Đồ án tốt nghiệp: Trang thiết bị điện tàu 34000 tấn đi sâu nghiên cứu phân tích vấn đề phân chia tải cho các máy phát đồng bộ khi công tác song song

………… o0o…………



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU 34000T– ĐI SÂU NGHIÊN
CỨU PHÂN TÍCH VẤN ĐỀ PHÂN CHIA TẢI CHO CÁC
MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ KHI CÔNG TÁC SONG SONG






1
MỤC LỤC
Mục lục……………………………………………………………………………………1
Mở đầu…………………………………………………………………………………….4
Giới thiệu chung về tàu 34.000T………………………………………………………….5
PHẦN 1 : TỔNG QUAN TRANG BỊ ĐIỆN TÀU 34.000T…………………………… 7
CHƯƠNG I : CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH……………… 7
1.1.Hệ thống bơm ballast………………………………………………………………….7
1.1.1.Chức năng, nhiệm vụ……………………………………………………………… 7
1.1.2.Giới thiệu phần tử………………………………………………………………… 7
1.1.3.Nguyên lý hoạt động……………………………………………………………… 7
1.1.4.Nhận xét đánh giá………………………………………………………………… 9

1.2.Hệ thống cứu hỏa phun sương……………………………………………………… 9
1.2.1.Chức năng, nhiệm vụ……………………………………………………………… 9
1.2.2.Giới thiệu phần tử………………………………………………………………….10
1.2.3.Nguyên lý hoạt động……………………………………………………………….10
1.3.Hệ thống neo…………………………………………………………………………11
1.3.1.Giới thiệu phần tử………………………………………………………………….11
1.3.2.Nguyên lý hoạt động……………………………………………………………….12
1.3.3.Các mạch bảo vệ………………………………………………………………… 12
1.3.4.Mạch sấy…………………………………………………… ……………………13
CHƯƠNG II : MỘT SỐ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỂN HÌNH………………… ……13
2.1.Hệ thống lái………………………………………………………………………… 13
2.1.1.Chức năng, yêu cầu……………………………………………………………… 13
2.1.2.Nguyên lý xây dựng hệ thống lái tự động………………………………………….14
2.1.3.Hệ thống điều khiển máy lái điện thủy lực……………………………………… 16
2.1.4.Hệ thống lái tự động PT500……………………………………………………… 20
2.2.Hệ thống điều khiển nồi hơi………………………………………………………….24
2.2.1.Định nghĩa, chức năng của nồi hơi……………………………………………… 24
2.2.2.Nồi hơi tàu 34.000T……………………………………………………………… 24
PHẦN 2 : ĐI SÂU NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ PHÂN CHIA TẢI KHI CÁC MÁY PHÁT
CÔNG TÁC SONG SONG…………………………………………………………… 33
CHƯƠNG III : CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN BẢNG ĐIỆN CHÍNH………33
3.1.Định nghĩa, phân loại trạm phát điện tàu thủy……………………………………….33
3.2.Nguồn năng lượng điện sử dụng dưới tàu thủy…………………………………… 34
3.2.Các phương pháp phân phối điện năng………………………………………………35
3.2.1.Hệ thống phân phối theo hình khuyên…………………………………………… 35
3.2.2.Hệ thống phân phối theo hình tia đơn giản……………………………………… 35
3.3.3.Hệ thống phân phối theo hình tia phức tạp……………………………………… 36
3.4.Bảng điện chính…………………………………………………………………… 36

2
3.4.1.Đặt vấn đề………………………………………………………………………….36
3.4.2.Cấu trúc chung của bảng điện chính ………………………………………………37
3.4.3.Cấu tạo bảng điện chính tàu 34.000T…………………………………………… 38
3.4.4.Mạch động lực máy phát số 1…………………………………………………… 45
3.4.5.Mạch điều khiển aptomat chính máy phát số 1……………………………………46
3.4.6. Các mạch đo lường máy phát số 1……………………………………………… 48
3.4.7. Các mạch báo động và bảo vệ…………………………………………………….49
3.4.8. Nhận xét đánh giá…………………………………………………………………50
CHƯƠNG IV : ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ BA PHA……… 51
4.1. Khái quát chung…………………………………………………………………… 51
4.1.1.Vì sao phải ổn định điện áp cho các máy phát…………………………………… 51
4.1.2.Các quy định của đăng kiểm với hệ thống tự động điều chỉnh điện áp……………52
4.2.Các nguyên lý xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh điện áp………………………52
4.2.1.Nguyên lý điều chỉnh theo nhiễu loạn…………………………………………… 52
4.2.2.Nguyên lý điều chỉnh theo độ lệch……………………………………………… 55
4.2.3.Nguyên lý điều chỉnh kết hợp…………………………………………………… 55
4.3.Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tàu 34.000T………………………………… 56
4.3.1. Giới thiệu phần tử…………………………………………………………… ….56
4.3.2. Nguyên lý hoạt động………………………………………………………….… 57
4.3.3. Chỉnh định hệ thống……………………………………………….………………59
4.3.4. Nhận xét đánh giá……………………………………………………… ……….60
CHƯƠNG V : CÔNG TÁC SONG SONG VÀ PHÂN CHIA TẢI CHO CÁC MÁY
PHÁT ĐIỆN…………………………………………………………………………… 60
5.1.Đặt vấn đề……………………………………………………………………………60
5.2. Các điều kiện hòa đồng bộ chính xác……………………………………………….61
5.3. Các phương pháp hòa đồng bộ………………………………………………….… 63
5.4. Mạch hòa đồng bộ tàu 34.000T…………………………………………………… 69
5.5.Phương pháp phân chia tải tác dụng cho các máy phát khi công tác song song…… 71
5.5.1. Phương pháp thay đổi tham số cho trước bằng cách dịch đặc tính tĩnh………… 71

5.5.2.Phân chia tải tác dụng tàu 34.000T……………………………………………… 72
5.6.Phân chia tải vô công cho các máy phát khi công tác song song……………………73
5.6.1.Khái niệm chung………………………………………………………………… 73
5.6.2.Điều chỉnh phân chia tải vô công bằng phương pháp điều khiển đặc tính ngoài….74
5.6.3. Phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công…………………… 75
5.6.4. Phương pháp phân bố tải vô công bằng cách nối dây cân bằng………………… 76
5.6.4. Mạch phân chia tải vô công giữa các máy phát tàu 34.000T…………………… 77
5.7.Nhận xét, đánh giá………………………………………………………………… 78
CHƯƠNG VI : TRẠM PHÁT ĐIỆN SỰ CỐ……………………………………….… 78
6.1.Chức năng, yêu cầu………………………………………………………………… 78


3
6.2. Bảng điện sự cố tàu 34.000T…………………………………. ……………………79
6.2.1.Cấu tạo. …………………………………………………… ……………….……79
6.2.2.Cấu tạo sơ đồ………………………………………………………………………81
6.2.3. Nguyên lý hoạt động………………………………………………… ………….83
6.2.3. Các báo động và bảo vệ ………………………………………………………… 86
6.2.5.Nhận xét đánh giá……….…………………………………………………………86
Kết luận……………………………………………………………………………… 87
Tài liệu tham khảo………………………… …………………………………….……88

4

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, vận tải biển luôn giữ vị trí hàng đầu trong ngành vận
tải. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại ngành vận tải biển Việt Nam
cũng đang phát triển và ngày càng hoàn thiện hơn về mọi mặt. Trong đó, nghành công
nghiệp đóng tàu luôn được chú trọng và ưu tiên hàng đầu để tạo ra những con tàu có
trọng tải lớn, trang thiết bị hiện đại, tốc độ cao, có tính tự động hoá cao để đáp ứng được

nhu cầu ngày càng tăng của thị trường vận tải. Đồng thời, khi con tàu được trang bị hiện
đại sẽ giảm được sức lao động và số lượng thuyền viên, nâng cao hiệu quả kinh tế trong
quá trình vận hành khai thác con tàu. Bởi vậy, nó đòi hỏi người vận hành phải có trình độ
chuyên môn nhất định để khai thác tốt con tàu. Yêu cầu cấp thiết đó đòi hỏi trường
ĐHHH Việt Nam nói chung, Khoa điện - Điện tử tàu biển nói riêng phải thay đổi phương
pháp đào tạo, nâng cao chất lượng dạy và học, giúp cho sinh viên nắm vững hơn về kiến
thức, có khả năng tiếp cận các kỹ thuật công nghệ hiện đại và làm việc tốt sau khi ra
trường.
Sau quá trình học tập gần 5 năm tại lớp Điện tàu thuỷ khoá 46, em đã được các
thầy giáo trong Khoa Điện - Điện tử tàu biển giao cho đề tài : " Trang thiết bị điện tàu
34000T - Đi sâu nghiên cứu phân tích vấn đề phân chia tải cho các máy phát đồng bộ khi
công tác song song ".
Trong thời gian làm bài em đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Ths. Phan
Đăng Đào cùng nhiều thầy cô giáo trong khoa và các kỹ sư công ty đóng tàu Phà Rừng.
Với sự cố gắng của bản thân em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất có thể.
Tuy nhiên, do trình độ còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít nên đồ án tốt nghiệp của
em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô
để đồ án của em được hoàn thiện hơn .
Em xin chân thành cảm ơn !
Hải Phòng , ngày 13 tháng 1 năm 2010 .
Sinh viên thực hiện.
Phạm Xuân Định

5

THIỆU CHUNG VỀ TÀU SAN-FILICE
Tàu SAN FILICE là tàu hàng rời vỏ kép trọng tải 34.000T do công ty đóng tàu Phà
Rừng đóng theo hợp đồng với công của vương quốc Anh, dự kiến bàn giao cho chủ tàu
và đưa vào khai thác tháng 12/2009.
1.Các thông số kỹ thuật cơ bản của tàu :
Chiều dài toàn bộ : 180.00m
Chiều dài giữa hai đường vuông góc : 172.00m
Chiều rộng : 30.00m
Chiều cao mạn : 14.70m
Mớn tải hàng nhẹ : 9.00m
Mớn nước : 9.75m
Tải trọng tương ứng với mớn nước thiết kế : khoảng 34.000T
Tải trọng tương ứng với mớn nước hàng nhẹ : khoảng 30.300T
Tổng dung tích các khoang hàng :khoảng 45.500m
3
Két dầu nhiên liệu (F.O) : khoảng 1.700m
3

Két dầu D.O : khoảng 200m
3
Két dầu bôi trơn : khoảng 50m
3
Két nước ngọt : khoảng 250m
3

Két ballast : khoảng 15.000m
3

2.Máy chính .
Máy chính là động cơ Diesel loại hai kỳ ,hoạt động đơn,đảo chiều trực tiếp, tua
bin tăng áp, loại SULZER 6RTA48T-B,có thể điều khiển từ buồng máy,lầu lái,trạm điều
khiển sự cố ở cạnh máy,có các thông số kỹ thuật cơ bản :
Công suất tối đa : 7.600KW/110RPM
Tiêu hao nhiên liệu : 170g/KWh
3.Máy phát điện chính tàu 34.000T
Tàu SAN-FILICE 34.000T được trang bị 3 tổ hợp D-G,máy phát xoay chiều 3 pha
không chổi than.
Diesel : 600KW/900rpm
Máy phát :
Model : FE547A-8
Công suất biểu kiến : 750KVA
Tần số : 60Hz
Điện áp định mức : 450V
Dòng điện định mức : 962A
Điện áp kích từ : 87,3V
Dòng kích từ : 83,4A
Đăng kiểm : DNV


6
Hệ số công suất : 0,8
Nhiệt độ làm việc : 45C
Cấp cách điện : A
Trọng lượng : 3100kg
Máy phát kích từ :

Công suất biểu kiến : 7,66KVA
Điện áp : 64,6V
Dòng điện : 68,4A
Điện áp kích từ : 63,2V
Dòng điện kích từ : 6,9A
Hệ số kích từ : 0,95
4.Máy phát điện sự cố.
Diesel : 100KW/1800rpm
Máy phát sự cố :
Công suất : 125KVA
Điện áp : 450V
Tấn số : 60Hz
Dòng điện : 272A
Hệ số công suất : 0.8

7

PHẦN 1: TỔNG QUAN TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN TÀU SAN-FILCE.
CHƯƠNG I : MỘT SỐ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH
1.1.Hệ thống bơm ballast.
1.1.1.Nhiệm vụ.
Nâng cao tính ổn định cho con tàu đảm bảo cho con tàu luôn cân bằng, không bị
lệch, bị nghiêng.
Nâng cao hiệu suất đối với hệ lực đẩy.Hệ thống ballast dùng khi xếp hàng không
đều,khi tàu không chở hàng hoặc khi có ngoại lực tác dụng lên (sóng , gió,… )
Hệ thống ballast là hệ thống rất quan trọng trên tàu ,do đó nó được điều khiển bởi
sỹ quan boong,thường là Đại phó ( Chief Officer) khi đã nghiên cứu tính ổn định của tàu
trong điều kiện khai thác thực tế.Sau khi nhận được lệnh bơm nước ballast vào các két
dằn hoặc hút khô một vài két nước dằn thì sỹ quan máy sẽ thực hiện các thao tác cần
thiết.
1.1.2.Giới thiệu phần tử.(tập bản vẽ bơm ballast)
Tàu 34.000T được trang bị 2 bơm ballast,được lai bởi hai động cơ điện dị bộ ba
pha roto lồng sóc có công suất 95KW/1động cơ. Hệ thống có thể được điều khiển từ ba
vị trí khác nhau.
- QF : Aptomat chính khống chế nguồn cho động cơ lai bơm và mạch điều khiển.
- KM1, KM2, KM3: Các contactor điều khiển.
- TA : Các biến dòng.
- FT: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ lai bơm.
- TC : Biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển.
- FU1,FU2,…. : các cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển.
- PMS MODUL : modul điều khiển từ máy tính.

- PA 1 : Đồng hồ ampe kế để đo dòng điện chạy qua động cơ lai bơm.
- K1, K2, K3, K4, K5: Các rơle trung gian.
- SA1 : Công tắc lựa chọn vị trí điều khiển.
- SB1 : Nút ấn khởi động bơm Balast.
- SB2 : Nút ấn dừng bơm Balast .
- HL1 : Đèn báo bơm đang hoạt động.
- HL2 : Đèn báo nguồn.
- HL3 : Đèn báo bơm bị quá tải.
- R : Điện trở sấy.
- HR : Đồng hồ đếm thời gian hoạt động của bơm.
- SA2 : Công tắc khống chế nguồn cho điện trở sấy.
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống:


8
Đóng aptomat chính QF vào sẵn sàng cấp nguồn cho bơm hoạt động và cấp nguồn
cho mạch điều khiển làm cho đèn báo nguồn HL2 sáng. Bơm Ballast có 3 vị trí điều
khiển: Tại bơm, tại bảng điện chính, từ máy tính tại buồng điều khiển máy.
a.Chế độ điều khiển tại chỗ:
+ Đưa công tắc lựa chọn chế độ điều khiển SA1 sang vị trí LOCAL làm cho tiếp điểm 1-
13/SA1/289 đóng vào.Tiếp điểm 2-16&2-19/SA1/289 mở, khóa chế độ điều khiển từ xa.
+ Ấn nút khởi động PB1 làm cho rơ le trung gian K4 có điện đóng tiếp điểm 6-10/K4/289
cấp điện cho rơle K1. Tiếp điểm tự nuôi 6-10/K1 /289 =1. Tiếp điểm 7-11/K1/290 =1,
sẵn sàng cấp điện cho mạch contactor chính.
- Tiếp điểm 8-12/K1/289 đóng lại, đưa tín hiệu đến khối PMS. Khi đó PMS sẽ kiểm
tra công suất của trạm phát, nếu còn đủ công suất dự trữ để khởi động bơm ballast,máy
tính sẽ tự động đóng tiếp điểm 27-28/PMS MODUL/289 cấp nguồn cho rơ le trung gian
K2.
Tiếp điểm 6-10/K2/291 đóng,đèn HL4 sáng báo cho phép khởi động bơm ballast.
Tiếp điểm 7-11/K2/290 đóng lại, cấp nguồn cho mạch contactor chính. Contactor

KM3 có điện.
- Tiếp điểm 13-14/KM3/290 đóng lại, cấp điện cho KM1. Tiếp điểm 163-
164/KM1/290 đóng lại, duy trì cho KM1 khi KM3 mất điện. Tiếp điểm chính của
KM1&KM3 đóng lại cấp điện cho động cơ lai bơm khởi động ở chế độ nối sao (Y).
- Sau một thời gian trễ đặt trước(15÷20s), tiếp điểm thời gian 67-68/KM1/290 đóng
lại làm cho 55-56/KM1/290 mở ra (do liên động cơ khí) , đồng thời cấp điện cho KM2.
Động cơ chuyển sang công tác ổn định tại chế độ tam giác.
Tiếp điểm 61-62/KM2 /290 khóa không cho cấp điện cho K3.
Tiếp điểm 53-54/KM2/290 đóng lại duy trì cho KM1&KM2 sau khi K2 mất điện.
Tiếp điểm 61-62/KM2/289 mở ra, ngắt tín hiệu xin khởi động đến PMS.
Các tiếp điểm 53-54&71-72&83-84/KM2/291 cấp điện cho đèn sáng báo bơm đang
hoạt động, cấp điện cho đồng hồ đếm thời gian hoạt động của bơm và khóa không cho
điện trở sấy R hoạt động.
- Tiếp điểm 153-154/KM1/289 đưa tín hiệu lên khối PMS báo bơm đang hoạt động.
+ Dừng bơm BALLAST :
Khi bơm đang hoạt động để dừng bơm ta ấn nút dừng PB3 làm cho rơle trung gian K5
có điện, mở tiếp điểm 2-10/K5/289 làm K1 mất điện, tiếp điểm 7-11 mở ra, ngắt nguồn
vào cuộn hút của các contactor chính, làm mở tiếp điểm của chúng ở mạch động lực ,ngắt
nguồn cấp vào động cơ lai bơm.
b. Chế độ điều khiển từ xa :
Ta bật công tắc lựa chọn chế độ điều khiển SA1 sang vị trí REMOTE làm cho tiếp
điểm 1-13/SA1/289 mở ra, tiếp điểm 2-16&2-19/SA1/289 đóng vào đưa tín hiệu khởi
động từ xa tới máy tính và sẵn sàng cho chế độ điều khiển từ xa.


9
+ Điều khiển tại bảng điện chính : ấn nút khởi động SB1. Khi muốn dừng bơm, ấn nút
stop SB2. Các quá trình tiếp theo hoàn toàn tương tự như trường hợp điều khiển tại chỗ.
+ Điều khiển từ máy tính : Khi SA1 ở vị trí REMOTE, phát lệnh khởi động từ máy tính,
máy tính sẽ tự động kiểm tra điều kiện khởi động. Nếu công suất dự trữ của trạm phát đủ

để khởi động thì các tiếp điểm 15-16&27-28/PMS/289 =1.Các rơ le trung gian K1 và K2
được cấp nguồn.Quá trình tiếp theo như khi ta ấn nút khởi động tại chỗ.
Khi phát lệnh dừng bơm, máy tính sẽ đóng tiếp điểm 17-18/PMS/290. Quá trình
tiếp theo như khi ấn STOP trong chế độ điều khiển tại chỗ.
c. Hoạt động của mạch sấy :
- Bật công tắc SA2 sang vị trí ON. Nếu bơm đang không hoạt động ( KM2 không
có điện) thì điện trở sấy sẽ được đưa vào hoạt động .Khi bơm đang hoạt động thì nguồn
cấp cho điện trở sấy sẽ bị khóa (nhờ tiếp điểm phụ thường đóng của KM2).
- Nếu SA2 luôn ở vị trí ON thì điện trở sấy sẽ tự động được cấp nguồn ngay khi
dừng bơm.
d. Các mạch báo động và bảo vệ cho hệ thống :
+ Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực của động cơ lai bơm bằng aptomat chính QF.
+ Bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển và mạch sấy bằng các cầu chì FU1, FU2,
FU3,FU4.
+ Mạch bảo vệ quá tải cho động cơ lai bơm được thực hiện bởi rơle nhiệt FT. Khi
động cơ lai bơm bị quá tải thì rơle nhiệt FT sẽ hoạt động. Tiếp điểm 95-96/FT/289 mở ra
làm cho rơ le trung gian K1 mất điện, động cơ lai bơm sẽ ngừng hoạt động giống như khi
ta ấn nút dừng STOP. Tiếp điểm 97-98/289 sẽ đóng vào cấp điện cho rơ le trung gian K3
Tiếp điểm 6-10/K3/289 đưa tín hiệu bơm ballast quá tải đến PMS.Tiếp điểm 7-
11/K3/291 đóng lại,đèn HL3 sáng báo động cơ lai bơm bị quá tải.
1.1.4.Nhận xét,đánh giá :
Hệ thống bơm ballast trên tàu 34.000T là một hệ thống truyền động điện điển
hình. Động cơ lai bơm được điều khiển từ 3 vị trí khác nhau ,có thể điều khiển tại chỗ
hoặc từ xa, bằng tay hoặc tự động. Hệ thống điều khiển động cơ lai bơm được trang bị
đầy đủ các loại bảo vệ cần thiết ( bằng cầu chì và aptomat),có khối kiểm tra điều kiện
khởi động .Đây là hệ thống có công suất lớn, dòng khởi động và dòng ngắn mạch rất lớn
đòi hỏi các thiết bị bảo vệ phải có độ tin cậy và tính chính xác cao, cần phải thường
xuyên kiểm tra bảo dưỡng định kỳ, bên cạnh đó người vận hành cũng phải có trình độ
chuyên môn nhất định.
1.2.Hệ thống cứu hỏa phun sương.

1.2.1.Nhiệm vụ.
Trên tàu thủy nguy cơ xảy ra hỏa hoạn là rất cao. Nếu không được phát hiện và xử
lý kịp thời thì hậu quả sẽ rất lớn,có thể ảnh hưởng đến tính mạng của toàn bộ thuyền viên
cũng như của con tàu. Do đó cứu hỏa là một hệ thống đặc biệt quan trọng trên tàu. Nó có

10
nhiệm vụ phát hiện, báo động và xử lý những sự cố cháy nổ một cách sớm và nhanh nhất
có thể.
Cứu hỏa phun sương là hệ thống cứu hỏa có tính chính xác và hiệu quả cao .Nước
được phun vào khu vực cháy dưới dạng sương mù làm cách ly đám cháy với khí cháy(oxi
trong không khí), làm giảm nhiệt độ của đám cháy. Hệ thống này hiện nay được ứng
dụng rất rộng rãi trên tàu thủy.
1.2.2.Giới thiệu phần tử.
- 3Q1 : cầu dao cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống.
- 3M3 : bơm phun sương
- 3P2 : Ampe kế đo dòng điện chạy qua bơm.
- 3Q3 : aptomat cấp nguồn cho bơm.
- 3Q7,3F8,4F6 : các cầu chì
- 3T7 : biến áp 450/230V cấp nguồn cho mạch điều khiển.
- 4K1 : contactor chính cấp nguồn cho bơm.
- 4S1 : contac chọn chế độ điều khiển, có hai chế độ auto và manu
- 4K2,5K9 : các rơ le trung gian.
- 4P3,4P4 : đèn báo bơm đang hoạt động và đồng hồ đếm thời gian hoạt động
của bơm.
- 4P5 : đèn báo nguồn của toàn bộ hệ thống.
- 4P8 : đèn báo bơm bị sự cố ( quá tải)
- 5K8 : rơ le thời gian.
- 4Q9 : van xả không khí
- PRESSURE SWITCH : cảm biến áp lực.
- SOLENOIDE VALVE : các van điện từ.

1.2.3.Nguyên lý hoạt động:
Đóng cầu dao 3Q1 cấp để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Đóng aptomat 3Q3 sẵn
sàng cấp nguồn cho động cơ lai bơm phun sương 3M3 hoạt động. Khi đó tiếp điểm 13-
14/3Q3/4 đóng lại,đồng thời đèn 4P5 sáng báo đã có nguồn.
a.Chế độ điều khiển bằng tay.
Để công tắc chọn chế độ 4S1 ở vị trí MANU. Khi đó nguồn sẽ được cấp đến 5.7
qua tiếp điểm 13-14 làm rơle thời gian 5K8 có điện . Tiếp điểm 25-28/5K8/4 đóng, cấp
điện cho van điện từ 4Q9,van này đảo trạng thái xả không khí ra ngoài (để tăng áp lực khi
phun) .Tiếp điểm 15-18/5K8/5 = 1, nguồn được cấp đến 5K9 và 4.1.
- 5K9 có điện đóng 21-24/5K9/5 để tự nuôi, mở 11-12/5K9/5 làm rơ le thời gian
5K8 mất điện, mở tiếp điểm của nó ngắt nguồn vào van xả không khí
- Nguồn được đưa đến 4.1 làm cho contactor 4.1 có điện, đóng tiếp điểm của nó ở
3.3 lại, cấp nguồn cho động cơ lai bơm phun sương hoạt động.Tiếp điểm 4K1 ở 4.4 đóng,
đưa tín hiệu đến máy tính. Nếu xảy ra cháy ở khu vực nào máy tính sẽ cấp nguồn cho van

11
điện từ ở khu vực đó làm các van điện từ đảo trạng thái, nước được phun ra dưới dạng
sương mù.
Tiếp điểm của 4K1 ở 4.6 mở ra, ngắt nguồn vào mạch sấy của động cơ.
Tiếp điểm của nó ở 4.3 đóng lại, cấp nguồn cho đèn 4P3 sáng báo hệ thống đang
hoạt động, đồng hồ 4P4 bắt đầu đếm thời gian hoạt động của bơm.
b.Chế độ tự động.
Để contact 4S1 ở vị trí AUTO. Khi đó rơ le 4K2 có điện mở tiếp điểm 11-12 ngắt
tín hiệu vào hệ thống điều khiển tại chỗ.
Nếu có tín hiệu cháy hoặc lệnh khởi động từ máy tính tiếp điểm 81-84 của khối
A1 đóng lại, cấp nguồn đến contactor chính 4K1.Quá trình tiếp theo xảy ra như trường
hợp MANU.
+ Khi hệ thống đang hoạt động muốn dừng lại thì ngắt aptomat 3Q3 hoặc cầu dao 3Q1
ngắt nguồn toàn bộ hệ thống.
c.Các loại bảo vệ .

+ Động cơ lai bơm được bảo vệ quá tải bằng aptomat 3Q3.
+ Mạch điều khiển được bảo vệ bằng các cầu chì
d. Nhận xét, đánh giá.
Hệ thống cứu hỏa phun sương vì cấu tạo đơn giản nên độ tin cậy cao, đồng thời
cũng có hiệu quả cao nên được ứng dụng rất nhiều dưới tàu thủy.
1.3.Hệ thống neo.
Đây là hệ thống neo điện - thủy lực do hãng ROLLS-ROYCE thiết kế gồm hai
động cơ chính lai bơm thủy lực.
1.3.1.Giới thiệu phần tử.
- 1Q1,2Q2 : aptomat cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống.
- 1T2 ,2T2 : Biến dòng lấy tín hiệu dòng cấp cho ampe kế A
- 1F1,2F2 : aptomat cắt chọn lọc cấp nguồn cho mạch điều khiển
- 1H1,2H2 : đèn báo nguồn.
- 1K1,1K2,1K3,2K1,2K2,2K3 : các contactor chính
- h : đồng hồ đo thời gian hoạt động của hệ thống
- 1K4,2K4 : rơ le thời gian
- S11,S12 : các nút ấn khởi động, dừng.
- 1K5,2K5,K0,5K1 : các rơ le trung gian
- PUM1, PUM2 : các động cơ điện lai bơm thủy lực.
- AUX.PUM : động cơ điện lai bơm phụ.
- 5F1 : aptomat cấp nguồn cho bơm phụ
- 5K1 : contactor chính.
- S15 : các nút ần khởi động, dừng bơm phụ.
- S10 : công tắc cấp nguồn cho điện trở sấy.
- E,E1,E2,E3 : các điện trở sấy.

12
- S10 : đèn báo điện trở sấy đang hoạt động.
- A1,A2 : là các modul của PLC.
- K21, K27 : là các rơ le trung gian

- S2 : nút ấn reset hệ thống và thử đèn.
- H11,H12,H15 : các đèn báo bơm 1,2 và bơm phụ đang chạy.
- H2 : đèn báo mạch thủy lực bị sự cố
- KS1 : cảm biến mức dầu trong két.
- KS7,KS17 : các cảm biến nhiệt độ dầu.
- KY1,KY2 : các van điện từ.
1.3.2.Nguyên lý hoạt động.
Hệ thống gồm hai bơm giống nhau có thể luân phiên làm việc. Muốn sử dụng bơm
nào ta đóng các aptomat cấp nguồn cho bơm ấy. Giả sử cho bơm số 1 hoạt động :
+ Đóng aptomat 1Q1 cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống.
+ Đóng aptomat 1F1 cấp nguồn cho mạch điều khiển. Khi đó đèn H1 sẽ sáng báo có
nguồn. Rơle 1K5 có điện đóng tiếp điểm của nó ở page 02 khóa không cho phép cấp
nguồn cho bơm phụ từ mạch động lực của bơm số 2. Đóng tiếp điểm ở page 04 sẵn sàng
cấp nguồn cho bơm phụ hoạt động.
+ Đóng aptomat 5F1 cấp nguồn cho bơm phụ hoạt động.
+ Khi các điều kiện như : mức dầu trong két không quá thấp, nhiệt độ dầu không quá cao,
quá thấp thì PLC mới cho phép khởi động hệ thống.
+ Ấn nút S15 làm rơle trung gian 5K1 có điện đóng tiếp điểm của nó ở mạch động lực
cấp nguồn cho bơm phụ hoạt động. Khi đó :
- Tiếp điểm 13-14/5K1/03 đóng vào để duy trì cho 5K1.
- Tiếp điểm 21-22/5K1/03 mở ra, ngắt nguồn vào điện trở sấy các bơm. Lúc này chỉ còn
điện trở sấy dầu thủy lực hoạt động.
- Tiếp điểm 53-54/5K1/04 đóng lại làm các đèn H15 sáng, báo bơm phụ đang hoạt động.
+ Ấn nút S11 để khởi động bơm số 1 làm 1K2 có điện.
- Tiếp điểm 13-14/1K2/01 đóng lại làm 1K1 có điện. Động cơ lai bơm được cấp nguồn
để khởi động ở chế độ nối sao(Y). Đồng thời role thời gian 1K4 cũng được cấp nguồn,
sau thời gian trễ đặt trước nó đóng tiếp điểm 15-18 làm 1K3 được cấp nguồn, 1K2 bị
ngắt. Động cơ được chuyển sang làm việc ổn định ở chế độ nối tam giác. Đồng hồ cũng
được cấp nguồn bắt đầu đếm thời gian hoạt động của bơm.
- Tiếp điểm 13-14/1K3/01 đóng lại cấp điện cho van điện từ KY1, làm nó thay đổi trạng

thái thông các cửa van cho dầu thủy lực chạy tuần hoàn.
- Tiếp điểm 43-44/1K3/04 đóng làm đèn H11 sáng báo bơm số 1 đang hoạt động.
1.3.3.Các loại bảo vệ.
- Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng các rơle nhiệt 1F1. Khi xảy ra quá tải tiếp điểm 95-
96/1F1/01 mở ra, ngắt nguồn toàn bộ mạch điều khiển làm dừng động cơ lại.

13
- Bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển bằng aptomat cắt chọn lọc 1F2. Nếu xảy ra
ngắn mạch nhỏ thì mạch điều khiển sẽ được ngắt nguồn sau thời gian trễ. Nếu xảy ra
ngắn mạch lớn thì mạch điều khiển sẽ được ngắt ra ngay lập tức.
- Ngoài ra khi các điều kiện như mức dầu trong két, nhiệt độ dầu, áp lực dầu không đảm
bảo thì PLC cũng sẽ không cho phép khởi động hoặc sẽ tự động dừng bơm nếu bơm đang
hoạt động.
1.3.4 .Mạch sấy.
- Nếu contact cấp nguồn cho mạch sấy đóng lại thì mạch sấy sẽ tự động được cấp
nguồn ngay sau khi bơm dừng hoạt động.
- Khi một trong hai bơm hoạt động thì mạch sấy các động cơ sẽ bị ngắt ra, chỉ còn
điện trở sấy dầu là hoạt động.

14
CHƯƠNG II : MỘT SỐ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH
2.1.Hệ thống lái tự động
2.1.1.Yêu cầu,nhiệm vụ của hệ thống lái tự động.
Hệ thống lái tự động ngày nay được trang bị trên 100% số tàu biển. Nó giúp giữ
con tàu hành trình theo một hướng đi định trước với độ chính xác cao, làm tiết kiệm được
nhiên liệu chạy tàu, giảm bớt lao động nặng nhọc cho thuyền viên. Việc giảm bớt tần số
và góc bẻ lái cũng làm giảm bớt hao mòn cơ khí, tăng tuổi thọ cho hệ thống lái. Ngoài
ra, có thể giảm số lượng thuyền viên trên tàu. Việc xây dựng các hệ thống lái tự động tương
đối phức tạp do :
- Con tàu là đối tượng điều khiển có quán tính rất lớn .
- Các thông số thay đổi trong khoảng rộng, yêu cầu bộ điều chỉnh cũng phải thay đổi
trong khoảng rất rộng.

- Hạn chế trong lựa chọn kết cấu hệ thống điều khiển vì các hệ thống này chứa các
khâu nội phản hồi cứng bao gồm cả hệ thống lặp.
- Các nhiễu tác động lên con tàu hoàn toàn ngẫu nhiên như sóng, gió, dòng chảy, tần
số quay chân vịt,…
- Các yêu cầu cao đối với độ bền vững tin cậy của hệ thống.
- Có nhiều chế độ làm việc.
+ Yêu cầu đối với hệ thống lái tự động.
- Hệ thống lái tự động cần phải đảm bảo các chức năng sau:
. Ổn định hướng đi (lái tự động)
. Thay đổi hướng đi
. Lái lặp
. Lái đơn giản (lái từ xa)
- Trong chế độ lái tự động cần đảm bảo ổn định con tàu trên hướng đi định trước với độ
chính xác cao (thường là + 0,2
0
với tốc độ tàu > 6 hải lý)
- Độ dao động trung bình của con tàu với toàn tải ở chế độ tự động và tốc độ 6 hải lý/ giờ
tuỳ thuộc trạng thái mặt biển không vượt quá giá trị định trước. Thực tế từ + 0,5 ÷ + 1 ở
sóng không quá cấp 3 với tốc độ tàu lớn hơn 6hải lý/h và + 2 ÷ + 3 ở sóng từ cấp 3 ÷ 5
với tốc độ tàu lớn hơn 6 hải lý. Độ nhạy của hệ thống có thể điều chỉnh giảm bớt.
- Thay đổi hướng đi của tàu ở chế độ tự động bằng cách thay đổi hướng đặt trong khoảng
+ 1 ÷ + 35.
- Hệ thống có khả năng cho phép chỉnh định các thông số khi tải trọng tàu và thời tiết
thay đổi để đảm bảo chất lượng của hệ thống.
- Hệ thống phải đảm bảo thuận lợi khi khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa.
- Hệ thống cần có các báo động và bảo vệ sau:
. Báo mất nguồn
. Báo động quá tải

15

. Báo động lệch hướng đi quá mức cho phép
. Bảo vệ ngắn mạch
- Hệ thống bảo đảm hoàn thành mọi chức năng đã quy định khi con tàu lắc ngang 22,5
0
,
chu kỳ dao động 8 - 12s, dao động dọc 10
0
, chu kỳ 6 - 10s,chịu rung tần số 5 - 30Hz với
biên độ 0,3 - 3,5 mm. Hệ thống đảm bảo độ chính xác khi nhiệt độ môi trường thay đổi từ
- 50
0
÷ + 50
0
, độ ẩm tương đối 75 - 98%.
2.1.2.Nguyên lý xây dựng hệ thống lái tự động.
Các hệ thống lái tự động đều được xây dựng theo nguyên lý độ lệch, độ lệch hướng đi
ở đây là hiệu của hướng đi đặt 
0
và hướng đi thực tế . Trường hợp lý tưởng góc lệch
hướng ở chế độ tĩnh bằng 0. Song, thực tế trong hệ thống lái tự động, người ta thường
đưa vào một vùng không nhạy. Do có vùng không nhạy nên khi góc lệch hướng đi nằm
trong một giới hạn nào đó, hệ thống sẽ không phản ứng điều chỉnh. Giới hạn vùng không
nhạy có thể đạt được phụ thuộc vào tình trạng mặt biển khi tàu hành trình. Thời tiết xấu,
chỉnh vùng không nhạy lớn; thời tiết tốt, chỉnh vùng không nhạy nhỏ nhất. Nếu tăng vùng
không nhạy, độ chính xác của hệ thống lái giảm xuống nhưng nó đảm bảo hệ thống
không bị quá tải, giảm số lần bẻ lái và góc bẻ của bánh lái, giảm dao động của con tàu
quanh hướng đi cho trước.
Trường hợp đơn giản nhất, hệ thống lái chỉ có hai tín hiệu, tín hiệu lệch hướng đi và
tín hiệu phản hồi góc bẻ lái


0
: Góc đặt hướng đi cho trước
 : Hướng đi thực
 : Góc lệch hướng đi  = 
0
- 
 : Góc quay bánh lái
F : Nhiễu tác động lên con tàu (sóng, gió, dòng chảy,…)
Tín hiệu đi vào khuếch đại là :
y = K
1
 - K
2



0

1
K


2
K

Hình 2.1 : Sơ đồ khối hệ thống lái tự động trường hợp đơn giản.

16
Dưới tác dụng của nhiễu, tàu lệch khỏi hướng đi ban đầu : 
0

  thì   0. Giả sử  tăng,
lúc này góc bẻ lái  = 0, y tăng theo chiều dương. Tín hiệu này qua bộ khếch đại tác động lên
khâu thực hiện, quay bánh lái để đưa con tàu trở lại hướng đi lệch trước. Do  cũng tăng theo
chiều dương nên tín hiệu y nhỏ dần. y bằng 0 khi  = . Khi mũi tàu bắt đầu quay về hướng
lệch trước thì  giảm dần, tín hiệu y đổi dấu (do  < ) bánh lái quay theo chiều ngược lại
làm góc  giảm đi. Khi tàu trở về hướng cũ  = 0 thì bánh lái cũng nằm trên mặt phẳng trung
tính  = 0. Trong thực tế, hệ thống lái tự động hai tín hiệu như trên không đáp ứng được yêu
cầu đi biển do có những nhược điểm sau :
- Hệ thống không phản ứng với tốc độ lệch hướng của con tàu và chỉ hoạt động tốt với tốc
độ lệch hướng nhất định. Ví dụ: Do điều kiện khai thác, tốc độ lệch hướng của con tàu có thể
lớn hơn nhiều giá trị tính toán khi thiết kế hệ thống làm hệ thống không kịp phản ứng để bẻ
bánh lái đi một góc cần thiết đủ lớn để giữ con tàu theo hướng đi định sẵn. Do quán tính lớn,
con tàu sẽ tiếp tục lệch khỏi hướng đi, do đó làm tăng biên độ dao động và thời gian trở về
hướng đi cũ. Còn với những tốc độ hướng đi nhỏ hơn tính toán, góc bẻ lái lại trở nên vượt
quá yêu cầu, tạo ra mômen quay trở lớn làm con tàu khi trở về sẽ vượt quá hướng đi đặt
trước, sang mạn ngược lại. Do vậy, thời gian để con tàu ổn định trên hướng cũ sẽ kéo dài. Để
khắc phục nhược điểm này, người ta đưa thêm vào hệ thống tín hiệu vi phân góc lệch. Đây là
tín hiệu tỷ lệ với tốc độ lệch hướng đi. Nhờ có tín hiệu này mà khi  còn nằm trong vùng
không nhạy thì d/dt đã lớn, bắt hệ thống hoạt động sớm. Khi tín hiệu điều khiển tác
động thì d/dt lại đổi dấu, quán tính của hệ thống giảm và nhanh chóng ổn định.
Khi con tàu chịu tác động của nhiễu một phía hoặc không cân (ảnh hưởng của chân vịt,
vỏ tàu không cân, sóng, gió, dòng chảy,…) làm con tàu lệch hướng. Để hệ thống lái tự
động phản ứng được với tác động này, người ta đưa thêm tín hiệu tỷ lệ tích phân góc lệch
hướng vào luật điều khiển. Khâu tích phân không phản ứng với tác động tức thời của
nhiễu. Nó chỉ đưa ra tín hiệu điều chỉnh khi có tác động liên tục của nhiễu một phía. Như
vậy, nhờ có khâu tích phân độ chính xác của hệ thống tăng nhưng cũng dẫn đến quá điều
chỉnh trong hệ thống cùng với việc tăng hệ số tích phân. Ở nhiều hệ thống lái, người ta
còn thêm một tín hiệu phản hồi âm mềm vi phân góc bẻ lái để tăng độ ổn định.
y =



dt
d
KKdtdK
dt
d
KK
idP





21

Dưới đây là sơ đồ chức năng, tín hiệu điều khiển đầy đủ của hệ thống lái tự động :


17
0

d
K
p
K
i
K






1
K


2
K


Hình 2.2 : Sơ đồ khối đầy đủ hệ thống lái tự động.
2.1.3.Hệ thống điều khiển máy lái điện-thủy lực.(tập sơ đồ máy lái)
A.Mạch thủy lực.
a.Giới thiệu phần tử.
M : động cơ điện lai bơm thủy lực ( loại động cơ dị bộ ba pha roto lồng sóc).
P
1
,P
2
: bơm thủy lực có thể thay đổi lưu lượng bằng cách dịch tâm bơm.
FL : các phin lọc.
RUDDER ACTUATOR : động cơ thủy lực quay bánh lái.
V
A
,V
B
: các van 3/2 được điều khiển bằng tay, điện hoặc thủy lực.
V
5
- V

10
: các van tràn.
V
1
– V
4
: các van tràn. Khi áp lực dầu thủy lực đủ lớn để thắng được lực đẩy của lò
xo thì lòng van sẽ dịch phải, cho phép dầu thủy lực chảy qua.
V
11
– V
22
: các van một chiều.
b.Nguyên lý hoạt động.
+ Khởi động động cơ điện lai bơm thủy lực. Giả sử khởi động động cơ số 1 sao
cho bánh lái có thể bẻ sang phải. Khi động cơ điện hoạt động ( nhưng tâm bơm chưa
dịch), dầu thủy lực chưa đi qua bơm.
+ Khi muốn bẻ bánh lái sang phải ta điều khiển cho động cơ secvo dịch tâm bơm
làm lưu lượng dầu thủy lực qua bơm đủ lớn để thắng lực đẩy lò xo làm lòng van V
3
dịch
phải, dầu thủy lực đi qua V
3
đến động cơ thủy lực làm quay bánh lái sang phải.
+ Một phần dầu thủy lực được trích trở lại qua van một chiều V
19
đến cửa 1 của
van V
B
. Ở trạng thái bình thường cửa 1 và cửa 2 của V

B
thông nhau. Dầu thủy lực được
đưa đến cửa phía phải của V
B
. Khi lưu lượng dầu qua bơm thay đổi thì lượng dầu trích
lại cũng sẽ thay đổi làm cho lòng van V
3
luôn ở vị trí sao cho áp suất dầu vào động cơ
thủy lực là ổn định.
+ Muốn giảm lưu lượng( áp lực ) dầu thủy lực đến động cơ thủy lực ta tác động
vào van V
B
làm van này đảo trạng thái, dầu thủy lực được đưa từ két qua cửa 1 sang cửa
2 của V
B
và tác động đến cửa phải của V
3
. Khi đó lòng van V
3
dịch trái làm cho lưu
lượng ( áp lực) qua van đến động cơ giảm.

18
+ Do nguyên nhân nào đó (đường dầu bị tắc chẳng hạn) làm áp lực dầu tăng cao đến
giới hạn tác động của van tràn V
7
nó sẽ đảo trạng thái cho dầu đi chảy qua, tới phin lọc
FL và quay trở về két. Nếu áp lực dầu trên đường từ V
3
đến động cơ thủy lực tăng cao,

đạt đến ngưỡng tác động của van tràn V
5
thì nó sẽ đảo trạng thái, đưa dầu thủy lực vào
động cơ theo cả hai chiều tạo ra momen cân bằng làm dừng động cơ. Dầu thủy lực không
vào động cơ, đồng thời đường dầu hồi qua van V
19
làm V
3
khóa bớt lại, làm áp lực dầu
giảm nhanh chóng.
B. Mạch khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực số 1 :
Hệ thống máy lái trên tàu 34.000DWT bao gồm có hai động cơ lai hai bơm thuỷ
lực như nhau. Các động cơ này đều được khởi động và điều khiển bằng biến tần, đây là
phương pháp mới có nhiều ưu điểm.
a. Các phần tử chính của mạch điều khiển động cơ lai bơm thủy lực :
- F1: là bộ kiểm soát mất pha;
- F11 - F 48: là các cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển;
- F57 - F 58: là các cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển;
- H1: là đèn báo động cơ lai bơm đang hoạt động;
- H2: là đèn báo điện trở sấy đang hoạt động;
- H3: là đèn báo nguồn;
- K10 - K17: là các rơle trung gian;
- S1: là công tắc chính cấp nguồn cho hệ thống;
- S2: là công tắc chọn chế độ điều khiển;
- S3, S4: nút ấn điều khiển;
- T1: là biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển;
- X1-X2: biến áp cấp cho đèn tín hiệu;
- U1: là bộ biến tần;
- U2: là card mạch chuyển tiếp các tín hiệu;
- M: là động cơ điện lai bơm thuỷ lực.

b. Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển:
Ta đóng công tắc cấp nguồn S1 sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ hoạt động. Qua
biến áp T1 cấp nguồn 220VAC cho mạch điều khiển làm cho đèn H3 sáng báo nguồn đã
được cấp, rơle trung gian K10 có điện. K10 có điện làm cho tiếp điểm của nó ở 13-
14/K10/3.4 đóng lại nối tín hiệu sẵn sàng hoạt động của biến tần vào card mạch chuyển
tiếp các tín hiệu (báo không lỗi nguồn).
 Chế độ điều khiển tại chỗ:
Ta bật công tắc lựa chọn chế độ điều khiển S2 sang vị trí LOCAL làm cho:
- Tiếp điểm 2-11/S2/1.6 đóng rơle trung gian K11 có điện. K11 có điện làm cho tiếp
điểm 13-14/K11/2.1 đóng vào cấp nguồn +24VDC vào biến tần, có tín hiệu vào đầu
INPUT STOP biến tần sẵn sàng điều khiển động cơ lai bơm dầu thủy lực hoạt động.

19
- Khi mất tín hiệu vào đầu INPUT STOP biến tần sẽ ở trạng thái dừng, động cơ không
hoạt động;
- Tiếp điểm 53-54/K11/1.6, 83-84/K11/1.6 đóng vào đưa tín hiệu báo động cơ đang hoạt
động đi tới nơi khác;
- Tiếp điểm 21-22/K11/3.4 mở ra cắt tín hiệu RUN SIGNAL, báo bơm đang hoạt động
vào card mạch chuyển tiếp các tín hiệu;
- Tiếp điểm 31-32/K11/3.8 mở ra cắt tín hiệu báo động áp lực dầu thấp;
- Tiếp điểm 43-44/K11/1.7 đóng lại cấp điện cho đèn H1 báo động cơ đang hoạt động;
- Tiếp điểm 03-04/K11/2.1 đóng lại nối tín hiệu điều khiển lái ở chế độ tự động;
- Tiếp điểm 61-62/K11/1.7 mở ra đèn H2 tắt báo điện trở sấy không hoạt động;
- Tiếp điểm 73-74/K11/1.4 đóng lại cấp điện cho van V
A
mở khóa an toàn sẵn sàng cho
động cơ thủy lực hoạt động.
- Tiếp điểm 14-13/S2/1.6 đóng, K12 không có điện, các tiếp điểm K12 giữ nguyên trạng
thái;
- Tiếp điểm 6-15/S2/3.4 đóng, mất điện vào công tắc báo động trên hệ thống điều khiển

trung tâm;
- Tiếp điểm 10-9/S2/3.8 đóng, mất tín hiệu vào REMOTE CONTROL trên card mạch
chuyển tiếp các tín hiệu, báo hệ thống đang được điều khiển tại chỗ;
- Trên panel điều khiển lựa chọn tín hiệu điều khiển tốc động cơ vào biến tần: rơle K13
có điện hay không có điện (điều khiển tốc độ động cơ theo tín hiệu lái lặp FU hay tốc độ
cố định). Trong chế độ lái sự cố K13 không có điện, tốc độ động cơ sau khi khởi động
được giữ cố định, tín hiệu điều khiển vào biến tần không đổi +10V;
- Trên panel điều khiển lựa chọn thiết bị chỉ báo góc lái: rơle K14 có điện hay không có
điện (thiết bị chỉ báo góc lái số 1 hay số 2). Trong chế độ lái sự cố K14 không có điện,
các tiếp điểm giữ nguyên trạng thái.
- Các rơle K15, K16 có điện khi biến tần được cấp nguồn, hoạt động ở chế độ điều khiển
từ xa.
- Ấn nút S3 cấp tín hiệu điều khiển khởi động động cơ quay theo chiều thuận vào biến
tần, bơm thủy lực bơm dầu cấp cho động cơ thủy lực bẻ lái sang trái. Tàu chuyển hướng
đi sang trái;
- Ấn nút S4 cấp tín hiệu điều khiển khởi động động cơ quay theo chiều ngược vào biến
tần, bơm thủy lực bơm dầu cấp cho động cơ thủy lực bẻ lái sang phải. Tàu chuyển hướng
đi sang phải.
 Chế độ điều khiển từ xa:
- Ta bật công tắc lựa chọn S2 sang vị trí REMOTE, rơle K10 có điện tương tự như chế độ
điề khiển tại chỗ.
- Tiếp điểm 2-1/S2/1.6 đóng rơle trung gian K11 sẵn sàng có điện.
- Tiếp điểm 14-21/S2/1.6 đóng, K12 có điện, các tiếp điểm K12 đóng lại. Các tiếp điểm
13-14/K12/2.1, 43-44/K12/2.2, 03-04/K12/2.2 đóng lại nối các tín hiệu điều khiển biến

20
tần từ xa. Tiếp điểm 31-32/K12/2.2 mở ra cắt tín hiệu vào các nút ấn điều khiển biến tần
tại chỗ ở chế độ sự cố.
- Tiếp điểm 6-5/S2/3.4 đóng, cấp điện vào công tắc báo động trên hệ thống điều khiển
trung tâm;

- Tiếp điểm 10-17/S2/3.8 đóng, cấp tín hiệu vào REMOTE CONTROL trên card mạch
chuyển tiếp các tín hiệu, báo hệ thống đang được điều khiển từ xa.
- Ấn nút điều khiển khởi động từ xa cấp điện cho rơle K17, tiếp điểm 13-14/K17/1.5
đóng lại cấp điện cho rơle K11. Rơle K11 có điện hoạt động tương tự như chế độ điều
khiển tại chỗ.
- Các rơle K15, K16 luôn có điện khi biến tần được cấp nguồn, các tiếp điểm 11-
14/K15/2.4 và 11-14/K16/2.4 đóng, đưa tín hiệu điều khiển lái từ hệ thống điều khiển tự
động với biến tần. Nếu góc bẻ lái sang trái lớn quá giới hạn cho phép, công tắc giới hạn
góc bẻ lái trái sẽ mở (21-22) rơle K15 mất điện không cho tín hiệu tiếp tục điều khiển bẻ
lái sang trái vào biến tần, động cơ lai bơm thủy lực dừng, chỉ còn tín hiệu bẻ lái sang phải
cho phép thực hiện. Tương tự đối với trường hợp bẻ lái sang phải lớn quá giới hạn cho
phép.
c. Các chế độ bảo vệ và báo động cho động cơ lai bơm:
- Để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển người ta dùng các cầu chì bảo vệ.
- Báo động mất pha: Khi động cơ lai bơm thuỷ lực bị mất pha thì làm cho khối F1 hoạt
động làm đóng tiếp điểm 15-18/F1/3.3 đưa tín hiệu vào card mạch chuyển tiếp các tín
hiệu, báo động động cơ lai bơm bị mất pha.
- Báo động quá tải: Khi động cơ bị quá tải thì dòng qua biến tần sẽ lớn hơn bình thường,
biến tần sẽ đưa tín hiệu ra (01-03) mở mất tín hiệu OVERLOAD vào card mạch chuyển
tiếp các tín hiệu, báo động động cơ lai bơm bị quá tải.
- Báo động mất nguồn điều khiển : Khi mất nguồn điều khiển thì làm cho rơle trung gian
K11 mất điện. Tiếp điểm 13-14/K10/3.4 mở ra mất tín hiệu vào card mạch chuyển tiếp
các tín hiệu, đưa tín hiệu báo động mất nguồn điều khiển.
- Báo động góc bẻ lái quá giới hạn : Khi góc bẻ lái sang trái vượt quá giới hạn cho phép
K15 mất điện mở tiêp điểm 21-24/K15/3.5 cắt tín hiệu PORT ORDER vào card mạch
chuyển tiếp các tín hiệu, đưa tín hiệu báo động góc bẻ lái sang trái lớn quá giới hạn.
Tương tự đối với trường hợp bẻ lái sang phải lớn quá giới hạn cho phép.
- Ngoài ra hệ thống còn các báo động cho mạch thủy lực lấy tín hiệu tứ các cảm biến đặt
trên mạch thủy lực bao gồm như sau:
+ Báo động mức dầu thủy lực trong két thấp;

+ Báo động nhiệt độ dầu thủy lực cao;
+ Báo động fin lọc bị tắc;
+ Báo động góc bẻ lái gần tới giới hạn.
2.1.4.Hệ thống lái tự động PT500.

21
Lái tự động PT500D-J-N2 là hệ điều khiển lái số trên cơ sở của lái số Model
PT500. Hệ thống lái tự động PT500D-J-N2 đã được lắp đặt nhiều trên các tàu hàng
trọng tải lớn đóng mới tại Việt Nam, do hãng YOKOGAWA DENSIKIKI của Nhật Bản
thiết kế chế tạo. Qua khai thác, lái tự động PT500 đã được đánh giá cao.
A.Giới thiệu phần tử.
+/ Các phần tử trên buồng lái (Wheel House) :
- CONTROL STAND : trụ lái.
- AUTO STEERING UNIT : khối lái tự động.
- HAND STEERING : tay lái lặp.
- NON FOLLOW UP STEERING : tay lái đơn giản.
- CPU : khối xử lý trung tâm.
- Helm Transmitter : bộ phát tín hiệu góc bẻ lái của chế độ lái lặp.
- Mode Switch : công tắc chuyển chế độ lái ( lái lặp (H) - lái tự động (A)).
- System Switch :công tắc chuyển chế độ lái đơn giản (NFU) sang chế độ lái lặp (FU)
- Auto Terminal Board : trạm chứa các phần tử thực hiện chế độ lái tự động.
- Manual Terminal Board : trạm chứa các phần tử thực hiện chế độ lái bằng tay.
- Power suply : nguồn cấp.
- V/I : bộ chuyển đổi tìn hiệu điện áp sang dòng điện.
+/Các phần tử ở buồng máy lái (Steering Gear Room):
- Control & Power Box : hộp chứa nguồn cấp và các phần tử thực hiện (khâu thực
hiện trung gian), gồm có:
.Servo Control Board : panel thiết bị điều khiển phụ trợ.
.Relay : rơle khống chế.
.Tr : biến áp cấp nguồn cho hệ thống lấy nguồn từ mạng điện tàu.

.NFB : automat chính.
- Starter run signal : tín hiệu khởi động động cơ bơm thuỷ lực lai máy lái.
- Hydraulic Pump : bơm thuỷ lực lai máy lái.
- Solenoid Valve : van điện từ.
- Steering Gear : máy lái.
-  Transmitter : bộ phát tín hiệu phản hồi góc bẻ lái.
+/. Sơ đồ điều khiển động cơ secvo.
- Nguồn cấp : lấy từ mạng điện tàu AC 440V, 60Hz, 1 pha.
- Tr : biến áp cấp nguồn cho mạch.
- Voltage Regulator : bộ điều chỉnh điện áp.
- TP (Test Point) : điểm thử.
- S.SSR, P.SSR (Stbd, Port Solid State Relay) : rơle công suất khống chế van điện từ
phải và trái.
- S.SOL, P.SOL : van điện từ phải, trái.

22
- Limit Switch (STBD, PORT) : ngắt cuối (Phải, Trái) có chức năng giới hạn góc quay
bánh lái.
- SW1 : công tắc chọn chế độ thử có 2 vị trí là Normal và Test.
- VR4 : chiết áp thử.
- Comparator : khối so sánh và khuếch đại tín hiệu lái.
- Dead Band Control Circuit : mạch điều chỉnh vùng không nhạy.
- Dead Band Adjuster : điều chỉnh vùng không nhạy.
- VR2, VR3 : chiết áp điều chỉnh vùng không nhạy (trái và phải).
-  Transmitter : bộ phát tín hiệu phản hồi góc bẻ lái.
- Potentiometer : chiết áp 5 K tạo tín hiệu phản hồi góc bẻ lái.
- VR6, VR7 : chiết áp điều chỉnh tín hiệu phản hồi góc bẻ lái.
- V/ I : cộ chuyển đổi tín hiệu điện áp sang dòng điện.
- VR1, VR5 : chiết áp điều chỉnh.
- RL3, RL5, RL23 : các rơle trung gian.

B.Nguyên lý hoạt động.
Tín hiệu góc bẻ lái  (Rudder Order Signal) có thể là:
- Tín hiệu lái lặp (ở chế độ HAND - FOLLOW UP).
- Tín hiệu lái tự động (ở chế độ AUTO).
Sau bộ khuếch đại thuật toán KĐTT ta được tín hiệu  với  0,1V /1
o
.
Tín hiệu phản hồi góc bẻ lái  (Rudder Feedback Signal): nhận từ bộ phát là một
chiết áp 5K (Potentiometer). Tín hiệu phản hồi này qua bộ KĐTT có chỉnh 0 và qua
KĐTT có chỉnh hệ số tỉ lệ K4(SPAN).
Khối SERVO CONTROL BOARD có nhiệm vụ nhận các tín hiệu bao gồm : tín
hiệu điều khiển từ CPU trong chế độ lái tự động AUTO hoặc từ tay lái lặp trong chế độ
lái lặp HAND và tín hiệu phản hồi góc bẻ lái. Hai tín hiệu này được so sánh với nhau sau
đó đưa tới bộ khuếch đại rồi đưa vào khối tạo vùng không nhạy (có giá trị 0,5 hoặc 2).
Đầu ra của KĐTT ta được tín hiệu điều khiển -. Tín hiệu sau đó được đưa tới
điều khiển đóng mở các transistor để đưa tới điều khiển các rơle công suất SSR, các rơle
này sẽ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho các van điện từ. Tùy thuộc vào giá trị của tín hiệu
điều khiển mà khối SERVO CONTROL BOARD sẽ điều khiển cấp nguồn cho các van
điện từ trái hay phải có điện. Khi 2 van điện từ được mở thì dầu thủy lực sẽ được đưa tới
xilanh thủy lực để thực hiện bẻ bánh lái sang trái, sang phải.
+/Chế độ lái đơn giản.
Bật công tắc MODE SWITCH tới vị trí NFU ( NON-FOLLOW UP), các tiếp điểm
của nó trong mạch cấp nguồn tới các rơle trung gian cấp nguồn cho van điện từ.
Khi muốn quay bánh lái về phía phải  gạt công tắc NFU theo chiều S. Khi đó sẽ
có dòng điện trực tiếp đi từ chân số 8 qua tiếp điểm của công tắc qua tiếp điểm ngắt
cuối bên phải(STBD LS)  đến van điện từ phải S.SOL

23
Van được mở, dầu thuỷ lực được bơm vào xilanh đẩy piston làm quay trụ lái sang phải.
Khi muốn bánh lái quay trái thì quá trình ngược lại : gạt công tắc NFU Steering

Lever theo chiều P. Khi đó van điện từ P.SOL được cấp nguồn.Van được mở, dầu thủy
lực được bơm vào xilanh đẩy piston làm quay trụ lái sang trái.
Trụ lái chỉ dừng quay khi ngừng tác động vào công tắc NFU Steering Lever hoặc
khi bánh lái quay tới góc giới hạn, khi đó ngắt cuối sẽ mở ra cắt nguồn vào van điện từ
mặc dù vẫn tác động vào công tắc. Lúc này chỉ cho phép tác động quay bánh lái theo
chiều ngược lại.
+/. Chế độ lái lặp.
Để làm việc ở chế độ lái lặp, trước hết người điều khiển phải đưa bánh lái về mặt
phẳng trung tính của tàu. Sau đó bật công tắc Mode Switch sang vị trí Hand và chọn bộ
chuyển đổi tín hiệu lái lặp No.1 hoặc No.2 Helm Transmitter, đồng thời đưa máy lái số 1
hoặc số 2 vào làm việc bằng cách chuyển công tắc System Switch sang vị trí FU1 hoặc
FU2.
Để tạo lặp người ta dùng cầu cân bằng điện trở. Trên đài lái ở buồng lái, bộ phát
Helm Transmitter là chiết áp 5K tạo tín hiệu bẻ lái có con chạy nối cơ khí với tay điều
khiển (Steering Handle). Dưới buồng máy lái, bộ phát  Transmitter là một chiết áp tạo
tín hiệu phản hồi góc bẻ lái (Potentiometer 5K) có con chạy nối cơ khí với trụ lái. Hai
chiết áp trên được nối thành một cầu cân bằng điện trở, nguồn cấp cho chiết áp là nguồn
đối xứng 15V.
Giả sử cần thực hiện lệnh bẻ lái sang phải 5
o
người điều khiển đưa tay điều khiển
sang trái làm kim chỉ góc lái lệch sang 5
o
phải.
Từ chiết áp Helm Transmitter xuất hiện tín hiệu điều khiển  đi qua bộ chuyển đổi
tín hiệu từ điện áp sang dòng điện V/ I CONV. (1mA/1
o
) được đưa đến các tầng khuếch
đại tín hiệu và tạo tín hiệu tỷ lệ góc lái, sau đó được đưa đến mạch Servo Control Board
để so sánh với tín hiệu phản hồi góc bẻ lái lúc này có giá trị  = 0 nhờ bộ so sánh

Comparator KĐTT.
Do vị trí 2 con chạy không trùng nhau nên ở cửa vào của KĐTT có tín hiệu điều
khiển, tín hiệu điều khiển lúc này là tín hiệu dương. Tín hiệu - sau KĐTT được khuếch
đại kích mở transistor phải dẫn đến rơle phải S.SSR được cấp nguồn đóng tiếp điểm của
nó cấp nguồn cho van điện từ phải S.SOL, dầu thủy lực được đưa vào xylanh lực theo
chiều quay bánh lái sang phải. Khi bánh lái quay sang phải làm cho con chạy chiết áp
phản hồi góc bẻ lái quay theo.
Lúc đó từ bộ  Transmitter phát ra tín hiệu  (1mA/1
o
) phản hồi qua các khuếch
đại tỷ lệ tín hiệu đưa trở lại bộ so sánh Comparator với giá trị tăng dần theo góc quay của
bánh lái. Khi vị trí hai con chạy trùng nhau thì tín hiệu cộng trước KĐTT mất đi (- =
0), rơle phải S.SSR mất nguồn cấp làm cho van điện từ phải S.SOL mất điện dừng cấp
dầu vào xylanh lực làm bánh lái dừng ở 5
o
phải.

24
Khi đưa tay điều khiển sang trái hoạt động của hệ thống cũng tương tự như trên, chỉ
khác tín hiệu qua khuếch lúc này là tín hiệu âm. Tín hiệu này tiếp tục qua khâu đảo dấu
→ Mở transistor phía dưới làm rơle trái P.SSR có dòng chạy qua: Nguồn từ chân số
3 (phía thứ cấp biến áp T1) qua rơle trái  tiếp điểm ngắt cuối bên trái (PORT LS) 
Van điện từ trái P.SOL  về chân số 5.
Khi van điện từ trái có điện, dầu thủy lực sẽ đi vào xilanh theo chiều làm bánh lái quay
sang trái. Quá trình tiếp theo hoàn toàn tương tự như khi bánh lái quay phải.
Ở chế độ này người điều khiển cần theo dõi đồng hồ chỉ báo góc lái xem có phù hợp
với góc bẻ lái theo lệnh hay không.
+/. Chế độ lái tự động.
Chế độ này thường sử dụng khi tàu hành trình trên biển với sóng gió dưới cấp 6.
Lái tự động có chức năng tự động điều chỉnh bánh lái theo hướng đi đặt trước khi

có sự khác nhau giữa tín hiệu hướng đi đặt và hướng đi thực tế của tàu và làm sự sai lệch
bị triệt tiêu bằng cách sử dụng khối xử lý trung tâm CPU.
Để thực hiện chế độ lái này người điều khiển phải chuyển công tắc Mode Switch về
vị trí Auto và công tắc System Switch về vị trí FU.
Ở chế độ này, hệ thống lái hoạt động chủ yếu dựa vào các tín hiệu được đưa vào
máy tính như tín hiệu la bàn con quay GYRO SIGNAL, tín hiệu của la bàn phụ AUX
COMPASS SIGNAL, thông số nhập vào cho chế độ lái tự động từ máy tính bên ngoài
EXTERNAL COMPUTER SIGNAL (các tín hiệu số NMEA 0183), và tín hiệu tốc độ
tàu từ máy đo tốc độ tàu SPEED LOG SIGNAL (tín hiệu xung pulse/n mile)
Tín hiệu độ lệch hướng đi của tàu sinh ra trong những trường hợp sau:
- Khi có nhiễu loạn tác động.
Giả sử để thực hiện thao tác quay bánh lái sang trái thì tín hiệu điều khiển sau
KĐTT được khuếch đại kích mở transistor trái dẫn đến rơle trái P.SSR được cấp nguồn
đóng tiếp điểm của nó cấp nguồn 100V cho van điện từ trái P.SOL, dầu thủy lực được
đưa vào xylanh lực theo chiều quay bánh lái sang trái. Khi bánh lái quay sang trái làm
cho con chạy chiết áp phản hồi góc bẻ lái quay theo.
Lúc đó từ bộ  Transmitter phát ra tín hiệu  (1mA/1
o
) phản hồi qua các khuếch
đại tỷ lệ tín hiệu đưa trở lại với giá trị tăng dần theo góc quay của bánh lái được chuyển
đổi tín hiệu từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số nhờ bộ A/D và được CPU xử lý tính
toán so sánh với tín hiệu lệnh lái o và các tín hiệu la bàn từ đó khối xử lý trung tâm
CPU sẽ so sánh để tính toán ra độ lệch hướng đi -o sau đó độ lệch này được CPU
xử lý theo thuật toán tỷ lệ vi tích phân PID để tạo ra sự phối hợp giữa tín hiệu tác dụng tỷ
lệ điều khiển góc bẻ lái tùy theo mức độ độ lệch hướng đi, tác dụng tích phân độ lệch
hướng đi được đưa vào để loại trừ bất kỳ sự nhô ra nào của mũi tàu khỏi hướng đi đặt do
sóng, gió và dòng hải lưu gây ra, tác dụng vi phân được đưa vào điều khiển bánh lái