1 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật điều khiển tự động làm nên kỳ diệu lĩnh vực đời sống đại Là nghành khoa học đóng vai trị quan trọng chiến lược cơng nghiệp hố - đại hoá đất nước, tạo khả phát triển kinh tế với tốc độ cao bền vững Do ngành tàu thuỷ việc tìm hiểu, nghiên cứu thiết bị, hệ thống tự động sử dụng tàu thuyền việc làm cần thiết Nhà trường cần có phương pháp thích hợp để giúp sinh viên nắm kiến thức chách nhanh thời gian Việc làm sinh động, cụ thể hoá giảng phương pháp cần thiết hợp lý để giúp sinh viên tiếp thu kiến thức cách có hiệu Nhận thấy đựơc ý nghĩa thực tiễn Tơi chọn đề tài: “Phân tích sở lý thuyết mơ đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống tự động tàu thuỷ” Nội dung đề tài bao gồm: - Cơ sở lý thuyết tự động - Đặc điểm nguyên lý làm việc hệ thống tự động phục vụ thiết bị lượng hệ thống tàu - Mô đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc số hệ thống phục vụ thiết bị lượng hệ thống tàu Mặc dù có nhiều cố gắng, nhiên tự động lĩnh vực rộng lớn, phạm vi nghiên cứu dừng lại phần Hơn thời gian thực đề tài có hạn kiến thân nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Rất mong đóng góp ý kiến thầy, bạn đọc Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Ths Nguyễn Đình Long tận tình giúp đỡ em hồn thành đề tài Nha trang, tháng 11/2006 Sinh viên thực Đinh Xuân Toán Chương ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Khái quát chung Trong q trình cơng nghiệp hóa đất nước, để tăng suất lao động, giảm lượng nhân công sử dụng ngày nhiều trang thiết bị điều chỉnh tự động trình sản xuất, chế biến gia cơng q trình làm việc thiết bị phục vụ ch sống người Và áp dụng biện o pháp tự động lên tàu mang lại cho diện mạo Nhờ vào việc đơn giản hóa thao tác điều khiển, tăng tính động, giảm lượng nhân công tàu, đảm bảo tàu hoạt động chế độ có lợi nâng cao khả khai thác tàu, hành trình chuyến biển dài Vì nâng cao đáng kể tính kinh tế chuyến biển Trong hệ thống động lực tàu thủy vấn đề điều chỉnh tự động điều khiển tự động ngày có ý nghĩa lớn 1.2 Phạm vi ý nghĩa đề tài Tự động hóa trở thành nhân tố gắn liền với phát triển kinh tế, gắn liền với tiến khơng cho mà cịn xu hướng cho tương lai Ngành vận tải đường thủy Việt Nam ngày trang bị đại với hệ thống động lực tự động hóa cao Việc nắm vững nguyên lý bản, hiểu rõ chất trình làm việc đặc điểm cấu tự động, sở sử dụng có hiệu thiết bị ự động có tiến tới việc sửa chữa, chế tạo t trang thiết bị hướng phát triển tất yếu Trong nhà trường, việc đào tạo nhân lực phục vụ cho hoạt động tàu thuyền phải đáp ứng đựơc yêu cầu thực tế đề Với khối lượng kiến thức ngày nhiều, đòi hỏi sinh viên phải nắm thời gian ngắn khó Sinh viên khó tiếp thu tư vấn đề cách sâu sắc khơng có phương pháp cách thức giảng dạy hợp lý Giảng dạy phải đảm bảo phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động tư sáng tạo người học, vun đắp lịng say mê tìm hiểu, ý chí vươn lên Ngày với phát triển cơng nghệ thơng tin, máy tính trở thành công cụ giảng dạy thiếu nhà trường Ứng dụng tính máy tính, ta cụ thể hố kiến thức, tạo mơ hình động thơng qua phương pháp mơ Nhờ giúp cho sinh viên thờigian ngắn tiếp thu lượng kiến thức lớn, có khả hiểu sâu chất vấn đề Giúp cho đối tượng tiếp nhận có nhìn trực quan hơn, bước gần đến thực tế Sinh viên cần biết tư duy, nhờ có điều kiện tiếp cân giảng thông qua trực quan tiếp thu nhanh hơn, cố tự tin tư nghiệm qua trực quan Đồng thời với sinh động giảng tạo cho sinh viên có hứng thú học tập, tìm hiểu học sâu Để phục vụ cho việc giảng dạy môn học trang bị động lực nhà trường, tơi tìm hiểu hệ thống tự động tàu thuỷ Tuy nhiên tự động hố q trình phát triển khơng ngừng ngày đa dạng Ở đề cập đến sở ban đầu, hệ thống đơn giản, phục vụ cho thiết bị lượng hệ thống tàu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỰ ĐỘNG 2.1 Khái quát chung điều khiển 2.1.1 Khái niệm điều khiển điều chỉnh Điều khiển tập hợp tất tác động mang tính tổ chức trình nhằm đạt mục đích mong muốn q trình Hệ thống điều khiển mà khơng có tham gia trực tiếp người trình điều khiển gọi điều khiển tự động Điều chỉnh khái niệm hẹp điều khiển Điều chỉnh tập hợp tất tác động nhằm giữ cho tham số cần điều chỉnh trình ổn định hay thay đổi theo quy luật 2.1.2 Hệ thống tự động điều chỉnh 2.1.2.1 Khái niệm Một hệ thống tự động điều chỉnh gồm hai thành phần đối tượng điều chỉnh thiết bị điều chỉnh, đối tượng điều chỉnh thành phần tồn khách quan có tín hiệu đại lượng cần điều chỉnh nhiệm vụ điều chỉnh phải tác động lên đầu vào đối tượng điều chỉnh cho đại lượng cần điều chỉnh đạt giá trị mong muốn Thiết bị điều chỉnh tập hợp tất phần tử hệ thống nhằm mục đích tạo giá trị điều chỉnh tác động lên đối tượng Giá trị gọi tác động điều chỉnh Những tác động từ bên lên hệ thống gọi tác động nhiễu Phương pháp để thiết bị điều chỉnh tạo ín hiệu điều chỉnh gọi t phương thức điều chỉnh Có ba phương thức điều chỉnh là: Phương thức điều chỉnh theo chương trình, phương thức bù nhiễu, điều chỉnh liên hợp phương thức điều chỉnh theo sai lệch Trong kỹ thuật người ta thường sử dụng phương thức điều chỉnh theo sai lệch Điều chỉnh tự động điều hành hai dạng sau: - Hệ thống điều chỉnh hở x y u TBĐC ĐT Hình H 2-1 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều chỉnh hở - Hệ thống điều chỉnh kín f y y BĐ e X O Hình H 2-2 Sơ đồ khối hệ thống điều chỉnh tự động kín Trong đó: ĐT - Đối tượng điều chỉnh (điều khiển) BĐC - Bộ điều chỉnh y - Thông số điều chỉnh Xo - Giá trị cho trước đại lượng điều chỉnh e - Độ lệch điều chỉnh (điều khiển) u - Tín hiệu điều chỉnh f - Tác động nhiễu loạn 2.1.2.2 Sơ đồ tổng quát Một hệ thống dù phức tạp đến đâu bao gồm hai khối c đối tượng điều chỉnh điều khiển Tác động nhiễu loạn Đối tượng điều chỉnh Phần tử thực Bộ khuếch đại Phần tử cảm ứng Khối chức Phần tử so sánh Bộ tạo tín hiệu sở Tín hiệu huy Bộ điều chỉnh Hình H 2-3 Sơ đồ tổng quát hệ thống tự động điều chỉnh Nguyên lý hoạt động sơ đồ sau: Cảm biến cảm nhận giá trị đại lượng điều chỉnh đưa tín hiệu đến phần tử so sánh Phần tử so sánh so sánh tín hiệu với tín hiệu cho trước từ tạo tín hiệu sở tạo hiệu độ lệch, qua khối chức tạo tín hiệu điều chỉnh theo giá trị sai lệch đó, tín hiệu điều chỉnh khuếch đại lên qua khuếch đại tác động lên phần tử thực Phần tử thực tạo tác động điều chỉnh, tác động lên cấu điều chỉnh để làm thay đổi đại lượng điều chỉnh theo ý muốn người thông qua tín hiệu huy 2.1.2.3 Phân loại hệ thống điều chỉnh tự động Có nhiều cách phân loại hệ thố điều chỉnh tự động Với giới hạn ng phần lý thuyết nghiên cứu, ta chia hệ thống điều chỉnh tự động thành hai loại phụ thuộc vào tính chất phần tử hệ thống là: Hệ thống tuyến tính hệ thống phi tuyến tính Nếu tất phần tử hệ thống tuyến tính hệ thống gọi hệ tuyến tính Chỉ cần phần tử hệ thống mang tính phi tuyến hệ thống gọi hệ phi tuyến tính Phần lý thuyết điều khiển tự động sâu nghiên cứu hệ tuyến tính Đặc trưng phần tử tuyến tính chịu tác động nguyên lý xếp chồng Nghĩa có tổ hợp tín hiệu tác động đầu vào phần tử tín hiệu tổ hợp tương ứng tín hiệu thành phần Hệ thống phi tuyến tính khơng chịu tác động nguyên lý 2.2 Đặc tính tĩnh học động học hệ thống tự động điều chỉnh 2.2.1 Khái niệm khâu (phần tử) đặc tính tĩnh học động học khâu 2.2.1.1 Khâu (phần tử) Khâu khâu có tác động định hướng Mỗi khâu đặc trưng hai đại lượng đại lượng vào (tín hiệu vào) đại lượng (tín hiệu ra) Tín hiệu truyền từ đầu vào đến đầu theo hướng định, tượng nghiên cứu khác mặt cấu trúc, tính chất vật lý, ứng dụng, số lượng phần tử chúng tạo nên kết hợp với phần tử 2.2.1.2 Đặc tính tĩnh học động học khâu Việc nghiên cứu khâu hệ thống tự động điều chỉnh tiến hành hai trạng thái, trạng thái tĩnh trạng thái động Nghiên cứu tĩnh học hệ thống tự động điều chỉnh nghiên cứu điều kiện bảo đảm trạng thái cân Khi đối tượng xác định, việc tính tốn tĩnh học nhằm xác định thơng số kết cấu phận phận tự động điều chỉnh để đảm bảo giá trị cho trước thông số điều chỉnh với sai số định Việc nghiên cứu động học hệ thống tự động điều chỉnh nghiên cứu diễn biến hệ thống chế độ cân bị phá huỷ Đối tượng nghiên cứu trường hợp q trình thay đổi thơng số điều chỉnh theo thời gian Vì hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động chế độ chuyển tiếp, việc nghiên cứu tính chất động học khâu hệ thống tự động điều chỉnh nhiệm vụ chủ yếu lý thuyết tự động điều chỉnh Tính chất khâu biểu thị phụ thuộc toán học đại lượng vào đại lượng - Sự phụ thuộc đại lượng y đại lượng vào x chế độ cân gọi đặc tính tĩnh học khâu Q trình đặc tính tĩnh học khâu có dạng: y = k.x Trong đó: k - Hệ số truyền tĩnh học Đặc tính động phần tử mơ tả thay đổi tín hiệu theo thờ i gian có tác động đầu vào Thường biểu diễn phương trình có dạng tổng qt: a p n  a1 p n 1   a n 1 p  a n  Trong a , , a n , b0 , , bm hệ số 2.2.2 Các khâu Mặc dù phận tự động khác xa cấu tạo, công suất, dạng lượng v.v phân chúng thành khâu điển hình Khâu điển hình hệ thống tự động điều chỉnh khâu có trình l chuyển tiếp biểu diễn phương trình vi phân không bậc hai Trong hệ thống tự động điều chỉnh hệ động lực tàu thủy thường gặp khâu điển hình là: Khâu tỉ lệ, khâu quán tính, khâu dao động, khâu tích phân khâu vi phân 2.2.3 Các dạng liên kết khâu hệ số truyền hệ thống hở Trong hệ thống tự động điều chỉnh khâu liên kết với nhiều cách Tuy hệ thống phức tạp xem tổng hợp ba dạng liên kết sau: Nối tiếp, song song hồi tiếp 2.2.3.1 Liên kết nối tiếp Các phần tử gọi mắc nối tiếp tín hiệu phần tử trước tín hiệu vào phần tử sau Tín hiệu vào hệ thống tín hiệu vào phần tử Tín hiệu phần tử cuối tín hiệu hệ thống Sơ đồ phần tử mắc nối tiếp mô tả hình H.2- y2 = y3 y1 = y2 W1 W2 yn = y x = x1 Hình H 2-4 Sơ đồ hệ thống gồm phần tử mắc nối tiếp Từ sơ đồ ta có: Yn  Wn X n  Wn Yn 1  Wn Wn -1 X n 1  Wn Wn -2 X n 2  n Y  Yn   Wi X i 1 Như hàm truyền đạt hệ thống gồm phần t mắc nối tiếp tích số hàm truyền đạt phần tử thành phần 2.2.3.2 Hệ thống phương trình mắc song song Hệ thống xem gồm phần tử mắc song song tín hiệu vào hệ thống tín hiệu vào phần tử thành phần Cịn tín hiệu hệ thống tổng đại số tín hiệu phần tử thành phần Sơ đồ hệ thống gồm phần tử mắc song song mô tả hình H 2-5 x1= x Ta có: W1 Y1  W1 X  W1 X Y2  W2 X  W2 X Yn  Wn X n  Wn X x x2= x W2 y1 y2 y ∑ xn= x Wn Như vậy: n yn n Y   Yi   Wi X i 1 i 1 Hình H 2-5 Sơ đồ hệ thống phần tử mắc son g song 10 Suy ra: W(p)  n Y(p)   Wi ( p ) X(p) i 1 Hàm truyền đạt hệ thống gồm phần tử mắc song song tổng đại số hàm truyền phần tử thành phần 2.2.3.3 Hệ thống có mạch mắc phản hồi Hệ thống có mạch mắc phản hồi gồm hai mạch: Mạch thuận mạch phản hồi Tín hiệu mạch thuận tín hiệu hệ thống tín hiệu vào mạch phản hồi Sơ đồ hệ thống có mạch mắc phản hồi mơ tả hình X Xt Yt = Y Wt Wt Yn Xn = Yt Hình H 2-6 Sơ đồ hệ thống có mạch mắc phản hồi Y  Wt X  Wt Wn Y 2.3 Tính ổn định hệ thống tự động điều chỉnh chất lượng q trình điều chỉnh 2.3.1 Tính ổn định Tính ổn định hệ thống tự động điều chỉnh khả hệ thống giữ chế độ cơng tác cho với độ xác định phục hồi bị phá vỡ Hệ thống tự động điều chỉnh gọi ổn định thơng số cần điều chỉnh so với vị trí cân kết tác động tức thời sau thời gian tiến tới giá trị nhỏ giá trị cho trước Hệ thống tự động điều chỉnh trước hết phải hệ thống ổn định Vì đánh giá tính ổn định hệ thống tự động điều chỉnh nhiệm vụ quan trọng hàng đầu 59 Chương MÔ PHỎNG NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHỤC VỤ THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG VÀ HỆ THỐNG TÀU 4.1 Khái niệm mô Mơ q trình “bắt chước” tượng có thực với tập cơng thức tốn học Các chương trình máy tính mơ điều kiện thời tiết, phản ứng hoá học, chí q trình sinh học Mơi trường windows mơ Gần với mơ hoạt hình Một hoạt hình mơ chuyển động cách thể tập ảnh frames Có cơng cụ hồn hảo dùng cho việc tạo hoạt hình mơ môi trường windows Với công cụ ta ghi điều chỉnh kiện diễn hình máy tính với hoạt hình ghi lại kiện cách thụ động, tức người xem xem hành động diễn mà khơng thể tương tác với hành động Với cơng cụ mơ ta tương tác với hành động 4.1.2 Phân tích lựa chọn phần mềm xây dựng liệu Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghệ thơng tin, có nhiều phần mềm dùng để xây dựng liệu nói chung liệu hình ảnh để minh hoạ cho nội dung mơn học nói chung mơn Trang bị động lực nói riêng Sau số phần mềm sử dụng để xây dựng hình ảnh minh hoạ như: AutoCad, 3DS max, solidWords, Macromedia Flash,… 4.1.2.1 Phần mềm AutoCad ( Computer – Aided Design and Drafting ) Phần mềm AutoCad phần mềm chuyên nghiệp dùng ngành mang tính chất thiết kế có vẽ ngành khí, xây dựng ngành kỹ thuật khác Ngồi ra, sử dụng phần mềm làm công cụ cho phần xử lý đồ hoạ khác Ưu điểm phần mềm dễ học, dễ hiểu, dễ sử dụng, phần mềm sinh viên ngành kỹ thuật 60 4.1.2.2 Phần mềm 3DS Max Phần mềm 3DS Max chương trình đồ hoạ không gian ba chiều tiên tiến, ứng dụng phổ biến nhiều lĩnh vực, từ điện ảnh, kiến trúc quảng cáo ứng dụng web cách hiệu thiết thực Với cải tiến quan trọng phiên 3ds max 6, tiến trình thực khung cảnh 3D trở nên dễ dàng đạt hiệu suất cao nhiều Ưu điểm phần mềm 3DS Max chức chương trình đồ hoạ ba chiều tiên tiến, cịn chương trình dùng để mơ xác lập chuyển động vật thể cách hiệu Phần mềm có nhược điểm thuộc chất nó, dung lượng byte lớn Khi sử dụng phần mềm n đòi hỏi cấu hình máy tính phải mạnh có ày khả chạy file mô lớn 4.1.2.3 Phần mềm SolidWords SolidWords phần mềm đồ hoạ không gian chiều tiên, dùng phổ biến ngành khí ngành kỹ thuật khác Nó giúp cho việc thể vật thể cách đơn giản nhanh chóng Nó mơ chuyển động chi tiết 3D, từ vẽ 3D xuất hình chiếu 2D Vì chương trình đồ hoạ 3D nên chưa thể khắc phục nhược điểm dung lượng lớn Địi hỏi cấu hình máy phải đủmạnh sử dụng 4.1.2.4 Phần mềm Macromedia Flash Macromedia Flash phần mềm ứng dụng bao gồm công cụ sử dụng để tạo hoạt hình, đồ hoạ vec tơ, ứng dụng, phần mềm, trình diễn website Flash ứng dụng thiết kế tốt để xây dựng tập tin multimedia ( đa phương tiện ) Ta đưa nhiều loại media vào Flash bao gồm văn bản, đồ hoạ, video, tập tin vectơ âm Có thể tải tập tin hình ảnh, văn tập tin video vào Flash chạy trình thể Flash 61 Player Các công cụ Flash cho phép phát huy hết khả sáng tạo người sử dụng theo chuẩn thiết lập Ta tích hợp Flash với phần mềm khác Macromedia Studio MX 2004 nhiều ứng dụng khác Việc tích hợp phần mềm cho phép tạo hồ sơ Flash theo cách thức mạnh mẽ tích hợp phần tử phụ khác trực tiếp vào Flash, chẳng hạn 3D hình vẽ vectơ phức tạp Flash phần mềm có tính mở rộng, nghĩa cài đặt thêm nhiều công cụ khác vào Flash, chẳng hạn phần mở rộng thành phần Một ưu điểm bật Flash kích thước nhỏ gọn Flash Player giúp cho người dùng dễ dàng tải xuống cập nhập phiên xuất Ngồi Flash cịn có nhiều cơng cụ chỗ giúp giữ cho kích thước tập tin nhỏ gọn Trên sở phân tích phần mềm điều kiện thời gian có hạn nên tơi chọn phần mềm sau để thực đề tài: Auto Cad: dùng để xây dựng cấu tạo, sơ đồ bố trí trang thiết bị hệ thống tàu Macromedia Flash: dùng để mô tả nguyên lý hoạt động hệ thống 4.2 Mô hệ thống phục vụ động diesel 4.2.1 Hệ thống điều tốc Hình H 4-1: Sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ động 62 Khi động hoạt động chế độ ổn định , tố độ quay định mức động khơng đổi, vị trí bơm cao áp ứng với lượng cấp nhiên liệu cho cho chu trình động Lúc lực căng lị xo cân với lực căng văng Van trượt vị trí đóng kín cửa dầu có áp suất cao vào servomotor Van xả vị trí mở, xả dầu áp lực cao lại bình chứa Khi phụ tải động giảm, tốc độ quay động tăng lên cao tốc độ định mức, lực ly tâm thắng lực căng lò xo kéo trượt lên Thanh truyền động quay quanh điểm nối với cần piston servomotor kéo van trượt lên, mở thơng đường dầu có áp lực cao vào khoang servomotor, khoang thông với đường xả Lúc van xả đóng kín cửa xả khơng cho dầu áp lực cao bình chứa lực căng lò xo lớn áp lực dầu cao áp Piston servomotor dịch chuyển xuống đẩy phía giảm lượng nhiên liệu cung cấp, tốc độ động giảm Khi piston servomotor chuyển động xuống kéo truyền động quay quanh điểm nối khớp trượt, van trượt kéo trở vị trí ban đầu đóng kín cửa dầu vào servomotor Van xả lại mở cửa xả dầu áp lực cao lại bình chứa, Trong q trình điều chỉnh ln có điều chỉnh, lượng nhiên liệu giảm lớn mức cần thiết Lúc tốc độ động lại giảm xuống mức quy định chút, lực lò xo thắng lực ly tâm văng đẩy trượt xuống, truyền động van trượt xuống mở thông đường dầu áp lực cao vào khoang servomotor đẩy piston servomotor lên kéo nhiên liệu phía tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động Động cấp thêm nhiên liệu đạt tốc độ quay định mức ban đầu ứng với chế độ phụ tải Lúc van trượt truyền động kéo lên đóng kín cửa thơng dầu áp lực cao vào servomotor Van xả mở cửa xả để dầu áp lực cao qua cửa xả lại bình chứa Trường hợp phụ tải động tăng, tốc độ quay động giảm, trình điều chỉnh diễn ngược lại với trình Đai ốc điều chỉnh cho phép hiệu chỉnh lực căng ban đầu lị xo, từ hiệu chỉnh tốc độ quay động mà hiệu chỉnh trì theo ý muốn 63 người sử dụng Khi tăng lực căng lị xo tốc độ cần điều chỉnh động tăng lên ngược lại giảm lực căng lị xo tốc độ cần điều chỉnh giảm 4.2.2 Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát Hình H 4-2 Sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát động Bộ điều tiết nhiệt nước vịng có nhiệm vụ đưa phần dịng nước nóng sau khỏi động vào bình sinh hàn phần cịn lại đưa vào tuyến ống sau bình sinh hàn Tại tuyến ống xảy hồ trộn dịng nước qua bình sinh hàn dịng nước tắt để tạo thành dịng nước chung có nhiệt độ thích hợp bơm vịng cấp vào khoang làm mát động diesel Ở chế độ nhiệt bình thường, van điều tiết nhiệt vị trí cân lượng nước vào bình sinh hàn nước vào tuyến ống đảm bảo nhiệt độ thích hợp cho hoạt dộng động Khi nhiệt độ nước động tăng, nhiệt độ làm cho cơng chất có hệ số dãn nở nhiệt lớn ống xiphông van điều tiết dãn nở nén xẹp xiphông, thông qua truyền đẩy hai cánh van xuống mở rộng cửa tăng lượng nước qua bình sinh hàn, đồng thời đóng bớt cửa thơng với tuyến ống chính, tăng cường làm mát cho nước vịng Nước vịng ngồi nước biển ln cấp ổn định chia làm hai ngả qua bình sinh hàn dầu sinh hàn nước Khi nhiệt độ nước vòng 64 giảm, cơng chất ống xiphơng co lại lị xo đẩy xiphông xẹp xuống kéo hai cánh van lên đóng bớt cửa thơng với bình sinh hàn đồng thời mở rộng cửa thơng với đường ống đưa nước làm mát trở lại cho động Điều chỉnh lực căng lò xo van điều nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát định mức cho động 4.2.3 Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơn Hình H 4-3 Sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơn Van điều nhiệt gồm chai cảm biến, ống mao dẫn xiphông nối với van điều chỉnh lượng nước vào bình sinh hàn làm mát cho dầu Ở chế độ nhiệt bình thường van điều nhiệt vị trí xác định, cân lượng nước vào bình sinh hàn dầu tạo nhiệt độ thích hợp cho dầu bơi trơn động Khi nhiệt độ dầu bôi trơn giảm, chai chứa ga nhạy cảm với nhiệt độ hoá lỏng, mật độ cơng chất xiphơng giảm, lực căng lị xo thắng lực căng xiphông, đẩy xiphông xẹp xuống kéo cánh van lên đóng bớt cửa thơng với bình sinh hàn đồng thời mở rộng cửa bên cho nước đến bình sinh hàn nước vịng trong, giảm làm mát cho dầu bôi trơn Khi nhiệt độ dầu bôi trơn tăng môi chất chai cảm biến hố làm tăng mật độ mơi chất xiphông, lực căng xiphông thắng lực căng lò xo đẩy cánh van xuống mở rộng cửa thơng tăng cường lượng nước đến bình sinh hàn dầu, tăng cường làm mát cho dầu bôi trơn 65 Điều chỉnh lực căng lò xo van điều nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ định mức dầu bôi trơn 4.2.4 Hệ thống điều chỉnh độ nhớt nhiên liệu Hình H 4-4 Sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh độ nhớt nhiên liệu Nguyên tắc hoạt động hệ thống dựa sở đo lực ma sát lớp chất lỏng chảy qua hai đĩa sử dụng làm phần tử cảm biến Đĩa chủ động quay với số vịng quay khơng đổi nhờ động điện Nhờ lực ma sát nhớt nhiên liệu nên đĩa bị động quay theo tác động đến khí nén làm việc theo nguyên tắc vòi phun - bướm điều tiết Với độ nhớt nhiên liệu giá trị điều chỉnh bướm điêu tiết đóng kín hai miệng ống nhận khí nén Van điều chỉnh lượng cấp đến sấy vị trí cố định Khi độ nhớt nhiên liệu tăng nhiệt độ sấy giảm, lực ma sát hai đĩa thắng lực kéo lò xo vòng gắn truyền kéo đĩa bị động quay chiều với đĩa chủ động Thông qua cấu truyền kéo bướm điều tiết mở cho khí nén vào đường ống bên phải, đến khoang trái servomotor, lượng khí đẩy piston servomotor phía phải kéo mở rộng cửa van cung cấp nóng cho sấy Phần khí nén khoang phải servomotor theo đường ống cịn lại ngồi Khi lượng hâm nóng cung cấp đủ lớn, nhiên liệu hâm lên, 66 độ nhớt nhiên liệu giảm, lực ma sát hai đĩa nhỏ lực căng lò xo vòng, lúc đĩa bị động bị lò xo vòng kéo theo chiều ngược chiều chuyển động đĩa chủ động Bướm điều tiết kéo lại đống kín vịi phun Nhưng lượng cấp đến nhiều nên lò xo vòng tiếp tục kéo đĩa bị động quay ngược chiều quay đĩa chủ động, bướm điều tiết lúc di chuyển phía phải mở cho khí nén vào đường ống phía bên trái đến khoang phải servomotor Lượng khí đẩy piston đóng bớt cửa van cung cấp nóng cho sấy Lượng sấy cấp đến giảm, độ nhớt nhiên liệu đạt dần đến giá trị định mức ban đầu Bướm điều tiết vị trí đóng kín hai vòi phun Khi độ nhớt nhiên liệu giảm hay nhiệt độ sấy cao, lực ma sát hai đĩa chủ động bị động giảm, lực kéo lò xo vòng lớn kéo đĩa bị động quay ngược chiều so với chiều quay đĩa chủ động Quá trình điều chỉnh ngược lại với trình Độ nhớt định mức nhiên liệu thiết lập thông qua van tiết lưu van điều tiết lắp hai ống thông với hai khoang servomotor 4.2.5 Hệ thống cấp nhiên liệu cho két trực nhật Hình H 4-5 Sơ đồ hệ thống tự động cấp nhiên liệu cho két trực nhật Để đảm bảo lượng nhiên liệu cấp cho động cơ, ta sử dụng hệ thống tự động cấp nhiên liệu từ két dự trữ đến két trực nhật Trên két trực nhật lắp công tắc phao để điều khiển hoạt động động lai bơm cấp nhiên liệu Khi động hoạt 67 động, lượng nhiên liệu két trực nhật giảm xuống, lúc đầu phao số bề mặt chất lỏng, nhiên liệu cạn dần, phao số bị “treo lên” Lúc trọng lượng tạo từ hai phao thắng lực căng lò xo lá, trọng lực kéo hai đòn bẩy đẩy nút nhấn lên Đến vị trí định, lị xo kéo hai tiếp điểm tiếp xúc với nhau, mạch điện đóng kín cung cấp điện cho động lai bơm hoạt động Khi lượng cấp vào, mức nhiên liệu tăng lên, cấu tạo lò xo nên với trọng lượng phao đủ để giữ hai tiếp điểm tiếp xúc với Mức nhiên liệu tăng phao lại bắt đầu nổi, trọng lượng phao bắt đầu giảm, lực căng lò xo thắng lực kéo phao đẩy nút nhấn đẩy đòn bẩy xuống Lúc hai tiếp điểm tách ra, mạch điện bị ngắt ngừng cấp điện cho động cơ, động ngừng hoạt động, trình cấp nhiên liệu cho két trực nhật hoàn tất Ta thay đổi mực nước cần hút khô cách thay đổi khoảng cách gữa hai phao 4.2.6 Hệ thống điều chỉnh mực nước cho nồi Hình H 4-6 Sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh mực nước nồi Mực nước balông nồi thay đổi thay đổi lượng nước phụ tải nồi thay đổi Khi phụ tải nồi khơng đổi van cấp vị trí xác định đảm bảo cho lượng nước nồi giá trị định mức Khi phụ tải nồi tăng, lượng nồi giảm, áp lực khoang cảm biến tăng Áp lực đẩy đàn hồi xuống 68 đẩy van mở rộng tăng lượng nước cấp vào nồi Khi lượng nước cấp vào nồi tăng dần, áp lực khoang cảm biến giảm dần, van màng dần trở vị trí ban đầu lực đẩy lị xo phía màng Lúc lượng nước cấp vào nồi tăng cao mức định mức, áp lực khoang cảm biến giảm, lực căng lị xo đẩy màng lên kéo đóng bớt van cấp giảm lượng nước cấp cho nồi Lượng nước nồi lại giảm xuống qua giá trị định mức ít, màng đàn hồi đẩy xuống mở thêm van cấp Ở vị trí lượng balơng tương ứng với phụ tải, mức nước nồi đạt giá trị định mức Lượng nước cấp cho nồi bơm cấp liên tục với lưu lượng ổn định, van hồi tự động đóng bớt mở thêm nước hồi Để điều chỉnh mức nước nồi ta thay đổi lực nén lò xo van cấp 4.2.7 Hệ thống cảnh báo cố bảo vệ 2’ 1’ Hình H 4-7 Sơ đồ hệ thống cảnh báo cố bảo vệ theo áp suất dầu bôi trơn Hệ thống làm việc theo thay đổi áp suất dầu bôi trơn động Khi áp suất dầu động giảm xuống, cảm biến áp suất kéo tiếp điểm bên trái Khi áp suất dầu bôi trơn giảm xuống đến giá trị báo cố lúc hai tiếp điểm 1và 1’ tiếp xúc với nhau, mạch điện đóng cấp điện cho cịi đèn báo Nếu áp suất dầu giảm can thiệp người sử dụng tiếp điểm tiếp tục kéo bên trái Khi áp suất dầu bôi trơn động giảm xuống tới mức khơng cho phép lúc tiếp điểm 1’ ngắt 69 tiếp điểm 2’ tiếp xúc với Điện từ ắc quy cấp đến van điện từ Van làm việc ngắt nhiên liệu cấp vào động cơ, động ngừng làm việc Muốn động làm việc trở lại sau khắc phục cố ta ngắt cầu dao để ngừng cấp điện cho van điện từ Khởi động lại động cơ, chờ cho động làm việc ổn định ta đóng cầu dao hệ thống bảo vệ làm việc trở lại 4.3 Mô hệ thống phục vụ tàu 4.3.1 Hệ thống lái LBCQ XT XF BL MP ĐC Hình H 4-8 Sơ đồ hệ thống lái tự động điện Sau lái tay đưa tàu vào hướng định chuyển sang chế độ hành trình ta dùng hệ thống lái tự động Lúc rolic nằm phần cách điện hai bán khuyên, động thực không làm việc bánh lái nằm mặt phẳng đối xứng theo trục dọc tàu Khi có sóng gió, hải lưu, tàu rời khỏi hướng quy định hành trình (giả sử tàu quay trái) bán khuyên quay theo tàu, rolic tiếp xúc với phần bên phải bán khuyên Cuộn kích từ phía có điện máy phát có điện áp cấp cho động quay theo chiều phải, bánh lái mở góc mạn phải làm cho tàu quay hướng cũ 70 Khi bánh lái bắt đầu mở góc α = (α0 ÷ αmax) sang phải, xenxin phát tín hiệu đến xenxin thu, xenxin thu tác dụng lên bán khuyên quay vị trí cũ, rolic nằm vị trí cách điện, hai q trình điều khiển đồng thời tàu đường quay hướng cũ, rolic bán khuyên lại tiếp xúc phần dẫn điện bán khuyên trái, động chuyển điện quay bánh lái theo chiều ngược lại khép góc từ αmax Khi bánh lái chuyển từ αmax đến 0, xenxin phát lại nhận tín hiệu từ trục truyền động truyền đến xenxin thu, xenxin thu lại tác động lên bán khuyên quay bán khuyên bánh lái nằm vị trí rolic nằm phần cách điện bán khuyên, động ngừng làm việc, tàu không bị quay sang phải 4.3.2 Hệ thống cứu hoả Hình H 4-9 Sơ đồ hệ thống cứu hoả Khi có hoả hoạn xảy tàu, việc cứu hoả khó khăn nguy hiểm phải trang bị hệ thống cứu hoả từ xa Khi có việc bất thường xảy ra, nhiệt độ khoang tăng lên, cảm biến nhiệt khoang thu nhận nhiệt độ này, cơng chất nhạy cảm với nhiệt độ phần tử cảm biến bốc đẩy xiphông giản nở đẩy van điều khiển khí nén mở cung cấp khí nén cho cấu mở van bình chứa khí CO2 Khi nhiệt độ khoang hàng đủ lớn áp lực khí đủ mở van bình chứa khí CO2, khí CO2 từ bình vào ống góp chung đến van đóng kín, van khởi động, vào 71 đường ống riêng cấp khí vào buồng bảo vệ thông qua miệng phun đám cháy dập tắt, nhiệt độ buồng giảm xuống, công chất cảm biến hố lỏng, lực căng xiphơng giảm, lị xo van cấp khí nén đẩy xiphơng xẹp lại kéo cần van đóng kín cửa cấp khí nén Cơ cấu mở van bình chứa khí CO2 đóng lại, ngừng cấp khí CO2 cho khoang 4.3.3 Hệ thống hút khơ Hình H 4-10 Sơ đồ hệ thống tự động hút khô Để thực việc hút khô cho tàu ta dùng công tắc phao để điều khiển động điện lai bơm hút khô Khi mực nước đọng khoang hút khô dâng lên đủ lớn, phao bị đẩy lên, lực kéo dây phao giảm dần đến lực căng lò xo thắng lực kéo dây phao, cấu đòn bẩy, nút nhấn bị đẩy xuống, lò xo bung kéo hai tiếp điểm tiếp xúc với nhau, mạch điện đóng cung cấp điện cho động điện lai bơm hút khô Khi mực nước khoang hút cạn dần, hai phao bị treo dần lên, đến lúc trọng lượng hai phao thắng lực căng lò xo lá, trọng lực kéo cấu đòn bẩy đẩy nút nhấn lên tác dụng lên lò xo lá, cấu tạo đặc biệt lò xo nên lực đẩy đủ lớn lò xo bị đẩy lên co lại kéo hai tiếp điểm tách Dòng điện cấp cho động ngắt, q trình hút khơ hồn tất Ta thay đổi mực nước cần hút khơ cách thay đổi khoảng cách gữa hai phao 72 THẢO LUẬN Tự động hoá hệ thống phục vị thiết bị lượng tàu trở nên phổ biến Vì việc trang bị kiến thức mảng cho sinh viên tàu thuyền việc làm tất yếu Thưc tế, q trình giảng dạy cịn gặp nhiều khó khăn mối quan hệ lý thuyết thực tế chưa giải tốt phần, phần đặc trưng “tự động” phải động, có tác động phải có phản ứng sau Vì với ngơn ngữ hình ảnh bảng hay tài liệu từ truyền đạt đến tiếp nhận cịn có khoảng cách định Để giải vấn đề cần phải có phương pháp truyền đạt hiệu Chẳng hạn làm chuyển động hoạt hình góp phần giúp cho cán giảng dạy dễ dàng truyền đạt kiến thức cho sinh viên sinh viên tiếp thu nhanh Trong trình thực đề tài, tơi có vài ý kiến đề xuất sau: Cần xây dựng giảng điện tử từ liệu xây dựng để sớm đưa giảng vào giảng dạy Tự động hoá lĩnh vực rộng phong phú Do khoảng thời gian ngắn khó để làm cách đầy đủ chi tiết vấn đề tự động Ở đây, đề tài minh hoạ nguyên lý hệ thống tự động Tôi mong thời gian tới mảng đề tài cần phải nghiên cứu nhiều Để đưa thành phần tự động đại hơn, phong phú dùng hình ảnh khơng gian chiều để minh hoạ chúng 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS (1994), Cơ sở lý thuyết tự động điều chỉnh Trường Đại học , Hàng hải Phan Thanh Hải – ThS Đặng Văn Uy (1998), Cơ sở lý thuyết tự động điều chỉnh điều khiển, Trường đại học Hàng hải Nguyễn Thanh Hoá, Trang bị điện tàu, Trường Đại học Nha Trang Nguyễn Văn Hoà (1998), Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động, NXB Koa học Kỹ thuật, Hà Nội Đặng Hộ, (1985), Thiết kế trang trí động lực tàu thuỷ, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Thượng tá, ThS Phạm Văn Ký, (2006), Tự động hoá trạm lượng tàu thuỷ, Học viện Hải quân ThS Nguyễn Đình Long, (1994), Trang bị động lực, Trường đại học Nha Trang Bùi Thế Vinh - Phạm Văn Đồng,(1997), Thiết bị nồi hơi, Trường Trung học Công nghiệp Thực phẩm ... điều chỉnh” 25 Chương ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG 3.1 Tự động hóa tàu thủy 3.1.1 Khối lượng cơng việc tự động hóa Trên tàu đại trình điều khiển,... chỉnh tự động tốc độ động 3.2.2.1.1 Sơ đồ chức hệ thống điều chỉnh tốc độ động Hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động hệ thống tự động ổn định tốc độ quay động giới hạn định Sơ đồ chức hệ thống. .. hiểu hệ thống tự động tàu thuỷ Tuy nhiên tự động hố q trình phát triển khơng ngừng ngày đa dạng Ở đề cập đến sở ban đầu, hệ thống đơn giản, phục vụ cho thiết bị lượng hệ thống tàu 4 Chương CƠ SỞ