Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động điều khiển quá trình đánh trìm và làm nổi âu 8 500T phục vụ cho việc đóng mới và sửa chữa tàu biển

Bộ giáo dục và đào tạo
Tr-ờng đại học bách khoa hà nội

NGUYN VN TON

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự động điều khiển
quá trình đánh chìm và làm nổi âu 8.500t phục vụ
cho việc đóng mới và sửa chữa tàu biển

luận văn thạc sĩ khoa học
Ngành: tự động hoá
MÃ số: 20506

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: TS.Đặng Xuân hoài

hà nội-2005


Luận văn tốt nghiệp cao học

Danh mục bảng biểu, hình vẽ
1. Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các sensor.

4

2. Hình 1.2 Các tr-ờng hợp nghiêng lệch của âu nổi.

5

3. Hình 1.3 ảnh một số âu nổi trên thế giới

6

4. Hình 1.4 Sơ đồ bố trí chung của âu nổi

7

5. Hình 1.5 Sơ đồ phân vùng các khoang dằn.

8

6. Biểu 1.1 Nhóm bơm xả cho 14 khoang.

9

7. Biểu 1.2 Nhóm van nh¸nh cho 14 khoang.

10

8. BiĨu 1.3 Nhãm van thu cho 14 khoang.

10

9. BiĨu 1.4 Nhãm van x¶ cho 14 khoang.

11

10. Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý điều khiển của bơm xả.

12

11. Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý điều khiển của van xả n-ớc.

13

12. Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý điều khiển của van thu n-ớc.

14

13. Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý điều khiển của van nhánh.

15

14. Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển.

17

15. Hình 2.2 Bàn điều khiển tập trung.

18

16. Hình 2.3 Bố trí thiết bị ngăn 03.

20

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. §HBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

17. Hình 2.4 Bố trí thiết bị ngăn 04.

21

18. Hình 2.5 Bố trí thiết bị ngăn 05.

22

19. Hình 2.6 Nguyên lý phát hiện góc nghiêng của âu.

23

20. Hình 3.1 Thiết bị phát hiện độ nghiêng lệch âu.

33

21. Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý đấu dây các sensor.

34

22. Hình 3.3 Sơ đồ đấu dây E5EK.

37

23. Hình 3.4 Nguyên tắc tự động ngắt nhóm trong quá trình đánh chìm.

43

24.Hình 3.5 Nguyên tắc tự động ngắt thu trong quá trình đánh chìm.

45

25.Hình 3.6 Nguyên tắc tự động ngắt nhóm trong quá trình làm nổi.

50

26.Hình 3.7 Nguyên tắc tự động ngắt xả trong quá trình làm nổi.

53

27. Hình 4.1 Khung ch-ơng trình soạn thảo của SYSWIN 3.4.

65

28. Biểu 4.1 Chi tiết địa chỉ vào/ra của CPU CMP2A-40CDR-A.

66

29. Biểu 4.2 Chi tiết địa chỉ vào/ra của modul mở rộng 1 CMP1A-20EDR1.

67

30. Biểu 4.3 Chi tiết địa chỉ vào/ra của modul mở rông 2 CMP1A-20EDR1.

68

30. Biểu 4.4 Chi tiết địa chỉ vào/ra của modul mở rộng 3 CMP1A-20EDR1.

68

31. Hình 4.2 CPU CMP2A-40CDR-A và modul mở rộng CMP1A-20EDR1

69

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

Li cam oan
Tụi xin cam đoan luận văn này được thực hiện do sự nỗ lực
cố gắng của chính bản thân mình, khơng hề sao chộp ti
liu khỏc.

Hc viờn

NGUYN VN TON

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

MC LC
DANH MC CC BNG BIỂU, HÌNH VẼ
LỜI NĨI ĐẦU.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG TIỆN ÂU NỔI.
1.1 Đặt vấn đề.

1

1.2 Sơ đồ các khoang dằn của âu.

8

1.3 Trang bị và truyền động điện của các bơm, van.

11

1.3.1 Bơm xả và truyền động điện bơm xả.

11

1.3.2 Van xả và truyền động điện van xả.

12

1.3.3 Van thu và truyền động điện van thu.

13

1.3.4 Van nhánh và truyền động điện van nhánh.

14

1.4 Hệ thống đo báo các mức nước của két, các góc của âu và góc mở các van 15
nhánh.
1.4.1 Đo mớn nước của âu.

16

1.4.2 Đo mức nước các khoang dằn.

16

1.4.3 Đo góc mở các van nhánh

16

1.5 Kết luận.

16

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH ĐÁNH CHÌM
VÀ LÀM NỔI ÂU.
2.1 Sơ đồ khối của hệ thống.

17

2.2 Bàn điều khiển tập trung.

18

2.3 Nguyên lý phát hiện độ lệch của âu.

23

2.4 Qui trình thao tác của quá trình đánh chìm và làm nổi âu.

24

2.4.1 Qui trình thao tác của quá trình đánh chìm.

24

2.4.2 Qui trình thao tác của quá trình làm nổi.

27

2.5 Kết luận.

31

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐIỀU
KHIỂN QUÁ TRÌNH NH CHèM V LM NI U.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

3.1 Thit b phỏt hin độ lệch của âu sử dụng sensor tiệm cận.

33

3.2 Các bộ hiển thị mức nước.

35

3.3 Phân nhóm hệ thống các bơm ,van.

37

3.4 Thuật tốn của q trình đánh chìm và làm nổi âu ở chế độ tự động.

39

3.4.1 Thuật toán của q trình đánh chìm âu.

40

3.4.1.1 Mơ tả thuật tốn.

40

3.4.1.2 Ngun lý tự động ngắt nhóm van theo tín hiệu lệch âu.

42

3.4.1.3 Nguyên lý tự động ngắt nhóm van theo mớn nước ở góc âu..

45

3.4.2 Thuật tốn của q trình làm nổi âu.

47

3.4.2.1 Mơ tả thuật tốn.

47

3.4.2.2 Ngun lý tự động ngắt nhóm van theo tín hiệu lệch âu..

50

3.4.2.3 Ngun lý tự động ngắt nhóm van theo mớn nước ở góc âu.

52

3.5 Phương trình thực hiện các thuật tốn của quá trình đánh chìm và làm nổi. 55
3.5.1 Phương trình thực hiện tín hiệu ngắt thu và ngắt xả.

55

3.5.2 Phương trình thực hiện quá trình đánh chìm.

55

3.5.3 Phương trình thực hiện q trình làm nổi.

56

3.5.4 Phương trình thực hiện đóng mở các van nhánh.

56

3.5.5 Phương trình thực hiện đóng mở các van thu.

59

3.5.6 Phương trình thực hiện đóng mở các van xả.

59

3.5.7 Phương trình thực hiện khởi động các bơm xả.

60

3.6 Kết luận.

60

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CÓ KHẢ NĂNG LẬP TRÌNH
PLC ĐỂ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
ĐÁNH CHÌM VÀ LÀM NỔI ÂU 8.500T.
4.1 Gii thiu chung v PLC.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN

61


Luận văn tốt nghiệp cao học

4.2 Phn mm SYSWIN.

62

4.3 Lp chương trình với phần mềm SYSWIN.

64

4.4 Phân bố địa chỉ vào/ra cho CPM2A-40CDR-A và 3 modul mở rộng.

65

4.4.1 Phân bố địa chỉ vào/ra cho CPM2A-40CDR-A.

65

4.4.2 Phân bố địa chỉ vào/ra cho modul mở rộng 1 CPM1A-20EDR1.

66

4.4.3 Phân bố địa chỉ vào/ra cho modul mở rộng 2 CPM1A-20 EDR1.

67

4.4.4 Phân bố địa chỉ vào/ra cho modul mở rộng 3 CPM1A-20 EDR1.

68

4.5 Kt lun.

70

KT LUN

101

TI LIU THAM KHO

102

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

LI NểI U

u ni v thép thường hay được sử dụng để đóng mới và sửa chữa các
phương tiện thủy. Thông thường, để sửa chữa toàn bộ một con tàu, điều kiện
bắt buộc là phải cho toàn bộ con tàu cách ly khỏi mặt nước. Một trong những
cách thức cách ly tàu khỏi mặt nước là dùng Âu nổi. Việc sửa chữa tàu trên
phương tiện này thực hiện bằng cách thu nước vào két dằn để làm chìm âu
xuống đến mức cho trước, đưa tàu vào lòng âu rồi bơm nước ra khỏi các
khoang dằn làm cho âu nâng tàu lên khỏi mặt nước. Bằng cách này, con tàu
có thể nằm trên âu hồn tồn khô ráo, bảo đảm các điều kiện thuận tiện cho
việc sửa chữa. Sau khi cơng việc sửa chữa được hồn tất thì việc hạ thuỷ tàu
rất đơn giản, chỉ cần thực hiện việc đánh chìm âu để đưa tàu ra ngồi. Q
trình đóng mới thì đơn giản hơn, được thực hiện khi cho âu nổi và lịng âu
hồn tồn khơ ráo. Sau khi con tàu được hồn thiện đến cơng đoạn hạ thuỷ,
chỉ cần thu nước để âu chìm đủ mức làm tàu nổi lên. Lúc này có thể dễ dàng
đưa tàu ra khỏi âu để tiếp tục hoàn thiện các cơng đoạn khác. Chính vì tiện
dụng như vậy nên việc trang bị âu nổi cho các nhà máy đóng và sửa chữa tàu
thuỷ, đặc biệt là các nhà máy có hạn chế về mặt bằng để bố trí triền đà bến bãi
là một nhu cầu hết sức cần thiết.
Hiện nay, ở nước ta, một số nhà máy đóng tàu đã và đang có nhu cầu
trang bị các loại âu nổi cỡ nhỏ và vừa (trọng tải đến 8.500T và lớn hơn) do
trong nước tự thiết kế và đóng mới. Việc đóng và sửa chữa những con tàu lớn

địi hỏi âu nổi phải có sức nâng lớn, được trang bị phương tiện hiện đại nhằm
tổ chức điều hành hoạt động của âu một cách an toàn và hiệu quả. Trên các
loại âu nổi có trọng tải lớn, q trình đánh chỡm v lm ni õu s rt phc tp,
Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

ũi hi chớnh xỏc và an toàn cao nên việc điều khiển bằng tay là khơng
thích hợp. Đối với các nước có ngành cơng nghiệp đóng tàu tiên tiến, hệ
thống điều khiển đánh chìm và làm nổi âu được thiết kế hiện đại, mang tính tự
động hố cao và thường giá thành cũng rất lớn. Cũng chính vì vậy mà các hệ
thống này, mặc dù rất hiệu quả an toàn trong khai thác nhưng chưa phù hợp
với điều kiện kinh tế nước ta nếu phải nhập ngoại khi có nhu cầu trang bị. Để
có thể làm chủ và dần dần nắm bắt được công nghệ này, giảm thiểu sự lệ
thuộc việc nhập ngoại, vấn đề tự thiết kế hệ điều khiển tự động đánh chìm và
làm nổi cho các âu đã và đang được đóng mới trong nước là một vấn đề hết
sức cần thiết góp phần vào chiến lược hiện đại hố và tăng cường năng lực
nội địa hố cho ngành đóng tàu Việt Nam.
Luận văn “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự động hố q trình đánh
chìm và làm nổi âu 8.500T phục vụ cho việc đóng mới và sửa chữa tàu
biển”, được thực hiện sẽ góp phần giải quyết các vấn đề trên. Nội dung của
luận văn này được chia làm 04 chương, cụ thể:
Chương 1: Tổng quan về phương tiện âu nổi.
Trong chương này trình bày một cách tổng quan về các cách thức cũng
như các phương tiện dùng cho mục đích lên đà hoặc hạ thuỷ (phục vụ cho
việc sửa chữa, đóng mới các phương tiện thuỷ) đặc biệt là âu nổi, sơ đồ phân
vùng các khoang dằn, nguyên lý hoạt động của các bơm van, các trang bị
động lực của âu. Các thiết bị hiển thị đo báo các mức và các khoang dằn của
âu.

Chương 2: Nguyên lý hoạt động của q trình đánh chìm và làm
nổi âu.

Ngun Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


Luận văn tốt nghiệp cao học

Trong chng ny trỡnh by một số vấn đề về trang bị điều khiển và
động lực, nguyên lý của thiết bị phát hiện độ lệch của âu, nguyên lý hoạt động
của quá trình đánh chìm và làm nổi âu, các quy trình vận hành thao tác quá
trình đánh chìm và làm nổi âu.
Chương 3: Thiết kế hệ thống tự động điều khiển quá trình đánh
chìm và làm nổi âu.
Trong chương này đưa ra nguyên tắc thiết kế hệ điều khiển tự động quá
trình đánh chìm và làm nổi âu, thiết lập sơ đồ hệ thóng điều khiển, các thuật
tốn và các phương trình điều khiển thực hiện việc điều khiển các bơm xả,
van xả, van thu và van nhánh tương ứng với quá trình đánh chìm và làm nổi.
Chương 4: Ứng dụng bộ điều khiển có khả năng lập trình PLC để
thiết kế hệ thống tự động điều khiển quá trình đánh chìm và làm nổi âu.
Chương này trình bày vắn tắt ưu nhược điểm của PLC, ứng dụng PLC
và phần mềm SYSWIN để thiết kế chế tạo hệ điều khiển quá trình đánh chìm
và làm nổi âu.
Do thời gian có hạn và điều kiện thực tế cịn nhiều khó khăn nên luận
văn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được các ý kiến
đóng góp của các thầy cơ và đồng nghiệp.
Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới tập thể các thầy cơ trong bộ mơn
Tự động hố trường Đại học Bách khoa Hà nội và đặc biệt là TS. Đặng Xuân
Hoài đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để tơi hồn thành bản luận văn này.

Học viên
Nguyễn Văn Toỏn

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. §HBKHN


1
Luận văn tốt nghiệp cao học

CHNG 1: TNG QUAN V PHƯƠNG TIỆN ÂU NỔI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay trong ngành cơng nghiệp đóng tàu nước ta và trên thế giới thực
hiện việc đóng mới và sửa chữa tàu theo ba phương pháp chủ yếu sau:
- ĐÓNG MỚI VÀ SỬA CHỮA TRÊN TRIỀN ĐÀ.
- ĐÓNG MỚI VÀ SỬA CHỮA TRÊN Ụ CHÌM.
- ĐĨNG MỚI VÀ SỬA CHỮA TRÊN ÂU NỔI.
Phương pháp đóng mới và sửa chữa tàu bằng triền đà chủ yếu triển khai
với việc đóng mới. Ưu điểm của phương pháp này là đóng mới tàu rất thuận
tiện, cơng việc được thực hiện trong khơng gian rộng, nhưng có nhược điểm
là tính cơ động kém địi hỏi nhà máy phải có triền đà, hệ thống tời, chằng, kéo
và hạ thuỷ phải tốt. Khi cần sửa chữa tàu có trọng tải lớn thì việc hạ thủy và
kéo tàu lên triền đà là rất khó khăn và tốn rất nhiều thời gian.
Với phương pháp đóng mới và sửa chữa tàu bằng ụ chìm: Ụ chìm được
tạo ra trên một khoảng đất rộng đào sâu có bờ bao quanh và cửa kín nước, có
thể lấy nước vào và bơm nước ra ngồi. Bằng cách đóng hệ thống cửa kín
nước của ụ chìm, bơm hết nước ra ngồi, cơng việc đóng và sửa chữa trong ụ
chìm lúc này có thể coi gần giống trên đà. Sau khi đã sửa chữa, đóng mới tàu
xong mở cửa thu nước vào ụ làm cho tàu nổi lên để đưa tàu ra ngồi. Đối với
phương pháp này thì nhà máy khơng cần có hệ thống triền đà. Nhưng phương
pháp này có nhược điểm là phải tạo một khoảng đất rất rộng được đào sâu tối

thiểu bằng độ sâu của đáy sơng hoặc cửa sơng bên ngồi, phải có hệ thống
đóng mở cửa ụ chìm kín nước thật tốt. Phương pháp này khắc phục được việc
kéo và hạ thuỷ tàu, thời gian lên đà và hạ thủy tàu là rất nhanh, an toàn, giá
thành đầu tư thấp. Phương pháp này có thể áp dụng để đóng và sửa chữa
những tàu có trọng tải lớn. Hiện nay, ở nước ta đã có ụ chìm để đóng mới và
sửa chữa tàu có trọng tải lên tới hàng chục vạn tấn, điển hỡnh nh chỡm ca

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


2
Luận văn tốt nghiệp cao học

Hyundai Vinashin. Tuy nhiờn cng như phương pháp đóng mới và sửa chữa
tàu bằng triền đà phương pháp này cũng có nhược điểm là tính cơ động khơng
cao.
Với phương pháp đóng mới và sửa chữa bằng âu nổi: Âu nổi là phương
tiện thủy có thể thu nước vào khoang dằn để chìm xuống và có thể xả nước ra
để nổi lên. Việc thu nước đó được thực hiện bằng các hệ thống van thu và van
nhánh phối hợp với nhau, mở cửa van đưa nước vào âu và được gọi là quá
trình đánh chìm âu nổi. Còn việc xả nước ra được thực hiện nhờ hệ thống các
bơm xả, van xả, van nhánh phối hợp với nhau xả nước ra ngoài cho âu nổi lên
và được gọi là q trình làm nổi. Việc đóng mới và sửa chữa tàu trên Âu nổi
được thực hiện bằng cách đánh chìm đưa tàu vào âu, xả hết nước từ âu nổi ra
ngoài nhờ các bơm xả, van xả, van nhánh để âu nâng tàu lên. Lúc này thực
hiện việc đóng mới và sửa chữa tàu trên âu nổi hồn tồn giống như trên đà
hoặc ụ chìm. Sau khi việc đóng mới và sửa chữa được hồn tất thì việc hạ
thủy tàu rất đơn giản, chỉ cần thực hiện q trình đánh chìm âu sau đó đưa tàu
ra ngồi. Cũng như phương pháp đóng và sửa chữa tàu bằng ụ chìm, đối với
âu nổi nhà máy khơng cần phải có triền đà. Ngồi ra âu nổi cịn khắc phục

được nhược điểm của hai phương pháp đóng mới và sửa chữa tàu ở trên là
tính cơ động của ụ nổi rất cao, có thể di chuyển dễ dàng nhờ các tàu lai dắt.
Chính vì vậy việc đóng mới, sửa chữa trên âu nổi có thể thực hiện trên phạm
vi rộng. Tuy vậy nó có nhược điểm là khơng thể làm được âu nổi q lớn vì
đầu tư tốn kém, cơng nghệ thực hiện khó khăn, q trình cân bằng âu phức
tạp.
Hiện nay ngành đóng tàu nước ta mới chỉ trang bị âu nổi cỡ 8.500T như
âu nổi ở nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, Cơng ty đóng tàu và cơng nghiệp
Hàng hài Sài gịn và một số nhà máy đóng tu khỏc cú trng ti nh hn. Cỏc

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


3
Luận văn tốt nghiệp cao học

õu ni ny ch mi được trang bị khá đơn giản về mặt điều khiển, việc cân
bằng được thực hiện bằng tay, dựa vào kinh nghiệm của người vận hành.
Như đã nêu trên, âu nổi là phương tiện thủy nên trong quá trình đánh
chìm và làm nổi sẽ xảy ra quá trình động học liên quan đến việc cân bằng.
Khi đánh chìm và làm nổi, âu sẽ có hiện tượng mất cân bằng, nghiêng lệch
theo phương nào đó và việc xử lý q trình nghiêng lệch bằng tay là rất chậm,
khó khăn khơng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, đặc biệt là đối với các âu
lớn. Để giảm bớt khó khăn trong quá trình vận hành, âu phải được trang bị hệ
thống tự động phát hiện độ nghiêng lệch để từ đó ra lệnh thực hiện đóng mở
các van thu, van nhánh thu, xả nước vào và ra khỏi âu một cách hợp lý giữ
cho âu cân bằng. Trên thực tế các âu này khi thiết kế đều có khả năng điều
khiển bằng tay được. Hơn nữa, âu được thiết kế để luôn ln có khả năng điều
khiển được, khái niệm điều khiển được ở đây hiểu theo nghĩa: quá trình cân
bằng âu ln ln có khả năng thực hiện được chỉ bằng cách thêm hoặc bớt

nước của các khoang một cách hợp lý. Như vậy với các yêu cầu và tính điều
khiển được của âu bản luận văn tập trung nghiên cứu đưa ra một giải pháp
thiết kế hệ thống tự động hố cho q trình đánh chìm và làm nổi âu, cụ thể là
âu có trọng tải 8.500T nhằm góp phần phục vụ tốt hơn cho việc đóng mới và
sửa chữa tàu biển.
Để xét quá trình cân bằng của âu, trước hết coi mặt phẳng của nước là
mặt phẳng ngang tuyệt đối, cịn góc nghiêng của âu là góc giữa mặt sàn nằm
ngang chuẩn của âu và mặt phẳng nước.Với các giả thiết này, ta dễ dàng đưa
ra 8 trường hợp cơ bản biểu thị sự nghiêng lệch của âu như sau:
- Lệch trước (Chúi mũi ).
- Lệch sau (Chúi đuôi).
- Lệch trái (Nghiêng mạn trái).
- Lệch phải (Nghiêng mạn phải)

NguyÔn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


4
Luận văn tốt nghiệp cao học

- Lch trc v Lch phải.
- Lệch trước và Lệch trái.
- Lệch sau và Lệch phải.
- Lệch sau và Lệch trái.
Sự nghiêng lệch này rút ra từ những nhận xét sau:
- Độ nghiêng lệch âu dựa trên việc quan sát 4 phương theo kiến trúc
thực tế của âu gồm: Mũi, Đuôi, Mạn trái, Mạn phải.
- Độ nghiêng lệch âu khơng có tính mâu thuẫn, khơng phủ định nhau
chẳng hạn: Không thể vừa nghiêng mạn trái vừa nghiêng mạn phải
trong cùng một thời điểm, không thể vừa nghiêng mũi vừa nghiêng

đuôi trong cùng một thời điểm.
Minh hoạ cho độ lệch thể hiện dưới hình 1.1 và 1.2:
sl1
sl
Gb

Gc
1

sa1

sa

4

6

8

10

12

2

13

3

5

7

9

11

sh sh1

14

Ga

Gd
sr
sr1
sl

sa

sh

sr

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các sensor.
Trong đó:
- SA, SA1: Tương ứng là Sensor phát hiện lệch sau, lch sau quỏ phm
vi cho phộp.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN

5
Luận văn tốt nghiệp cao học

- SH, SH1: Tng ng là Sensor phát hiện lệch trước, lệch trước quá
phạm vi cho phép.
- SR, SR1: Tương ứng là Sensor phát hiện lệch phải, lệch phải quá
phạm vi cho phép.
- SL, SL1: Tương ứng là Sensor phát hiện lệch trái, lệch trái quá phạm
vi cho phép.
- GA, GB, GC, GD: Tương ứng l Sensor phỏt hin mn nc bn gúc
ca õu.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


6
Luận văn tốt nghiệp cao học

Âu cân bằng
B

C

A

D

Lệch sau

Lệch góc D
B

C

A

D
Lệch góc B

Lệch tr-ớc
B

C

A

D
Lệch góc A

Lệch phải

Lệch trái

B

C

A

D
Lệch góc C

Hỡnh 1.2 Cỏc trng hp nghiờng lch ca õu ni.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


7
Luận văn tốt nghiệp cao học

Hỡnh 1.3 nh mt s õu ni trờn th gii.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


8
Luận văn tốt nghiệp cao học

Hỡnh 1.4 S b trớ chung ca õu ni.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


9
Luận văn tốt nghiệp cao học

1.2 S CC KHOANG DẰN CỦA ÂU.
Âu nổi vỏ thép 8.500T được thiết kế với chiều dài 150m, chiều rộng

21m và trọng lượng bản thân đến 8.500T. Âu có 6 phao đáy, kết cấu các phao
tương tự nhau. Mỗi phao chia ra làm 02 khoang, riêng phao đầu và phao cuối
cùng chia làm 03 khoang. Tồn bộ có 14 khoang, trên mỗi khoang được thiết
kế với 02 van nhánh do vậy tổng cộng có 28 van nhánh làm nhiệm vụ đóng
mở để làm nhiệm vụ thu và xả nước ở các khoang trong quá trỡnh ỏnh chỡm
v lm ni õu.

1

4

6

8

10

13

2
3

12

5

7

11

9

14

Van nhánh vào ra các
Hỡnh 1.5 Sơ
đồ phân
vùng các khoang dằn
khoang

Kích thước chủ yếu của âu nổi:
- Chiều dài lớn nhất

: Lmax = 162,00 m
v1, v6

- Chiều dài boong công tác
- Chiều rộng lớn nhất
- Chiều rộng theo mạn ngoài

: L = 143,20 m
v2, v7

: Bmax = 38,40 m

v3, v8

: B = 36,00 m

- Chiều rộng lòng âu

v5, v10

- Chiều cao đến boong đỉnh

v4, v9

- Chiều cao đến boong an toàn

v11, v16

- Số lượng phao đáy

v12, :v15
n

: BLA = 29,00 m
: H = 17,00 m
: Hat = 14,00 m
=6

- Chiều dài phao đáy (theo chiều dài âu)v14,: v18
l = 23,20 m
- Chiều rộng phao đáy

v13, :v17
b

= 36,00 m

v19, v25
v20, v24
Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005.
ĐHBKHN
v23, v27
v22, v28


10
Luận văn tốt nghiệp cao học

- Chiu cao phao ỏy ( ở giữa )

: h=5m

- Mớn nước đánh chìm tối đa

: T2 = 14,00 m

- Mớn nước không tải với 100% dự trữ

: T0 = 1,50 m

- Mớn nước dự trữ có tải với 100% dự trữ : T1 = 3,50 m
- Thuyên viên

: K = 30 người

- Thời gian đánh chìm và làm nổi âu từ mớn nước :
T0 = 1,50 m đến T = 13,60 m → t  90 phút

Ngoài các van nhánh, các khoang của âu nổi cịn được bố trí hệ thống
các ống dằn liên quan đến các bơm xả, van xả, van thu để thực hiện việc thu
nước ở quá trình đánh chìm, xả nước ở quá trình làm nổi. Các khoang sau đây
vừa bố trí van nhánh, van thu, bơm xả, van xả là khoang: K1, K3K12, K14.
Việc lấy nước hoặc xả nước vào các khoang khơng có van xả, bơm xả, van
thu đều thông qua các van nhánh. Mỗi bơm xả được bố trí hút cho 02 khoang,
riêng phao đầu và phao cuối cùng hút cho 03 khoang.
Hệ thống bơm xả gồm 12 bơm được chia làm 06 nhóm cho 14 khoang
như sau:
No

Bơm xả

1.

Khoang

No

Khoang 1

8.

Bơm xả

Khoang
Khoang 8

B6, B7
2.

B1, B12

3.

Khoang 2

9.

Khoang 3

10.

Khoang 9
Khoang 10
B4, B9

4.

Khoang 4

11.

Khoang 11

5.

Khoang 5

12.

Khoang 12

6.

Khoang 6

13.

Khoang 7

14.

B2, B11
B3, B10

Khoang 13

B5, B8
7.

Biu 1.1. Nhúm bm x cho 14 khoang

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN

Khoang 14


11
Luận văn tốt nghiệp cao học

H thng van nhỏnh gm 28 van nhánh được chia làm 14 nhóm tương
ứng như sau:
No

Van nhánh

Khoang

No

Van nhánh

Khoang

1.

V1, V6

Khoang 1

8.

V14, V18

Khoang 8

2.

V2, V7

Khoang 2

9.

V13, V17

Khoang 9

3.

V3, V8

Khoang 3

10.

V19, V25

Khoang 10

4.

V5, V10

Khoang 4

11.

V20, V24

Khoang 11

5.

V4, V9

Khoang 5

12.

V23, V27

Khoang 12

6.

V11, V16

Khoang 6

13.

V22, V28

Khoang 13

7.

V15, V12

Khoang 7

14.

V21, V26

Khoang 14

Biểu 1.2. Nhóm van nhánh cho 14 khoang.
Hệ thống van thu gồm 12 van thu chia làm 06 nhóm bố trí 14 khoang
tương ứng như sau:
No

Van thu

1.
2.

VT1, VT12

3.
4.
5.

VT2, VT11

6.

VT5, VT8

7.

Khoang

No

Khoang 1

8.

Khoang 2

9.

Khoang 3

10.

Khoang 4

11.

Khoang 5

12.

Khoang 6

13.

Khoang 7

14.

Van thu
VT6, VT7

VT4, VT9

Khoang
Khoang 8
Khoang 9
Khoang 10
Khoang 11
Khoang 12

VT3, VT10

Khoang 14
Khoang 14

Biểu 1.3. Nhóm van thu cho 14 khoang.
Hệ thống 12 van xả chia làm 06 nhóm bố trí cho 14 khoang tương ứng
như sau:
No

Van x

Khoang

No

Van x

Khoang

1.

VX1, VX12

Khoang 1

8.

VX6, VX7

Khoang 8

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


12
Luận văn tốt nghiệp cao học

2.

Khoang 2

9.

3.

Khoang 3

10.

4.

VX2, VX11

Khoang 4

11.

5.

VX2, VX11

Khoang 5

12.

Khoang 6

13.

Khoang 7

14.

6.
7.

VX5, VX8

Khoang 9
VX4, VX9

Khoang 10
Khoang 11
Khoang 12

VX3, VX10

Khoang 14
Khoang 14

Biểu 1.4. Nhóm van xả cho 14 khoang.
Việc cấp nước vào các khoang được thực hiện bằng cách mở các van
thu (điều khiển bằng điện hoặc bằng tay) lấy nước vào hệ thống ống dằn
chung rồi từ hệ thống này thông qua các van nhánh nạp vào khoang. Quá trình
này được thực hiện ở chế độ đánh chìm âu.
Việc xả nước ở các khoang được thực hiện bằng bơm ly tâm dẫn động
điện, kết hợp với van xả và thao tác đóng mở các van nhánh tương ứng. Quá
trình này được thực hiện khi làm nổi âu.
1.3 TRANG BỊ VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CỦA BƠM, VAN.
1.3.1 Bơm xả và truyền động điện bơm xả.
Các bơm xả trang bị cho âu nổi 8.500T là bơm kiếu ly tâm có các thông
số như sau:

Loại bơm: ESD - 4002
Lưu lượng: 1500m3/h
Cột áp: 10m
Động cơ điện: Y113 15 - 56 VI-75kW: 380V - 50Hz
Số lượng: 12 bơm
Các bơm xả này được thiết kế để có khả năng khởi động hai cấp, khởi
động được tại chỗ và từ xa ở bàn điều khiển tp trung. Chỳng ch lm vic khi
Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


13
Luận văn tốt nghiệp cao học

cỏc van x tng ng đã được mở và nó chỉ làm việc khi làm nổi. Các bơm và
van xả kết hợp với thao tác mở các van nhánh tương ứng để hút nước từ các
khoang dằn ra ngồi.
Hình 1.6 là sơ đồ ngun lý iu khin ca bm x:

A

B

1ĐKB1(14x1) (*)

Đến bảng điện chính380v-50hz
L43(3x70) (*)
C

at

Đến bàn điều khiển tập trung
24VDC

NN

ĐN

4

6

RN

Đến 2ĐKV1/1 (*)

Đ1

60
52
30
50
48
20
16
14
10
5
24
L0
L1

Đ1
M1

M2

10

K

8

A1

LV
Đ1

K1
K

K

K

K2

K2

7
14

K2

KĐ

12 K2

P

K

D

16

BA

VB1(2x1,5) (*)

C1
B1

KĐ1

A2
K

20

22

K1

B2
K2

C2
K1

K1

K2

42

K1
18

K2

K

44
TC

RT
0

TX
24

46

RN

9

K1

KĐ2

26

44
RN

54
56

RN

11

BD

BD

Đ2

48
28

K
44

50
30

58

A

B3

13

60

32

Đ2

CTV

52

RT

K1
K1

C3

A3

Đ2

34

ĐB

36

K

Đ2
K

Hỡnh 1.6 Sơ đồ nguyên lý điều khiển của bơm xả.
Nguồn cung cấp cho động cơ: 380VAC-50Hz.
Nguồn điều khiển

: 220VAC-50Hz và 24VDC.

Việc chỉ báo các chế độ làm việc của bơm được thể hiện bằng các đèn
bố trí trên bàn điều khiển tập trung: đèn báo bơm đang khởi động, đèn báo
bơm đang làm việc và đèn báo bơm đã dừng.
1.3.2 Van x v truyn ng in van x.

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN

14
Luận văn tốt nghiệp cao học

Cỏc van x trang b cho âu nổi 8.500T là van cánh bướm kiểu Dy600
điều khiển bằng điện hoặc bằng tay, số lượng gồm 12 van. Có thể đóng mở
van bằng truyền động điện (tại chỗ hoặc tại bàn điều khiển tập trung) hoặc
đóng mở bằng vơ lăng cơ khí.
Hình 1.7 là sơ đồ ngun lý iu khin truyn ng in ca van x
nc:
Đến bảng điện chính 2 -380v-50hz - L140/1(3x2,5) (*)
A

B

C

at

2đkv1/1 (*)

2ht1/1 (*)

5
RN

C1
B1

CM

S

17

A1

NĐ
7

M

M

NN

11

9

M

13

htmm
12

Đ

8

M

Đ

Đ

Đ

htđ
Đ

10
14

B2
C2

RN

A3

RN

B3

RN

C3

Đến bàn điều khiển tập trung

A2
24vdc

Nm

L1
17

15
9

htm

11
M

15
14

B.Đóng
18

L0
B.Mở

M1

22

M2
QT.Mômen

VB1(2x1,5) (*)

Đến ĐKB1/1 (*)

18

14

18
22

2ĐKV1(7x1) (*)

cm (*)

htmm

16

M

7

24vdc

2đc1/1 (*)

Đ

Nguồn ®iỊu khiĨn

Hình 1.7 Sơ đồ ngun lý điều khiển của van xả nước.
Nguồn cung cấp cho động cơ: 380VAC-50Hz
Nguồn điều khiển

: 220VAC-50Hz và 24VDC

Việc chỉ thị tình trạng hoạt động của các van xả được thể hiện bằng tín
hiệu đèn cho từng van tại bàn điều khiển tập trung, bao gồm: đèn báo van đã
mở, đèn báo van đã đóng, đèn báo động cơ truyền động van quá tải.
1.3.3 Van thu và truyền động điện van thu.
Các van thu trang bị cho âu nổi 8.500T là van cánh bướm kiểu Dy600,
điều khiển bằng điện hoặc bằng tay, số lượng gồm 12 van. Cú th úng m
Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. ĐHBKHN


15
Luận văn tốt nghiệp cao học

van bng truyn ng in (tại chỗ hoặc tại bàn điều khiển tập trung) hoặc
đóng mở bằng vơ lăng cơ khí.
Hình 1.8 là sơ đồ nguyên lý điều khiển truyền động điện của van thu
nước:
§Õn bảng điện chính380v-50hz -L141/1(3x10) (*)
A

B

3đkv1/1 (*)

C

hdđvt (*)
at
5
RN

CM

S
C1
7

B1

9

nn

NĐ

11

M 13

htmm

12

Đ

A1

8

htđ
Đ
M

M

Đ

Đ

A2
B2
C2

RN

RN

RN

14

Đ

Đến bàn điều khiển tập trung

M

24vdc

L1

Nm 15

17

9

C3

3đc1/1 (*)

htmm

16

M

htm

11
M

15
14

14

18
22

B.Đóng
18

L0

3ĐKV1(11x1) (*)

B3

Đ

7

24vdc
A3

10

B.Mở
22
QT.Mômen

Nguồn điều khiển

cm (*)

Hỡnh 1.8 Sơ đồ nguyên lý điều khiển van thu nước.
Nguồn cung cấp cho động cơ: 380VAC-50Hz
Nguồn điều khiển

: 220VAC-50Hz và 24VDC

Việc chỉ thị tình trạng hoạt động của các van thu được thể hiện bằng tín
hiệu đèn cho từng van thu tại bàn điều khiển tập trung, bao gồm: đèn báo van
đã mở, đèn báo van đã đóng, đèn báo động cơ truyền động van quá tải.
1.3.4 Van nhánh và truyền động điện van nhánh.
Các van nhánh trang bị cho âu nổi 8.500T là van nêm Dy300, điều
khiển bằng điện hoặc bằng tay, số lượng gồm 28 van. Có thể đóng m van

Nguyễn Văn Toán. Lớp Cao học Tự động hoá 2003-2005. §HBKHN