Giáo trình mô đun Chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu thủy
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT
MÁY TÀU THỦY
NGHỀ: KHAI THÁC MÁY TÀU THỦY
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của ...........)
Hải phòng, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Tự động hóa chẩn đoán kỹ thuật và dò tìm hư hỏng là nhiệm vụ đầu tiên
nhằm kiểm soát sự cố. Chẩn đoán kỹ thuật và dò tìm hư hỏng trong khai thác
vận hành các quá trình sản xuất thu hút được nhiều sự quan tâm trong thời
gian gần đây, nhằm phát hiện kịp thời các hiện tượng bất thường hay các hư
hỏng trong các hệ thống máy móc sản xuất. Nhiệm vụ này liên quan đến việc
định kỳ dò tìm, phát hiện, chẩn đoán và phục hồi các trạng thái bất bình
thường trong một quá trình sản xuất. Việc dò tìm kịp thời và chẩn đoán các
trạng thái lỗi trong khi hệ thống vẫn còn đang hoạt động trong vùng kiểm soát
sẽ tránh được sự phát triển theo hướng xấu, qua đó tránh được những tổn thất
do hư hỏng dẫn đến phải dừng cả hệ thống. Vì vậy để phục vụ tốt công việc dạy
và học của giáo viên và sinh viên, tiến tới ngày càng hoàn thiện hệ thống giáo
trình nói chung và giáo trình chuyên ngành nói riêng của nhà trường. Nhóm giáo
viên Khoa khai thác máy tàu biển, gồm những giáo viên giàu kinh nghiệm thực
tiễn, giảng dạy nhiều năm trong nhà trường biên soạn giáo trình “Chẩn đoán kỹ
thuật máy tàu thủy”.
Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những sai sót, rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện
hơn.
Hải Phòng, ngày 19 tháng 9 năm 2017
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Ths, Mtr. Lê Văn Chung
3
MỤC LỤC
TT
1
2
Nội dung
Trang
Lời giới thiệu
Mục lục
3
4
3
4
Danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Danh mục bảng, biểu
5
6
5
Nội dung
7
Bài 1. Tổng quan về chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy
Bài 2. Các phương pháp chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy
Bài 3. Vận hành thiết bị chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy
Tài liệu tham khảo
8
19
35
46
6
4
Bảng danh mục ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên ngành
Ký hiệu, từ viết tắt, thuật ngữ chuyên
Giải thích
ngành
PLC
Programmable logic controller
Supervisory control and data acquisition
Tua bin khí xả
SCADA
TB-KX
5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Tên hình
Hình 1.1. Thiết bị kiểm soát quá trình công tác của động cơ Diesel
tàu thuỷ
STT
1
Trang
9
2
3
4
5
6
7
8
9
Hình 1.2. Sensor áp suất xy lanh
10
10
11
12
12
13
15
16
19
35
Hình 1.3. Thiết bị đo áp suất buồng đốt
Hình 1.4. Hệ thống giám sát áp suất buồng đốt động cơ
Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống giám sát áp suất buồng đốt động cơ
Hình 1.6. Thiết bị đo áp suất nén xy lanh và phát hiện rò khí
Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống SCADA trên tàu thủy
Hình 1.8. Một số dụng cụ nghe âm thanh
Hình 1.9. Hộp đen tàu thủy
10 Hình 2.1. Hệ thống mạng của các quá trình công tác của động cơ
11 Hình 3.1. Sơ đồ thiết bị kiểm soát quá trình công tác của động cơ
Diesel tàu thuỷ
12 Hình 3.2 Đồ thị công chỉ thị và khai triển
13 Hình 3.3. Thiết bị phân tích khí thải A550
14 Hình 3.4. Thiết bị phân tích khí thải RASI 700
15 Hình 3.5. Kết quả phân tích khí xả
16 Hình 3.6. Thiết bị đo độ nhớt VT-05/06
17 Hình 3.7. Đo độ kiềm tổng dạng que thử
18 Hình 3.8. Đo độ kiềm bằng chuẩn độ số
19 Hình 3.9. Máy phân tích nước DR3900
20 Hình 3.10. Thuốc thử độ kiềm TNT
37
38
39
39
40
43
43
44
44
45
21 Hình 3.11. Máy phân tích độ kiềm online
6
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT MÁY TÀU THỦY
Mã mô đun: MĐ6840111.32
Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành: 36 giờ;
Kiểm tra: 04 giờ)
I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí: Mô đun được giảng dạy khi sinh viên lựa chọn trong danh mục các mô
đun tự chọn.
- Tính chất: Là mô đun tự chọn trong chương trình đào tạo Cao đẳng Khai thác
máy tàu thủy nhằm trang bị cho sinh viên các kiến thức và kỹ năng chẩn đoán kỹ
thuật máy tàu thủy.
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Chẩn đoán kỹ thuật là mô đun chuyên môn
nghề rất quan trọng và có ý nghĩa thực tiễn rất lớn, nhằm trang bị cho người học
những kiến thức kỹ năng về khai thác, phán đoán và dự báo hư hỏng của động cơ
Diesel và hệ thống trong quá trình khai thác.
II. Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức: Trình bày được mục đích, chức năng nhiệm vụ của chẩn đoán kỹ
thuật; Lý thuyết chung của chẩn đoán kỹ thuật, sơ đồ và nguyên lý hoạt động của
thiết bị chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy.
- Kỹ năng: Vận hành được thiết bị chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy đúng qui
trình, đảm bảo an toàn.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức kỷ luật cao, tác phong công nghiệp,
tuân thủ các quy định về an toàn và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường.
III. Nội dung mô đun:
7
BÀI 1. TỔNG QUAN VỀ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT MÁY TÀU THỦY
Mã bài: MĐ.6840111.32.01
Giới thiệu: Bài này giới thiệu cho người học hiểu được khái niệm chẩn
đoán kỹ thuật, giới thiệu các thiết bị được sử dụng để chẩn đoán tình trạng kỹ
thuật của các máy móc thiết bị dưới tàu thủy
Mục tiêu:
- Kiến thức: Trình bày được khái niệm về chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy và
ứng dụng của nó dưới tàu thủy.
- Kỹ năng: Vận dụng được kỹ thuật chẩn đoán máy tàu thủy vào thực tế.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có tác phong công nghiệp, tuân thủ các
quy định về an toàn và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường.
Nội dung chính:
1. Khái niệm chung
Chẩn đoán kỹ thuật là phương pháp dùng thiết bị máy móc để kiểm tra
trạng thái kỹ thuật mà không cần phải dừng hệ thống để tháo rời các cụm máy
móc, chi tiết. Chẩn đoán kỹ thuật dựa trên hệ thống các quy luật, tiêu chuẩn
đặc trưng cho trạng thái kỹ thuật của cụm máy móc thiết bị để phán đoán tình
trạng kỹ thuật của chúng tốt hay xấu. Công cụ chẩn đoán là tập hợp các trang
bị kỹ thuật, phương pháp và trình tự để tiến hành đo đạc, phân tích đánh giá
tình trạng kỹ thuật. Các công cụ chẩn đoán có thể bao gồm các cảm nhận của
người khai thác, sự phân tích đánh giá của các chuyên gia, các bộ vi xử lý, các
phần mềm tính toán.
Chẩn đoán kỹ thuật có mối quan hệ chặt chẽ với công việc bảo dưỡng, sửa
chữa. Kết luận về tình trạng của máy móc thiết bị thu được từ hệ thống chẩn
đoán kỹ thuật sẽ giúp lập kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa chúng một cách hiệu
quả hơn, tiết kiệm được chi phí khai thác.
2. Giới thiệu các thiết bị chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy
2.1. Thiết bị chẩn đoán động cơ Diesel
Các phần mềm chương trình của thiết bị kiểm soát quá trình công tác động cơ
được xây dựng dựa trên ngôn ngữ lập trình Delphi với tốc độ xử lý dữ liệu cao, các
giao diện màn hình thân thiện với người sử dụng, do vậy rất thuận tiện trong quá
trình khai thác, phân tích và kiểm soát trình trạng kĩ thuật động cơ.
Về cấu trúc, hệ thống bao gồm một số đầu cảm biến để đo vị trí bánh đà, vị trí
thanh răng nhiên liệu, áp suất cháy trong xilanh động cơ. Thiết bị phần cứng trong
hệ thống được sử dụng cho việc thu thập thông tin về quá trình công tác của động
cơ. Việc kết nối giữa phần cứng và máy tính được thực hiện bởi phần mềm chuyên
dụng. Thiết bị phần cứng thực hiện đo đạc, xử lý sơ bộ số liệu sau đó truyền dữ
liệu vào máy tính để phân tích và xử lý tiếp.
Ưu điểm của thiết bị:
- Về phần mềm:
8
+ Xác định điểm chết trên bằng thuật toán toán học, phương pháp này có thể
xác định công suất chính xác gấp hàng chục lần khi sử dụng Proximity mà các
hãng trên thế giới hiện nay đang sử dụng.
+ Phần mềm hiện đang phát triển, chưa hoàn thiện tuy nhiên có 1 số tính năng
ưu việt hơn như không cần Proximity vẫn đo được,...
+ Thiết bị có thể đưa ra Excel để lấy dữ liệu làm cơ sở cho các nghiên cứu
tiếp theo. Trong khi đó các phần mềm của các hãng nước ngoài không cho phép
đưa ra Excel (có thể vì bản quyền của hãng).
- Về phần cứng:
+ Rất đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt hơn tất cả các thiết bị đang lưu hành.
Gồm các chíp vi điều khiển và đầu cảm biến (sensor) đã được các hãng chế tạo
động cơ có uy tín trên thế giới như MAN B&W đang sử dụng.
+ Không cần sử dụng Proximity hay Crank Angle Encoder.
+ Mức độ chính xác cao: sai số của phần cứng < 0,2%; toàn bộ thiết bị ~1%
(nếu đo tại 2000C 500C).
Do máy tính (PC) hiện nay có cấu hình rất mạnh và các công cụ phần mềm
chuyên dụng phát triển phổ biến nên rất thuận lợi cho việc xây dựng và phát triển
hệ thống với mức độ cao.
Hình 1.1. Thiết bị kiểm soát quá trình công tác của động cơ Diesel tàu thuỷ
(ảnh nguồn internet).
So với một số thiết bị đo lường đang được sử dụng của hãng MAN B&W, thì
thiết bị này được thiết kế có ưu điểm hơn nhiều, vì thiết bị đo của hãng MAN
B&W không đo được đồng thời tất cả các kênh (chỉ đo được từng kênh một), hơn
nữa chúng đòi hỏi phải có bộ chuyển đổi góc quay trục khuỷu (Crank Angle
Encoder) lắp vào trục khuỷu của động cơ, chính vì vậy việc lắp đặt, khai thác sẽ
phức tạp hơn rất nhiều.
Hiện nay có thể kết hợp dễ dàng trong cùng hệ thống việc đo lường, kiểm
soát và điều khiển toàn bộ buồng máy bằng máy tính, tuy nhiên khó khăn chính
của hệ thống kết hợp là giá thành của các sensor khá cao.
Nhận xét chung:
Dựa trên kết quả nghiên cứu cấu trúc của một số loại thiết bị kiểm soát quá
trình công tác của động cơ điển hình hiện đang được sử dụng trên thế giới, cùng
với việc phân tích, so sánh đánh giá các tính năng kĩ thuật của chúng và căn cứ vào
9
điều kiện kinh tế, kĩ thuật của Việt Nam, thì việc sử dụng thiết bị kiểm soát quá
trình công tác của động cơ Diesel tàu thuỷ sử dụng bộ vi điều khiển kết hợp với
máy tính cá nhân để đo đạc quá trình cháy của động cơ Diesel, qua đó lấy số liệu
phân tích nhằm phục vụ mục đích dự báo hư hỏng và chẩn đoán trạng thái kĩ thuật
của động cơ Diesel tàu thuỷ trong điều kiện kinh tế, kỹ thuật nước ta là hoàn toàn
thích hợp và khả thi.
Hình 1.2.Sensor áp suất xy lanh(ảnh nguồn internet).
Như những thông số quan trọng trong động cơ đốt trong, áp suất xy lanh đưa
ra đánh giá sáng suốt nhất về hiệu suất và điều kiện làm việc của động cơ.
Hình 1.3.Thiết bị đo áp suất buồng đốt(ảnh nguồn internet).
Thiết bị đo áp suất buồng đốt (EPI) cầm tay được thiết kế để kiểm tra định
kỳ áp suất xy lanh của các động cơ Diesel cỡ lớn, động cơ khí và nhiên liệu kép.
Nó đưa ra dữ liệu quan trọng để chẩn đoán các động cơ và kiểm soát điều kiện làm
việc của chúng.
EPI hiển thị tức thời giá trị áp suất đỉnh (Pmax) và (Pcomp) từ một chu kỳ
áp suất trên mỗi xy lanh.
10
Số liệu đo được có thể download tới máy tính để phân tích và đánh giá thông
qua việc tính toán IMEP và IPOWER bao gồm cả đồ thị p/v. IPE được thiết kế cho
động cơ 2 kỳ ở dải tốc độ 40 - 300 rpm và động cơ 4 kỳ ở tốc độ 200 - 1500 rpm.
Hình 1.4.Hệ thống giám sát áp suất buồng đốt động cơ(ảnh nguồn internet).
Hệ thống giám sát buồng đốt động cơ (CMS) là hệ thống thu thập số liệu
theo thời gian thực áp suất xy lanh của động cơ. Có thể giám sát đồng thời lên tới
20 xy lanh cho các ứng dụng điều khiển chu kỳ kín và để chẩn đoán sự cố hoặc hỗ
trợ trong việc cài đặt và thiết lập các thông số tối ưu cho động cơ ví dụ như sự cân
bằng các xy lanh ...
Có thể lựa chọn hệ thống cơ động hoặc trạm cố định để giám sát động cơ
Diesel và động cơ gas.
11
Hình 1.5. Sơ đồ hệ thống giám sát áp suất buồng đốt động cơ(ảnh nguồn internet).
Hình 1.6. Thiết bị đo áp suất nén xy lanh và phát hiện rò khí(ảnh nguồn internet).
Thiết bị đo áp suất nén xy lanh và phát hiện rò khí cho các động cơ xăng,
Diesel và gas trong:
+ Xe hơi
+ Xe thương mại
+ Thiết bị cơ động và trạm cố định
12
+ Tàu thủy ...
Hệ thống SCADA là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Hệ
thống SCADA trên tàu thuỷ để điều khiển và giám sát quá trình hoạt động của tất
cả các hệ thống máy móc thiết bị, tình trạng của các két, các khoang trên tàu và dự
báo cháy ở tất cả các boong, các phòng trên tàu. Do tính chất đặc thù của tàu thuỷ
là làm việc độc lập trên biển và chịu môi trường làm việc khắc nghiệt như độ rung
lắc, độ ẩm, nước mặt và sự thay đổi thường xuyên của nhiệt độ và áp suất. Vì vậy,
ngoài những đặc điểm chung của một hệ SCADA thông thường thì để sử dụng trên
tàu thuỷ bắt buộc hệ thống phải có thêm một số tính chất khác đó là: Hệ thống
phải có tính dự phòng (redundant), có hệ thống an toàn (safety) và sự cố
(emergency) với thời gian tác động nhanh, hệ thống phải vận hành được ở nhiều vị
trí tại chỗ và từ xa, có chế độ bằng tay và tự động.
Hình 1.7.Sơ đồ hệ thống SCADA trên tàu thủy
Cấu trúc cơ bản hệ thống SCADA trên tàu thuỷ
Với những yêu cầu như trên thì nguyên tắc chung để cấu trúc lên một hệ
SCADA trên tàu thuỷ gồm có ba cấp và hai hệ thống mạng. Các cấp của hệ thống
là: Cấp trạm điều hành (control station level), cấp vận hành (operating level) và
cấp điều khiển và xử lý (process level). Các hệ thống mạng là mạng hệ thống và
bus trường.
Cấp trạm điều hành là cấp cao nhất trong hệ thống, nó thực hiện nhiệm vụ
điều khiển và giám sát các quá trình trên tàu qua hệ thống máy tính với phần mềm
điều khiển giám sát như Intouch, WinCC… nó điều khiển và quản lý máy in các
báo cáo, lưu trữ các giá trị thông tin quá trình và ghi nhật ký máy. Ngoài ra, cấp
này còn thực hiện công việc trao đổi thông tin giữa hệ SCADA với các hệ thống
khác trên tàu như dịch vụ inmasat-C để trao đổi dữ liệu với công ty.
Cấp vận hành hay còn gọi là giao diện giữa người và máy, cho phép con
người can thiệp vào các quá trình hoạt động của các thiết bị máy móc trên tàu
thông qua các phím, nút bấm, các đồng hồ chỉ thị và các tham số quá trình trên các
13
panel hiển thị. Ngoài ra, để vận hành an toàn và giải quyết sự cố nhanh chóng, các
hệ thống ở cấp này có các nút ấn, công tắc được nối trực tiếp từ nơi vận hành
xuống thiết bị thực hiện mà không thông qua hệ thống mạng bus trường.
Cấp điều khiển và xử lý có nhiệm vụ thu thập xử lý dữ liệu và điều khiển sự
hoạt động của đối tượng. Cấp này gồm có các bộ điều khiển khả trình (PLC) với
các vào/ra tập trung và các vào/ra phân tán mà nó được nối với các PLC qua mạng
bus trường. Từ các đầu vào/ra này được nối tới các sensor và các actuator.
Mạng (bus) hệ thống thực hiện liên kết các bộ điều khiển PLC cấp điều
khiển và xử lý với các máy tính ở cấp trạm vận hành. Bus trường thực hiện liên kết
các bộ điều khiển PLC với các vào/ra phân tán và các panel vận hành.
Việc truyền thông của hai hệ thống mạng trên dựa trên cơ sở của mô hình
mở OSI gồm bảy lớp (giao thức) cho các hệ thống tự động. Tuy nhiên, thực tế hai
hệ thống mạng trên đây không thể hiện đầy đủ bảy lớp mà chỉ thể hiện rõ lớp một
(lớp vật lý), lớp hai (lớp liên kết dữ liệu) và lớp bảy (lớp ứng dụng) mà thôi. Mạng
hệ thống thường là mạng ethernet, MPI còn bus trường là CAN hay profibus-DP
hoặc AS-i. Mạng ethernet có dung lượng truyền lớn, truyền bit nối tiếp với tốc độ
đến 10Mbit/s và sử dụng cáp xoắn đôi có bọc chống nhiễu. Bus trường có dung
lượng truyền nhỏ, truyền bit nối tiếp với tốc độ thấp, khoảng 250Kbit/s và sử dụng
cáp xoắn đôi có điện trở cuối khoảng 120Ω, khoảng cách truyền lên tới 1km. Hai
hệ thống mạng trên đều được dự phòng gồm hai đường cáp mạng đi song song ở
hai mạng của tàu. Khi hệ thống làm việc bình thường thì một đường cáp mạng mặc
định được sử dụng, còn đường kia ở chế độ standby. Nếu xảy ra hỏng hóc hệ thống
sẽ có thuật toán chẩn đoán và kịp thời khởi động đường cáp mạng dự phòng.
Hệ SCADA trên tàu thuỷ
Để thuận tiện cho việc quản lý, theo dõi và giám sát hoạt động của con tàu
thì tất cả các thiết bị máy móc trên tàu được chia ra làm bốn vùng. Đó là các vùng
sau: Vùng máy diesel chính lai chân vịt, hộp số; vùng các tổ hợp diesel máy phát,
bảng điện chính; Vùng các máy phụ như nồi hơi, máy lọc dầu, máy phân ly, hệ
thống lái, neo và làm hàng… Vùng gồm các két, khoang và dự báo cháy nổ xảy ra
trên các boong.
Cấp trạm điều hành thường có 2 máy tính, 2 máy in một đặt ở buồng lái, một
đặt ở buồng điều khiển máy. Giao diện đồ hoạ trên máy tính cũng được chia ra bốn
vùng như trên, tuy nhiên có thể chuyển đổi việc theo dõi giám sát các vùng một
cách linh hoạt nhờ các phím chức năng. Chương trình đồ hoạ hiển thị một cách
sinh động trạng thái và sự hoạt động của tất cả các thiết bị máy móc. Trên mỗi
trang màn hình giám sát đều có các tiện ích như các phím bấm, hộp đánh dấu, con
trượt,… cho phép can thiệp một cách trực tiếp tới quá trình. Mặt khác, các thông
tin quá trình còn được tự động lưu vào một cơ sở dữ liệu SQL theo các tình huống
như sự kiện, theo chu kỳ hoặc do người vận hành quy định. Từ cơ sở dữ liệu này
số liệu được đưa vào các mẫu báo cáo và có thể được in ra giấy.
Do tính chất vạn năng trên tàu thuỷ nên mỗi thiết bị đều có thể được điều
khiển bằng tay hoặc tự động, từ xa tại buồng lái, buồng điều khiển máy, buồng ở
hoặc tại chỗ tại buồng máy thông qua các panel được đặt tại các vị trí tương ứng và
14
được nối bằng mạng bus trường tới các bộ điều khiển khả trình PLC. Các PLC
được trang bị cho từng thiết bị, đối với các thiết bị chiếm vị trí không gian rộng lớn
như diesel lai chân vịt, hệ thống lái, làm hàng, hệ thống kiểm tra mức két, khoang,
hệ thống báo cháy và hệ thống chỉ báo từ xa.. thì ngoài bộ điều khiển PLC với các
đầu ra tập trung còn trang bị thêm các vào/ra phân tán đặt tại hiện trường gần thiết
bị, ở xa bộ điều khiển và được nối với bộ điều khiển qua mạng bus trường.
Kết luận
Hệ SCADA trên tàu thuỷ đã tích hợp toàn diện hệ thống tự động trên tàu và
thống nhất quá trình điều khiển. Từ giao diện đồ hoạ trên màn hình máy tính tại
cấp trạm vận hành một thuyền viên bất kỳ đều có thể thấy được toàn cảnh tình
trạng hoạt động của các thiết bị máy móc và các hệ thống trên tàu đồng thời qua
một cơ sở dữ liệu lưu trữ có thể đảm bảo đầy đủ thông tin để định kỳ bảo dưỡng
máy, in nhật ký kèm theo. Do đó hệ SCADA trên tàu thuỷ không những làm tăng
tính an toàn, tin cậy cho những người công tác trên biển mà còn tăng được hiệu
quả sản xuất, vận chuyển hàng hoá của con tàu trên đại dương.
2.2. Thiết bị chẩn đoán máy phụ tàu thủy
2.2.1. Xác định thông số chẩn đoán qua dụng cụ đo đơn giản
Trong các điều kiện sử dụng thông thường, để xác định giá trị của thông số
chẩn đoán có thể dùng các loại dụng cụ đo đơn giản.
a. Nghe tiếng gõ bằng ống nghe và đầu dò âm thanh: Khắc phục một phần các ảnh
hưởng tiếng ồn chung do động cơ phát ra, có thể dùng ống nghe và đầu dò âm
thanh. Các dụng cụ đơn giản, mức độ chính xác phụ thuộc vào người kiểm tra.
Hình 1.8.Một số dụng cụ nghe âm thanh.
b. Sử dụng đồng hồ đo áp suất: Đồng hồ đo áp suất khí nén, khí nạp, dầu nhờn,
nước làm mát…
c. Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ: Đồng hồ đo nhiệt độ khí nạp, dầu nhờn, nước làm
mát…
d. Đo số vòng quay động cơ, vòng quay tua bin…
2.2.2. Xác định thông số chẩn đoán qua dụng cụ đo hiện đại
a. Thiết bị đo đồ thức : xác định Pz, Pc, công suất máy, hình dạng đồ thị công khai
triển
b. Thiết bị phân tích khí xả
15
c. Thiết bị phân tích chất lượng dầu nhờn
d. Thiết bị phân tích chất lượng nước làm mát
2.3. Hộp đen tàu thủy
Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) đã quy định về việc trang bị thiết bị ghi lại dữ
liệu tàu hành trình VDR (Voyage Data Recorder) hay SVDR (Simplified Voyage
Hình 1.9. Hộp đen tàu thủy(ảnh nguồn internet).
Giao thông đường biển ngày càng nhiều phương tiện và trở nên phức tạp để
quản lý được các phương tiện đường thủy thì các tàu thủy bắt buộc phải gắn hộp
đen tàu thủy.
Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) đã quy định về việc trang bị thiết bị ghi lại
dữ liệu tàu hành trình VDR (Voyage Data Recorder) hay SVDR (Simplified
Voyage Data Recorder)-thường gọi là hộp đen
Tác dụng của hộp đen tàu thủy
Để thuận lợi trong công tác điều tra xác định nguyên nhân gây tai nạn, nhằm
rút ra bài học kinh nghiệm và tránh những sự cố rủi ro tiếp theo, Tổ chức Hàng hải
quốc tế IMO đã quy định về việc trang bị VDR/S-VDR.
VDR/S-VDR là một thiết bị dùng để ghi lại dữ liệu hành trình khi tàu vận
hành trên biển, đã được IMO quy định lắp đặt cho phần lớn các tàu hoạt động trên
vùng biển quốc tế, qua đó khi một tàu xác định có liên quan tới một vụ tai nạn trên
biển hoặc bị đắm, thì dữ liệu có thể được lấy ra để tái hiện lại hành trình của các
16
tàu trong khoảng thời gian 12 giờ ngay trước khi tai nạn xảy ra. Điều này cho phép
xác định rõ được nguyên nhân gây tai nạn.
Cả VDR và S-VDR đều được thiết kế để cho phép ghi và lưu lại các thông
tin: Ngày và thời gian ghi; vị trí tàu; tốc độ và hướng di chuyển của tàu; âm thanh
liên lạc VHF và buồng lái, hình ảnh hiển thị từ radar. Ngoài ra, còn một số thông
tin khác như: Độ sâu mực nước vùng tàu vận hành; hướng gió và cấp độ gió; các
báo động chính; khẩu lệnh điều khiển lái/máy; tình trạng cửa kín nước và cửa
chống cháy… cũng được yêu cầu kết nối với thiết bị VDR. Các thiết bị này đều
được thiết kế đảm bảo tính bảo mật thông tin rất cao, tất cả những hành động cố
tình làm thay đổi thông tin đều được ghi lại một cách chi tiết. Toàn bộ các dữ liệu
trên đều được ghi và lưu trữ một cách tự động và liên tục, và thời gian duy trì dữ
liệu được ghi lại cuối cùng tối thiểu được khoảng 2 năm.
Các loại tàu nào thì phải lắp hộp đen tàu thủy?
Điều 20, Chương V SOLAS quy định rõ các tàu sau phải trang bị VDR:
- Tàu khách được đóng bắt đầu từ 01/7/2002;
- Tàu khách Ro-Ro được đóng trước ngày 01/7/2002 không vượt quá thời
điểm khảo sát thiết bị lần đầu vào hoặc sau ngày 01/7/2002;
- Tàu khách, không phải tàu khách Ro-Ro, được đóng trước ngày 01/7/2002
không vượt quá ngày 01/01/2004; và
- Các tàu, không phải tàu khách, có trọng tải từ 3.000 tấn trở lên được đóng
trước ngày 01/7/2002.
Các tàu không phải là tàu khách Ro-Ro, được đóng trước ngày 01/7/2002 và
được xác nhận rằng giao diện của thiết bị VDR không tương thích với các thiết bị
hiện có trên tàu thì sẽ không cần phải trang bị VDR.
Theo tiêu chuẩn A.163 của IMO, các tàu sau phải trang bị S-VDR:
- Tất cả các tàu hàng có trọng tải toàn phần trên 20.000 tấn, được đóng trước
ngày 01/7/2002, và có lịch trình cho tàu vào ụ khô lần đầu tiên sau ngày 01/7/2006
nhưng không được muộn hơn ngày 01/7/2009.
- Tất cả các tàu hàng trọng tải toàn phần trên 3.000 tấn và dưới 20.000 tấn,
được đóng trước ngày 01/7/2002, và có lịch trình cho tàu vào ụ khô lần đầu tiên
sau ngày 01/7/2007 nhưng không được muộn hơn ngày 01/7/2010.
Theo Điều 18, Chương V SOLAS về sự phê chuẩn, khảo sát và các tiêu
chuẩn chỉ tiêu chất lượng của các hệ thống và thiết bị hàng hải và thiết bị ghi dữ
liệu hành trình nêu rõ rằng: Hệ thống ghi dữ liệu hành trình (VDR), bao gồm cả
các cảm biến, đều phải được thực hiện kiểm thử hàng năm. Việc kiểm thử này
được thực hiện bởi các cơ quan chức năng được cấp phép thực hiện nhằm thẩm
định độ chính xác, khoảng thời gian lưu trữ dữ liệu và khả năng khôi phục lại dữ
liệu đã được ghi. Sau khi thực hiện xong quá trình kiểm thử thì cơ quan chức năng
được cấp phép thực hiện sẽ cấp cho chủ tàu một chứng chỉ xác nhận thời gian thử
nghiệm và các tiêu chuẩn chỉ tiêu chất lượng hoạt động của thiết bị.
Câu hỏi ôn tập
Câu 1: Trình bày khái niệm về chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy?
17
Câu 2: Trình bày hệ thống chẩn đoán động cơ Diesel bằng hệ thống đo áp
suất trong xi lanh động cơ
Câu 3: Trình bày hệ thống chẩn đoán động cơ Diesel bằng hệ thống SCADA
Câu 4: Trình bày các thiết bị chẩn đoán máy phụ tàu thủy?
Câu 5: Hộp đen tàu thủy là gì, tác dụng của hộp đen tàu thủy?
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập của bài.
- Đánh giá vể kiến thức: Tự luận
- Đánh giá về kỹ năng: Thực hành
18
BÀI 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT MÁY TÀU THỦY
Mã bài: MĐ.6840111.32.02
Giới thiệu: Nội dung bài này giới thiệu về các phương pháp chẩn đoán cơ bản kỹ
thuật máy tàu thủy, đặc biệt giới thiệu sâu về phương pháp chẩn đoán hư hỏng
bằng kinh nghiệm.
Mục tiêu:
- Trình bày được các phương pháp chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy.
- Vận dụng được các phương pháp chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy vào thực tế.
- Có tác phong công nghiệp, tuân thủ các quy định về an toàn và ngăn ngừa ô
nhiễm môi trường.
Nội dung chính:
1. Chẩn đoán bằng logic mờ và hệ chuyên gia
1.1. Phương pháp lôgic mờ
Lôgic mờ (Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập
có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý các giá trị trong thế
giới thực cho các bài toán phức tạp. Độ đúng đắn của lôgic mờ biểu diễn độ liên
thuộc với các tập được định nghĩa không rõ ràng. Các tập mờ được đặt cơ sở trên
các định nghĩa mờ về các tập hợp chứ không phải dựa trên sự ngẫu nhiên.
thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như "hơi hơi", "gần như", "khá là" và
"rất". Cụ thể, nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập
Mặc dù được chấp nhận rộng rãi và có nhiều ứng dụng thành công, lôgic mờ
vẫn bị phê phán tại một số cộng đồng nghiên cứu. Nó bị phủ nhận bởi một số kỹ sư
không chắc chắn. Những người phê phán còn lý luận rằng lôgic mờ không thể là
định nghĩa theo các tập hợp truyền thống.
1.2. Phương pháp chuyên gia
Hệ thống chuyên gia còn gọi là hệ thống chứa các tri trức, là một chương
trình máy tính chứa một số tri thức đặc thù của một hoặc nhiều chuyên gia con
người về một chủ đề cụ thể nào đó. Các chương trình thuộc loại này đã được phát
thống) về một lớp vấn đề cụ thể cũng như đưa ra các phân tích về vấn đề đó. Tùy
theo thiết kế chương trình mà đưa lời khuyên về trình tự các hành động cần thực
19
hiện để giải quyết vấn đề. Đây là một hệ thống sử dụng các khả năng lập luận để
đạt tới các kết luận.
Nhiều hệ thống chuyên gia đã được thiết kế và xây dựng để phục vụ các lĩnh
vực kế toán, y học, điều khiển tiến trình (process control), dịch vụ tư vấn tài chính
(financial service), tài nguyên con người (human resources), v.v… Sử dụng kết
quả của hệ thống chuyên gia có thể xây dựng một tập hợp các mẫu dữ liệu nhân tạo
cho quá trình luyện theo nguyên tắc kết quả dự báo mà hệ thống chuyên gia đề
xuất sẽ được lưu vào tập mẫu dữ liệu nhân tạo dùng cho quá trình nghiên cứu và
phân tích.
Thiết kế hệ thống chuyên gia
Hệ thống chuyên gia được thiết kế để kiểm soát tình trạng kĩ thuật của động
cơ theo kiểu online, khi động cơ Diesel vẫn đang hoạt động, thông qua các số liệu
ghi chép được từ các phần tử cảm ứng và những kiến thức từ người khai thác, hệ
thống chuyên gia sẽ liên tục cung cấp các đánh giá về tình trạng kĩ thuật của động
cơ, về đặc tính làm việc và tình trạng cơ khí. Hệ thống cũng sẽ cung cấp các cảnh
báo sớm về sự phát triển có thể có của các sự cố, cùng với những thông tin nhằm
đảm bảo đạt được đặc tính khai thác tối ưu.
Một hệ thống chuyên gia hoàn chỉnh bao gồm hệ thống thu thập dữ liệu, mà
thông thường bao gồm cả mô hình số về động cơ Diesel nhằm chuẩn hóa các dữ
liệu của các đầu đo. Các thành phần của hệ thống chuyên gia sẽ suy luận về các
quá trình công tác của động cơ. Trên hình 2.1 cho thấy hệ thống mạng của các quá
trình công tác của động cơ.
Hoạt động của mỗi quá trình được mô tả thông qua mệnh đề mối quan hệ
giữa "nguyên nhân" và "hậu quả" khi có ảnh hưởng của tác động bên ngoài.
Ví dụ: "áp suất đầu vào của máy nén thay đổi sẽ làm thay đổi áp suất đầu ra
của nó". Như vậy động cơ Diesel thường được xem xét phân loại thành nhiều mức
khác nhau thông qua việc chia các hệ thống thành các hệ thống nhỏ hơn. Ví dụ, hệ
thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ có thể được chia thành nhiều các hệ thống
nhỏ khác. Trên cơ sở đó sẽ tạo ra "một mạng mối quan hệ" giữa các tiểu hệ thống
này.
Nguyên tắc cơ bản của hệ thống chuyên gia là:
- So sánh giữa hai nhóm các dữ liệu có được;
- Sau đó chuyển đổi sang các giá trị khác nhau biểu thị bằng chữ số;
- Nhận dạng những thay đổi mang tính bước ngoặt;
- Và suy luận về ảnh hưởng của sự thay đổi này đến phần còn lại của hệ
thống nhằm giải thích và khẳng định sự thay đổi này.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
46 trang
141707
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Chẩn đoán kỹ thuật máy tàu thủy - Nghề: Khai thác máy tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_chan_doan_ky_thuat_may_tau_thuy_nghe_khai.pdf
