Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN 512540 tổng quan hệ thống lái tàu thủy

LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Điện – Điện tử Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam
và được sự đồng ý giúp đỡ của thầy giáo Th.s Ngô Hoàng Thao. Em đã hoàn thành
được đề tài tốt nghiệp : “Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN 512540. Tổng
quan hệ thống lái tàu thủy. Đi sau nghiên cứu hệ thống máy lái Roll-Royce tàu
VIETNAM TUG YN 512540 “ .
Để hoàn thành được nội dung của đồ án này thì lời đầu tiên em xin gửi lời
cảm ơn đến các thầy, các cô trong Khoa Điện – Điện tử, cảm ơn thầy giáo Th.s Ngô
Hoàng Thao, cùng các bạn sinh viên đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành được nội
dung của bản đồ án này.
Mặc dù còn nhiều điều thiếu sót trong quá trình làm việc do lần đầu tiếp cận
với quá trình làm đồ án, nhưng đều là những kinh nghiệm quý báu giúp ích cho
công việc của em sau này. Vì vậy em rất mong được sự góp ý tận tình của các thầy,
các cô, cũng như các bạn sinh viên để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án này là của riêng tôi. Các kết quả và số liệu trong đề
tài là trung thực, chưa được đăng trên bất kì tài liệu nào. Ngoài ra đề tài còn tham
khảo thêm một số phần trong cuốn bài giảng hệ thống tự động tàu thủy.
Hải Phòng, ngày 26 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện

1


Trần Đình Đạt

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................2
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................3

Chương 1: Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN512540...............................8
1.1 Bảng điện chính....................................................................................................8
1.1.1 Chức năng điều khiển D-G...............................................................................8
1.1.2 Chức năng đo và hiển thị.................................................................................11
1.1.3 Mạch điều khiển đóng mở aptomat.................................................................12
1.1.4 Chức năng bảo vệ............................................................................................15
1.2 Hệ thống quạt gió buồng máy............................................................................16
1.3 Hệ thống bơm cấp dầu FO.................................................................................18
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY................................21
2.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại...........................................................................21
2.1.1 Khái niệm – chức năng...................................................................................21
2.1.2 Yêu cầu............................................................................................................21
a. Điều kiện làm việc của hệ thống lái.....................................................................21
b. Yêu cầu khai thác.................................................................................................22
c. Yêu cầu về cấu trúc..............................................................................................23
2


2.1.3 Phân loại..........................................................................................................24
a. Phân loại theo hình dạng của bánh lái (Cách phân loại theo truyền động điện). .24
b. Phân loại theo chế độ công tác của hệ thống.......................................................25
c. Phân loại theo cấu tạo thiết bị điều khiển.............................................................25
d. Phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển.................................27
e. Phân loại theo dạng năng lượng truyền động.......................................................28
2.2 Các chế độ làm việc, cấu trúc và thuật toán điều khiển của từng chế độ...........28
2.2.1 Chế độ lái đơn giản.........................................................................................28
22.2 Chế độ lái truy theo (lái lặp)............................................................................28
2.2.3 Chế độ lái tự động...........................................................................................29
2.3 Sơ đồ khối của hệ thống lái tự động tàu thủy.....................................................30
Chương 3: Đi sâu nghiên cứu hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIETNAM TUG

YN512540................................................................................................................32
3.1 Giới thiệu chung.................................................................................................32
3.1.1. Cấu trúc chung của máy lái điện – thủy lực...................................................32
3.1.2. Máy lái điện – thủy lực với bơm có lưu lượng thay đổi................................33
3.1.3. Máy lái điện – thủy lực với bơm có lưu lượng không đổi............................33
3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIET NAM TUG YN512540
..................................................................................................................................34
3.3 Chức năng điều khiển lái....................................................................................36
3.3.1 Mạch cấp nguồn (D-001)................................................................................36
3.3.2 Chức năng điều khiển lái.................................................................................37
3.4 Chức năng thay đổi tốc độ chân vịt và đóng mở li hợp.....................................38
3


3.4.1 Chức năng điều khiển tốc độ...........................................................................39
3.4.2 Chức năng đóng mở li hợp..............................................................................40
3.5 Chức năng lái tự động và Back-up Control........................................................42
3.5.1 Chức năng lái tự động.....................................................................................42
3.5.2 Chức năng Back-up Control............................................................................42
3.6 Chức năng cài đặt và điều chỉnh thông số..........................................................43
3.6.1 Hiệu chuẩn, quan sát.......................................................................................43
3.6.2 Hiệu chuẩn của một kênh đầu vào tín hiệu tương tự.......................................43
3.6.3 Hiệu chuẩn của một kênh đầu ra tương tự......................................................45
3.6.4 Hiệu chuẩn của một đầu vào hoặc đầu ra kênh kỹ thuật số............................46
3.6.5 Chỉnh tay điều khiển.......................................................................................46
3.6.6 Vị trí tay điều khiển lên, chỉnh li hợp và tốc độ..............................................47
3.6.7 Chỉnh lái tự động.............................................................................................47
3.6.8 Thông số hoạt động VDR...............................................................................48
3.6.9 Điều khiển lái..................................................................................................48
3.6.10 Điều khiển chân vịt.......................................................................................48

3.6.11 Chỉnh phản hồi..............................................................................................48
3.7 Chức năng báo động và sửa lỗi..........................................................................49
KẾT LUẬN..............................................................................................................53
NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN................................55
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ..………………………………56

4


LỜI MỞ ĐẦU
Sau hơn 4 năm học tập và rèn luyện tại khoa Điện – Điện tử của trường Đại
học Hàng Hải Việt Nam, em đã được các thầy cô trang bị tương đối đầy đủ những
kiến thức cơ bản về ngành điện nói chung và ngành điện tàu thủy nói riêng. Sau sáu
tuần thực tập tốt nghiệp tại nhà máy đóng tàu Hạ Long em đã được tìm hiểu thực tế
cũng như điều khiện và môi trường làm việc trên tàu thủy. Kết thúc đợt thực tập,
em đã được Khoa và nhà trường giao cho đề tài tốt nghiệp:
“Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN512540 và tổng quan hệ thống lái.
Đi sâu nghiên cứu hệ thống máy lái Roll-Royce tàu VIETNAM TUG
YN512540.”
Sau thời gian hai tháng, với sự nghiên cứu nghiêm túc của bản thân và được
sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn Th.s Ngô Hoàng Thao cùng các thầy cô
giáo trong khoa Điện – Điện tử đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Tuy
nhiên, do khả năng của em còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý, bổ sung của các thầy cô và các
bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, cùng các thầy cô giáo trong
khoa và các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hải Phòng, ngày 26 tháng11 năm 2015

Sinh viên: Trần Đình Đạt

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

10U3

8

Hình 1.2

PMS

8

Hình 2.1

Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái lặp

24

Hình 2.2

Sơ đồ cấu trúc của hệ thống lái tự động tàu thủy

25

Hình 2.3

Cấu trúc chung của hệ thống lái tự động tàu thủy

26

Hình 3.1

Sơ đồ cấu trúc chung của máy lái điện – thủy lực.

27

Hình 3.2

Hình 3.3

Hình 3.4

Sơ đồ cấu trúc máy lái điện – thủy lực với bơm có lưu
lượng thay đổi
Sơ đồ cấu trúc máy lái điện – thủy lực với bơm lưu
lượng không đổi
Sơ đồ tổng thể hệ thống mái lái tàu VIETNAM TUG
YN512540

28

28

29

Chương 1: Trang thiết bị điện tàu VIETNAM TUG YN512540
1.1 Bảng điện chính.
Tàu VIETNAM TUG YN512540 là tàu kéo đẩy được trang bị hai máy phát nằm
ở hai bên mạn tàu có công suất 125KVA. Do đây là tàu có công suất nhỏ nên được
6


bố trí hai máy phát hoạt động độc lập với nhau cho nên tàu không có chế độ hòa
đồng bộ hai máy phát. Việc cung cấp điện áp lên bảng điên chính là được cung cấp
từng máy một thông qua cầu dao phân đoạn 12S1 được đóng mở bằng tay. Bảng
điện chính được chia làm 5 section: section 2 và 4 là các section của máy phát bên
trái và bên phải, section 3 là section cung cấp điện bờ, section 1 và 5 là các section
tiêu thụ điện áp.
1.1.1 Chức năng điều khiển D-G
 Các phần tử chính trong hệ thống:
+ Bản vẽ 10P0-02/14:
- K4
: Rơ le sẵn sàng khởi động máy chính.
- K5
: Rơ le sẵn sàng nhận tải.
- K6
: Rơ le cụm máy phát đang hoạt động.
+ Bản vẽ 10P0-02/15:

- 10SH3
: Nút ấn dừng máy phát.
- 10SH4
: Nút ấn khởi động máy phát.
+ Bản vẽ 14E1-00/11:
- 11U1, 11U2 : Củ đề của máy chính.
- 11U3, 11U4 : Củ để của máy phát bên trái và máy phát bên phải.
+ Bản vẽ 10P0-02/20:
- 10U3
:Khối quản lý và điều khiển máy phát.
- PMS
: Bộ giám sát và quản lý nguồn.

7


Hình 1.1: 10U3

Hình 1.2:PMS

 Khởi động và dừng máy phát
Máy phát được khởi động bởi 2 chế độ điều khiển tại chỗ và điều khiển từ xa.
- Chế độ điều khiển tại chỗ
+ Quá trình khởi động:
Khi muốn khởi động máy phát, rơ le 10K4 được cấp nguồn, rơ le 10K4 có điện
báo máy phát sẵn sàng được khởi động. Tiếp điểm 11-12 của rơ le 10K4 (10P002/20) đóng lại gửi đến bộ giám sát và điều chỉnh máy phát 10U3(10P0-02/20) báo
máy phát sẵn sàng được khởi động. Tín hiệu sau 10K4 được đưa đến bảng
36AE+01.PS/10:06 sẵn sàng cấp nguồn cho máy phụ hoạt động. Ấn nút start
10SH4 tín hiệu được gửi đến bộ điều khiển máy phụ hoạt động và sẽ cho tín hiệu
khởi động máy phát. Khi đó máy phát được khởi động được nhờ củ đề 11U3 (lấy

8


nguồn từ nguồn sự cố ắc qui) đề thành công. Quan sát điện áp máy phát tăng lên
trên màn hình giám sát PMS đồng nghĩa với việc tốc độ của máy tăng lên đạt đến
tốc độ tiêu chuẩn. Bộ xử lý đưa ra lệnh cắt máy đề và tiếp tục tăng tốc độ máy lên
đạt định mức. Tín hiệu khởi động thành công được gửi tới mà hình PMS và màn
hình máy tính.
+ Quá trình dừng:
Để dừng máy phát, ấn nút stop 10SH3, tín hiệu dừng sẽ được gửi đến bộ điều
khiển máy phụ 36AE+01.PS/10:06. Khi đó sẽ có tín hiệu dừng máy phát và máy
phát được dừng. Tín hiệu được gửi tới mà hình giám sát của bộ PMS và màn hình
máy tính.
- Chế độ điều khiển từ xa
+ Quá trình khởi động:
Các điều kiện khởi động máy phát được giám sát và điều khiển thông qua khối
10U3(10P0-02/20). Khi không có sự cố gì thì tín hiệu điều khiển khởi động máy
phát được thực hiện bằng việc ấn phím khởi động máy phát trên PMS và lấy tín
hiệu điều khiển từ chân 27A và 27B của khối 10U3. Tín hiệu này được gửi đến củ
đề của máy phát hoạt động làm máy phát được nổ. Quá trình diễn ra tương tự quá
trình khởi động bằng tay và được hiển thị trên màn hình giám sát PMS và màn hình
máy tính.
+ Quá trình dừng:
Để dừng máy phát, ấn nút dừng từ màn hình PMS. Tín hiệu dừng máy phát
được lấy từ chân 28A và 28B của khối 10U3. Khi đó máy phát sẽ dừng và có tín
hiệu gửi lên màn hình giám sát PMS và màn hình máy tính.

9

1.1.2 Chức năng đo và hiển thị
 Giới thiệu phần tử
+ Bản vẽ 10P0-02/10
- 10T1-3
: Biến dòng đo lường.
- 10QF1
: Aptomat.
- 10F2-1
: Cầu chì.
- 10Q1, 10Q2
: Cầu dao.
+ Bản vẽ 10P0-02/20
- L1+, L1: Tín hiệu đo dòng pha T1_L1.
- L2+, L2: Tín hiệu đo dòng pha T2_L2.
- L1+, L1: Tín hiệu đo dòng pha T3_L3.
- GL1, GL2, GL3 : Tín hiệu đo điện áp pha GL1, GL2, GL3 của máy phát.
- BL1, BL2, BL3 : Tín hiệu đo điện áp thanh cái.
 Nguyên lý hoạt động
+ Hoạt động của mạch đo dòng điện.
Tín hiệu dòng được lấy thông qua biến dòng 10T1-3 (10P0-02/10) gửi đến
chân T1_L1, T2_L2, T3_L3 (10P0-02/10), và chân nối mát T_N của bộ giám sát và
điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20). Tín hiệu dòng được gửi đến bộ quản lý và
điều khiển máy phát (10P0-02/20) qua chân L1+, L1-, L2+, L2-, L3+,L3-, sau đó
qua các khâu chuyển đổi thành tín hiệu số. Tín hiệu được gửi lên màn hình của bộ
giám sát nguồn PMS từ đó hiển thị giá trị dòng điện trên mà hình đo.
+ Hoạt động của mạch đo điện áp và tần số.
Tín hiệu điện áp và tấn số được lấy trực tiếp từ máy phát và được đưa đến
chân GL1, GL2, GL3 của khối quản lý và điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20).
Giá trị điện áp và tần số đo được sẽ được đưa qua các khâu chuyển đổi thành tín
hiệu số. Tín hiệu được gửi lên trên màn hình của bộ giám sát nguồn PMS từ đó

hiển thị giá trị dòng điện trên mà hình đo.
+ Hoạt động của mạch đo công suất.

10


Mạch đo công suất được lấy tín hiệu điện áp của máy phát GL1, GL2, GL3
và tín hiệu dòng điện L1+, L1-, L2+, L2-, L3+,L3-, thông qua biến dòng 10T13(10P0-02/10). Tín hiệu dòng và tính hiệu áp của máy phát được gửi đến bộ quản
lý và điều khiển máy phát 10U3 (10P0-02/20). Bộ quản lý và điều khiển máy phát
xử lý tín hiệu điện áp và dòng điện cho ra giá trị công suất của máy phát. Tín hiệu
ra được đo và hiển thị trên màn hình của bộ quản lý nguồn PMS từ đó hiển thị giá
trị dòng điện trên mà hình đo.
Mạch đo dòng điện, đo tần số, điện áp, đo công suất của trạm phát được đo
thông qua bộ quản lý và điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20). Và gửi trực tiếp
tín hiệu được gửi lên trên màn hình của bộ giám sát nguồn PMS từ đó hiển thị giá
trị dòng điện trên mà hình đo..
1.1.3 Mạch điều khiển đóng mở aptomat.
 Các phần tử trong hệ thống.
+ Bản vẽ 10P0-02/13
- 10S2
: Công tắc chọn chế độ bằng tay và tự động.
- 10SH2
: Nút đóng aptomat.
- 10SH1
: Nút mở aptomat.
- 10K2
: Công tắc tơ reset aptomat.
- 10K3
: Công tắc tơ chọn chế độ tại chỗ hay từ xa ở chế độ tự



động.
+ Bản vẽ 10P0-02/14
10SH1
: Đèn báo aptomat OFF.
10SH2
: Đèn báo aptomat ON.
K4
: Rơ le sẵn sàng hoạt động.
K5,K6
: Rơ le sẵn sàng nhận tải.
K7
: Cụm phát điện đang chạy.
+ Bản vẽ 10P0-04/20
10U3
: Khối quản lý và điều khiển máy phát.
Chân 23A, 23B
: Chân điều khiển đóng aptomat.
Chân 24A, 24B
:Chân điều khiển mở aptomat.
Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển aptomat

11


Mạch điều khiển đóng mở aptomat được đóng mở bằng 2 chế độ là bằng tay và
tự động.
+ Chế độ bằng tay.
Ngay sau khi máy phát phát ra điện áp thì nguồn được đưa đến động cơ M do

lúc này tiếp điểm của công tắc hành trình đang đóng cấp điện cho động cơ lên dây
cót M. Động cơ M có điện lên dây cót nén lò xo lại. Khi lò xo bị nén đến cuối hành
trình thì nó sẽ bị khóa lại bởi một lẫy cơ khí. Đồng thời nó cũng tác động làm cho
tiếp điểm của công tắc hành trình mở ra, ngắt nguồn vào động cơ M.
Giả sử trên lưới chưa có máy phát nào công tác trên lưới và sau đó khởi động
máy phát bên trái. Các công tắc tơ K2, K3 (10P0-02/13), K5 (10P0-01/14) chưa
có điện, các tiếp điểm K2, K3,K5 (10P0-02/13) giữ nguyên trạng thái để chờ sẵn.
Đóng aptomat 10QF1 (04SC-00/10) tiếp điểm 10QF1 đóng sẵn chờ cấp nguồn cho
mạch điều khiển aptomat. Bật nút 10S2 (10P0-02/13) sang vị trí MANUAL, ấn nút
10SH2 (10P0-02/13), khi đó tín hiệu được cấp cho cuộn điều khiển đóng, aptomat
được đóng lên lưới. Tiếp điểm của aptomat đóng cấp điện cho công tắc tơ K8
(10P0-02/14), tiếp điểm K8 đóng cấp điện cho đèn 10SH1 sáng, báo aptomat được
đóng lên lưới. Tiếp điểm aptomat đóng lại cấp tín hiệu vào các chân 23A và 23B
của khối quản lý và điều khiển máy phát 10U3 (10P0-02/20) báo trạng thái của
aptomat máy phát trái là đang đóng và đang cấp nguồn lên lưới.
Muốn mở Aptomat thì ta ngắt phụ tải của máy phát trái ra sau đó ấn nút
10SH1(10P0-02/13) khi đó tín hiệu được cấp cho cuộn mở, aptomat máy phát trái
được ngắt ra khỏi lưới. Đồng thời cuộn Reset của aptomat có tín hiệu nó đưa
aptomat về trạng thái sẵn sàng cho quá trình đóng tiếp theo. Đồng thời đèn
10SH2(10P0-02/14), sáng báo Aptomat máy phát trái đã được ngắt ra.

12


Khi xảy ra sự cố nghiêm trọng, aptomat sẽ ngắt máy phát ra khỏi hệ thống. Để
đóng lại aptomat, người vận hành cần reset lại aptomat sau đó mới tiếp tục đóng
aptomat lên. Ấn nút 10SH1 cấp điện cho 10K2 có điện, tiếp điểm 11-14 của 10K2
đóng lại. Khi muốn đóng aptomat lên thì cần gạt hết aptomat về close rồi mới đóng
lại được aptomat.
+ Chế độ tự động.

Bật công tắc 10S2 sang vị trí auto, tiếp điểm 3-4 của 10S2 đóng lại sẵn sàng cấp
nguồn cho mạch điều khiển aptomat. Chế độ điều khiển aptomat tự động được điều
khiển ở hai vị trí là tại trạm phát và tại buồng điều khiển máy.
- Điều khiển tại trạm phát.
Bật công tắc 10S2 sang vị trí auto, rơ le 10K5 đóng sẵn sàng nhận tải, tín hiệu từ
panel điều khiển 10U4 (10P0-02/21). Tín hiệu được đưa đến chân 16A và 16B
(10P-02/20) của vỉ 10U3. Vỉ 10U3 nhận tín hiệu điều khiển tự động sau khi bật
công tắc 10S2 sang vị trí auto sau đó xuất tín hiệu ra điều khiển aptomat sẵn sàng
đóng lên lưới. Rơ le 10K3 được cấp điện, tiếp điểm 10K3 (11-14) đóng lại. Tiếp
điểm 10K3 đóng tác động đến điều khiển đóng aptomat. Khi có tín hiệu đóng
aptomat ở chân 23A và 23B của khối 10U3, tiếp điểm 11-14 của aptomat đóng lại
aptomat đóng máy phát bên trái lên lưới. Để ngắt aptomat, tín hiệu điều khiển được
lấy từ panel 10U4 và đưa đến chân 24A và 24B của panel 10U3. Bộ giám sát và
điều khiển máy phát xử lý tín hiệu ngắt aptomat. Aptomat tác động ngắt máy phát
bên trái ra khỏi lưới.
- Điều khiển aptomat tại buồng điều khiển
Rơ le 10K3 không có điện, tiếp điểm 11-14 của rơ le 10K3(10P0-02/13) mở ra,
tiếp điểm 11-12 đóng lại. Bật công tắc10S2 sang vị trí auto, tín hiệu điều khiển
đóng aptomat tự động được lấy từ chân 11A và 11B của modul 58X1(10P0-01/58)
13


điều khiển tại buồng điều khiển bên trái. Tín hiệu điều khiển được đưa ra qua
modul vào ra số 58X1 đến để điều khiển đóng aptomat. Aptomat đóng đưa máy
phát bên trái lên lưới. Khi muốn dừng máy phát bên trái, tín hiệu điều khiển ngắt
aptomat ra khỏi hệ thống được đưa đến chân 10A và 10B của modul 58X1 (10P001/58). Tín hiệu ra của modul 58X1 sẽ điều khiển mở aptomat của máy phát bên
trái ra khỏi lưới.
1.1.4 Chức năng bảo vệ.
 Bảo vệ điện áp thấp.
Bảo vệ điện áp thấp cho máy phát là cuộn U< (10P0-02/13) của aptomat 10QF1.

Cuộn thấp áp cũng chính là cuộn giữ khi điện áp thấp thì lực giữ kém và aptomat bị
cắt ra khỏi lưới. Vì một lý do nào đó mà điện áp của máy phát ra thấp dưới mức
quy định thì cuộn bảo vệ điện áp thấp U< sẽ tác động, cấp điện cho công tắc tơ
10K8 (10P0-02/14). Tiếp điểm của 10K8 mở ra, sau một khoảng thời gian trễ sẽ
ngừng cấp nguồn vào cuộn giữ của aptomat 10QF1, khi đó aptomat sẽ ngắt máy
phát ra khỏi lưới.
 Bảo vệ quá dòng.
Bảo vệ quá dòng cho máy phát được điều khiển bởi bộ quản lý và điều khiển
máy chính (10P0-02/20). Khi xảy ra hiện tượng quá dòng sẽ có tín hiệu gửi đến bộ
quản lý và điều khiển máy phát (10P0-02/20) ở chân 19A, 19B và 20A, 20B. Tín
hiệu quá dòng sẽ được gửi tới màn hình máy tính để người vận hành biết. Đồng
thời khối quản lý và điều khiển máy phát (10P0-02/20) sẽ tác động vào cuộn giữ
aptomat và ngắt aptomat ra khỏi lưới.
 Bảo vệ khi nhận công suất lớn.

14


Khi trạm phát xảy ra hiện tượng quá công suất cho trạm phát thì bộ giám sát và
điều khiển máy phát 10U3(10P0-02/20) gửi tín hiệu đến chân 7A và 7B của khối
10U3 (10P0-02/20). Bộ giám sát và điều khiển máy phát 10U3 xử lý tín hiệu đó và
tác động vào chân 91-94 của aptomat. Aptomat mở ra để cắt máy phát ra khỏi lưới.
Để khởi động lại máy phát thì cần phải Reset aptomat sau đó mới có thể đóng
aptomat lên.
1.2 Hệ thống quạt gió buồng máy
 Các phần tử trong hệ thống.
+ Bản vẽ 10P0-01/12
- M
: Động cơ quạt gió.
- 12FT1, 12FT2 : Rơ le nhiệt.

- 12Q2
: Aptomat.
- K1, K2, K3
: các công tắc tơ.
+ Bản vẽ 10P0-01/13
- 12Q3
: Aptomat.
- 12S1
: Công tắc chọn chế độ (bằng tay hoặc từ xa).
- 12S2
: Công tắc chọn tốc độ (thấp hoặc cao).
- 50K2, 50K5
: Công tắc tơ khi hệ thống xảy ra sự cố.
+ Bản vẽ 10P0-01/59
- Module ghép nối tín hiệu vào ra của PLC.
 Nguyên lý hoạt động
Đóng aptomat 12Q2(10P0-01/12) cấp nguồn cho mạch động lực cho động cơ
quạt gió. Đóng aptomat 12Q3 cấp nguồn cho mạch điều khiển. Hệ thống hoạt động
ở hai chế độ là bằng tay và từ xa.
+ Chế độ bằng tay:
Bật công tắc lực chọn chế độ 12S1 sang vị trí 1(MANUAL), đồng thời không có
tín hiệu dừng sự cố, không có quá tải. Các tiếp điểm của rơ le nhiệt 12FT1, 12FT2,
50K2, 50K5 đóng lại sẵn sang cấp nguồn cho mạch điều khiển.
+ Tốc độ thấp:
15


Để điều khiển quạt chạy tốc độ thấp, bất công tắc 12S2 sang vị trí 1 (LOW
SPEED). Công tắc tơ 12K1(10P0-01/13) được cấp nguồn, tiếp điểm của công tắc tơ
12K1(1-2, 3-4, 5-6) đóng lại, động cơ M chạy với tốc độ thấp (ở chế độ tam giác).

Tiếp điểm 12K1 (21-22) đóng lại, ngắt nguồn cho công tắc tơ 12K2 và 12K3 để
quạt không chạy với tốc độ cao. Tiếp điểm 12K1 gửi tín hiệu đến đầu vào của PLC
chân 21A và 21B (18DI/18DO MODULE)(10P0-01/59), tín hiệu ra được gửi tới
màn hình hiển thị trên máy tính.
+ Tốc độ cao:
Để điều khiển quạt chạy với tốc độ cao, bật công tắc 12S2 sang vị trí 2 (HIGH
SPEED). Công tắc tơ 12K2 và 12K3 có điện, tiếp điểm của 12K2 và 12K3 ở mạch
động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ M. Tiếp điểm 12K2 và 12K3 mở ra ngắt
nguồn cho K1 để không cho hoạt động ở tốc độ thấp. Tiếp điểm 12K2 và 12K3 gửi
tín hiệu đầu vào đến chân 22A và 22B của PLC(18DI/18DO MODULE), tín hiệu ra
được gửi tới màn hình máy tính động cơ đang chạy với tốc độ cao (ở chế độ sao
kép). Để dừng quạt ta ấn nút 12S2 về vị trí OFF, khi đó các công tắc tở 12K1,
12K2, 12K3 mất điện và động cơ M không hoạt động.
+ Chế độ điều khiển từ xa:
Bật công tắc 12S1 sang vị trí 2 (REMOTE),tiếp điểm 3-4 của 12S1 đóng lại sẵn
sàng cấp nguồn cho hệ thống. Tín hiệu điều khiển từ chân 58X1-31A, 58X131B(18DI/18DO MODULE)(10P0-01/59) để điều khiển động cơ chạy với tốc độ
thấp. Tín hiệu điều khiển từ chân 58X1-32A, 38X1-32B(18DI/18DO MODULE)
(10P0-01/59) để điều khiển động cơ chạy tốc độ cao. Để quạt chạy với tốc độ thấp
thì tín hiệu điều khiển từ máy tính được xuất ra từ PLC ở chân 58X1-31A, 58X131B, cấp nguồn cho công tắc tơ 12K1. Tiếp điểm 12K1 ở mạch động lực đóng,
động cơ chạy với tốc độ thấp. Tương tự khi muốn động cơ chạy với tốc độ cao thì
16


tín hiệu điều khiển từ máy tính sẽ cấp nguồn cho 12K2 và 12K3 thông qua chân
58X1-32A, 38X1-32B. Các tín hiệu hiển thị tốc độ của quạt được hiển thị trên màn
hình của máy tính. Để dừng quạt, tín hiệu điều khiển từ máy tính xuất tín hiệu tới
chân 13-14 để ngắt điện cho 12K1,12K2,12K3, động cơ dừng.
+ Bảo vệ:
- Khi động cơ bị quá tải ở tốc độ thấp thì tiếp điểm 12FT1(10P0-01/12) mở ra khi
đó động cơ sẽ dừng lại.

- Khi động cơ bị quá tải ở tốc độ cao thì tiếp điểm 12FT2(10P0-01/12) mở ra khi
đó động cơ sẽ dừng lại.
- Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ thì khi xảy ra ngắn mạch aptomat 10QF1 tác động
làm động cơ dừng.
1.3 Hệ thống bơm cấp dầu FO
 Các phần tử trong hệ thống.
- M
: Bơm cấp dầu FO.
- 11QF1 : Công tắc tơ chính.
- 50K2
: Công tắc tơ báo dừng sự cố.
- 11S1
: Công tắc chọn chết độ.
- 11S2
: Nút ấn Stop.
- 11SH3
: Nút ấn Start.
- 11SH3
: Đèn màu xanh báo động cơ đang chạy.
 Nguyên lý hoạt động
Đóng aptomat cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển.
+ Chế độ điều khiển bằng tay
Bật công tắc 11S1 sang vị trí 1, tiếp điểm 1-2 cuả công tắc 11S1 đóng lại sẵn sàng
cấp nguồn cho mạch điều khiển.
- Quá trình khởi động.

17


Ban đầu động cơ không bị quá tải, không có dừng sự cố, các tiếp điểm

11Q1,11QF1 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho mạch điều khiển. Ấn nút start
11SH3, công tắc tơ 11QF1 được cấp nguồn. Tiếp điểm 13-14 của 11QF1(10P001/11) đóng lại để duy trì. Các tiếp điểm 1-2, 3-4, 5-6 của 11QF1 ở mạch động lực
đóng lại, động cơ được cấp nguồn và chạy. Đèn 11SH3 màu xanh sáng báo bơm
cấp dầu FO đang chạy.
- Quá trình dừng.
Để dừng bơm cấp dầu FO, ấn nút stop 11S2. Khi đó công tắc tơ 11QF1 mất
điện, mở các tiếp điểm của 11QF1 cho mạch động lực, bơm dừng.
Khi có tín hiệu xảy ra sự cố, công tắc tơ 50K2 có điện mở tiếp điểm 13-14 của
50K2 ngắt nguồn cho công tắc tơ 11QF1, bơm dừng.
+ Chế độ điều khiển từ xa
Bật công tắc 11S1 sang vị trí 2 (REMOTE), tiếp điểm 3-4 của 11S1 đóng lại sẵn
sàng cấp nguồn điều khiển cho bơm. Tín hiệu điều khiển được lấy từ chân 28A và
28B của PLC (18DI/18DO MODUL) (10P0-01/59) cấp nguồn cho công tắc tơ
11QF1. Công tắc tơ 11QF1 có điện, tiếp điểm 11QF1 ở mạch động lực đóng
lại,bơm hoạt động. Tiếp điểm 43-44 của 11QF1 đóng lại, cấp nguồn tới đầu vào của
PLC thông qua chân 7A và 7B.
 Bảo vệ
- Bảo vệ không cho bơm nhờ tiếp điểm 13-14 của công tắc tơ 11QF1.
- Bảo vệ quá tải, khi có quá tải, tiếp điểm 95-96 của 11QF1mở ra ngắt nguồn cấp
cho 11QF1, bơm dừng.

18


Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TÀU THỦY
2.1 Chức năng, yêu cầu, phân loại.
2.1.1 Khái niệm – chức năng
“Hệ thống lái là một hệ thống đặc biệt quan trọng trên tàu thủy. Nó có chức năng
ổn định con tàu theo hành trình cho trước, nhanh chóng thay đổi hướng đi của tàu
theo hướng đi đã đặt và điều động tàu khi ra vào cảng, luồng lạch…

Hệ thống lái yêu cầu phải làm việc an toàn, tin cậy trong mọi điều kiện thời tiết và
khí hậu. Ngoài việc giữ cho con tàu đi đúng hướng đi cho trước, hệ thống lái còn
phải đảm bảo cho tàu đi theo một đường gần nhất và thời gian hành trình ngắn nhất.
Nếu hệ thống lái thực tốt được những chức năng trên thì hiệu quả kinh tế trong vận
chuyển hàng hoá sẽ được tăng cao, con người và thiết bị trên tàu sẽ được đảm bảo
an toàn. Ngược lại thì nó có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng làm thiệt hại
đến hàng hoá trên tàu và tính mạng của thuyền viên.
Hiện nay việc ứng dụng những thành tựu của khoa học và công nghệ hiện đại, hệ
thống lái này có thể hoạt động dài ngày trên biển với độ tin cậy lớn trong điều kiện
khắc nghiệt của môi trường. Đó là các chế độ lái tự động hành trình theo quỹ đạo,
tự thích nghi, tối ưu, kinh tế... Nó có kết cấu gọn nhẹ, điều khiển đơn giản và tính
kinh tế cao...”(Bài giảng hệ thống tự động tàu thủy I, 1)
2.1.2 Yêu cầu
a. Điều kiện làm việc của hệ thống lái
“Môi trường làm việc của con tàu là trên biển nên các hệ thống lái nói riêng và
các hệ thống trên tàu thuỷ nói chung hoạt động trong điều kiện hết sức khắc nghiệt:
 Sự thay đổi nhiệt độ môi trường là rất lớn, có vùng lạnh -30 0C, có vùng
nóng hơn 450C. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện tỏa nhiệt cũng
như khả năng công tác của hệ thống.
19


 Độ ẩm môi trường dao động lớn 80%  95%.
 Độ ăn mòn đối với thiết bị lớn vì môi trường biển có nồng độ muối rất
cao.
 Các thiết bị trên tàu chịu sự rung lắc lớn, biên độ lắc ngang 22 0 với chu kỳ
8s  22s, biên độ lắc dọc đến 100 với chu kỳ dao động 6s  10s.
Với những điều kiện trên để đảm bảo hiệu quả kinh tế, độ an toàn cho tàu và
người vận hành thì hệ thống lái phải được chế tạo chắc chắn, kết cấu gọn nhẹ,
dễ lắp đặt, hoạt động một cách tin cậy, dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng và thay

thế, vận hành khai thác đơn giản, an toàn.
b. Yêu cầu khai thác
 Hệ thống điều khiển cho phép chỉnh định các thông số khi điều kiện khai
thác của tàu thay đổi để đáp ứng được yêu cầu về chất lượng và an toàn
của hệ thống.
 Trong chế độ tự động giữ hướng đi cho trước với độ chính xác  10
trong điều kiện vận tốc của tàu V t 6 hải lý/h và không phụ thuộc vào
trạng thái mặt biển cũng như trọng tải thực của tàu. ( = 0 - , 0 là
hướng đi cho trước,  là hướng đi thực của tàu)
 Biên độ dao động trung bình của con tàu so với hướng đi cho trước:
 Không vượt quá 10 khi sóng biển không quá cấp 3 và tốc độ tàu V t 6
Hải lý/h
 Không vượt quá từ 2 – 30 khi sóng biển lớn hơn cấp 3 và không quá
cấp 6
 Biên độ dao động trung bình 4  50 khi sóng biển quá cấp 6
 Hệ thống lái tự động phải đảm bảo có thể thay đổi hướng đi của con tàu.
Trong quá trình thay đổi đó ta phải thay đổi từ từ, mỗi lần chỉ thay đổi
20


không quá 10% tổng giá trị góc thay đổi hướng đi. Thực tế thay đổi
khoảng 50 một lần, tránh xảy ra lật tàu. Với tàu chở chất lỏng, chở nước sự
thay đổi hướng đi phụ thuộc vào tốc độ góc cho phép.
 Hệ thống có khả năng cho phép chỉnh định các thông số khi chế độ chuyển
động của con tàu và điều kiện trạng thái mặt biển thay đổi để đảm bảo chất
lượng an toàn.
 Hệ thống thông thường có thể điều khiển được ở 3 chế độ lái
 Lái đơn giản
 Lái lặp (truy theo) dùng khi tàu điều động ra vào bến và thay đổi
hướng đi.

 Lái tự động (tự động giữ hướng đi) dùng cho tàu khi hành trình trên
biển.
Ngoài ra còn có chế độ điều khiển sự cố tại buồng máy lái khi các chế độ lái trên
không làm việc được hay mất điện hệ thống lái.
 Hệ thống phải đảm bảo thuận lợi khi khai thác, phải có tín hiệu báo động
khi khai thác bằng đèn và còi: mất nguồn la bàn, mất nguồn máy lái, hệ
thống lái quá tải, lệch hướng đi quá góc cho phép ...
 Hệ thống hoạt động bình thường, an toàn, khi tàu lắc ngang 22 0 chu kỳ 8s
 22s hoặc chúi dọc 100 chu kỳ (6  10)s, chịu được rung lắc có tần số (5 
30) Hz, biên độ (0,3  3,5) mm.
 Hệ thống đảm bảo độ chính xác khi nhiệt độ môi trường thay đổi trong
khoảng (-10 +50)0, độ ẩm (95 – 98)%.
 Các mạch điện của hệ thống phải có bảo vệ ngắn mạch. Động cơ quá tải
không được ngắt mà chỉ báo động.
c. Yêu cầu về cấu trúc

21


 Cấu trúc các khí cụ và các phản ứng của hệ thống phải có khả năng làm
việc tin cậy trong thời gian ít nhất là 10 năm. Trong thời gian đó phải đảm
bảo các yêu cầu về khai thác đã nêu ở trên, phải chịu được thử thách về cơ
học, thời tiết...
 Cấu trúc các phần tử phải đơn giản, thuận tiện, an toàn cho việc sửa chữa,
bảo quản. Trụ điều khiển đặt ở buồng lái phải kín nước, các thiết bị đặt ở
buồng máy lái phải chống nước (tia nước bắn vào).


Hoạt động của hệ thống không gây nhiễu đối với thiết bị vô tuyến quá
mức cho phép.

 Thiết bị chỉ thị, chỉnh định cũng như là các cơ cấu điều khiển cần bố trí
trên bề mặt trụ điều khiển hay là nơi thuận tiện cho khai thác, bên cạnh
phải có tem ghi chức năng.
 Trụ điều khiển phải có đèn chiếu sáng riêng ở bảng chia độ, cường độ sáng
có thể điều chỉnh được từ 0  Max.
 Cần có biện pháp đề phòng điện giật đối với người sử dụng khi tháo mở
quan sát các thiết bị.
 Các nắp đậy, các cửa phải được mở dễ dàng bằng các khí cụ thông thường
khi cần sửa chữa, bảo quản.
 Vỏ máy phải được nối đất với vỏ tàu
 Các cơ cấu điều khiển, các núm điều chỉnh cần có định vị.

 Bề mặt khí cụ cần bọc lớp chống rỉ, không cho phép dùng các vật liệu dễ
nóng chảy để chế tạo các linh kiện dẫn điện “ (Bài giảng hệ thống tự động
tàu thủy I, 1 và 2)

2.1.3 Phân loại
22


a. Phân loại theo hình dạng của bánh lái (Cách phân loại theo truyền động
điện)
 “Hệ thống có bánh lái hình lá có phần bù.
 Hệ thống có bánh lái hình lá không có phần bù.
 Hệ thống có bánh lái dạng (Propin) có phần bù.

 Hệ thống có bánh lái dạng (Propin) không có phần bù.” (Bài gảng hệ
thống tự động tàu thủy I, 2).
b. Phân loại theo chế độ công tác của hệ thống

 Chế độ lái đơn giản:
“Là hệ thống mà vị trí của bánh lái không phụ thuộc vào vị trí của tay điều
khiển, bánh lái còn di chuyển khi tay điều khiển còn nằm ngoài vị trí “0”. Nó chỉ
dừng di chuyển khi tay điều khiển được đưa về vị trí “0”, người điều khiển phải
thường xuyên theo dõi hệ thống chỉ báo góc lái để xác định được vị trí thực của
bánh lái.
 Chế độ lái lặp:
Là hệ thống trong đó vị trí thực của bánh lái luôn luôn trùng với vị trí thực của
tay điều khiển. Hệ thống chỉ báo góc lái chỉ nhằm giúp cho người điều khiển kiểm
tra tính chính xác trong hoạt động của hệ thống.
 Chế độ lái tự động giữ hướng:
Là hệ thống có khả năng giữ cho con tàu đi theo một hướng đi đặt trước mà
không cần có sự tác động của con người. Các hệ thống lái tự động mới hiện nay
còn thực hiện các chế độ khác như tự động thích nghi (tự động điều chỉnh các tham
số điều khiển), điều khiển tối ưu theo nhiên liệu, quãng đường (chế độ kinh tế)…” (
Bài giảng hệ thống tự động tàu thủy I, 3)
c. Phân loại theo cấu tạo thiết bị điều khiển
 Hệ thống lái dùng các phần tử điều khiển điện cơ:
23


“Thiết bị điều khiển có cấu tạo từ những máy điện đặc biệt công suất nhỏ như
sensin, biến áp quay, máy phát tốc, động cơ dị bộ 2 pha, khuếch đại từ…Ưu điểm
của loại này là có độ tin cậy cao, chắc chắn, chịu quá tải tốt. Nhược điểm là kích
thước, trọng lượng lớn, chế tạo phần cơ phức tạp, khó chính xác. Loại này thường
là các thế hệ cũ như các lái AASP (Liên xô cũ), ARM, ART (Đức), Anchutz (Mỹ)…
 Hệ thống lái dùng các phần tử bán dẫn, vi mạch rời rạc:
Thiết bị điều khiển có cấu tạo từ linh kiện bán dẫn: Transistor, IC...cơ bản là
sử dụng điều khiển tương tự.Ưu điểm của loại này là kích thước nhỏ, trọng lượng
bé, công suất tiêu hao ít, độ tin cậy cao, chính xác, dễ chế tạo thay thế.Nhược điểm

là trong quá trình làm việc đặc tính công tác phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi
trường. Đặc trưng cho các hệ thống lái thế hệ này là: Lái tự động Brown-X (Anh),
Hokushin, Gylot PR 200 – 2600 (Nhật), Decca Arkass (Đan Mạch) ...
 Hệ thống lái dùng các bộ vi xử lý:
Trong hệ thống lái dùng các bộ vi xử lý, vi điều khiển hoặc máy tính với mục
đích để tính toán trong điều khiển. Thực hiện các thuật điều khiển như PID, thuật
điều khiển tối ưu (nhiên liệu, tối ưu quảng đường..) hay các luật thích nghi, mờ, nơ
ron, điều khiển bền vững… Các phương pháp điều khiển này có thể điều khiển
hành trình tàu theo các phương pháp mới hết sức hiệu quả như tự động điều chỉnh
thời tiết, tự động điều khiển tàu theo toạ độ, hiển thị các thông số cần kiểm tra, kết
nối với các hệ thống điều khiển khác… Các hệ thống lái này có ưu điểm là kích
thước gọn nhẹ, tín hiệu điều khiển được sử dụng bằng phương pháp số do đó thực
hiện được những chức năng có tính kỹ thuật và kinh tế theo yêu cầu điều khiển, tiện
lợi cho phép nối với máy tính để tạo ra một mạng điều khiển từ xa và tập trung, có
thể kết nối với các thiết bị vô tuyến điện hàng hải như GPS, Ra đa, … nhằm tự
động hoá trong quá trình dẫn đường, tự động điều khiển vị trí tàu (Hệ thống DP), tự
động điều khiển tàu theo quỹ đạo, theo chương trình rất hiệu quả. Hệ thống lái loại
24


này thuộc các series mới đang đóng trên các tàu đóng mới ở nước ta như: Hokushin
PT11, Yokogawa – PT500, PT70, Gylot PR6000… “ (Bài giảng hệ thống tự động
tàu thủy I, 4)
d. Phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển
 Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc liên tục

“Là hệ thống chứa các phần tử hoạt động liên tục. Ưu điểm: đảm bảo độ láng
của điều khiển, độ chính xác tương đối cao khi nhiễu tác động vào đối tượng bé.
Tuy nhiên, khi có nhiễu tác động vào làm tín hiệu ra bị méo, làm chất lượng hệ
thống bị suy giảm. Mặt khác hệ tuyến tính không có khả năng tính toán điều khiển

tối ưu, thích nghi bởi không có sự hỗ trợ của các thiết bị tính toán.
 Hệ thống hoạt động theo nguyên tắc không liên tục
Là hệ thống có một hoặc nhiều hơn một phần tử hoạt động không liên tục.

Ưu điểm của hệ là tận dụng tốt hơn công suất của phần tử nhất là các phần tử thực
hiện có công suất lớn vì tác động năng lượng theo xung. Hệ thống được chế tạo với
25