phương trình thuật toán: Là tự duy trì nhiệt độ trong 1 ngưỡng max – min

h (7.2.2) maxmin ).1()(−

−+= tthtt

h(t-1)

Tminh(t)

Tmax

Hình 7.3

Sơ đồ logic hình 7.2.3 diễn tả thuật điều khiển tự động hâm dầu nặng, trong đó:

h(t) : lệnh hâm tại thời điểm t

h(t-1) : lệnh hâm trước đó được nhớ lại

tmin, tmax : các tiếp điểm của cảm biến nhiệt độ - với:

tmin = 1 khi t ≤ tmin và tmax = 1 khi t ≥ tmax

+ t ≤ tmin : h(t) = 1+ 0.1 = 1 → hâm

+ tmin ≤ t ≤ tmax : h(t) = 0 + 1.1 =1 → hâm

+ t ≥ tmax : h(t) = 0 + 1.0 = 0 → ngừng hâm

+ t < tmax : h(t) = 0 + 0.1 = 0 → ngừng hâm

20

+ t ≤ tmin : h(t) = 1 + 0.1 = 1 → hâm lại

Để khống chế quá trình tự hâm dầu ở trên thì người ta có thể sử dụng các phần tử cảm biến là các rơ le nhiệt đơn hoặc có thể dùng cảm biến nhiệt kiểu vi phân có 2 ngưỡng. Hay chỉ sử dụng 1 cảm biến rơ le nhiệt đơn vì đối tượng ở đây là phần tử quán tính nhiệt nên ngưỡng tạo ra lúc này là do quá trình trễ của đối tương. Quá trình hâm có thể thực hiện tự động hoặc bằng tay.

Yêu cầu: Nhiệt độ hâm dầu phải được đảm bảo thì mới thực hiện được quá trình đốt lò tiếp theo. Trong quá trình hâm dầu có bộ phận kiểm tra áp lực dầu và áp lực dầu đốt phải đảm bảo thì mới cho phép thực hiện các bước tiếp theo.

7.2.3 Chức năng tự động đốt lò Để thực hiện quá trình đốt lò thì trong hệ thống nồi hơi phải có thiết bị thực hiện theo một

chương trình nhất định. Thiết bị này có thể dùng động cơ điện đồng bộ lai bộ cam chương trình, có thể dùng rơ le chương trình bán dẫn, vi mạch hay dùng PLC lập trình theo chương trình thiết kế. Quá trình đốt lò tuân theo hai giai đoạn như sau:

1. Quá trình chuẩn bị đốt lò:

+ Mức nước trong nồi hơi phải đảm bảo: hmin3 ≤ h ≤ hmax

+ Nhiệt độ dầu đốt phải đảm bảo: t0 min ≤ t0 ≤ t0max

+ Áp suất dầu phải đảm bảo(do hệ thống nhiên liệu thực hiện)

+ Quạt gió không có sự cố

+ Toàn bộ hệ thống không có sự cố. Nếu có sự cố trước đó thì phải khắc phục sự cố và đặt lại hệ thống.

+ Vòi phun không bị tắc, bẩn...

2. Giai đoạn đốt lò: Tuần tự theo chương trình nhất định.

Bước 1: Phát lệnh đốt (do con người thực hiện)

Bước 2: Quạt gió hoạt động, mở cửa gió, thổi sạch khí lưu trữ, khí dễ nổ như khí C0, Co2.. ra khỏi lò để đảm bảo an toàn đồng thời cấp ô xi cho lò.

Bước 3: Đóng bớt cửa gió để cho quá trình cháy dễ dàng, cấp điện cho biến áp đánh lửa, bơm dầu mồi hoặc dầu đốt đã được hâm nóng

* Nếu lò cháy thành công, có ngọn lửa xuất hiện thì tế bào quang điện sẽ phát hiện gửi tín hiệu đến bộ rơ le cảm biến ngọn lửa, cấp tín hiệu đến rơ le trung gian phát hiện lửa tác động ngắt biến áp đánh lửa (bơm dầu mồi chuyển sang bơm dầu đốt nếu có), đồng thời đưa ra tín hiệu báo cháy thành công và thiết bị chương trình dừng lại ở một vị trí nào đó sau khi đã kết thúc quá trình điều khiển, cửa gió được mở lớn hơn, lượng gió được phun vào lò nhiều hơn.

* Nếu cháy không thành công thì tự động dừng đốt lò theo trình tự sau:

1. Cắt van dầu ngừng cấp dầu vào trong buồng đốt

2. Tắt biến áp đánh lửa

21

3. Quạt gió vẫn tiếp tục hoạt động thêm một thời gian nữa để thổi sạch khí lưu trữ trong lò để chuẩn bị cho lần đốt sau thì mới được dừng;

4. Thiết bị chương trình lại có điện hoạt động chở lại để quay về trạng thái ban đầu chuẩn bị cho lần đốt sau, đồng thời có đèn báo cháy không thành công sáng.

Hệ thống có thể thiết kế tự động đốt lại từ 3 đền 4 lần và đến lần cuối cùng đốt không thành công thì có tín hiệu phát ra báo động chung cho người trực ca biết. Có hệ thống cần phải reset bởi người vận hành nếu quá trình đốt đã có lỗi

7.2.4 Tự động điều chỉnh áp suất hơi Trong quá trình vận hành nồi hơi thì áp suất hơi là một thông số rất quan trọng cần được điều

khiển. Yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển là duy trì áp suất hơi nằm trong giới hạn cho phép (Pmin≤ P ≤ Pmax)

Thông thường

Pmin = 3 - 4 kg/cm2

Pmax = 5 - 8 kg/cm2

Có hai cách duy trì:

1. Thực hiện quá trình duy trì áp suất hơi theo nguyên tắc đốt một cấp (tức là đốt hay dừng đốt).

Phương trình thuật toán được mô tả như sau:

(7.2.4) maxmin ).1()(−

−+= PtDPtD

1max1min1 ).1()(−

−+= PtVPt

D(t) : Lệnh đốt lò

Để thực hiện quá trình điều khiển này người ta dùng các cảm biến là các rơ le áp suất đơn Pmin ; Pmax hoặc có thể dùng dạng vi phân – khi mạch điều khiển chỉ còn tác động theo ngưỡng một cổng điều khiển

2. Thực hiện quá trình duy trì áp suất theo phương pháp đốt hai cấp:

Dùng 4 cảm biến áp suất đơn hoặc 2 cảm biến áp suất dạng vi sai và khống chế 2 vòi phun (đốt cao - đốt thấp - ngừng).

Nếu dùng 2 cảm biến vi sai thì mỗi cảm biến đều đặt 2 ngưỡng Pmin và Pmax:

- Cảm biến 1 : Pmin1 và Pmax1

- Cảm biến 2 : Pmin2 và Pmax2

* Ngưỡng tác động của các cảm biến áp suất:

Pmin1< Pmin2< Pmax2< Pmax1

* Phương trình thuật toán đốt vòi 1:

V (7.2.5)

P1min

P1max

22 V1(t-1)

V1(t)

Hình 7.4

* Phương trình thuật toán đốt vòi 2:

(7.2.6) max221min2

*min12 ).1()(.)(

−

−++= PtVtVPPtV

Hình 7.5

P*1min: Tín hiệu cảm biến áp suất hơi ứng với P1min có trễ thời gian.

Theo sơ đồ logic trên:

+ Phơi ≤ P1min → V1(t), V2(t) = 1 ( đốt cao)

+ P1min < Phơi < P2max → V1(t), V2(t) =1 ( đốt cao)

+ P2max < Phơi < P1max(t) → V1(t) = 1, V2(t) = 0 ( đốt thấp)

+ Phơi = P1max → V1(t), V2(t) = 0 → Ngừng đốt.

7.2.5. Tự động kiểm tra, báo động, bảo vệ hệ thống nồi hơi

1. Các thông số bảo vệ hệ thống nồi hơi: + Mức nước nồi hơi giảm quá thấp (h ≤ hmin3) → báo động + tắt lò

+ Nhiệt độ dầu đốt quá thấp hoặc quá cao → Báo động + tắt lò

trễ

V2(t)

X2

V1(t)

X1

X3

P1min P*1min

P2min

P2max

23

+ Áp suất dầu phun không bình thường → Báo động + tắt lò

+ Quạt gió có sự cố → Báo động + tắt lò

+ Mất lửa → Báo động + tắt lò

+ Đốt không thành công Báo động + tắt lò

+ Áp suất hơi quá cao mà không điều khiển dừng đốt thì hệ thống có van an toàn bằng cơ để xả hơi trong nồi ra ngoài

2. Các thông số báo động: + Mức nước nồi hơi thấp ( h ≤ hmin2) → báo động bằng đèn, còi

+ Mức nước nồi hơi cao (h > hmax1) → báo động bằng đèn, còi (có thể có hay không)

Ngoài ra còn có thể thêm một số thông số khác cần thiết báo động như:

+ Nhiệt độ khí xả cao → báo động bằng đèn, còi

+ Nhiệt độ dầu đốt FO thấp → báo động bằng đèn, còi

+ Nhiệt độ dầu đốt FO cao → báo động bằng đèn, còi

+ Áp lực hơi thấp

+ Áp lực hơi cao

Chú ý: Trong quá trình vận hành nồi hơi, khi nồi hơi có sự cố thì cần phải khắc phục sự cố để đưa các thông số của nó về trạng thái bình thường và sau đó chúng ta phải ấn nút hoàn nguyên.

7.3. Giới thiệu một số sơ đồ điều khiển nồi hơi

I. Hệ thống điều khiển Nồi Hơi dùng thiết bị lập trình PLC (Của Nhật bản lắp trên các tàu 6500 tấn đóng mới tại VN) 1. Giới thiệu phần tử:

BF: Động cỏ lai quạt gió nồi hơi A1 : Đồng hồ đo dòng quạt gió

88F: Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ lai quạt

gió

MCCB-1: Áptômát cấp nguồn cho bơm nước

số 1

49F: Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho quạt gió 88W1: Công tắc tơ cấp nguồn cho bơm nước

số 1

49W1: Rơ le bảo vệ quá tải cho bơm số 1 88FX: Rơ le chung gian

MCCB-5: Áp tô mát cấp nguồn cho quạt gió WP1: Bơm nước số 1

CT: Biến dòng đô lường WP2: Bơm nước số 2

88W2 : Công tắc tơ cấp nguồn cho bơm nước 2 49W2 : Rơ le bảo vệ quá tải cho bơm nước 2

MCCB-2: Áp tô mát cấp nguồn cho bơm nước 2 OH : Điện trở nhiệt để sấy dầu FO

88H : Công tắc tơ cấp nguồn mạch sấy BP : Bơm dầu FO chính

24

88Q: Công tắc tơ cấp nguồn cho bơm dầu FO

chính

49: Rơ le bảo vệ quá tải cho bơm dầu FO

chính

88BTP : Công tắc tơ cấp nguồn cho bơm tăng

cường

BTP : Bơm tăng cường

49BTP : Rơ le bảo vệ quá tải cho bơm tăng

cường

CP2 : Bơm nước tuần hoàn số

CP-1: Bơm nước tuần hoàn 1; 2MCCB-3: Áp tô mát cấp nguồn cho mạch sấy, bơm FO, bơm tăng

cường

88CP1 : Công tắc tơ cấp nguồn cho bơm nước tuần hoàn số 1; WH1: Đèn báo nguồn

49CP1 : Rơ le quá tải cho bơm nước tuần hoàn số 1; 49CP2: Rơ le quá tải cho bơm nước tuần

hoàn số 2

MCCB-4: Áp tô mát cấp nguồn mạch điều khiển MCCB-6: Áp tô mát nguồn bơm nước tuần

hoàn

PB3-LT: Các nút ấn thử đèn; 88CP2 : Công tắc tơ cấp nguồn cho bơm nước tuần hoàn số 2

GN1 : Đèn báo cháy OR1 : Đèn báo nồi hơi chạy

RD21 : Đèn báo nhiệt độ khí xả cao GN6 : Đèn báo bơm tăng cường chạy

RD2 : Đèn báo chương trình không bình

thường

POWER SUPPLY: Bộ nguồn 24V cho PLC

SS43W: Công tắc chọn bơm nước bằng tay SS43WA: Công tắc chọn bơm nước 1,2

GN2 : Đèn báo bơm cấp nước chạy CT: Bộ điều khiển bơm nước tuần hoàn thời

gian

PB3-5CP: Nút dừng sự cố bơm nước tuần hoàn GN3 : Đèn báo bơm nước tuần hoàn chạy

SS43BTP: Công tắc bật bơm tăng cường PB3-RST: Nút ấn reset báo động

PM : Động cơ lai bơm dầu mồi IGT : Biến áp đánh lửa

20VP1, 20VP2: 2 van dầu mồi 20VL, 20VR: 2 van dầu FO để đốt thấp

20VH : Van dầu FO để đốt cao TS : Cảm biến nhiệt độ khí xả

DM : Động cơ 4X : Rơle khống chế quá trình đốt của nồi

hơi

FS-901 : Mạch cảm biến ngọn lửa Cds : Cảm biến quang

63S : Cảm biến áp suất hơi mức cao thì đóng 63SX : Rơle trung gian cảm biến áp suất hơi

43BX1 : Rơle trung gian hoạt động đốt tự động 43BX2, 3: Là các rơle trung gian đốt bằng tay

25

CAM SW: Công tắc chọn chế độ đốt bằng tay,tđ LM1-200: Mạch cảm biến mức nước nồi hơi

33WLX: Rơle trung gian để khống chế đốt khi

mức nước quá thấp

SS43H : Công tắc bật hâm dầu FO

63Q : Cảm biến áp suất dầu cao 22Q : Cảm biến nhiệt độ dầu thấp

23QH : Cảm biến nhiệt độ dầu cao 63SHH: Cảm biển áp suất hơi cao để báo

động

63SL : Cảm biến áp suất hơi thấp thì đóng 23T : Mạch cảm biến nhiệt độ dầu đốt

CA : Cảm biến nhiệt độ dầu đốt kiểu điện

động

NX1 : Rơle trung gian khống chế đốt nồi

49QX : Rơle khống chế hâm dầu bơm dầu bị sự

cố

FT: Rơle thời gian dung khi đốt bằng tay

IGX2 : Rơle trung gian để khống chế quá trình làm sạch lò; IGX : Biến áp đánh lửa

20VLX: Rơle cấp nguồn cho van dầu đốt số 1 20DX : Rơle trung gian cấp nguồn cho cửa

gió

PMX: Rơle trung gian cấp nguồn cho bơm dầu

mồi

20VPX: Rơle trung gian cho van dầu mồi

20VHX: Rơle cấp nguồn cho van dầu đốt số 2 63QX: Rơle để điều khiển bơm tăng cường

RD-8 : Đèn báo mức nước trong nồi thấp RD-6 : Đèn báo mức nước trong nồi quá thấp

WX-1 : Rơle trung gian để điều khiển bơm nước trong chế độ tự động

RD-5 : Đèn báo áp suất dầu FO thấp RD-3 : Đèn báo quạt gió không bình thường

RD-10 : Đèn báo nhiệt độ dầu FOthấp RD-9 : Đèn báo nhiệt độ dầu FO cao

RD-7 : Đèn báo nhiệt độ khí xả cao; AX2 : Rơle trung gian để đưa tín hiệu cắt nồi hơi và báo

động

RD-11 : Đèn báo áp suất nồi hơi cao RD-4 : Đèn báo lửa không bình thường

RD-1: Đèn báo mất lửa hoặc cháy không thành

công

AX1: Rơle cấp tín hiệu cho báo động chung

RX : Rơle trung gian khi chương trình chạy thì rơle có nguồn; BZ: Còi báo động

2. Các chức năng của hệ thống:

a. Chức năng cấp nước

+ Chức năng cấp nước bằng tay:

- Bật áp tô mát MCCB1(1A) để cấp nguồn động lực cho hệ thống bơm cấp nước.

26

- Bật áp tô mát MCCB4(1D) để cấp nguồn điều khiển cho hệ thống.

- Muốn hệ thống cấp nước hoạt động theo chế độ bằng tay thì ta chọn bằng cách là bật công tắc

SS43W(3B) sang vị trí MANU. Khi đó hệ thống cấp nước sẽ hoạt động theo chế độ bằng tay. Hệ

thống này có hai động cơ lai bơm cấp nước là WP1(1A) và WP2(1A). Ta có thể chọ một trong

hai bơm vào hoạt động bằng cách bật công tắc SS43WA(3C) sang vị trí NO1 hoặc NO2. Giả sử ta

chọn NO1 thì nguồn sẽ được cấp cho công tắc tơ 88W1(3B), tiếp điểm chính 88W1(1A) của nó

trên mạch động lức đóng lại cấp nguồn cho động cơ lai bơm nước số 1 hoạt động. Tiếp điểm phụ

88W1(3B) đóng lại cấp nguồn cho đèn GN2 sáng báo bơm nước đang hoạt động.

- Bơm đang hoạt động , muốn dừng bơm ta bật công tắc SS43WA(3C) sang vị trí OFF. Khi đó

công tắc tơ 88W1(3B) mất điện. Tiếp điểm mạch động lực của công tắc tơ này mở ra cắt nguồn

động lực cho bơm cấp nước số 1 dừng cấp nước vào nồi. Tiếp điểm phụ 88W1(3D) mở ra đèn

GN2 tắt boá bơm cấp nước ngường hoạt động.

- Muốn chọn bơm cấp nước số 2 vào hoạt động thì ta bật công tắc SS43WA(3C) sang vị trí NO2.

Khi đó bơm cấp nước số 2 sẽ hoạt động tương tự như bơm cấp nước số 1.

+ Chức năng cấp nước tự động:

- Bật áp tô mát MCCB1(1A) để cấp nguồn động lực cho hệ thống bơm cấp nước.

- Bật áp tô mát MCCB4(1D) để cấp nguồn điều khiển cho hệ thống.

- Bật cam SW sang vị trí AUTO khi đó tiếp điểm SS43B(6D) đóng nên rơle 43BX1(6D) có điện

làm cho tiếp điểm của nó thay đổi trạng thái. Tiếp điểm 43BX1(7D) đóng lại đửa tín hiệu vào đầu

vào 00007 của PLC để báo nồi hơi hoạt động ở chế độ tự động.

- Muốn hệ thống cấp nước hoạt động theo chế độ tự động thì ta chọn bằng cách là bật công tắc

SS43W(3B) sang vị trí AUTO. Ta có thể chọ một trong hai bơm vào hoạt động bằng cách bật công

tắc SS43WA(3C) sang vị trí NO1 hoặc NO2. Giả sử ta chọn NO1 thì bơm số 1 sẽ được đưa vào

hoạt động. Khi đó tuỳ thuộc vào tín hiệu đầu vào PLC của cảm biến mức nước LM1-200 mà PLC

sẽ đưa tín hiệu ở dầu ra 10103 để khởi động và dừng bơm cấp nước số 1.

- Giả sử nước trong nồi đang ở mức Mm. Khi đó đầu vào 00000 của PLC có tín hiệu do đầu ra

000 của LM1-200 có tín hiệu, nên PLC sẽ đưa tín hiệu ra ở đầu ra 10103 làm cho rơle WX1(10B)

có điện. Khi rơle này có điện thì tiếp điểm của nó thay đổi trạng thái. Tiếp điểm WX1(3C) đóng lại

cấp nguồn cho công tắc tở 88W1(3B) có điện. Các tiếp điểm chính của nó ở mạch động lực đóng

lại cấp nguồn động lực cho động cơ lai bơm nước số 1 chạy. Tiếp điểm phụ 88W1(3C) đóng lại

cấp nguồn cho đèn GN2 sáng báo bơm cấp nước đang hoạt động. Sau một thơi gian cấp nước thì

27

mức nước trong nồi tăng lên. Khi mức nước trong nồi tăng qua mức Mm thì bơm câp nước vẫn

hoạt động vì đầu ra 10103 của PLC vân có tín hiệu. Khi mức nước tăng lên đến mức Ss thì đầu ra

000 của cảm biến mức nước LM1-200 mất tín hiệu, dẫn đến đầu vào 00000 của PLC cũng mất tín

hiệu. Khi đó PLC sẽ không đưa tín hiệu ra ở đầu ra 10103 nưa, làm cho rơle WX1(10B) mất điện.

Rơle WX1(10B) mất điện làm cho tiếp điểm WX1(3C) mở ra cắt nguồn đến công tắc tơ

88W1(3B). Tiếp điểm mạch động lực của công tắc tơ này mở ra cắt nguồn động lực cho bơm cấp

nước số 1 dừng cấp nước vào nồi. Tiếp điểm phụ 88W1(3D) mở ra đèn GN2 tắt boá bơm cấp nước

ngường hoạt động. Trong quá trình sử dụng hơi, mức nước trong nồi lại giảm qua mức Ss nhưng

bơm vẫn dừng. Đến khi mức nước giảm đến Mm thì bơm mới được hoạt động trở lại.

- Muốn chọn bơm cấp nước số 2 vào hoạt động thì ta bật công tắc SS43WA(3C) sang vị trí NO2.

Khi đó bơm cấp nước số 2 sẽ hoạt động tương tự như bơm cấp nước số 1.

2. Chức năng tự động hâm sấy dầu đôt.

Để tự động hâm sấy dầu đốt, hệ thống sử dụng bộ điều khiẻn nhiệt độ 23T(9A). Bộ này sử

dụng cảm biến nhiệt độ kiểu sức điện động. Ngoài ra hệ thống còn sử dụng các cảm biến nhiệt độ

22Q(8A), 23QH(8B) và 23QHH(9B) để báo động khi nhiệt độ dầu đốt cao, thấp. Và bảo vệ khi

nhiệt độ dầu đốt quá cao. Với hệ thống này có hai cách để chọn nguồn điều khiênr cho mạch sấy

dầu, sau khi chọn xong hệ thống sấy sễ hoạt động một cách tự động qua sự điều khiển chả PLC và

các cảm biến nhiệt độ dầu đốt.

- Bật áp tô mát MCCB3(1B) để cấp nguồn động lực cho hệ thống sấy dầu.

- Bật áp tô mát MCCB4(1D) để cấp nguồn điều khiển cho hệ thống.

- Nếu bật cam SW(6E) sang vị trí FOP HEATER để chọn nguồn sấy thông quá tiếp điểm

43BX2(9B) của rơle 43BX2(6E). Khi đó tiếp điểm SS88Q(6E) đóng lại cấp nguồn cho rơle trung

gian 43BX2(6E). Tiếp điểm 43BX2(9B) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho mạch sấy dầu.

- Nếu để cam ở vị trí OFF thì nguồn sấy sẽ được cấp thông qua đầu ra 10001 của PLC. Giả sử

cam để ở vị trí OFF thì mạch sấy dầu sẽ hoạt động như sau:

- Bật công tắc SS43H(9B) để chọn sấy dầu. Tiếp điểm SS43H(8A) đóng chờ sẵn để cấp tín hiệu

vào đầu vào 00100 cho PLC.

- Giả sử nhiệt độ dầu đốt lúc này đang thấp hơn khoảng 950C. Khi đó tiếp điểm 23T(9B) của bộ

cảm biến nhiệt độ dầu đốt 23T đóng. Tiếp điểm 22Q(8A) của cảm biến nhiệt độ dầu đốt 23Q đóng,

đưa tín hiệu vào đầu vào 00100 của PLC. Khi đó các đầu ra 10001 và 10107 của PLC có tín hiệu.

+ Đầu ra 10107 có tín hiệu cấp nguồn cho đèn RD10 sáng báo nhiệt độ dầu đốt thấp.

28

+ Đầu ra 10001 có tín hiệu, trước đó 23QHH(9B) đóng do nhiệt độ dầu không quá cao, tiếp điểm

49QX(9B) đóng do rơle 49QX(9A) không có điện do mạch sấy không bị quá tải. Dẫn đến công tắc

tơ 88H(9B) có điện và đóng các tiếp điểm chính 88H(1B) ở mạch động lực để cấp nguồn cho điện

trở sấy vào hoạt động.

- Khi nhiệt độ dầu tăng lên đến khoảng 1200C thì tiếp điểm 23T mở ra cắt nguồn cho công tắc tở

88H. Tiếp điểm chính ở mạch động lực mở ra cắt nguồn cho điện trở sấy và ngừng sấy dầu. Tiếp

điểm 23QH của cảm biến nhiệt độ dầu đốt cao mở ra làm cho đầu vào 00101 mất tín hiệu dẫn đến

đầu ra 10108 có điện, đèn RD9 sáng báo nhiệt độ dầu đốt cao.

- Vì một lý do nào đó mà nhiệt độ dầu đốt tăng lên quá cao ma mạch sấy không cắt thì tiếp điểm

23QHH của cảm biến nhiệt độ dầu đốt quá cao sẽ mở ra và không cho phép mạch sấy hoạt động

nữa.

3. Chức năng tự động đốt lò:

Trước khi thực hiện quá trình đốt lò cần phải đảm bảo các diều kiện sau:

- Quạt gió không bị sự cố. Mức nước trong nồi phải đảm bảo.

- Toàn bộ hệ thống không bị sự cố nào. Nhiệt độ dầu đốt phải đảm bảo.

Hệ thống có thể thực hiện đốt lò theo hai cách là bằng tay và tụ động.

+ Chế độ đốt bằng tay:

Chế độ đốt bằng tay được thực hiện nhờ một cam chương trình SW(6E). Để đốt thành công

ta phải bật cam theo một thứ tự nhất định và không được thay đổi.

- Bật các áp tô mát để cấp nguồn cho hệ thống diều khiển và hệ thống động lực. Đèn WH1(2B)

sáng báo nguồn đã sẵn sàng cho hệ thống hoạt động.

- Cam đang để ở vị trí OFF, ta bật cam sang vị trí FOP HEATER. Tiếp điểm SS88Q(6D) của cam

đống lại cấp nguồn cho 2 rơle trung gian là 43BX2(6D) và 43BX3(6E) và các tiếp điểm của chúng

thay đổi trạng thái như sau:

+ Hai tiếp điểm 43BX2(9B) đóng lại cấp nguồn cho mạch sấy và công tắc tơ 88Q(9C). Tiếp điểm

chính của công tắc tơ 88Q(9C) ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho bơm tuần hoàn FO chạy.

+ Tiếp điểm 43BX2(9E) đóng lị để chờ cấp nguồn cho van dầu mồi.

+ Tiếp điểp 43BX2(9F) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho van dầu đốt cao.

+ Tiếp điểm 43BX3(9E) đóng lại để chờ sẵn cấp nguồn cho rơle PMX(9E).

+ Tiếp điểm 43BX3(9D) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20DX(9E).

+ Tiếp điểm 43BX3(9C) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle thơi gian FT(9C).

29

- Tiếp tục bật cam sang vị trí FAN. Tiếp điểm SS88Q vẫn đóng. Tiếp điểm SS88F(6E) của cam

đóng lại, nguồn được cấp theo đường Y203 tới mạch đốt bằng tay. Khi đó công tắc tơ 88F(9C) và

rơle thơi gian FT(9C) có điện. Các tiếp điểm chính 88F(1C) của công tắc tơ 88F đóng lại cấp

nguồn động lực cho quạt gió chạy để thổi sạch các khí rễ gây cháy nổ ra ngoài, đồng thời cung cấp

oxi vào cho quá trình đốt mồi ban đầu được tốt. Vì quạt gió được cấp nguồn nên rơle trung gian

88FX(1C) cungx có điện theo. Khi đó các tiép điểm củ nó thay đổi trạng thai. Tiếp điểp 88FX(9B)

đóng lại chờ sẵn cấp. Sau 30s là thơi gian đặt trước của rơle thời gian FT, thì tiếp điểm mở nhanh

đóng chậm FT(9D) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian PMX(9E). Tiếp điểm

FT(2D) đóng lại cấp nguồn cho đèn GN9(2D) sáng báo quá trình thổi khí sót ban đầu đã xong.

- Ta có: Tiếp điểm 88FX(9B) đóng do quạt đang chạy.

+ Tiếp điểm 33WLLX(9B) đóng do mức nước không quá thấp nên rơ le 33WLLX(7B) vẫn đang

có điện.

+ Tiếp điểm AX2(9B) vẫn đang đóng do rơle AX2(10E) không có điện.

+ Tiếp điểm 63SX(9B) đóng do áp suất hơi trong nồi hơi dang thấp nên rơle 63SX(6C) không có

điện. Khi áp suất hơi thấp thì cảmm biến áp suất 63S(6C) mở.

+ Tiếp điểm TSX(9B) đóng do nhiệt độ khí xả không cao nên rơle TSX(5E) không có điện. khi

nhiết độ khí xả không cao thì tiếp tiếp điểm TS của cảm biến nhiệt độ khí xả cao đang đóng.

Tất cả các tiếp điểp trên đóng làm cho rơle trung gian NX1(9B) có điện. Khi đó các tiếp

điểm của nó sẽ thay đổi trạng thái. Tiếp điểm NX1(9D) đóng chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung

gian 20VLX(9D). Tiếp điểm NX1(9E) đóng chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20VPX(9E).

Tiếp điểm NX1(9F) đóng chờ sẵn để cấp nguòn cho rơle trung gian 20VHX(9F).

- Khi thấy đèn GN9 sáng thì tiếp tục bật cam sang vị tri IGNITION. Các tiếp điểm SS88Q và

SS88F đang đóng vẫ đóng. Tiếp điểp SSIGT(6E) đóng lại, nguồn sẽ được cấp theo đường Y159.

Khi đó sẽ có các phần tử sau được cấp nguồn:

+ Rơle trung gian PMX(9E) có điện do tiếp điểm FT và tiếm điểm 43BX3 trước đó đã đóng. Khi

đó tiếp điểm PMX(5C) đóng lại cấp nguồn cho bơm dầu mồi PM(5C) chạy.

+ Rơle trung gian IGX2(9D) có điện làm cho các tiếp điểp của nó thay đổi trạng thái. Tiếp điểm

IGX210-5(9D) đóng lại để tự duy trì. Tiếp điểm IGX27-11(9D) đóng lại cấp nguồn cho rơle trung

gian IGT. Tiếp điểm IGT(5E) đóng lại cấp nguồn cho biến áp đánh lửa hoạt động. Tiểp điểm

IGT(9C) mở ra cắt nguồn cho rơ le thời gian FT. Tiếp điểm IGT(9E) đóng lại, mà trước đó thì tiếp

điểm NX1(9E) và 43BX2(9E) đã đóng nên rơle trung gian 20VPX(9E) có điện. Tiếp điểm

30

20VPX(5C) đóng cấp điện cho 2 van dầu mồi là 20VP1 và 20VP2. Đến đây sẽ có hai khả năng sẩy

ra như sau:

* Nếu cháy không thành công:

- Nếu cháy không thành công hay không có ngọn lửa thì rơle cảm biến ngọn lửa không phát hiện

được ngọn lửa, nên tiếp điểm của nó ở đầu ra không tác động để cấp nguồn cho các rơle trung gian

FRX1(6C) và FRX2(6C). Tiếp điểm FRX1(9D) không đóng lại nên rơle trung gian 20VLX(9D)

không được cấp điện. Do đó van dầu đốt thấp sẽ không được vcấp điện.

- Sau khoảng 12s nếu không thấy đèn GN1(2C) sáng thì là hệ thống đã đốt không thành công.

Lúc này người điều khiển sẽ bật cam về vị trí FAN. Khi đó tiếp điểm SSIGT(6F) của cam sẽ mở ra

làm cho đường Y159 mất điện, dẫn đến rơle trung gian IGX(9D) mất điện, tiếp điểm IGX(5D) mở

ra để cắt nguồn cho biến áp đánh lửa. Tiếp điểm SS88F vẫn đóng nên quạt gió vẫn đang chạy. Để

quạt gió chạy thêm khoangr 35s để thổi sạch khí xót và các khí rễ gay nổ ra ngoài, thì người điều

khỉên bật cam sang vị trí FOPHEATER để cắt điện cho quạt gió, lúc này chỉ còn có mạch sấy là

còn hoạt động vì. Nếu ngưới điều khiển muốn đốt lại thì lại dịch cam theo thứ tự như quá trình

trên, còn nếu không đốt nữa thì bất cam về vị trí OFF. Khi đó mạch sấy cũng không còn được cấp

nguồn nữa do tiếp điểm SS43B(6D) cũng mở ra.

* Nếu cháy thành công:

- Nếu cháy thành công hay sau khoảng 15s mà có ngọn lửa thì tiếp điểm ở đầu ra của rơle cảm

biến ngọn lửa đón để cấp nguồn cho các rơle trung gian FRX1(6B) và FRX2(6B), Khi đố các tiếp

điểm của Hai rơle này sẽ hay đổi trạng thái như sau:

+ Tiếp điểm FRX2(11A) đóng lại đii báo cháy thành công ở nơ khác.

+ Tiếp điểm FRX1(2C) đóng lại cấp nguồn cho đèn GN1(2C) sáng báo cháy thành công.

+ Tiếp điểm FRX1(9D) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20VLX(9D).

+ Tiếp điểm FRX1(9F) đóng lại chờ sẵn đẻ cấp nguồn cho rơle trung gian 20VHX99F).

- Tiếp tục bật cam sang vị trí PRI.COMB để cấp điện theo đường Y205. Khi đó rơle trung gian

20VLX(9D) dược cấp điện làm cho các tiếp điểm của rơle này thay đổi trạng thái. Tiếp điểm

20VLX(5D) đóng lại cấp nguồn cho hai van dầu đốt tháp là 20VL và20VR. Tiếp điểm 20VLX(9C)

mở ra cắt điện cho rơle thời gian FT(9C). Tiếp điểm FT(9D) mở ra để cắt điện cho rơle trung gian

PMX(9E), làm cho tiếp điểm PMX(5C) mở ra để cắt diệ cho động cơ lai bơm dầu mồi.

- Bật cam sang vị trí COMB, khi đó tiếp điểm SSIGX(6E) mở ra cắt điện cho rơle IGX(9D) làm

cho các tiếp điểm của nó thay đổi trạng thái.

31

+ Tiếp điểm IGX(5C) mở ra cắt điện cho biến áp đánh lửa.

+ Tiếp điểm IGX(9E) mở ra để cắt điện cho rởle trung gian 20VPX. làm cho tiểm điểm

20VPX(5D) mở ra cắt điện cho hai van dầu mồi.

+ Tiếp điểm IGX(9C) mở ra cắt điện cho đường cấp điện của rơle thời gian FT.

+ Chế độ đốt tự động:

- Bật các áp tô mát để cấp nguồn cho mạh điều khiển và mạch động lực. Đèn WH1(2B) sáng báo

nguồn đã sẵn sàng cho hệ thống hoạt động.

- Bật cam sang vị trí AUTO, khi đó tiếp điểm SS43B(6D) của cam đóng lại để cấp nguồn cho

rơle trung gian 43BX1(6D) làm cho các tiếp điểm của nó thay đổi trạng thái.

+ Tiếp điểm 43BX1(9B) đóng lại chờ sẵn cấp nguồn cho rơle trung gian NX1(9B).

+ Tiếp điểm 43BX1(7D) đóng lại cấp điện vào cho đầu vào 00007 của PLC báo cho PLC biết là

chọn đốt tự động. Khi đó chương trình trong PLC bắt đầu chạy. Đầu ra 10115 của PLC có tín hiệu

ra nên rơle RX(10E) được cấp điện. Tiếp điểm RX(2F) mở ra, đèn RD2 tắt báo chương trình

không bị lỗi. Tiếp điểm RX(6A) đóng lại chờ sẵn cấp nguồn cho rơle trung gian 4X. Tiếp điểm

RX(11B) đóng lại chờ sẵn. Đầu ra 10002 có tín hiệu và cấp nguồn cho cuộn dây của công tắc tơ

88Q(9C). Các tiếp điểm chính 88Q(1B) của công tắc tơ 88Q ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn

cho động cở lai bơm dầu FO chính chạy.

+ Tiếp điểm 43BX1(6A) đóng lại chờ sẵn cấp nguồn cho rơle trung gian điều khiển đốt 4X(6A).

- Do không có cắt đốt từ PLC nên rơle AX2(10E) không có điên nên tiếp điểm AX2(6A) vẫn

đóng.

- Ấn PB34B(6A) để phát lệnh đốt. Rơle 4X(6A) có điện và c a cs tiếmp điểm của nó thay đổi

trạng thái.

+ Tiếp điểm 4X5-1(2C) đóng lại, đèn RD21 sáng báo nồi hơi chạy.

+ Tiếp điểm 4X6-2(2C) mở ra cắt điện theo đường test đèn.

+ Tiếp điểm 4X(6A) đóng lại để tự duy trì.

+ Tiếp điểm 4x(7D) đóng lại đưa tín hiệu vào cho đầu vào 00008 của PLC báo cho PLC biết là

quá trình đốt tự động bắt đầu.

+ Tiếp điểm 4X(11A) đóng lại đưa tín hiệu báo nồi hơi chạy đi nơi khác.

* Sau khi phát lệnh đốt thì PLC sẽ bắt đầu hoạt động theo một trình tự đã được lập trình sẵn như

sau:

32

- Đầu ra 10003 có tín hiệu nên cuộn dây của công tắc tơ 88F(9C) có điện, các tiếp điểm chính

88F(1C) đóng lại cấp nguồn động lực cho quạt gió chạy. Tiếp điểm phụ 88F(8B) đóng lại để nếu

sau khi quạt gió chạy mà 88FX(8B) không mở ra thì nó sẽ đưa tín hiệu ở đầu vào 00103 để báo

quạt gió không bình thường. Khi quạt gió chạy thì rơle trung gian 88FX(1C) cũng có điện theo.

Tiếp điểm 88FX(8B) mở ra nên đầu vào 00103 không có tín hiệu nên không đưa tín hiệu báo quạt

gió không bình thường vào PLC. Tiếp điểm 88FX(9B) đóng lại, mà trước đó ta có:

+ Tiếp điểm 33WLLX(9B) đóng do mức nước không quá thấp nên rơ le 33WLLX(7B) vẫn ddang

có điện.

+ Tiếp điểm AX2(9B) vẫn đang đóng do rơle AX2(10E) không có điện.

+ Tiếp điểm 63SX(9B) đóng do áp suất hơi trong nồi đang thấp nên rơle 63SX(6C) không có điện.

Khi áp suất hơi thấp thì tiếp điểm của cảm biến áp suất 63S(6C) mở.

+ Tiếp điểm TSX(9B) đóng do nhiệt độ khí xả không cao nên rơle TSX(5E) không có điện. khi

nhiết độ khí xả không cao thì tiếp tiếp điểm TS của cảm biến nhiệt độ khí xả cao đang đóng.

Từ tất cả các điều kiện trên dẫn đến rơle NX1(9B) có điện, khi đó các tiếp điểm của nó sẽ thay đổi

trạng thái như sau:

+ Tiếp điểm NX1(9D) đóng chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20VLX(9D).

+ Tiếp điểm NX1(9E) đóng chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20VPX(9E).

+ Tiếp điểm NX1(9F) đóng chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20VHX(9F).

- Đên giây thứ 30 thì đầu ra 10004 có tín hiệu để cấp điện cho rơle trung gian IGX2(9D). Tiếp

điểm IGX27-11D) đóng lại cấp điện cho rơle trung gian IGX(9D). Tiếp điểm IGX(5C) đóng lại cấp

nguồn cho biến áp đánh lửa IGT để bắt đầu quá trình đánh lửa trong buồng đốt.

- Đến giây thứ 35 thi đầu ra 10007 có tín hiệu để cấp điện cho rơle trung gian PMX(9E). Tiếp

điểm PMX(5C) đóng lại cấp điện cho động cơ lai bơm dầu mồi PM. Đầu ra 10010 có tín hiệu để

cấp điện cho rơle trung gian 20VPX(9E). Tiếp điểm 20VPX(5C) đóng lại cấp điện cho hai van dầu

mồi 20VP1 và 20VP2 để phun dầu mồi vào buồng đốt. Đến đây sẽ có hai khả năng sảy ra như sau:

* Nếu cháy không thành công:

Nếu đến giây thứ 33,5 mà không có tín hiệu lửa, hay quá trình đốt mồi không thành công

thì khi đó cảm biến ngọn lửa CdS sẽ không phát hiện được ngọn lửa. Tiếp điểm ở đầu ra cảu rơle

cảm biến ngọn lửa không đóng, và các rơle trung gian FRX1, FRX2 sẽ không được cấp điện. Tiếp

điểm FRX1(7E) không đóng để cấp tín hiệu vào đầu vào 00010 của PLC để báo cho PLC biết là

cháy không thành công. Khi đó đầu ra 10010 mất tín hiệu nên rơle trung gian 20VPX mất điện để

33

cắt điện cho hai van dầu mồi 20VP1 và 20VP2. Đầu ra 10113 có tín hiệu để cấp điện cho còi

BZ(10E) kêu báo cháy không thành công. Đồng thời đầu ra10104 có tín hiệu để cấp điện cho đèn

RD1 sáng nhấp nháy. Quạt gió sẽ chạy sau 35s nữa thì dừng do đầu ra 10003 mất tín hiệu. Muốn

dừng còi và tín hiệu nhấp nháy của đèm RD1 thì ta ấn nút PB3 – 2RST. Khi đó chỉ còn tín hiệu

đèn sáng bình thường. Muốn tắt đèn ta ấn nút PB3RST. Khi đó hệ thống cũng được reset trở lại

trạng thái ban đầu. Muốn đốt lại ta ấn nút PB34B để phát lệnh đốt.

* Nếu cháy thành công:

- Đến giây thứ 38,5 mà có xuất hiện lửa, thì cảm biến ngọn lửa CDS sẽ phát hiện được ngọn lửa.

Tiếp điểm ở đầu ra của rơle cảm biến ngọn lửa FS 901 sẽ đóng để cấp điện cho hai rơle trung gian

FRX1 và FRX2. Khi đó các tiếp điểm của hai rơle này sẽ thay đổi trạng thái như sau :

+ Tiếp điểm FRX2(11A) đóng lại đưa tín hiệu báo cháy thành công đi nơi khác.

+ Tiếp điểm FRX1(2C) đóng lại cấp điện cho đèn GN1 sáng báo cháy thành công.

+ Tiếp điểm FRX1(7E) đóng lại đưa tín hiệu vào đầu vào 00010 của PLC để báo cho PLC biết quá

trình đốt mồi thành công.

+ Tiếp điểm FRX1(9D) đóng lại chớ sẵn để cấp điện cho rơle trung gian 20VLX.

+ Tiếp điểm FRX1(9F) đóng lại chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle 20VHX.

- Đến giây thứ 38 thì đầu ra 10004 mất tín hiệu để cắt điện cho rơle IGX. Tiếp điểm IGX(5C) mở

ra để cắt điện cho biến áp đánh lửa IGT.

- Đến giây thứ 42 thì đầu ra 10005 có tín hiệu để cấp điện cho rơle trung gian 20VLX(9D). Tiếp

điểm 20VLX(5D) đóng lại cấp điện cho hai van dầu đốt thấp là 20VL và 20 VR.

- Đến giây thứ 47 thì đầu ra 10007 mất tín hiệu và cắt điện cho rơle PMX(9E). Tiếp điểm

PMX(5C) mở ra cắt điện cho bơm tuần hoàn dầu mồi. Đầu ra 10010 cũng mất tín hiệu để cắt điện

cho rơle 20VPX. Tiếp điểm 20VPX(5D) mở ra để cắt điện cho hai van dầu mồi là 20VP1 và

20VP2.

- Đến giây thứ 62 thì đầu ra 10006 có tín hiệu lam cho rơle trung gian 20DX có điện. Tiếp điểm

20DX5-1(5F) đóng lại, Tiếp điểm 20DX9-1(5F) mở ra để cấp điện cho động cơ lai cửa gió quay theo

chiều mở to cửa gió ra để cấp thêm oxi vào cho buồng đốt. Khi của gió mở to hết cỡ thì tiếp điểm

hành trình LM(5E) đóng lại cấp điện cho rơle trung gian LMX. Tiếp điểm LMX(9F) đóng lại chờ

sẵn để cấp nguồn cho rơle trung gian 20VHX. Tiếp điểm LMX(8D) đóng lại đưa tín hiệu vào cho

đầu vào 00109 để báo cho PLC biết là cửa gió đã mở to hết cỡ. Khi đó đầu ra 10015 sẽ có tín hiệu

để cấp điện cho rơle trung gian 20VHX(9F). Tiếp điểm 20VHX(5E) đóng lại cấp điện cho van dầu

34

đốt cao là 20VH(5D). lúc này nồi hơi sẽ được đốt bằng cả hai vòi để gia tốc quá trình sinh hơi ban

đầu.

4. Chức năng tự duy trì áp suất hơi:

Việc tự động điều chỉnh áp suất hơi được thực hiện nhờ các cảm biến áp suất hơi và việc

điều khiển của PLC. Sau khi nồi hơi được đốt thành công thì các quá trình dừng nồi và quá trình

đốt lại được thực hiện một cách tự động. Như trên đã trình bày, sau khi đốt thành công thì áp suất

hơi sẽ tăng dần tới giá trị đặt, lúc này nồi hơi sẽ tự động ngừng đốt. Trong quá trình đem hơi đi

công tác thì áp suất hơi giảm dần. khi áp suất hơi giảm thấp tới giá trin đặt thì tiếp điểm của cảm

biến áp suất 63S đóng lại, rơle 63SX(6C) có điện, tiếp điểm 63SX(7E) đóng lại, đầu vào 00011 có

tín hiệu câpó cho CPU. Khi đó đầu ra cấp cho đầu 10110 mất nên rơle AX2 mất điện. Tiếp điểm

AX2(6A) đóng lại làm cho rơle 4X cố điện. Tiếp điểm 4X(7D) đóng lại đưa tín hiệu vào cho đầu

vào 00008 của PLC, khi đó nồi hơi lại được đốt trở lại.

5. Chức năng tự động kiểm tra báo động và bảo vệ:

a. Các thông số báo động:

- Nếu vì một lý do nào đó mà mức nước trong nồi hơi giảm thấp đến mức L thì hệ thống sẽ báo

động bằng đèn. Nếu mức nước thấp đến mức L thì đầu ra 001 của cảm biến mước mất tín hiệu, dẫn

đến đầu vào 00001 cũng mất tín hiệu. Khi đó đàu ra 10101 có tín hiệu làm cho đèn RD8 sáng báo

mức nước trong nồi thấp.

- Nếu vì mmột lý do nào đó mà nhiệt độ dầu đốt tăng cao đến 1500C thì tiếp điểm 23QH của cảm

biến nhiệt độ dầu đốt cao sẽ mở ra, làm mmất tín hiệu ở đầu vào 00102. Khi đó đầu ra 10108 có tín

hiệu làm cho đèn RD9 sáng báo nhiệt độ dầu đốt cao.

- Vì một lí do nào đó mà áp suất dầu FO thấp (khoảng 1,4 Mpa) thì tiếp điểm 63Q của cảm biến

áp suất 63Q mở ra cắt tín hiệu vào đầu vào 00009 của CPU. Khi đó đầu ra 10105 có tín hiệu, đèn

RD5 sáng báo áp suất dầu đốt thấp. Đồng thời đầu ra 10110 có tín hiệu cấp điện cho rơle

63QX(10A), tiểp điểm 63QX(5A) đóng lại cấp điện cho bơm tăng cường chạy. Tiếp điểm

88BTP(2D) đóng lại cấp điện cho đèn GN6 sang báo bơm tăng cường đang chạy.

b. Các thông số báo động và bảo vệ:

- Nếu vì một lý do nào đó nồi hơi đang đốt mà bị mất lửa thì hệ thống sẽ thực hiện báo động và

bảo vệ cắt đốt. Nếu nồi hơi đang cháy mà mất lửa thì cảm biên ngọn lửa sẽ không cảm nhận được

ngọn lửa. Tiếp điểm ở đầu ra của rơle cảm biến ngọn lửa mở ra cắt điện cho hai rơlel trung gian là

FRX1 và FRX2. Khi đó các tiếp điểm của nó sẽ thay đổi trạng thái như sau:

35

+ Tiếp điểm FRX2(11A) mở ra đưa tín hiệu báo mất lửa đi nơi khác.

+ Tiếp điểm FRX1(2C) mở ra, đèn GN1 mất điện báo mất lửa.

+ Tiếp điểm FRX1(2B) đóng lại để nối mạch test đèn.

+ Tiếp điểm FRX1(7E) mở ra làm cho đầu vào 00010 mất tín hiệu để báo cho PLC biết là mất lửa.

Khi đó đầu ra 10110 có tín hiệu để cấp điện cho rơle trung gian AX2(10E). Tiếp điểm AX2(9B)

mở ra để cắt điện cho rơle trung gian điều khiển đốt NX1. Tiếp điểm NX1(9D) mở ra cắt điện cho

rơle trung gian 20VLX để cắt điện cho van dầu đốt thấp. Tiếp điểm NX1(9F) mở ra cắt điện cho

rơle trung gian 20VHX để cắt điện cho van dầu đốt cao. Khi đó nồi hơi sẽ được ngừng đốt. Đầu ra

10104 mất tín hiệu làm cho đèn RD1 sáng nhấp nháy báo mất lửa, đầu ra 10113 có tín hiệu cho còi

BZ kêu. Khi dừng đốt thì đầu ra 10003 chưa mất tín hiệu ngay mà nó sẽ tiếp tục có điện sau 35s

nữa thì mới mất để duy trì cho quạt gió chạy và thổi sạch các khí rễ nổ ra ngoài. Muốn reset hệ

thống ta ấn nút PB3RST, khi đó đèn tắt, còi ngừng kêu và hệ thống trở lại trạng thái ban đầu.

- Nồi hơi đang đốt mà quạt gió bị sự cố thì hệ thống cũng thực hiện báo động và bảo vệ. Giả sử vì

một lý do nào đó mà quạt gió bị quá tải thì tiếp điểm 49F(9C) mở ra cắt điện cho công tắc tơ 88F

để cắt điện cho quạt gió. Tiếp điểm 49F(8B) đóng lại cấp tín hiệu vào cho đầu vào 00103 để báo

cho PLC biết là quạt gió bị sự cố. khi đó đầu ra 10106 có tín hiệu làm cho đèn RD3 sáng báo quạt

gió dừng không bình thường. Khi đó PLC sẽ đưa tín hiệu ở đầu ra 10110 để cấp điện cho rơle cắt

đốt và báo động AX2 để dừng đốt và quá trình dừng đốt giống như khi mất lửa.

- Nếu nồi hơi đang đốt mà nhiệt độ khí xả cao khoảng 4500C thì tiếp điểm TS của cảm biến nhiệt

độ khí xả cao mở ra cắt điện cho rơle TSX. Tiếp điểm TSX(8B) mở ra làm mất tín hiệu ở đầu vào

00102. Đầu ra 10109 có tín hiệu, đèn RD7 sáng báo nhiệt độ khí xả cao. Tiếp điểm TSX(9B) mở

ra cắt điện cho rơle điều khiển đốt NX1. Sau đó nồi hơi sẽ được dừng giống như trường hợp bị mất

lửa. Đầu ra 10114 có tín hiệu làm cho rơle AX1 có điện đưa tín hiệu đi báo động chung.

- Nếu nồi hơi đang đốt mà chương trình trong PLC không bình thường thì đầu ra 10115 mất tín

hiệu làm cho rơle RX mất điện. Tiếp điểm RX(2F) đóng lại làm cho đèn RD2 sáng báo chương

trình đốt không bình thường. Tiếp điểm RX(6A) mở ra cắt điện cho rơle 4X để dừng nồi hơi giống

như trường hợp bị mất lửa. Đầu ra 10114 có tín hiệu làm cho rơle AX1 có điện đưa tín hiệu đi báo

động chung.

- Vì một lí do nào đó mà mức nước trong nồi giảm tới mức LL, thì đầu ra 004 của cảm biến mức

nước mất tín hiệu làm cho đầu vào 00004 của PLC cũng mất tín hiệu. Đầu ra 003 của cảm biến

mức nước có tín hiệu làm cho đầu vào 00003 của PLC có tín hiệu. Khi đó đầu ra 10102 có tín hiệu,

36

đèn RD6 sáng báo mức nước giảm quá thấp. Đầu ra 10110 có tín hiệu để cấp điện cho rơle cắt đốt

AX2. Khi đó nồi hơi sẽ được dừng giống như trường hợp bị mất lửa. Đầu ra 10114 có tín hiệu làm

cho rơle AX1 có điện đưa tín hiệu đi báo động chung.

- Nếu vì một lí do nào đó mà mất nguồn điều khiển thì nồi hơi cũng được dừng đốt.

- Nếu vì một lý do nào đó mà nhiết độ đầu đốt giảm thấp khoảng 1100C thì tiếp điểm 22Q của cảm

biến nhiệt độ dầu đốt thấp sẽ mở ra, làm cho đầu vào 00100 mất tín hiệu báo cho PLC biết là nhiệt

độ dầu đốt giảm thấp. Khi đó đầu ra 10107 có tín hiệu , đèn RD10 sáng báo nhiệt độ dầu đốt giảm

thấp. Đầu ra 10110 có tín hiệu làm cho rơle trung gian cắt đốt AX2 có điện để cắt nồi hơi giống

như trường hợp bị mất lửa. Đầu ra 10114 có tín hiệu làm cho rơle AX1 có điện đưa tín hiệu đi báo

động chung.

II. Hệ thống điều khiển nồi hơi Nhật Bản loại dùng cam chương trình

Tàu Chương Dương; Tàu Bến Hải; Tàu Điện biên; OSAKA SUNFLAME CO.LTD; VOLCANO

CO.LTD (Đọc ngoài giờ)

III. Hệ thống điều khiển nồi hơi Nhật bản loại dùng bộ tạo chương trình đốt bằng mạch bán

dẫn

Tàu Hồng Lam, Tàu Tân Long, Muira Co..LTD Standard type VWS 400 – 1200 (Nhật Bản)

7.4. Bài tập: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy

37

CHƯƠNG 8. HỆ THỐNG LẠNH VÀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ.

8.1. Khái niệm – vai trò chức năng, cấu trúc chung

Trên tàu thuỷ hệ thống lạnh để bảo quản thực phẩm trong quá trình tàu hành trình hoặc trên

các tàu vận tải hàng hoá cần bảo quản lạnh như tàu cá,…

Để nâng cao điều kiện sinh hoạt cho thuyền bộ có hệ thống điều hoà không khí toàn tàu.

1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống.

Một hệ thống làm lạnh nói chung (hệ thống lạnh và điều hoà không khí) có cấu trúc cơ bản như

hình sau:

Hệ thống là một hệ kín, sử dụng công chất lỏng dễ bay hơi như NH3, Freon 12 hoặc Freon 22.

Công chất khi bay hơi ( từ dạng lỏng sang hơi) sẽ thu nhiệt của buồng lạnh.

- Máy nén.

Máy nén thường dùng là loại bơm piston, hút công chất ở dạng hơi từ dàn bay hơi về, nén

tạo áp suất cao, qua bình ngưng trao đổi nhiệt với nước làm mát ngưng tụ biến thành dạng công

chất lỏng cung cấp cho dàn bay hơi. Khi công chất lỏng qua van tiết lưu sẽ biến thành dạng hơi.

Máy nén trong hệ thống lạnh có thể là loại một xi lanh hoặc nhiều xilanh, nén một hay nhiều cấp

tuỳ thuôc vào công suất làm lạnh và nhiệt độ làm lạnh yêu cầu.

- Bình ngưng ( Sinh hàn).

Hơi công chất sau máy nén có áp suất và nhiệt độ cao, để biến hơi công chất thành dạng

lỏng thì ta phải lấy nhiệt của hơi công chất, tức là phải làm mát công chất, có hai cách cơ bản làm

mát:

38

1. Dùng nước làm mát: thông thường dùng nước ngọt làm mát công chất, nước biển làm

mát cho nước ngọt. Phương pháp này thường sử dụng trong các hệ thống lạnh. Để cấp nước làm

mát thì người ta thường dùng một bơm nước riêng biệt.

2. Dùng quạt gió: Thổi không khí qua làm mát công chất, hay sử dụng trong các hệ thống

điều hòa (dàn nóng).

- Van tiết lưu.

Công chất lỏng qua van tiết lưu thì áp suất bị giảm mạnh, làm công chất biến từ dạng lỏng

sang dạng hơi. Khi công chất bay hơi nhiệt độ sẽ giảm mạnh, thu nhiệt từ vật cần làm lạnh. Van

tiết lưu có chức năng làm giảm áp suất của công chất và dùng để điều chỉnh mức (lưu lượng) chất

lỏng cung cấp cho dàn bay hơi.

- Dàn bay hơi.

Là nơi công chất lỏng bay hơi, thu nhiệt từ của các vật cần làm lạnh trong buồng lạnh. Có

hai phương pháp để làm lạnh:

1. Làm lạnh trực tiếp: Dàn bay hơi đặt trực tiếp ngay trong buồng lạnh, trao đổi nhiệt

trực tiếp với vật cần làm lạnh. Ví dụ như tủ lạnh, điều hoà không khí gia đình, văn

phòng.

2. Làm lạnh gián tiếp: Dùng một công chất trung gian để truyền từ dàn bay hơi vào

buồng lạnh. Công chât trung gian này có thể là không khí hoặc nước muối. Phương

pháp này thường dùng trong các hệ thống làm lạnh có công suất lớn, nhiều buồng lạnh

hoặc khu vực khác nhau như trong các kho lạnh công nghiệp, các hệ thống điều hoà

không khí trung tâm trong các siêu thị, toà nhà văn phòng . Trong hệ thống điều hoà

không khí toàn tàu thường dùng quạt thông gió thổi qua dàn bay hơi đi vào từng phòng.

- Tách ẩm( tách lỏng)

Công chất ở dạng hơi sau dàn bay hơi có thể còn lẫn hơi nước hoặc các hạt công chất ở

dạng lỏng, máy nén hút về cửa hút có thể sẽ gây hiện tượng thuỷ kích, hỏng máy nén. Để tránh

hiện tượng này thì người ta bố trí các bình tách lỏng giữa dàn bay hơi và máy nén.

- Tách dầu.

Khi công chất qua máy nén có lẫn các dầu bôi trơn, các hạt này sẽ ảnh hưởng đến quá trình

bay hơi của công chất lỏng, do vậy bố trí bình tách dầu sau máy nén và trước khi vào bình ngưng.

2. Quá trình làm lạnh sâu.

39

Khi muốn làm lạnh sâu đạt nhiệt độ từ (-30 trở xuống) thì máy nén đòi hỏi phải có tỉ số nén

cao. Do vậy nếu chỉ dùng máy nén một cấp thì không đảm bảo được yêu cầu này, do vậy người ta

phải dùng máy nén nhiều cấp. Giữa các cấp nén có bình làm mát trung gian làm giảm nhiệt độ

công chất( chỉ giảm nhiệt độ chứ không được làm hoá lỏng).

DA

ØN B

AY

H

ÔI

BÌN

H

NG

ÖN

G

VAN TIEÁT LÖU

TAÙCH LOÛNGMAÙY NEÙN

TAÙCH DAÀU

LAØM MAÙT

Hình 12.2: Caáu truùc heä thoáng laïnh saâu

TAÙCH DAÀU

LM TG MAÙY NEÙN

TAÙCH LOÛNG

LAØM MAÙT

8.2. Thuật toán các quá trình tự động hóa trong hệ thống lạnh

Để hệ thống hoạt động một cách tin cậy và hiệu quả, người ta tự động hoá một số quá trình :

1. Tự động duy trì nhiệt độ buồng lạnh.

Để duy trì nhiệt độ buồng lạnh, người ta dùng cảm biến nhiệt độ của buồng lạnh, so sánh

với nhiệt độ cho trước tạo ra tín hiệu độ lệch, đưa qua khối thực hiện, thực hiện việc điều chỉnh

lượng công chất vào dàn bay hơi. Sơ đồ khối được thể hiện trên hình 12.3 như sau:

Để thực hiện có các phương pháp sau:

a. Đóng cắt máy nén:

- Khi buồng lạnh đạt nhiệt độ cho trước, dừng máy nén. Khi nhiệt độ tăng đến ngưỡng cho

trước, khởi động lại máy nén.

b. Điều chỉnh độ mở của Van tiết lưu.

40

- Khi nhiệt độ buồng lạnh xấp xỉ nhiết độ cho trước thì van tiết lưu đóng bớt lại, giảm lượng công

chất vào dàn bay hơi. Khi nhiệt độ buồng lạnh cao hơn nhiệt độ đặt trước, van tiết lưu mở tăng

thêm công chất vào dàn bay hơi.

c. Điều chỉnh năng suất của máy nén.

Nguyên tắc là rẽ nhánh một phần hơi công chất từ cửa đẩy về cửa hút của máy nén.

Điều chỉnh tốc độ máy nén.

d. Đóng cắt một hay nhiều máy nén.

Tùy theo nhiệt độ trong buồng lạnh mà tiến hành đóng cắt bớt đi sự hoạt động của một hoặc vài xi

lanh

e. Điều chỉnh tốc độ quạt thông gió với loại làm lạnh gián tiếp, công chất trung gian là không

khí.

f. Đóng mở van điện từ cấp công chất vào dàn bay hơi.

Với các hệ thống lạnh có nhiều buồng lạnh và nhiệt độ tại các buồng lạnh có thể khác nhau, sử

dụng van điện từ để cắt công chất vào dàn bay hơi của buồng lạnh khi đủ nhiệt độ đặt trước. Hệ

thống này hay sử dụng trên các tàu lạnh, buồng lạnh có nhiều buồng.

g. Điều chỉnh tốc độ của động cơ lai máy nén.

Khi sự sai khác nhiệt độ lớn, tốc độ máy nén tăng, năng suất máy nén tăng, đưa thêm nhiều công

chất vào buồng lạnh.

Nhận xét: Tự động duy trì nhiệt độ buồng lạnh là một quá trình quan trọng, tuỳ thuộc

vào năng suất làm lạnh mà người ta dùng phương pháp thích hợp.

2. Tự động tẩy tuyết (phá băng).

Khi công chất bay hơi trong dàn bay hơi sẽ diễn ra quá trình thu nhiệt của các vật trong

buồng lạnh, hơi nước ở xung quanh dàn bay hơi cũng bị mất nhiệt, chuyển sang dạng tuyết và bám

vào thành ống của dàn bay hơi, làm giảm quá trình trao đổi nhiệt giữa dàn bay hơi và buồng lạnh.

Do vậy mà năng suất làm lạnh bị giảm, cần phải thực hiện việc tẩy lớp tuyết này ra khỏi dàn bay

hơi.

Việc thực hiện tẩy tuyết thực hiện theo nguyên tắc dùng các rơle thời gian để khống chế,

việc điều chỉnh thời gian tẩy tuyết phụ thuộc vào từng hệ thống.

Các phương pháp tẩy tuyết:

41

Phương pháp 1: Dùng các nguồn nhiệt bên ngoài: Dùng các điện trở đốt nóng đặt xen trong các

dàn bay hơi, đến thời điểm tẩy tuyết thì rơle thời gian hoạt động, cắt công chất vào dàn bay hơi,

đồng thời cấp điện cho điện trở sấy đốt nóng, tuyết tan ra. Khi tẩy tuyết xong thì cắt điện vào điện

trở sấy, đồng thời cấp công chất và dàn bay hơi, hệ thống trở lại hoạt động bình thường.

Phương pháp 2: Tự tẩy tuyết: đến thời điểm cần tẩy tuyết thì tiiến hành cắt công chất vào dàn bay

hơi, nhiệt độ dàn bay hơi sẽ tăng lên, tuyết tự tan ra. Kết thúc quá trình tẩy tuyết thì cấp công chất

vào dàn bay hơi, hệ thống trở lại hoạt động bình thường.

Phương pháp 3: Dùng hơi công chất có nhiệt độ cao( sau máy nén và trước khi vào bình ngưng)

đưa trực tiếp vào dàn bay hơi.

Chý ý: Tùy thuộc hệ thống mà thời gian tẩy tuyết có thể dài, ngắn khác nhau. Chu kỳ tẩy tuyết có

thể là 6,12,24,36,48h,…

3. Tự động điều chỉnh lưu lượng nước vào làm mát công chất trong bình ngưng.

Lưu lượng nước làm mát công chất tại bình ngưng phải phù hợp với lượng hơi công chất

vào bình ngưng, đảm bảo cho việc hóa lỏng của hơi công chất diễn ra hoàn toàn. Nếu làm mát

không đủ, công chất không biến thành chất lỏng thì năng suất làm lạnh giảm, nhiệt độ buồng lạnh

có thể không đạt được giá trị đặt trước.

Để điều chỉnh lượng nước vào làm mát người ta có thể dùng một cảm biến áp lực hơi công

chất vào bình ngưng, điều chỉnh lượng nước vào làm mát vào bình ngưng. Tuy nhiên trong thực tế,

để đơn giản người ta tính toán sẵn lưu lượng nước làm mát luôn đủ làm hóa lỏng toàn bộ hơi công

chất vào bình ngưng, thường dùng một bơm nước làm mát độc lập.

4. Tự động duy trì mức công chất vào dàn bay hơi

Trong các hệ thống lớn, duy trì mức công chất trong phạm vi cho phép là rất quan trọng, nó

đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của hệ thống.

5. Tự động báo động và bảo vệ.

a. Các loại tín hiệu bảo vệ trong hệ thống chủ yếu là bảo vệ máy nén, máy nén sẽ dừng khi:

- Quá tải, rơle nhiệt hoạt động.

- Áp suất dầu bôi trơn thấp hơn giá trị cho phép.

- Áp suất nước làm mát bình ngưng thấp.

- Áp suất tại cửa đẩy của máy nén quá cao, bảo vệ tránh hư hỏng đường ống và quá tải máy

nén.

42

- Áp suất tại cửa hút quá thấp. Thường áp lực cửa hút và cửa đẩy của máy nén dùng 01 rơle

áp lực kiểu vi sai.

- Nhiệt độ hơi công chất sau máy nén quá cao (làm mát của máy nén kém).

- Máy nén bị ngập lỏng.

Tùy thuộc vảo từng hệ thống mà trang bị các loại bảo vệ khàc nhau.

b. Báo động.

Khi có tín hiệu bảo vệ thì đồng thời có tín hiệu báo động bằng chuông, đèn tại trung tâm và tại chỗ.

Hệ thống phải trang bị mạch báo động, phát tín hiệu đèn đỏ riêng biệt phân loại với các tín hiệu

khác có người bị kệt trong buồng lạnh.

8.3. Hệ thống điều hoà không khí.

1. Khái niệm chung.

Hệ thống điều hòa không khí dùng tạo ra và duy trì một môi trường không khí phù hợp với

công nghệ sản xuất, chế biến hoặc tiện nghi đối với con người. Trên tàu thủy các hệ thống điều

hoà không khí giúp con người cải thiện điều kiện làm việc, đi ca, tăng tuổi thọ cho các thiết bị

nhạy cảm với nhiệt độ.

Về cơ bản thì một hệ thống lạnh và điều hoà không khí có những điểm tương đồng, như máy nén,

bình ngưng (dàn nóng), van tiết lưu,……

Các đại lượng cần duy trì trong điều hoà không khí là:

- Nhiệt độ.

- Độ ẩm.

- Sự lưu thông và tuần hoàn không khí.

- Khử bụi, các thành phần khác của không khí như khí độc hại, vi khuẩn,…

- Tiếng ồn,…

Hệ thống điều hoà không khí có hai chế độ làm việc: làm lạnh và sưởi ấm. Điều này ở hệ

thống lạnh không có, dùng cho các vùng xứ lạnh, khi nhiệt độ môi trường thấp, hệ thống sẽ

hoạt động để sưởi ấm.

2. Phân loại.

Hệ thống điều hoà không khí chia ra nhiều loại:

43

- Hệ thống điều hoà không khí độc lập: Gồm các máy riêng biệt, hay sử dụng trong dân dụng

như các máy điều hoà không khí 1 cục (còn gọi là điều hòa cửa sổ), hai cục đang dùng rộng

rãi,…loại này thường có công suất nhỏ, dùng công chất là FR22.

- Hệ thống điều hoà không khí trung tâm: Dùng điều hoà không khí cho toàn bộ các phòng

trên tàu, trong các văn phòng lớn, siêu thị, nhà sách,… Hệ thống có công suất lớn, dùng hệ

thống phân phối khí để điều hòa không khí cho tất cả các phòng.

3. Các sơ đồ tuần hoàn không khí trong hệ thống điều hoà không khí.

a. Sơ đồ không tuần hoàn.

Không khí tươi (sau khi đã qua điều hoà không khí) đưa vào phòng, sau đó đưa thẳng ra

ngoài nhờ thông gió cưỡng bức bằng quạt hoăc tự nhiên.

b. Tuần hòan không khí một cấp.

Sơ đồ này được sử dụng rất rộng rãi, có ưu điểm đơn giản, đảm bảo các yêu cầu vệ sinh lại

kinh tế, vận hành đơn giản. Sơ đồ mô tả trên hình

Gió tươi đưa vào hòa trộn với gió hồi (qua các Clape điều chỉnh), qua buồng điều không, xử lý làm

lạnh ( nóng), xử lý độ ẩm, lọc,… nhờ quạt gió 2 thổi vào phòng 3 qua miệng thổi gió 6. Sau khi

qua buồng 3, gió hút ra ngoài qua miệng hút 7, một phần được thải thẳng ra ngoài, một phần hồi về

qua hệ thống đường ống dẫn không khí 4. Tùy theo yêu cầu mà ta điều chỉnh độ đóng, mở của các

cửa gió cho phù hợp ( nhờ các Clape).

Hình 12.5: Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp.

44

H: Hòa trộn; V: Gió thổi vào buồng lạnh; T: Trong buồng lạnh;

N: Ngoài buồng lạnh; 1. Phòng điều không; 2. Quạt gió thổi vào

3. Phòng điều hoà không khí; 4. Oáng dẫn khí; 5. Các clape điều chỉnh lưu lượng gió. 6.

Miệng thổi. 7. Miệng hút.

c. Tuần hoàn không không khí hai cấp.

Tương tự như hệ thống tuần hoàn một cấp, chỉ khác là kênh gió hồi chia hai nhánh, một nhánh hòa

trộn trực tiếp với gió sau khi qua buồng điều không đi thằng vào buồng 3. Sơ đồ này sử dụng rất

hiệu quả trong trường hợp cần khử ẩm như trong các phòng máy,…

Hình 12.6: Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp.

4. Điều hòa không khí trung tâm.

Là một tổ hợp các thiết bị điều hoà không khí mà việc xử lý không khí được tiến hành ở

một trung tâm, sau đó đưa đến các hộ tiêu thụ bằng các kênh dẫn không khí, hệ thống gồm các

thiết bị sau:

- Hệ thống máy lạnh để sản xuất nước lạnh: Hệ thống điều hoà không khí thường dùng máy

lạnh công suất lớn làm lạnh nước, nước lạnh đi qua các dàn bay hơi, nhờ quạt gió thổi đến

các phòng thông qua hệ thống phân phối khí.

- Nguồn nhiệt để sưởi ấm không khí, có thể là hơi nước, hơi nóng, dây điện trở,…

- Phòng điều không (Thiết bị xử lý không khí) trong đó có bố trí phòng hòa trộn, phin lọc

bụi, bộ chặn nước, buồng phun, các clape điều chỉnh, bộ sưởi ấm.

45

- Hệ thống lọc bụi, thanh trùng, triệt khuẩn (đèn tử ngoại),…, tùy theo nguyên lý làm việc và

kết cấu mà chia ra nhiều loại khác nhau: Phin lọc lưới kim loại, phin lọc điện, phin lọc

dùng than hoặc tính, phin lọc bằng vải,…..

- Hệ thống vận chuyển và phân phối khí: Gồm đường gió thổi, quạt gió, đường gió hồi và

các miệng phân phối khí. Các đường gió phải vệ sinh, không bị thấm ẩm, đổ mồ hôi, cháy,

nấm mốc và côn trùng phá hoại. Do các yêu cầu này nên dùng bông thủy tinh, stiporo có

phụ gia chống cháy cách nhiệt đường ống.

- Hệ thống giảm âm:

- Hệ thống tự động điều khiển.

Hình 12.7: Hệ thống điều hoà không khí trung tâm dùng nước làm công chất trung gian.

1. Động cơ; 2. Máy nén; 3. Ống đẩy; 4. Ống giảm chấn; 5. Bình ngưng làm mát

bằng nước đồng thời là bình chứa; 6. Phin lọc ; 7. Van điện từ; 8. Hồi nhiệt; 9. Van tiết lưu;

10. Bình bay hơi làm lạnh nước; 11. Bình tách lỏng: 12. Bơm nước giải nhiệt;

13. Bể nước giảinhiệt; 14. Nước bổ sung; 15. Tháp làm mát nước giải nhiệt;

16. Giàn phun nước; 17. Quạt gió; 18. Bơm nươc lạnh; 19. Bể nước lạnh; 20. Buồng điều

không; 21. Quạt gió lạnh; 22. Mắt ga( cửa theo dõi ga trên đường ống dẫn, có kính trong theo

dõi).

46

Hình 12.7 trên minh họa hệ thống điều hoà không khí trung tâm giải nhiệt bằng tháp nước,

hệ thống này thường ứng dụng trên bờ, trong các nhà máy, siêu thị,…. Điều khác biệt duy nhất

trên tàu thủy thì việc giải nhiệt cho công chất dùng nước biển.

5. Điều hoà không khí hai chiều.

Máy điều hoà không khí hai chiều được mô tả trên hình: Máy có một van đảo chiều 2 để chuyển

đổi chức năng của dàn nóng và dàn lạnh, tùy theo chế độ làm lạnh hoặc sưởi ấm mà ta chuyển đổi

cho phù hợp.

Quá trình xảy ra trong hệ thống ở chế độ làm lạnh và sưởi ấm được minh họa.

a. Làm lạnh b. Sưởi nóng.

1.- Máy nén; 2- Van đảo chiều; 3- Ống mao dẫn.

8.4. Giới thiệu sơ đồ hệ thống lạnh và điều hòa không khí trên tàu thủy

1. Hệ thống lạnh thực phẩm.

a. Giới thiệu phần tử:

Hệ thống gồm hai máy nén công suất 2.0 KW, hoạt động ở chế độ bằng tay hoặc tự động

nhờ công tắc 4b1 và 5b1. Hai máy nén được hoạt động song song với nhau, hệ thống có hai buồng

lạnh riêng biệt. Buồng rau thường được đặt ở nhiệt độ +40C, buồng thịt -10 đến -150C, khi nhiệt

độ một trong hai buồng đủ lạnh thì máy nén sẽ dừng.

Hệ thống cấp nguồn 3 pha qua Aptomat a1, nguồn điều khiển lấy qua biến áp m1, qua cầu

chì e1, e2.

Điện trở tẩy đá của hệ thống có công suất 2,6KW, 3 pha.

47

Quạt gió cho buồng lạnh rau và thịt No1 và No2. Trong hai buồng có đặt cảm biến nhiệt

1e4 và 2e3.

Bơm nước làm mát cho bình ngưng có công suất 0,55KW. Van điện từ cắt công chất vào

dàn bay hơi s1.

b1: Công tắc tẩy tuyết ở chế độ tay.

1h1; Đèn vàng báo tẩy tuyết.

3h1,4h1,5h1: Đèn màu xanh báo bơm nước, máy nén No1, no2 hoạt động.

b. Thuyết minh nguyên lý hoạt động.

Bật cầu dao a1, rơle u1 có nguồn, tiếp điểm u1 đóng 2 lần, một lần 30 phút trong vòng 24

giờ.

- Tự động duy trì nhiệt độ buồng lạnh: Chuyển các công tắc điều khiển quạt, máy nén 1b1,

2b1, 4b1,5b1 về chế độ Auto. Khi nhiệt độ trong buồng lạnh chưa đủ, 1e4 và 2e3 đóng sang phải,

1c2 và 2c1 có điện, quạt gió chạy. Đồng thời khi 3b1 chuyển sang vị trí 1(chạy bơm nước làm mát

đồng thời với quạt gió), 3c1 có điện, bơm nước làm mát chạy. 3c1 ở 12 đóng, 4c1 và 5c1 có điện,

máy nén No1 và No2 hoạt động. Van điện từ s1 có điện, mở đường công chất, công chất từ máy

nén qua bình tách dầu, bình ngưng và van tiết lưu vào dàn bay hơi, công chất bay hơi thu nhiệt

buồng lạnh, đối lưu nhờ quạt gió. Nhiệt độ trong buồng lạnh giảm xuống, khi nhiệt độ đủ thì cảm

biến nhiệt 1e4, 2e3 hoạt động, quạt gió trong buồng đó sẽ dừng. Khi nhiệt độ trong cả hai buồng

lạnh đủ thì cả hai quạt gió dừng, đồng thời bơm nước làm mát dừng 3c1 mất điện, mở 3c1(12), 4c1

và 5c1 mất điện, máy nén dừng. Nhiệt độ buồng lạnh tăng lên, 1e4 và 2e3 hoạt động, máy nén và

quạt gió, bơm nước làm mát hoạt động.

- Tự động tẩy tuyết: Khi tẩy tuyết tự động thì theo chu kỳ 2x30 phút/ 24 giờ , 1u (3) đóng,

1c1 có điện, điện trở sấy có điện, tẩy tuyết trong các dàn bay hơi, đồng thời1c(5) mở, toàn bộ mạch

phía sau mất điện, van điện từ, quạt gió, bơm nước làm mát, máy nén dừng. Khi hết chương trình

tẩy đá thì u1 mờ, 1c1 mất điện, hệ thống trở lại hoạt động bình thường. Khi cần thiết ta có thể tẩy

tuyết cưỡng bức bằng tay nhờ công tắc b1.

- Tự động bảo vệ và báo động.

Bảo vệ quá tải cho các động cơ nhờ các rơle nhiệt, khi quá tải, rơle nhiệt hoạt động làm

động cơ dừng, đồng thời d1 có điện, đưa tiếp điểm về báo động tại trung tâm.

48

Bảo vệ máy nén: Aùp lực cửa hút thấp, cửa đẩy cao, 4e3, 5e3 hoạt động, 5c1, 4c1 mất điện,

máy nén dừng. Khi áp lực cửa đẩy máy nén cao, tiếp điểm 3 nối thông sang 4, d1 có điện, báo

động tại trung tâm.

2. Hệ thống điều hoà không khí toàn tàu hãng STAL-SWEDEN.

Hệ thống có chức năng điều hoà không khí cho toàn tàu (làm lạnh), máy nén và các thiết bị được

bố trí minh họa trên bản vẽ M-75028.

a. Giới thiệu phần tử:

Hệ thống sử dụng công chất là FR22, nhiệt độ bay hơi(nhiệt độ sôi) là +60C, sơ đồ hệ thống minh

họa trên bản vẽ sơ đồ đường ống 1862.0104-200A.

1. Khối ngưng tụ.

2. Máy nén loại 2 xylanh, 1750v/p, lai bới động cơ điện thông qua dây coroa.

3. Động cơ điện, 21KW, 1750 v/p, loại rotor lồng sóc.

4. Bộ sấy dầu.

5. Bình ngưng tụ.

6. Bộ tách ẩm ( tách nước).

7. Van tay.

8. van tay.

9. Van điện từ.

10. Bộ trao đổi nhiệt.

11. Mắt ga ( kính trong suốt nhìn qua).

12. Van tay

13. Tách lỏng.

14. Van tiết lưu.

15. Dàn bay hơi.

16. Bơm nước làm mát.

17. Động cơ lai bơm nước làm mát.

18. Phin lọc tách lỏng

Bản vẽ 81384:

OH: Điện trở sấy dầu.

MH: Sấy động cơ.

49

H: Đồng hồ đếm thời gian hoạt động.

210: Van điện từ.

6: Contactor cho máy nén.

HLP: Rơle áp lực cao thấp.

PF: Tiếp điểm phụ của bơm nước làm mát.

FF: Tiếp điểm phụ của quạt gió làm mát.

205,206,207,208: Cảm biến áp lực dầu bôi trơn.

b. Thuyết minh nguyên lý làm việc.

Hoạt động.

Quạt gió chạy, bơm nước làm mát chạy, FF và PF đóng, khi bật công tắc 10 sang vị trí

Run, cặp tiếp điểm 3-4 đóng, chuyển 10 sang start, 1-2 đóng, 6 có điện, đóng trên duy trì, motor

máy nén chạy, khi nhả tay thì nút nhân 10 tự trả về vị trí Run.

6 có điện, đóng 6(23-24), van điện từ có điện, mở đường công chất, đồng hồ h có điện đếm

thời gian chạy của máy nén. Mở 6(41-42), điện trở sấy motor và sấy dầu mất điện.

Muốn tăng giảm nhiệt độ ta điều chỉnh độ đóng mở của van tiết lưu, hiệu chỉnh để có nhiệt

độ phù hợp.

Bảo vệ máy nén:

Khi áp lực cao thấp (áp lực cao trong bình ngưng xảy ra khi thiếu nước làm mát, hơi công

chất không hóa lỏng hoàn toàn; áp lực thấp xảy ra khi công chất không hóa hơi hoàn toàn trong

dàn bay hơi).

Khi áp lực dầu bôi trơn cho máy nén không đủ, rơle áp lực hoạt động, tác động làm mở tiếp

điểm L-M, 6 mất điện và máy nén dừng.

3. Hệ thống lạnh trên tàu cá Vietso.

a. Giới thiệu phần tử:

- Hệ thống gồm nhiều buồng lạnh khác nhau, có nhiệt độ lạnh sâu, khoảng -30 đến -500C.

Hệ thống có năng suất làm lạnh lớn, trang bị trên tàu cá, hệ thống gồm 4 tủ đông, làm lạnh nhanh

với nhiệt độ sâu, sau đó đưa qua các hầm bảo quản trước và sau. Một buồng làm nước đá và một

dàn bay hơi cho hệ thống điều hoà không khí toàn tàu.

50

- Khối 1: Minh họa hệ thống khởi động cho động cơ điện lai máy nén và các cảm biến nhiệt

độ, áp suất bảo vệ. Trong đó:

PD1: Cảm biến áp lực nước làm mát.

PD2: Aùp lực cửa ra của máy nén cao áp, đặt 16 kg/cm2.

PD3: Aùp lực cửa hút của máy nén thấp áp.

1TP, 2TP: nhiệt độ công chất tại cửa ra của máy nén thấp áp và cao áp.

PKC: Aùp lực dầu bôi trơn máy nén.

- Khối 2: Minh họa nguyên lý của hệ thống lạnh và trạng thái của công chất đường đi tuần

hoàn khép kín, trong đó:

Công chất hơi qua máy nén thấp áp, qua bình tách dầu 1 vào qua bình làm mát trung gian, tại đây

nhiệt độ của hơi công chất giảm xuống, tuy nhiên công chất vẫn ở dạng hơi. Hơi công chất đưa qua

máy nén cáo áp, tạo áp lực cao hơn, đi qua bình tách dầu, qua bình ngưng tụ, tại đây hơi công chất

ngưng tụ thành dạng lỏng, chứa trong các bình chứa công chất lỏng cao áp, sau đó đưa qua trạm

phân phối đi vào các dàn bay hơi tại các tủ đông, tủ bảo quản, hầm đá và điều hoà không khí. Công

chất bay bơi sau khi qua van tiết lưu, biến thành dạng hơi, thu nhiệt của vật cần làm lạnh tại buồng

lạnh. Hơi công chất qua bình tách ẩm trở về cửa hút của máy nén thấp áp. Tại bình làm mát trung

gian và bình tách lỏng, tại đây có thể tồn tại một lượng công chất ở dạng lỏng, được kiểm tra báo

động bởi các rơle mức 1CY,2CY và 6CY. Công chất này đưa trở về tại trạm phân phối.

- Khối 3: Khối điều chỉnh lượng công chất vào dàn bay hơi qua các van tiết lưu( van điều

nhiệt). Nhiệt độ sau dàn bay hơi được cảm nhận nhờ các cảm biến (ống công chất) đặt tại

cuối dàn bay hơi, đưa về điều chỉnh lượng công chất vào dàn bay hơi. Đường công chất

lỏng trước khi vào dàn bay hơi được khống chế nhờ van điện từ, van điện từ cắt công chất

khi có công chất lỏng sau dàn bay hơi nhờ cảm biến 1CY.

- TPP: trạm phân phối công chất.

b. Thuyết minh nguyên lý hoạt động.

8.5. Bài tập: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy.

51

CHƯƠNG 9. HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM TRA GIÁM SÁT VÀ BẢO VỆ TRÊN TÀU THỦY

9.1. Khái niệm – vai trò, chức năng nhiệm vụ cơ bản

9.1.1. Chức năng: * Kiểm tra đánh giá khả năng công tác của đối tượng thông qua các thông số của nó, đồng thời thực hiện báo hiệu và bảo vệ khi có sự cố.

* Giúp xác định nhanh chóng các thông số sự cố, chỉ ra vị trí và mức độ sự cố

* Điều khiển quá trình tự động bảo vệ đối với các thông số quan trọng.

* Thông báo trạng thái của thông số, giá trị thông số.

* Cho hướng dẫn để giúp người sử dụng khắc phục nhanh chóng các sự cố nhằm đảm bảo cho các đối tượng làm việc an toàn.

9.1.2. Phân loại. Hệ thống tự động kiểm tra có thể phân loại như sau:

- Hệ thống dùng rơle đơn thuần sử dụng trên các tầu cũ, nhược điểm chủ yếu là cồng kềnh, các tiếp điểm rơle dễ bị bụi bẩn, hỏng hóc, độ tin cậy không cao, tuy nhiên ưu điểm là dẽ phát hiện hư hỏng của hệ thống, dễ khắc phục

- Hệ thống dùng các vỉ điện tử được chế tạo theo các modul khác nhau, trọng lượng kích thước nhỏ, có thể kiểm tra hàng trăm thông số, có khả năng thay thế lẫn nhau cao. Loại này được sử dụng nhiều ở các thập kỷ 70 – 80 của thếkỹ 20.

- Hệ thống dùng các phần tử logic và IC số: hệ thống kiểu này được ứng dụng rộng rãi, có thể kiểm tra tập trung các thông số. Loại này được sử dụng nhiều ở các thập kỷ 80 – 90 của thếkỹ 20.

- Hệ thống dùng phần mềm lập trình với vi xử lý, PLC và kết nối mạng truyền thông.

Hiện nay hệ thống này được đưa vào sử dụng nhiều thay thế cho các hệ thống trước đây.

Các hệ thống này sử dụng với các đầu vào ra số, tương tự đã chuẩn hoá, có khả nănng kết nối với các máy tính PC hay máy tính chuyên dụng, các công cụ tính toán và hiển thị trên màn hình các gía trị thông số cần giám sát và đặt ngưỡng báo động trên nó rất thuận tiện cho việc giám sát tập trung cũng như kết nối điều khiển các hệ phức tạp.

Đặc biệt tiện lợi là khả năng kết nối mạng truyền thông nên khả năng truyền dẫn số liệu lớn, hệ thống gọn nhẹ, tính tập trung cao.

9.1.3. Các yêu cầu đối với hệ thống tự động kiểm tra

a. Tính chính xác: Thể hiện bằng sự báo động không nhầm lẫn.

Không tồn tại báo động giả do nhiễu gây lên.

Để tránh nhầm lẫn do tác động của nhiễu thì khi thiết kế các hệ thống các tín hiệu cuả thông số phải nằm trong dải tần thấp không bị tự kích với các sóng hài bậc cao.

52

Với các thông số có sự tác động của thời gian (ví dụ như mức trong các két khi tàu lắc, các cảm biến lắp đặt trên các thiết bị có dao động riêng.. ) phải có tín hiệu trễ thời gian nhỏ hơn chu kỳ của nhiễu

b. Tính liên tục: - Khi một thông số đã báo động (đã khẳng định sự cố hay chưa khẳng định sự cố) thì các

thông số khác vẫn sẵn sàng báo động.

- Nếu thông số báo động trở về giá trị bình thường thì tín hiệu báo sự cố sẽ mất và thông số đó được đưa vào kiểm tra trở lại một cách tự động hoặc qua nút RESET.

c. Tính chất đơn giản, gọn nhẹ. Hệ thống phải có sơ đồ đơn giản, gọn nhẹ, tuổi thọ cao, làm việc tin cậy.

Nhờ kỹ thuật điện tử , kỹ thuật số và kỹ thuật mạng phát triển nhanh nên các hệ thống hiện nay có kết cấu khá gọn nhẹ.

Từ đó ta có thể tăng thêm nhiều chức năng cho hệ thống.

d. Thuận tiện cho việc kiểm tra trong mọi điều kiện: Khi cần kiểm tra trạng thái sẵn sàng hoạt động của hệ thống chỉ cần ấn nút TEST và có hai

loại thử:

Thử đèn, còi

Thử hệ thống:

Là đưa các tín hiệu giả thay thế cho tín hiệu từ cảm biến để kiểm tra hệ thống còn hoạt động tốt hay không.

e. Các chỉ tiêu khác: - Thuận tiện cho người sử dụng khi sửa chữa và bảo dưỡng.

- Hệ thống phải có độ tin cậy cao.

- Đảm bảo tính mỹ thuật lắp đặt.

- Đảm bảo chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.

- Có khả năng ghép nối với các thiết bị điều khiển chuẩn

9.1.4. Cấu trúc chung của hệ thống tự động kiểm tra và dự báo

T/H Dự

Phòng

Báo sự cố

Bảo vệ

Bộ điều khiển K/Đ 2

53

K.tra xử lýẩ

Trung gian

VI V

So sánh

Hình 9.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống tự động kiểm tra

Có nhiều dạng cấu trúc được xây dựng khác nhau, trên đây là một cấu trúc thường gặp. Gồm:

a. Khối cảm biến I:

Các cảm biến gắn trên các thiết bị, đối tượng. (ví dụ: Diezel lai chân vịt, Diezel lai máy phát, nồi hơi.... ). Các phần tử cảm biến gồm 2 loại:

* Cảm biến liên tục :

Nhiệt độ, áp suất, độ chuyển dịch, mức các két, góc quay, chiều dài .. được biến đổi thành các tín hiệu liên tục (dạng điện trở, điện cảm, điện dung, điện áp..)

Thông thường các cảm biến liên tục dùng để chỉ báo giá trị bằng sự hiển thị giá trị có thể dùng bộ khuếch đại và đồng hồ tương tự, tương thích kiểu chia thang

Mặt khác, kỹ thuật đo lường hiện đại sử dụng kỹ thuật đo lường hệ số. Giá trị tương tự được biến đổi sang dạng số qua bộ A/D sau đó qua bộ giải mã 7 vạch hoặc bộ chỉ thị hiện số để hiển thị giá trị đo bằng con số.

Kĩ thuật biến đổi A/D có ưu điểm là: có thể so sánh giá trị đo với ngưỡng để có tín hiệu cảnh báo sự cố hoặc bảo vệ khi cần.

Các cảm biến liên tục nhằm giám sát các giá tri đo liên tục. Hiện nay các thông số không điện (nhiệt độ, áp lực,..) thường được biến đổi ngay ở cảm biến hay mạch đo chuẩn hoá về dòng 4-20mA hay áp 0 -10 V rất thuận tiện để đo lường ghép nối máy tính,PLC, truyền thông...

* Cảm biến không liên tục:

54

Các cảm biến này hoạt động theo ngưỡng, trạng thái, thể hiện có hoặc không, đủ hoặc thiếu, chạy hoặc dừng. Các cảm biến này có độ tin cậy cao vì vậy ngoài việc dùng cho các hệ thống tự động kiểm tra giám sát nó còn dùng rất nhiều trong điều khiển.

Thiết bị cảm biến quyết định tính chính xác của hệ thống kiểm tra nên đòi hỏi phải chế tạo đặc biệt, có độ tin cậy cao. Trong quá trình khai thác, bảo dưỡng, chỉnh định để đảm bảo cho chúng hoạt động tốt.

b. Bộ xử lý trung tâm II :

Bao gồm các thiết bị tập trung từ các cảm biến. Tín hiệu từ bộ khuếch đại I đi theo 2 đường:

1. Qua bộ biến đổi A/D đến máy tính và bộ chỉ thị hiện số

2. Lên bộ so sánh, so sánh với tín hiệu chuẩn, đưa tới khối kiểm tra sử lý rồi đưa tới khối khuếch đại 2 và đưa tín hiệu vào khối V (khối thiết bị tín hiệu hoá ).

c. Bộ ghi , phát, hiển thị tín hiệu III, IV :

Bao gồm khối trung gian nhận tín hiệu từ khối kiểm tra xử lý và từ bộ biến đổi A/D

Tín hiệu ra của khối trung gian đưa tới khối phát và bộ tự ghi. Các hệ thống kiểm tra hiện đại ngày nay đều có sự liên lạc thông tin với cơ quan quản lý kỹ thuật qua hệ thống thông tin hàng hải Quốc Tế INMARSAT nên khối phát và ghi có thể bằng sóng vô tuyến điện

d. Khối thiết bị tín hiệu hoá V:

Bao gồm:

* Khối tín hiệu dự phòng, khi cần có thể tác động.

* Khối báo sự cố, khi chỉ cần báo động

* Khối bảo vệ, khi cần có tín hiệu tự động tác động bảo vệ.

Để dễ dàng thuận tiện cho người sử dụng người ta thường phân chia thông số theo mức báo động, loại thông số, đối tượng kiểm tra gồm các nhóm:

- Nhóm thông số Diezel lai máy phát.

- Nhóm thông số Diezel lai chân vịt.

- Nhóm thông số trạm phát điện.

- Nhóm thông số các két.

- Nhóm thiết bị dùng chung .

- Nhóm bơm, quạt gió.

Ví dụ: bơm dầu LO chính chạy nhưng không đủ áp lực thì sẽ có tín hiệu chạy bơm dự phòng.

e. Bộ điều khiển: Nó điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống kiểm tra như phát lệnh đo , điều khiển các

mức chuẩn, điều khiển các quá trình kiểm tra xử lý và các quá trình khác.

Hiện nay người ta thường dùng một vi xử lý hoặc một máy tính PC hay máy tính công nghiệp.

9.2. Các thuật toán đo lường, kiểm tra, báo động và bảo vệ

55

9.2.1. Mức kiểm tra.

9.2.1.1. Kiểm tra dự phòng (khối tín hiệu dự phòng khối V)

Ví dụ: thông số không đạt giá trị cho phép thì gửi tín hiệu đến mạch báo động bằng đèn còi. Cụ thể khi có sự cố đèn nháy, còi kêu, khi khẳng định sự cố đèn sáng, còi thôi kêu.

9.2.1.2. Hoạt động bảo vệ (khối V):

Khi có tín hiệu báo nguy mà người vận hành không xử lý kịp thời thì sau một thời gian trễ cho phép sẽ có tín hiệu bảo vệ sự cố thiết bị để tránh hỏng hóc.

9.2.2. Các hình thức tạo tín hiệu bảo vệ và báo động. Để người sử dụng xác định được mức độ của sự cố một cách dễ dàng thường ở các hệ thống

chỉ báo, thông số sẽ xuất hiện đèn xanh để báo trạng thái bình thường.

- Khi thông số đạt giá trị phải báo động sẽ có đèn đỏ sáng nhấp nháy báo trên thông số. Kết hợp đồng thời với còi chuông tại các vị trí cần thiết.

- Khi người trực ca biết và ấn nút khẳng định sự cố thì đèn đỏ sáng liên tục, còi chuông sẽ tắt, hệ thống báo động trở lại bình thường.

- Khi thông số báo động trở về giá trị bình thường thì thông số đó sẽ được đưa vào kiểm tra một cách tự động hoặc bằng nút Reset. Đặc biệt đối với những thông số cực kỳ nguy hiểm ví dụ: quá tốc Diezel, áp lực dầu bôi trơn quá thấp.

- Khi khắc phục trong sự cố kỹ thuật thì nhất thiết phải ấn nút Reset thì thiết bị mới được phép họat động trở lại.

9.2.3. Các chức năng thử: Để kiểm tra sự hoạt động bình thường của các thiết bị và của hệ thống thì hệ thống phải được

trang bị các chức năng thử sau đây:

1. Thử hệ thống tự động kiểm tra.

2. Thử đèn còi báo động.

3. Báo đứt và chạm chập cáp.

4. Báo hỏng thiết bị bên trong hệ thống.

9.2.4. Các vị trí có thông tin báo động: * Buồng điều khiển trung tâm : Đèn, còi, chỉ thị giá trị thông số.

* Buồng máy: Đèn quay màu đỏ, còi hú.

* Hành lang CLB: Đèn đỏ, chuông, còi.

* Buồng lái.

Đặc biệt trên tàu có điều khiển từ xa Diezel thì các thông số về máy chỉnh phải hiển thị trên buồng lái. Các đèn phải có chiết áp chỉnh độ sáng cho phù hợp.

* Buồng sĩ quan: để tiện cho việc theo dõi đánh giá tình trạng kĩ thuật của các thiết bị, các tàu hiện đại có đưa các thông số và tín hiệu báo động theo nhóm lên phòng máy trưởng, máy nhất, máy hai, máy ba, báo động dừng đèn và còi.

56

9.3. GIới thiệu sơ đồ hệ thống báo động kiểm tra UMS213 Các thập niên đầu những năm 70 công nghệ điện tử phát triển, hàng loạt các sản phẩm công nghiệp đã ứng dụng rất mạnh mẽ công nghệ này. Các hệ thống tự động kiểm tra, bảo vệ trên các tàu thuỷ ở nước ta lúc đó đã nhập về có trang bị các hệ thống tự động kiểm tra, bảo vệ loại này như: Tàu Hậu Giang, tàu Tô Lịch, Thái Bình, các tàu dịch vụ dầu khí như Sông Dinh, Bến Đình … Có thể nói các hệ thống tự động kiểm tra, bảo vệ thế hệ bán dẫn được chế tạo theo các module là phong phú nhất. Có 2 dạng xử lý tín hiệu là dạng tương tự và dạng số.

9.3.1. Module bán dẫn dạng số (Hình 9.2) Trên hình 2.3. Mudul N0 - dạng block bán dẫn của hệ thống tự động kiểm tra UMS213 (Universal Monitoring system 213) do Đan Mạch. Đây là module giám sát hoặc bảo vệ thông số kiểm tra N0 – Normal Open, còn 1 dạng NC – Normal close tương tự không trình bày ở đây.

Nguyên lý hoạt động của module này như sau:

Hình 9.2. Mudul N0 - dạng block bán dẫn UMS213- Đan Mạch

+ Trạng thái bình thường tín hiệu vào I là 0 logic:

Tín hiệu đặt vào cổng S (set) triger RS là 0 logic, Q bằng 0 logic và Q đảo là 1 logic do đó transistor điều khiển bóng đèn báo động thông số trên vỉ mạch khoá nên bóng đèn không sáng, tín hiệu ra báo động đèn quay ngoài cũng không sáng

Đồng thời tín hiệu vào khối báo động chung A,B đều bằng 0 nên không có tín hiệu ra báo động chung

Tín hiệu đầu ra máy in A (printer ouput) là không có

+ Trạng thái sự cố tín hiệu vào I là 1 logic:

Tín hiệu đặt vào cổng S (set) triger RS là 1 logic, Q bằng 1 logic và Q đảo là 0 logic do đó transistor điều khiển bóng đèn báo động thông số trên vỉ mạch đóng mở theo nhịp xung Flash 1 Hz nên bóng đèn sáng nhấp nháy, có tín hiệu ra báo động bằng đèn quay quay ở ngoài

Đồng thời tín hiệu vào khối báo động chung A,B đều bằng 1 nên có tín hiệu ra báo động chungở cổng E là 1 logic

Tín hiệu đầu ra máy in A (printer ouput) là 1 logic để ghi lại sự cố

Nhận biết sự cố bằng nút stop flash tại chỗ hay từ xa - tức là reset tại cổng R của triger RS – triger lúc này đảo trạng thái – Phân tích mạch lúc này ta có 2 trạng thái.

Nếu sự cố vẫn tồn tại thì bóng đèn sẽ sáng liên tục và đầu ra tín hiệu đèn quay ngoài sẽ có liên tục (đèn quay sáng liên tục mà không quay); đồng thời công ra báo động nhóm E cũng cho tín hiệu duy trì báo sự cố là 6V.

Nếu sự cố sau khi xuất hiện và đã mất thì E mất, F mất - tức là không còn các tín hiệu báo động nữa, cũng như mạch in sẽ không ghi trạng thái sự cố nữa.

+ Binary test in put: Cổng vào thử trạng thái hoạt động của vỉ mạch

+ Horn pulse output: Cổng ra đưa vào vỉ báo động còi Module bán dẫn dạng tương tự (Hình 9.3)

57

58 58

59 Hình 9.3. Mudul AC1 - dạng block bán dẫn UMS213- Đan Mạch

Trên hình 9.3. Mudul AC1 - dạng block bán dẫn của hệ thống tự động kiểm tra UMS213 (Universal Monitoring system 213) do Đan Mạch. Đây là module giám sát hoặc bảo vệ thông số kiểm tra dạng liên tục đo nhiệt độ, còn 1 dạng AC2 tương tự không trình bày ở đây.

Nguyên lý hoạt động của module này chỉ khác module NC hay NO ở phần xử lý tín hiệu đầu vào để đo đạc (khuếch đại thuật toán 1) và đặt báo động ra mạch báo động (khuếch đại thuật toán 2):

+ Tin hiệu vào I là tín hiệu liên tục được đi qua khuếch đại thuật toán 1. Ở đây được chỉnh “0” và hệ số khuếch đại để đưa ra thiết bị đo (instr. Output range -3-6V)

+ Tín hiệu sau khuếch đại thuật toán 1 cũng được đưa vào cửa đảo của khuếch đại thuật toán 2, qua bộ đặt tín hiệu giới hạn báo động gồm nút ấn Limit và chiết áp điều chỉnh Adj (tạo tín hiệu chuẩn báo động) để khi tín hiệu ra của khuếch đại thuật toán 2 sẽ là 0 logic nếu tín hiệu thực < tín hiệu đặt báo động và sẽ là 1 logic khi tín hiệu thực ≥ tín hiệu đặt báo động.

+ Mạch báo động phía sau khuếch đại thuật toán 2 hoàn toàn như mạch NO hay NC (Tín hiệu ra khuếch đại thuật toán 2 có thể qua mạch đảo hay không ứng với mức cao hay thấp)

9.3.2. Hệ thống tự động kiểm tra ứng dụng công nghệ PLC Hiện nay do mức độ tự động hoá cao, yêu cầu điều khiển các hệ thống cần tâp trung đòi hỏi số lượng thông số kiểm tra rất nhiều và đa dạng, các hệ thống tự động kiểm tra, dự báo trên không còn phù hợp. Sự không phù hợp thể hiện:

- Số lượng thông số kiểm tra, dự báo, bảo vệ rất lớn nếu sự dụng 2 loại hệ thống trên thì quá cộng kềnh, lượng dây truyền tín hiệu đo quá lớn.

- Tín hiệu kiểm tra với yêu cầu hết sức đa dạng của các đại lượng điện và không điện là trở ngại lớn cho thiết kế hệ thống cũng như chế tạo các phần tử cảm biến theo các hệ thống cũ

- Việc chỉ thị trên các màn hình tinh thể lỏng, máy tính PC, Laptop, máy tính công nghiệp … mới có thể giải quyết được với số lượng thông số kiểm tra, giám sát, điều khiển cần thiết nhiều

- Các hệ thống tự động kiểm tra, điều khiển khi làm việc với giao diện người – máy cần phải chuẩn hoá tín hiệu theo dòng (0-20mA; ±10 V) thì các thiết bị PLC hay các vi xử lý mới đáp ứng được

- Việc truyền thông gặp nhiều khó khăn nhất là dung lượng tín hiệu là quá lớn

Vì những lý do trên, hiện nay các hệ thống tự động kiểm tra, dự báo, bảo vệ cho các hệ thống trên tàu thuỷ đã và đang dùng chủ yếu là các thiết bị khả trình. Các tàu đóng mới tại nước ta cũng như trên thế giới đang sử dụng các thiết bị loại này

9.4. Bài tập: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy

60

CHƯƠNG 10. CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC TÀU THUỶ

10.1. Khái niệm chung Thông tin là một yếu tố không thể thiếu được trong điều khiển kỹ thuật và xã hội. Trong kỹ

thuật, thông tin là một yếu tố cấu hình quan trọng trong hệ thống. Một hệ thống hoạt động được hay không thì nhất thiết phải có được các thông tin về nó. Ví dụ để điều khiển tốc độ động cơ diesel thì phải có thông tin về tốc độ và các thông số phản hồi khác. Các thông tin bao gồm thu nhận, gia công, truyền, lưu giữ tìm kiếm và chọn ra những thông tin cho người hay máy. Bao gồm:

- Cảm nhận và thu giữ thông tin

- Gia công và xử lý thông tin

- Truyền thông tin

Xét tổng thể các hệ thống thông tin nói chung và hệ thống thông tin liên lạc trên tàu thuỷ nói riêng là tổ hợp về đo lường, điều khiển, kỹ thuật thông tin và các lĩnh vực khác nhau.

Trên tàu thuỷ yêu cầu về thông tin là hết sức lớn – nó giúp con người vận hành tàu nắm được tình trạng thiết bị, điều kiện khách quan, chủ quan như khí hậu, vùng hoạt động, các tàu bè trên tuyến hành trình, các liên hệ tàu - đất liền…

Việc ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật và các yêu cầu mới cũng là một phần trong kỹ thuật thông tin. Ví dụ ngày nay các thông tin vệ tinh đã được sử dụng như một nhu cầu không thể thiếu kể cả các yêu cầu bắt buộc và không bắt buộc. Như hệ thống GMDSS – Global Maritime Distress Safety System; các hệ thống VDR – Video Recorder ghi trạng thái hoạt động của các hệ thống trên tàu lưu giữ ở hộp đen.

Các hệ thống thông tin liên lạc trên tàu thuỷ trong nghiên cứu ở chưong này nhằm giới thiệu một phần các hệ thống thuộc nhóm trên. Bao gồm các hệ thống cơ bản:

- Hệ thống tay chuông truyền lệnh tàu thuỷ

- Hệ thống báo cháy

- Hệ thống đèn hành trình tín hiệu

- Điện thoại nội bộ

Vì thời lượng giảng dạy có hạn nên các hệ thống khác sinh viên tự tìm hiểu thông qua các tài liệu khai thác của tàu trên cơ sở qui phạm Đăng kiểm.

10.2. Hệ thống tay chuông truyền lệnh tàu thủy

10.2.1 Chức năng và yêu cầu:

+ Chức năng:

Tàu thuỷ vận hành liên tục trên biển, ra vào cảng, điều động trong luồng lạch, tránh bão, tránh va, neo đậu… vì vậy thông tin giữa trạm chỉ huy của tàu (buồng lái) và trạm điều khiển máy chính cho các chế độ chạy máy - hệ chân vịt thường xuyên sử dụng.

61

Chức năng của hệ thống tay chuông truyền lệnh là hết sức quan trọng do đó chúng cần có các yêu cầu cụ thể như sau:

+ Yêu cầu:

- Hệ thống phải hoạt động tin cậy, liên tục, lâu dài

- Hệ thống tín hiệu khẩu lệnh phải rõ ràng cả âm thanh lẫn khẩu lệnh, không bị nhầm lẫn

- Hệ thống phải có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, bảo quản bảo dưỡng

- Hệ thống phải bảo đảm các yêu cầu của một thiết bị tàu thuỷ như kín nước, vật liệu vững bền với môi trường biển

- Khi phát lệnh có chuông còi báo hiệu, khi trả lệnh xong phù hợp với mệnh lệnh thì mới mất

- Thời gian thực hiện lệnh nhanh và chính xác

10.2.2 Phân loại. Hệ thống tay chuông tuyền lệnh có thể phân loại như sau;

- Hệ thống dùng rơle đơn thuần sử dụng trên các tầu cũ, nhược điểm chủ yếu là các tiếp điểm rơle dễ bị bụi bẩn, hỏng hóc, độ tin cậy không cao, tuy nhiên ưu điểm là dẽ phát hiện hư hỏng của hệ thống, dễ khắc phục

- Hệ thống dùng các thiết bị máy điện quay như xen xin, động cơ bước …Các thiết bị laọi này có độ tin cậy khá cao, truyền lệnh rõ ràng tuy nhiên khá cồng kềnh

- Hệ thống dùng các phần tử logic và IC số: hệ thống kiểu này được dùng chủ yếu dưới dạng tay chuông sự cố cho các trạm điều khiển từ xa Diesel vì gọn nhẹ, nhưng độ tin cậy không cao, không chắc chắn lắm.

- Hệ thống sử dụng PLC: Các thiết bi lập trình có ưu điểm lớn nhất là vấn đề truyền thông, điều này hạn chế được lượng đường dây giữa các trạm với nhau, đồng thời chúng có khả năng kết nối với các thiết bị tự ghi, hộp đen dễ dàng hơn rất nhiều so với các loại trên

10.2.3 Các hệ thống tay chuông truyền lệnh điển hình trên các đội tàu biển Việt Nam và các hãng sản xuất thiết bị báo cháy tàu thuỷ

1. Tay chuông truyền lệnh dùng rơ le: Tay chuông dùng rơ le dễ chế tạo, dễ vận hành, sửa chữa. Tuy nhiên phải dùng cáp nhiều lõi để kết nối các trạm với nhau.

+ Có 12 lệnh thường sử dụng trong hệ thống truyền lênh:

- Stand by : Lệnh sẵn sàng sau khi chuẩn bị máy xong

- R/U: Running up - Lệnh chạy tàu trên biển khi chuyển sang lệnh này là kết thức quá trình điều động tàu hành trình

- Stop: Lệnh dừng máy - chỉ có tác dụng trong thời gian nhất định khi điều động – lúc này người điều khiển máy chưa được rời khỏi vị trí điều động máy

- Finished with engine - Lệnh dừng máy lâu dài sau khi điều động tàu vào cảng hay neo đậu xong – lúc này người điều khiển máy có thể rời khỏi vị trí điều động máy

62

- Ngoài ra có 8 lệnh, mỗi chiều tiến lùi có 4 lệnh (Dead.Slow – D.Slow; Slow; Half; Full ) tương ứng với 4 chế độ chạy máy.

+ Cấu tạo sơ đồ cơ bản gồm 12 rơ le và 12 bóng đèn và các diod ở mỗi trạm; Ngoài ra gồm có các rơ le nhấp nháy, chuông còi …

+ Nguyên lý hoạt động như sau: Các lệnh (12 lệnh) đều có chung nguyên lý, bình đẳng nhau. Ví dụ tại buồng lái người sỹ quan phát lệnh full engine thì rơ le full tương ứng trên buồng lái sẽ chuyển trạng thái (ở sơ đồ này nút phát lệnh gắn với phần động của rơ le). Lúc này điện cung cấp cho cuộn hút của rơ le tương ứng mất điện, còn cuộn hút của rơ le full tưương ứng sẽ có điện và hút các tiếp điểm của nó, trong đó có 1 cặp tiếp điểm thường mở được đóng lại để duy trì điện cho cuộn hút: mạch cấp như sau A1(+) tiếp điểm tự duy trì cuộn dây C7 (-) . Đồng thời A1 qua tiếp điểm của rơ le diod đèn C8. Mặt khác nguồn từ A1 qua tiếp điểm đến A4 S2 khối trả lệnh buồng máy cấp điện cho đèn 2 tương ứng lệnh full ở buồng máy.

Lưu ý là nếu sử dụng đèn nháy thì C8 (buồng lái) và S13 (buồng máy) sẽ đi qua tiếp điểm đóng mở của rơ le nhấp nháy FL khi rơ le này có điện (từ A1 A4 S2 diod 1D2 S14 FL (-)

Như vậy khi có lệnh phát Full từ buồng lái thì các đèn 2 tại buồng lái và buồng máy đều sáng nhấp nháy; chuông kêu (rơ le chuông có thể lắp song song với rơ le nháy FL). Sỹ quan điều khiển máy sau khi nhận lệnh và thực hiện sẽ ấn rơ le full tương ứng ở dưới máy – rơ le này có điện cắt điện đến S14 mất điện rơ le chuông và rơ le tạo nháy mất chuông báo và các đèn sáng liên tục

Kiểm tra đèn ở buồng lái + cấp đến A2, ở buồng máy + cấp đến 14 - đến các điốt dẫn đến các đèn ở tất cả các lệnh.

2. Tay chuông truyền lệnh dùng xen xin Có nhiều hệ thống tay chuông truyền lệnh dùng sensin dưới đây giới thiệu 1 sơ đồ dùng sensin của hãng NZK.Co …LTD Nhật bản đang dùng trên các tàu đóng mới:

+ Cấu trúc gồm :

- Phần phát Transmitter ở buồng lái gồm có: Biến áp cấp nguồn 220V/100V AC ; xenxin phát TR, 2 xenxin thu TX ; chiết áp điều chỉnh ánh sáng; các rơ le trung gian; còi buzzer; bộ cảm biến khớp lệnh - sensor for matching ; bộ biến đổi tín hiệu lệnh đi đến hộp ghi nhật ký (hộp đen) – signal converter box (WAP – FCS – OOP-1)

- Phần nhận lệnh có 2 vị trí RECEIVER (C/R) ở buồng điều khiển máy gồm 1 xexin phát TR và 1 xexin thu TX ; 1 nút dừng chuông “gong stop P.B”; 1 chuông (Gong C/R)

RECEIVER (E/S) vị trí điều khiển máy cạnh máy gồm 1 xexin phát TR và 1 xexin thu TX ; 1 nút dừng chuông “gong stop P.B”; 1 chuông (Gong E/S)

+ Nguyên lý hoạt động:

Khi phát lệnh theo yêu cầu điều khiển máy chính – tay chuông được đánh theo vị trí yêu cầu tức là tay lệnh đước gắn với xexin phát buồng lái TR sẽ quay rôto xexin này đi 1 góc tương ứng làm cho rô to xenxin thu ở buồng máy (1 trong 2 vị trí tuỳ chon bằng công tắc chuyển vị trí điều khiển (change over switch box đặt tại cạnh máy). Các cặp xexin làm việc ở chế độ chỉ báo tức là nguồn kích từ được cấp điện khi xenxin phát quay đi 1 góc bao nhiêu theo lệnh yêu cầu thì rô to xenxin thu sẽ quay theo 1 góc tương ứng với lệnh và khi trả lệnh thì xexin phát gắn với tay trả lệnh ở buồng máy xexin thu gắn với kim chỉ thị lệnh trả trên buồng lái. Khi lệnh phát và trả lệnh vênh nhau tức là các góc lệnh phát cũng như các góc lệnh thu chưa khớp thì bộ phận cảm biến sự khớp

63

lệnh này sẽ làm cho rơ le R1có điện khống chế các tín hiệu còi buzzer buồng lái, chỉ khi nào phần phát lệnh và trả lệnh khớp nhau thì mất còi buzzer buồng lái. Cắt chuông (gong) buồng máy bằng nút gong stop P.B ở các vị trí điều khiển máy.

3. Tay chuông truyền lệnh dùng IC số Tự tìm hiểu

4. Tay chuông truyền lệnh với thiết bị khả trình hay vi xử lý Hiện nay có rất ít các tàu biển trên thế giới và nước ta dùng thiết bị khả trình. Việc thiết kế chế tạo, viết chương trình PLC là rất thuận tiện và dễ thực hiện. Tuy nhiên PLC là thiết bị khả trình có thể lập trình với các chương trình điều khiển phức tạp hơn nên với hệ thống tay chuông truyền lệnh ít sử dụng. Các tay chuông sử dụng vi xử lý có thể đáp ứng tốt các chức năng trong truyền lệnh vì vậy hiện nay cũng có nhiều nghiên cứu ứng dụng. Khoa điện - Điện tử tàu biển đã có sản phẩm thương mại loại tay chuông dùng vi xử lý này.

10. 3. Hệ thống báo cháy tàu thủy

10.3.1 Chức năng và yêu cầu + Chức năng:

Theo qui định của Đăng kiểm trên tàu cần trang bị hệ thống báo cháy và các hệ thống chữa cháy. Hệ thống báo cháy tàu thuỷ có chức năng báo và dự báo các vùng cháy trên tàu. Thường trên tàu chở hàng có 1 hệ thống báo cháy vùng cabin tàu và 1 hệ thống báo cháy hầm hàng (hay dùng báo khói). Theo mức độ hệ thống báo cháy còn có khá năng trợ giúp con người trong việc chữa cháy như tắt quạt thông gió, các bơm vận chuyển nhiên liệu để ngăn chặn sự lan truyền đám cháy, mở buồng CO2 để dập cháy…

+ Yêu cầu:

- Hệ thống phải tự động báo hiệu một cách chính xác vùng cháy

- Nguồn điện cung cấp phải được cấp từ 2 nguồn riêng biệt

- Hệ thống và cảm biến phải có độ nhạy cao, hoạt động tin cậy

- Phải có hệ chỉ báo vùng cháy (zone) tuỳ theo kết cấu, trọng tải tàu

- Các tín hiệu báo động gồm: Chuông còi và kết nối với hệ chuông còi báo động chung, đèn báo chung và báo vùng cháy, kết nối báo động tới nhiều vị trí cần thiết

- Hệ thống phải tự báo khi mất nguồn chính, báo lỗi hệ thống, báo đứt cáp…

10.3.2 Cấu trúc

Một hệ thống tự động báo cháy có cấu trúc cơ bản như sau:

Báo khu vực cháy Khối xử lý trung tâm

Báo sự cố hệ thống Ngăt bơm dầu, quạt từ xa

Báo động chung Xử lý tín hiệu

64

……..

CB

CB

AC DC Nguồn

Hình 10.1

Cấu trúc bao gồm:

- Khối xử lý trung tâm

- Các thiết bị ngoại vi

* Khối xử lý trung tâm gồm:

- Khối xử lý tín hiệu

- Khối báo sự cố hệ thống, mạch

- Khối báo khu vực cháy

* Các thiết bị ngoại vi

- Cảm biến CB…

- Báo động chung (các thiết bị dùng để báo động chung: chuông đèn, còi..)

- Nguồn cung cấp từ 2 hệ

- Các thiết bị gửi đến ngắt bơm, quạt, thiết bị CO2 …

10.3.3 Các dạng cảm biến báo cháy và cách mắc các cảm biến

10.3.4 Các hệ thống tự động báo cháy và báo khói trên tàu thuỷ

Thuyết minh hệ thống báo khói hãng kidde Marine systems:

1. Giới thiệu phần tử:

- Nguồn cung cấp: + Mains input – Nguồn chính

+ Khi nguồn chính mất điện tiếp điểm contắc tơ MF là MF1, MF2 có thể được cung cấp từ nguồn khác

- Biến áp nguồn T1 cung cấp ra các điện áp 24V, 150V, 175V cho các mạch báo động, chiếu sáng điện trở cảm biến quang, chiếu sáng tín hiệu…

- Biến áp T2 cung cấp nguồn 24V cho mạch điện tử xử lý tín hiệu - nguồn này được ổn áp kiểu bù nhằm tăng độ chính xác nguồn tránh sai số trong báo động

- Các cầu chỉnh lưu BR1, BR2, BR3

- Motor No1,2 : các quạt hút khói đặt trên nóc cabin buồng lái

65

- Fire repeater

- Local bell:

- External bell

- Fault repeater:

-LP5 ; BZ1 : Đèn và chuông báo lỗi hệ thống

- LP6: Đèn chỉ thị báo động cháy

- M/1 : Rơ le thời gian

- S1: Nút hoàn nguyên

- A; B; LF : các rơ le trung gian

- Zone 1 – 12: Các rơ le điện tử báo cháy cho các vùng cháy (Có thể gọi là các các cảm biến)

- S6 (motor change over switch) – công tắc chuyển đổi động cơ hút khói

…

2. Nguyên lý hoạt động:

- Nguồn sau khi đã cung cấp ngoài 2 tiếp điểm MF1,2 để chuyển nguồn, tiếp điểm MF3 bật sang trái để khống chế báo lỗi mất nguồn (thuộc lỗi hệ thống)

-M/1 : có điện tiếp điểm M1 mở ngay LP1 sáng báo có nguồn báo động 150V sau đó đóng lại để đưa mạch báo động vào làm việc. Kết hợp với S1 để thử nguồn và hoàn nguyên hệ thống

- Nguồn cung cấp cho các bóng đèn LP9 chiếu sáng các điên trở quang PCC1 được cấp theo mạch sau: +175 R1 ( chiết áp điều chỉnh cường độ sáng) LF/1 ( Rơ le dòng) E LP9 F (F –> LP9 E vỉ tiếp theo) …. cuối cùng đi đến E của vỉ 12 F chiết áp R4 0 V .

- Nguồn cung cấp cho mạch báo động cháy + 150 V M1 A của các zone tiếp điểm F1 LP7-LP8 – R17 D R9 0 V

a/ Trạng thái bình thường: Vỉ cảm biến vùng cháy zone chưa có khói đủ đậm đặc thì ánh sáng chiếu vào Pcc1 ít (ánh sáng chiếu vào PCC1 được phản xạ qua lớp khói) nên điện trở của nó còn lớn TR5 và TR6 chưa thông F chưa có điện LP1 và LP8 chưa sáng không có nguồn cấp cho cực gốc b của TR1 nên chưa có báo động cháy.

b/ Khi có 1 vùng cháy xuất hiện điện trở quang PCC1 sẽ có điện trở giảm xuống làm cho TR5 và TR6 thông F có điện LP8 sáng do hiện tượng phóng điện hồ quang. Đồng thời cực gốc b của TR1 được cấp điện mở thông Rơ le A/3 là rơ le báo động có điện Tiếp điểm A1 cấp điện mạch fire repeater, local bell, external bell báo động cháy; Tiếp điểm A2 đóng lại sun chiết áp R1 để tăng cường độ sáng cho các bóng chiếu sáng PCC1 nhằm làm cho mạch điện tử cảm biến chuyển trạng thái một cách dứt khoát; Tiếp điểm A3 căt ra không cho điện mạch báo lỗi hệ thống (fault) để khỏi nhầm lẫn. Trên bảng báo cháy LP6 sáng báo cháy . Khẳng định báo động bằng công tắc S4(alarm mute switch) chuyển công tắc này cắt các báo động chuông nội bộ va chuông còi đèn ngoài; còn bóng LP8 báo vùng cháy vẫn tồn tại.

c/ Các chỉ báo khác

- Báo lỗi hệ thống (fault ) gồm: mất nguồn chính MF3; màng chắn cửa hút gió (Diaphragm air flow switch); bóng chiếu sáng cho PCC1 bị cháy (lúc này dòng chạy qua LF/1 nhỏ làm cho rơ le

66

dòng điện này không đủ sức hút) dồng thời nếu LP9 bị cháy thì LP10 sẽ sáng báo vỉ đó bóng LP9 cháy.

- LP2 và LP3 dùng để báo nguồn hệ thống ở chế độ ban ngày và ban đêm : ban ngày dùng chế độ nối song song, đêm nối tiếp

10. 4. Hệ thống điện thoại trên tàu thủy

10.4.1 Chức năng , yêu cầu và phân loại * Chức năng: - Dùng để thông tin trao đổi trực tiếp bằng lời trong công việc trên tàu với nhau

- Dùng để phát, nhận lệnh điều khiển tàu khi có sự cố của các hệ thống: Tay chuông truyền lệnh, máy lái, điều động chỉ huy …

* Yêu cầu: - Thông tin rõ, nhất là thông tin truyền lệnh (Ở buồng máy thường có tai nghe chuyên dụng hay phòng kín để cách ly các âm thanh ngoài)

- Chắc chắn, tin cậy, không bị ảnh hưởng các yếu tố nhiễu của các thiết bị máy móc khác

- Ít chịu ảnh hưởng của thoèi thiết, môi trường…

* Phân loại: - Theo chức năng ta có điện thoại liên lạc nội bộ và điện thoại sự cố

- Theo nguồn ta có điện thoại có nguồn và điện thoại không nguồn - điện thoại không nguồn dùng manhêtô cấp nguồn nuôi qua tụ để làm năng lượng thoại

- Theo điều khiển ta có điện thoại dùng tổng đài tự động và không dùng tổng đài..

10.4.2 Giới thiệu điện thoại sự cố tàu thuỷ Hai loại điện thoại sự cố để dùng trong điều động tàu là điện thoại không nguồn (ngày nay ít dùng, chỉ còn tồn tại trên các tàu cũ) và điện thoại sự cố dùng ắc qui

Một điện thoại sự cố có ít nhất 3 vị trí liên lạc như sau:

Hình 10.2

Tuyến liên lạc 2 chiều với nhau là Buồng lái Buồng máy và Buồng lái Buồng máy lái

B.máy B.máy

lái

B.lái

- Buồng lái là nơi thực hiện phát lệnh cho buồng máy để điều khiển chế độ chạy máy khi tay chuông truyền lệnh bị hỏng

67

- Buồng lái là nơi thực hiện phát lệnh cho buồng máy lái để điều khiển bánh lái khi máy lái không điều khiển được trên buồng lái

1. Điện thoại sự cố không nguồn (dùng manhêtô, ống nghe, ống nói, biến áp điện thoại, chuông)

2. Điện thoại sự cố có nguồn cấp DC24V

Điện thoại này gồm có 3 máy :

- Master telephone : Là máy chủ đặt trên buồng lái (trên máy chủ gồm hộp trong đó chứa các rơ le và các nút ấn gọi)

- Remote telephone “A” : Máy điện thoại A (thường là máy đặt tại buồng máy)

- Remote telephone “B” : Máy điện thoại B (thường là máy đặt tại buồng máy lái)

Nguyên lý hoạt động:

+ Giả sử từ máy chủ (tại buồng lái) gọi điện cho máy A (tại buồng điều khiển máy)

Ta nhấc điện thoại rời khỏi giá, lúc này rơ le C/2 sẽ có điện theo mạch sau: (+) ---- Relay C/2 ---- L ---- T ---- HS1 --- (-). Đồng thời ấn nút A để gọi máy A – Lúc này tại máy A sẽ có điện cấp cho cuông, đèn như sau: (+) --- a2 --- nút A --- (bell + lamp) --- (-) . Tại thuê bao A sau khi nhấc máy lên khỏi giá thì nguồn điện sẽ được cấp cho rơ le A như sau: (+) --- A/3 --- L ---T --- HS1 --- (-), rơ le A có điện sẽ đảo trạng thái các tiếp điểm của nó: Đóng a2 xuống dưới sáng đèn A lamp báo số máy đang liên lạc là A đồng tời mở đường chuông đèn. Đóng a3 để nối đường thoại.

+ Các máy A và B gọi về máy chủ thì chỉ cần nhấc máy lên sẽ đổ chuông trên máy chủ và khi máy chủ cầm máy lên thì sẽ liên kết đường thoại với nhau. Ví dụ khi máy A gọi cho máy chủ: Nhấc máy A thì điện sẽ cấp cho relay A theo đường sau: (+) --- A/3 --- L ---T --- HS1---(-) khi này A có điện đóng a1 cấp điện cho mạch chuông đèn máy chủ (+)—c1 (vì c1 là tiếp điểm thường đóng của C mà C thì chưa có điện.) --- a1 --- (chuông + đèn) --- (-). Khi máy chủ nhấc lên là 2 máy đã nối đường thoại cho nhau.

10. 5. Hệ thống đèn hành trình và tín hiệu hàng hải trên tàu thủy

10.5.1 Chức năng , yêu cầu * Chức năng:

- Đèn hành trình trên tàu thuỷ dùng cho tàu hành trình trên biển và ra vào luồng lạch vào ban đêm.

- Đèn tín hiệu trên tàu dùng để chỉ báo chế độ làm việc của con tàu khi hành trình cũng như khi tàu đỗ. Ví dụ khi tàu đỗ tại vùng neo, tàu chờ hoa tiêu, tàu mất chủ động, tàu hành trình với một số nhiệm vụ đặc biệt: đánh cá, rà phá thuỷ lôi, mất chủ động…

- Hệ thống đèn hành trình kết hợp với đèn neo tại các vị trí neo đậu thường được kiểm soát bằng hệ thống kiểm tra báo động khi các vị trí chiếu sáng trong từng chế độ bị sự cố. Còn các đèn tín hiệu thường không giám sát.

- Hệ thồng còi đèn sương mù dùng khi tàu chạy trên vùng hành hải có nhiều sương mù, khả năng quan sát hạn chế về tầm nhìn.

10.5.2 Hệ thống đèn hành trình (Navigation and Signal Lights) (Practical marine electrical knowledge – Dennis T.Hall B.A, C Eng., M.I.E.E., M.I.Mar.E)

68

- Số lượng, vị trí và tầm quan sát của đèn hành trình trên tàu thuỷ được qui định theo luật hàng hải quốc tế IMO (International Maritime Organization) trong điều chỉnh quốc tế ngăn chặn va chạm trên biển.

- Hai đèn neo mũi và lái được dùng chung với bảng công tắc đèn hành trình trên buồng lái. Đèn đỏ mạn trái, đèn xanh mạn phải, đèn trắng cho các đèn còn lại. Đối với các tàu dài hơn 50 m, đèn cột chính {masthead light(s)} phải có tầm nhìn trên 6 hải lý, các đèn khác từ 3 hải lý trở lên.

- Công suất mỗi bóng đèn là 60 W hay 40 W tuỳ trường hợp. Để tăng độ bền cho các bóng đèn hành trình, tín hiệu người ta hay dùng các bóng sợi đốt có nhiều gối đỡ sợi tóc.

Hình 10.3

- Mỗi vị trí chiếu sáng được trang bị 2 bóng đèn (đèn kép) được cấp điện qua công tắc chuyển đổi ở bảng đèn hành trình khi bóng kia bị sự cố.

Sơ đồ bố trí đèn hành trình

Hình 10.4. Bảng đèn hành trình

69

Hình 10.5. Bố trí đèn tín hiệu

10.5.3 Hệ thống đèn hành trình 1. Nguyên lý mạch kiểm tra, giám sát hệ thống các đèn hành trình là kiểm soát dòng điện chạy qua các bóng đèn.

- Nếu dòng điện không đủ dòng hay đứt mạch (cháy bóng, đứt dây) đều báo động để người sử dụng biết và sửa chữa.

- Trên mặt báo các bóng đèn chiếu sáng hành trình có đèn hiển thị giám sát trạng thái từng bóng với bảng chỉ dẫn.

- Thường dùng các rơ le dòng điện để kiểm soát: nếu đủ dòng (bình thường) thì rơ le hút, nếu có sự cố rơ le dòng không hút báo động

- Tín hiệu báo động bằng còi, bóng chỉ thị trên bảng kiểm tra tắt

- Nguồn điện lấy từ bảng điện buồng lái (navigation boad): Có 2 nguồn chính và sự cố. Thường thì nguồn sự cố lấy từ INVERTER - bộ biến đổi DC AC

- Có thể sử dụng các phương pháp khác để kiểm soát các đèn hành trình như sử dụng biến dòng, các mạch bán dẫn …

2. Thuyết minh sơ đồ giám sát đèn hành trình của hãng Taiyo - Nhật Bản

a. Sơ đồ bảng giám sát (DRAW.No M4 - 13539)

Sơ đồ chỉ ra vị trí các bóng đèn:

- L1W – FORE MAST LT : Đèn cột trước

- L2W – RADAR MAST LT (AFT. MAST HEAD) : Đèn cột sau (hay cột rada)

- L3G – STBD SIDE LT : Đèn mạn phải màu xanh

70

- L4R – PORT SIDE LT : Đèn mạn trái màu đỏ

- L5W – STERN LT : Đèn hành trình sau lái

Sơ đồ chỉ ra vị trí các công tắc:

- Các công tắc tương ứng cho các bóng đèn từ L1- L5 là SS1 – SS5

- Mỗi công tắc có 3 vị trí để chuyển mạch dùng bóng đèn 1 hoặc 2 hoặc tắt

b. Mạch kiểm tra, báo động (DRAW.No M3 - 13539)

* Trên sơ đồ có các bóng đèn :

+ FORE MAST (60W X 2): Đèn cột trước, có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F11 và F12

+ RADAR MAST (60W X 2): Đèn cột sau (hay cột rada), có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F21 và F22

+ STBD (60W X2 ): Đèn mạn phải màu xanh có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F31 và F32

+ PORT (60W X2 ): Đèn mạn trái màu đỏ có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F41 và F42

+ STERN LIGHT(40W X2): Đèn hành trình sau lái có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F51 và F52

+ ANCHOR LIGHT AFTER (40W X 2) : Đèn neo sau lái có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F61 và F62

+ ANCHOR LIGHT FORE MAST(40W X 2) : Đèn neo mũi có 2 bóng No1 và No2 qua 2 bộ cầu chì F71 và F72

+ FLASH LIGHT (RADAR MAST): Đèn nháy đặt ở cột radar dùng để đánh tín hiệu mooc khi tàu chạy ở chế độ sương mù

• Nguồn cung cấp chính: AC 220 V MAIN SOURCE

• Nguồn sự cố : EMERG. SOURCE được cấp từ bộ biến đổi DC- AC

• SWD : Công tắc cấp nguồn (Nav. Light source )

• MC1 : Công tắc tơ dùng để chuyển nguồn tự động sang sự cố khi mất nguồn chính

• MCX: Rơ le điều khiển khởi động tự động bộ biến đổi để cấp nguồn sự cố (INV. START SIG.)

• PBT (EMERG. SOURCE TEST) Nút ấn thử nguồn sự cố

• F03 10A X 2 (RA02; SA02): Nguồn 220V cấp cho hệ giám sát (SHEET No 17)

• Các công tắc SS1 – SS7 dùng để cấp điện cho các bóng 1 hay 2

• RY1 – RY7 : Các rơ le dòng điện để kiểm soát các bóng đèn

- Nguyên lý hoạt động:

Ta chỉ cần xét 1 vị trí chiếu sáng hành trình hay neo – ví dụ bóng đèn chiếu sáng hành trình cột trước FORE MAST.

- Nếu bật công tắc sang vị trí 1 hay 2 thì có điện chạy qua bóng đèn và dòng điện đủ lớn nếu bóng đèn lắp đúng công suất cũng như đường dây không bị sự cố làm cho rơ le RY1 đủ hút tiếp

71

72

điểm thường đóng RY1 mở ra và các tiếp điểm thường mở RY1 đóng lái, còi BZ1 không có điện, bóng đèn kiểm soát L1W tương ứng với bóng đèn FORE MAST sẽ không sáng

- Nếu bóng đèn hay đường dây bị sự cố thì RY1 nhả ra BZ1 kêu báo hiệu có sự cố của đèn hành trinh đèn L1W sáng, báo sự cố của đèn FORE MAST

Trên sơ đồ Sheet 17 :

- BZX : Rơ le để tắt chuông - WLM: Đèn báo nguồn chính đang công tác

- PBZ: Nút ấn tắt chuông - WLE: Đèn báo nguồn sự cố đang công tác

- PB-T: Nút ấn thử đèn và còi - RLE: Đèn đỏ báo nguồn chính bị sự cố

- DM1 : Chiết áp điều chỉnh độ của các bóng đèn gián sát trên bảng điều khiển

10.6. Bài tập: Phân tích một hệ thống điển hình sử dụng trên tàu thủy