- THIẾT KẾ THIẾT BỊ GIÁM SÁT TỪ XA THÔNG SỐ VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ YANMAR LÀM MÁY CHÍNH TRÊN TÀU DU LỊCH. - Trong công tác quản lý sử dụng tàu thuyền ngoài phần vỏ thì động cơ được xem như là trái tim của con tàu. - Việc động cơ hoạt động tốt được thông qua các thông số cơ bản trong vận hành như: áp lực dầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát, áp suất tăng áp khí nạp và số vòng quay sử dụng… của động cơ luôn nằm trong giới hạn quy định, do đó cần giám sát các thông số trên (từ xa) song song với người vận hành trực tiếp. - Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu thiết kế kỹ thuật thiết bị giám sát thông số vận hành động cơ Yanmar trên tàu du lịch trong vùng biển Khánh Hòa.. - Từ khóa: Thông số vận hành. - tốc độ động cơ. - Động cơ máy chính thường dùng cho tàu biển nói chung và tàu du lịch nói riêng chủ yếu là loại động cơ diesel. - Động cơ diesel có những tính năng ưu điểm hơn động cơ xăng như tiết. - kiệm nhiên liệu, tuổi thọ và độ tin cậy cao, chiếm ưu thế vượt trội so với động cơ xăng khi trang bị trên tàu biển. - Vấn đề đặt ra cho người vận hành cũng như nhà quản lý là việc sử dụng động cơ một cách hiệu quả, có thêm cơ sở để bảo vệ máy chính, đồng thời dự đoán được trình trạng kỹ thuật từ đó có chế độ bảo trì bảo dưỡng và sửa chữa phù hợp, giảm chi phí trong quá trình khai thác, nâng cao tuổi thọ.. - Việc Thiết kế thiết bị giám sát các thông số vận hành (nhiệt độ nước làm mát, áp lực. - của động cơ YANMAR làm máy chính trên tàu là rất có ý nghĩa trong quá trình sử dụng. - Việc làm này về cơ bản giúp giải quyết các vấn về an toàn kỹ thuật cho máy chính con tàu và giúp cho người vận hành phát hiện sớm các thông số trên không nằm trong giới hạn cho phép, từ đó có phương án xử lý kịp thời trong quá trình khai thác nhằm tránh gây mất an toàn cho con tàu và thiệt hại lớn cho doanh nghiệp.. - Giám sát thông số cơ bản trong vận hành động cơ diesel làm máy chính trên tàu thủy hoạt động du lịch;. - Thiết bị đo và giám sát từ xa các thông số vận hành của động cơ.. - Lựa chọn thông số giám sát. - Giám sát tình trạng là một quá trình theo dõi liên tục các đặc tính hoạt động của máy móc để dự đoán nhu cầu bảo trì trước khi xảy ra hư hỏng hoặc hỏng hóc. - Như vậy, giám sát tình trạng là cơ sở của bảo trì dự đoán, nó trích xuất thông tin liên quan đến khả năng làm việc của hệ thống, máy móc từ tình trạng được xác định và dựa trên thông tin thu thập được có thể dự đoán nhu cầu bảo trì trong tương lai. - Mục đích của của việc giám sát là để phát hiện và theo dõi các lỗi đang phát triển và dự đoán các lỗi sắp tới hay các sự cố có thể xảy ra [4, 7].. - Giám sát và cảnh báo góp phần không nhỏ để khai thác tin cậy và hiệu quả hệ động lực tàu thủy. - Giám sát có vai trò đảm nhiệm việc thông báo tình trạng kỹ thuật, tìm ra hư hỏng. - Thông thường thì giám sát mô tả một trạng thái, còn chẩn đoán ngoài việc mô tả tình trạng kỹ thuật, tìm ra lỗi, hư hỏng, còn phải nhận dạng, xác định vị trí và ước lượng hóa các hư hỏng đó.. - Các phép đo được thực hiện trong quá trình giám sát để đưa ra các dấu hiệu cho công tác chẩn đoán. - Kết quả giám sát là cơ sở để cảnh báo sự cố, hơn một bậc nữa là kiểm định kỹ thuật hệ động lực mà không phải tháo máy cũng như nâng cao được độ tin cậy và tuổi thọ động cơ.. - Để một thông số giám sát ra được dùng làm thông số cảnh báo sự cố phải hội đủ ba điều kiện [3]:. - (1) Đồng biến: Thông số ra được dùng làm thông số cảnh báo khi nó tương ứng (tỷ lệ thuận) với một thông số kết cấu hoặc vận hành nào đó. - Ví dụ: Tốc độ quay động cơ tỉ lệ thuận với lượng nhiên liệu mà động cơ tiêu thụ nên thoả mãn điều kiện đồng biến;. - (2) Tính đại diện: Thông số ra được dùng làm thông số cảnh báo khi sự thay đổi của nó phản ánh đủ sự thay đổi của thông số kết cấu hoặc vận hành mà nó đại diện. - Ví dụ: Áp suất dầu bôi trơn thấp hoặc vượt ngưỡng thì đủ phản ánh sự cố của hệ thống bôi trơn, tương ứng với sự tăng ma sát đột biến làm hệ thống máy tê liệt;. - (3) Dễ đo, báo: Thông thường các thông số ra bên ngoài hệ thống máy thì dễ đo, báo.. - Các thông số giám sát an toàn (thông số cảnh báo sự cố) máy móc cơ khí nói chung và hệ thống máy động lực nói riêng về cơ bản là các thông số đánh giá tải trọng cơ (áp suất, ứng suất cơ, biến dạng cơ, công suất, mô men, dao động) và tải trọng nhiệt (nhiệt độ, ứng suất nhiệt, biến dạng nhiệt). - An toàn kỹ thuật của một động cơ được đánh giá qua nhiều thông số kỹ thuật, tuy nhiên đối với một động cơ thường có ba hệ thống cơ bản và quan trọng nhất đó là: Hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát và tốc độ quay của động cơ.. - Trong động cơ diesel, hệ thống dầu bôi trơn đôi khi được gọi là hệ thống tĩnh mạch, có nhiệm vụ tạo điều kiện tối ưu cho sự hình thành màng dầu ở tất cả các cặp ma sát, chẳng hạn như piston-xylanh, các xéc măng-xylanh, các ổ trục chính, v.v. - Một trong những yếu tố có ảnh hưởng đến điều kiện hình thành màng dầu đó là giá trị áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn [5].. - Hệ thống làm mát có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ ổn định cho các chi tiết của động cơ. - Do đó, nhiệt độ của nước làm mát ở đầu ra cũng sẽ là thông số quan trọng phản ánh trạng thái làm việc của động cơ, tình trạng của hệ thống. - Hệ thống làm mát máy chính tàu thủy là hệ thống làm mát hai vòng tuần hoàn, nước ngọt làm mát cho động cơ và được làm mát bởi nước nước biển. - Theo số liệu nhiệt độ nước ngọt ra khỏi động cơ từ 80 0 C đến 95 0 C [1]. - Như vậy, nhiệt độ của nước ngọt tăng là do các nguyên nhân: thiếu nước ngọt trong két giãn nở, hỏng bình sinh hàn, hỏng bộ điều nhiệt, hỏng bơm nước biển, động cơ quá tải. - Nếu làm việc lâu ở trạng thái này, máy chính sẽ bị quá tải nhiệt, các chi tiết như nắp máy, xy lanh có thể bị nứt hoặc vỡ, màng dầu bôi trơn bị phá hủy dẫn đến cháy các bề mặt ma sát, động cơ có thể dừng hoạt động. - Vì vậy, nhiệt độ nước ngọt làm mát động cơ được coi là thông số giám sát, cảnh báo sự cố. - Người sử dụng có thể kiểm soát được tốc độ làm việc của động cơ để có thể tiết kiệm nhiên liệu tốt nhất, bảo quản động cơ không bị quá tải vòng quay.. - Tăng áp là từ chung dùng để chỉ các hệ thống nạp không khí cưỡng bức. - Có thể hiểu đơn giản, tăng áp là hệ thống nén thêm không khí vào buồng đốt, và như vậy có thể đưa vào nhiều nhiên liệu hơn qua đó làm tăng công suất động cơ.. - Thiết kế hệ thống giám sát các thông số vận hành động cơ Yanmar 6HYM-WET trên tàu du lịch nhằm mục đích giám sát đảm bảo rằng các thông số vận hành của động cơ hoạt động trong giới hạn cho phép, giám sát từ xa để nhắc nhở thuyền trưởng (người vận hành trực tiếp) nếu có một trong những thông số vận hành của động cơ (hình 1) không nằm trong giới hạn cho phép mà người vận hành không quan sát được, qua đó động cơ được bảo vệ tốt hơn, tuổi thọ, độ tin cậy cao hơn.. - (1) Chỉ tiêu kỹ thuật: đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật khi đo và có độ tin cậy trong quá trình đo đạc, ghi nhận dữ liệu để giám sát đúng thời điểm, chính xác;. - Trên cơ sở phân tích các thông số và giải pháp giám sát yêu cầu kỹ thuật đặt ra, phương. - Hệ thống chung của thiết bị gồm các phần chính như Hình 2.. - Sơ đồ khối thông số giám sát động cơ. - Hệ thống giám sát thông số vận hành động cơ (1) Phần điều khiển bao gồm: Bộ phận giao. - Phương án và thông số giám sát an toàn cho máy chính trong vận hành được lựa chọn và thống nhất sử dụng trên cơ sở các tổng hợp, phân tích các thông số giám sát trong phần trên. - Sơ đồ bố trí hệ thống thiết bị cảnh báo sự cố máy chính như trình bày trên Hình 3[2].. - Sơ đồ hệ thống giám sát và cảnh báo sự cố máy chính 2.3. - Xây dựng sơ đồ nguyên lý của hệ thống. - thiết bị. - Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống giám sát và cảnh báo chung trình bày trên Hình 4.. - Trên cơ sở phương án thiết kế, nguyên lý từng modun cho máy chính về giám sát và cảnh báo các thông số vận hành bao gồm:. - Khi các giá trị hiện tại đo được vượt quá giới hạn giá trị được cài đặt, hệ thống sẽ báo động thông qua đèn báo động sáng và chuông âm thanh kết hợp với màn hình LED hiển thị thông số giám sát.. - Sơ đồ hệ thống giám sát (3) Tín hiệu thu được từ các cảm biến được. - Sơ đồ khối của hệ thống và chức năng hoạt động của các khối. - Sơ đồ hệ thống gồm 3 khối chính là khối đầu vào, khối xử lý trung tâm và khối đầu ra (Hình 5). - Khối đầu ra bao gồm thiết bị hiển thị và các mạch điều khiển các thiết bị cảnh báo khi thông số đầu ra vượt quá giá trị cho phép.. - Sơ đồ khối hệ thống giám sát và cảnh báo sự cố (1) Khối đo thông số đầu vào. - Cảm biến vòng tua động cơ có nhiệm vụ truyền tín hiệu điện tới ECU. - Bàn phím nhập dữ liệu: cho phép người điều khiển lựa chọn chủng loại động cơ cũng. - như thay đổi vùng giá trị tác động theo chủng loại động cơ tương ứng.. - Là bộ não của hệ thống điều khiển tự động.. - Chương trình này sẽ quy định về cách thức thu thập các tín hiệu đầu vào, xử lí, tính toán và chuyển đổi thành giá trị của thông số đầu ra cho các và kích hoạt các mạch báo động khi các thông số này vượt quá giá trị cho phép. - PLC cũng chứa các chương trình dữ liệu thống kê, lịch sử của các thông số vận hành của động cơ.. - Hiển thị LCD: cho phép hiển thị các giá trị tức thời của các thông số khi động cơ làm việc như: Tốc độ quay n, áp lực dầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát.. - Phát tín hiệu trực tiếp các thông số vận hành về trung tâm thông qua thiết bị ECU 1051TL, tại trạm trung tâm người điều hành giám sát được các thông số vận hành của động cơ.. - Mạch điều khiển các thiết bị báo động:. - Lựa chọn thiết bị xử lý tín hiệu, thiết kế hệ thống điều khiển và giao diện. - Các bộ phận cấu thành nên hệ thống phải được chế tạo bằng vật liệu phù hợp có độ bền cao, có độ chính xác đảm bảo được kín khít trong đặt, chống ô xy hóa trong môi trường độ ẩm lớn, có hơi muối và hơi dầu.. - Các cảm biến và mạch điều khiển phải có đặc tính kỹ thuật thích hợp với các thông số cần cảnh báo, dễ dàng đặt, bảo dưỡng và nâng cấp. - Chương trình được viết phải có giao diện phù hợp dễ sử dụng và cho phép cài đặt lại ở các ngưỡng cảnh báo khác nhau thỏa mãn với các chủng loại khác nhau được sử dụng giám sát thông số vận hành của động cơ.. - Hệ thống cảnh báo phải đảm bảo làm việc tốt trong môi trường khắc nghiệt trên tàu, chịu được nhiệt độ cao và các chấn động do hiện tượng lắc của tàu trên sóng.. - Hệ thống có thể giám sát an toàn ở hai vị trí buồng lái và trung tâm điều hành.. - Các thiết bị trong hệ thống có điện áp làm việc phù hợp với nguồn điện trang bị trên các. - Lựa chọn các phần tử xử lý tín hiệu giám sát Hiện nay, để xây dựng các hệ thống điều khiển trong công nghiệp, người ta thường sử dụng các bộ điều khiển chuyên dùng PLC.. - PLC được viết tắt bởi từ Programmable Logical Controller (chương trình điều khiển tự động có lập trình)[6], ra đời lần đầu tiên vào năm 1968 tại Mỹ Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống. - Từ năm 1975 cho đến nay Hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng như: Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn và có khả năng điều khiển các ngõ vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông, bộ lưu trữ dữ liệu nhiều hơn và tích hợp nhiều loại mô đun chuyên dùng hơn.. - So với điều khiển cổ điển, một hệ thống điều khiển bằng PLC có những tính năng vượt trội, có thể liệt kê dưới đây:. - cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống;. - Hệ thống điều khiển (1) Cấu trúc. - KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngưng hoạt động hoặc tắt công tắc máy. - Từ việc tiếp nhận thông tin tín hiệu ở các cảm biến trên động cơ thông qua các bộ nhớ trong ECU, tín hiệu lập tức gửi đến Bộ vi xử lý, lúc này nó có chức năng tính toán và đưa ra mệnh lệnh cho bộ phận chấp hành thích hợp.. - Màn hình giao diện giới thiệu hệ thống giám sát 3.3. - Giao diện hệ thống. - (1) Giao diện chính giới thiệu hệ thống. - Hiển thị dòng giới thiệu tên thiết bị và thông số chính của động cơ (Hình 7).. - (2) Giao diện Vận hành. - Hiển thị dữ liệu thông số hoạt động của các cảm biến và thời gian hoạt động (Hình 8).. - hành trực tiếp dễ theo dõi giám sát được hết 3 thông số: Tốc độ quay động cơ, Áp lực nhớt bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát.. - Màn hình giao diện vận hành của hệ thống giám sát (3) Giao diện với màn hình Smartphone. - Thiết bị giám sát từ xa được thiết kế dễ thao tác và sử dụng, phù hợp với việc giám sát các thông số vận hành của động cơ từ xa thông qua màn hình vi tính cố định, laptop hoặc smartphone.. - nghiên cứu nhân rộng cho các thông số khác như giám sát lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ, báo thời gian bảo trì bảo dưỡng qua hệ thống cảnh báo.. - Lấy các thông số vận hành của động cơ làm cơ sở cho việc chuẩn đoán hư hỏng sửa chữa cũng như chủ động thời gian kế hoạch bảo trì bảo dưỡng, qua đó tiết kiệm được thời gian và chi phí.. - Phùng Minh Lộc - Huỳnh Lê Hồng Thái và Hồ Đức Tuấn Lựa chọn các thông số cảnh báo sự cố hệ động lực tàu cá xa bờ,". - Qinpeng Wang Y.Q., Jianguo Yang, Yonghua Yu, Yuhai He Hệ thống điều khiển, giám sát và bảo vệ động cơ diesel hàng hải
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt