Xây dựng mô hình quản lý kỹ thuật hệ thống động lực đội tàu vận tải Trường Sa

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC ĐỘI TÀU VẬN TẢI TRƯỜNG SA BUILDING MODEL ENGINEERING MANAGEMENT SYSTEMS OF MOTIVATION FOR THE TRANSPORTATION FLEET OF TRUONG SA Lê Tất Hoạnh1, Phạm Hùng Thắng2 Ngày nhận bài: 05/6/2014; Ngày phản biện thông qua: 17/10/2014; Ngày duyệt đăng: 10/6/2015 TÓM TẮT Theo nhiệm vụ thực tế trên biển và dựa trên các thành tựu khoa học chuyên ngành đã đạt được, mô hình quản lý kỹ thuật hệ thống động lực đội tàu vận tải Trường Sa đã được đề xuất xây dựng nhằm quản lý chính xác tình trạng kỹ thuật hệ thống động lực góp phần tạo cơ sở khoa học tin cậy để đề xuất và triển khai các giải pháp kỹ thuật cần thiết nhằm nâng cao độ tin cậy và tính kinh tế của đội tàu trong sử dụng. Mô hình xây dựng bước đầu được tính toán sử dụng cho tàu TS22 đạt kết quả tốt. Từ khóa: Mô hình quản lý, hệ thống động lực, đội tàu vận tải Trường Sa ABSTRACT According to the practical tasks at sea and on the scientifi c achievements gained specialized, model construction engineering management systems of motivation for the transportation fl eet of Truong Sa has been proposed to build accurate status management systems engineering dynamics contribute to reliable scientifi c basis for proposing and implementing technical solutions necessary to improve the reliability and economy of the fl eet in use. Initial model building was used to calculate the vessel for the ship Truong Sa 22 brings good results. Keywords: Model management, systems dynamics, transportation fl eet of Truong Sa I. ĐẶT VẤN ĐỀ tiềm lực sản xuất các vật tư kỹ thuật cần thiết phục Trong tổng chi phí sử dụng của đội tàu vận vụ khai thác đội tàu vận tải thủy. Để có được các giải tải, chi phí qua hệ thống động lực (HTĐL) chiếm pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng đội tỷ trọng rất lớn (đến 80% tổng chi phí [1]). Do vậy tàu vận tải biển của nước ta, trong các năm gần đây, nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống động lực (mà các giải pháp kinh tế - kỹ thuật đã được nghiên cứu chủ yếu là động cơ) là một trong những giải pháp và áp dụng trên thực tiễn đã mang lại các kết quả cơ bản để nâng cao hiệu quả sử dụng toàn đội tàu đáng trân trọng. Các giải pháp này không yêu cầu vận tải. sự đầu tư vật chất kỹ thuật lớn, bởi vì, giải pháp này Nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống dựa trên sự thống kê các yếu tố vận hành thực tế của động lực tàu vận tải, hiện nay, nhiều giải pháp kỹ động cơ như tốc độ vòng quay, thời gian làm việc của thuật đã được ưu tiên nghiên cứu và áp dụng (giải động cơ. Áp dụng các thành tựu kỹ thuật chuyên ng- pháp về đầu tư vào nghiên cứu thiết kế chế tạo hành đã đạt được nghiên cứu, loại giải pháp này cơ động cơ, về đầu tư mua sắm máy móc vật tư, thiêt bản phụ thuộc hệ thống tổ chức quản lý đội tàu trên bị hiện đại...). Các giải pháp này đã mang lại hiệu thực tế. Với định hướng nghiên cứu thiết thực nêu quả to lớn nhưng cũng đòi hỏi sự đầu tư vật chất trên, đề tài “XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUẢN LÝ KỸ rất đáng kể. Loại giải pháp này đã rất khó áp dụng THUẬT HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC ĐỘI TÀU VẬN TẢI cho đội tàu vận tải của nước ta - đất nước chưa đủ TRƯỜNG SA (HTĐL-ĐTVTTS)” đã được triển khai 1 Lê Tất Hoạnh: Cao học Kỹ thuật tàu thủy 2011 - Trường Đại học Nha Trang 2 PGS. TS. Phạm Hùng Thắng: Khoa Kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 115 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 nghiên cứu. Theo thực tế hoạt động trên biển và hiệu quả sử dụng và độ tin cậy trong sử dụng của dựa trên các thành tựu khoa học chuyên ngành đã hệ thống động lực. đạt được, mô hình quản lý kỹ thuật hệ thống động lực đội tàu vận tải Trường Sa đã được đề xuất xây III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN dựng nhằm quản lý chính xác tình trạng kỹ thuật hệ 1. Mục tiêu thống động lực góp phần tạo cơ sở khoa học tin cậy Xây dựng được mô hình quản lý kỹ thuật HTĐL- để đề xuất và triển khai các giải pháp kỹ thuật cần ĐTVTTS làm cơ sở khoa học để đề xuất và triển thiết nhằm nâng cao độ tin cậy và tính kinh tế của khai các giải pháp tổ chức, quản lý và kỹ thuật nhằm đội tàu trong sử dụng. nâng cao độ tin cậy - hiệu quả sử dụng của đội tàu. Theo mục tiêu trên, mô hình quản lý kỹ thuật hệ II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU động lực tàu cần thực hiện tốt các nhiệm vụ sau: - Đối tượng nghiên cứu: - Giám sát được quá trình thực tế hoạt động Hệ thống động lực tàu với phạm vi nghiên cứu của HTĐL. chính là các động cơ chính và động cơ phụ trong hệ - Định mức khoa học chi phí nhiên liệu, chi phí thống động lực đội tàu vận tải Trường Sa. dầu bôi trơn và chi phí tuổi thọ các chi tiết cơ bản - Phương pháp nghiên cứu: của động cơ nói riêng và HTĐL nói chung trong Sử dụng phương pháp phân tích thông tin và sử dụng. nghiên cứu thực nghiệm kiểm chứng và xác suất - Đánh giá tình trạng kỹ thuật của thiết bị tại thời thống kê phân tích, xử lý số liệu về thực tế sử dụng điểm đang sử dụng, để tạo cơ sở cho các quyết định hệ động lực. kỹ thuật trong sử dụng tàu của người chỉ huy. Mà cụ thể là thống kê các thông số làm việc thực - Dự toán khoa học lượng nhiên liệu, dầu bôi tế của động cơ, như tốc độ vòng quay, thời gian làm trơn và các chi tiết dự phòng thay thế cần thiết để tàu việc của động cơ thông qua các chuyến đi biển của có khả năng thực hiện tốt các nhiệm vụ sẽ được giao. tàu; số lượng các chuyến biển của tàu càng nhiều thì - Đề xuất phương án nhằm nâng cao hiệu quả độ chính xác của phương pháp càng cao. và độ tin cậy của HTĐL trong sử dụng. Sử dụng các thành tựu khoa học về sử dụng động cơ đốt trong, lý thuyết về tàu thuỷ và áp dụng 2. Cơ sở khoa học xây dựng mô hình quản lý công nghệ thông tin để xây dựng hệ thống tổng kỹ thuật - Các thành tựu khoa học chuyên ngành về thiết hợp và xử lý mở các thông tin về các quá trình bị động lực tàu thủy [1,2,3]. làm việc thực tế theo sự thay đổi của quá trình - Thực tế hoạt động trên biển của tàu vận tải sử dụng. Trên cơ sở phân tích các thông tin theo Trường sa và HTĐL trang bị trên tàu. các chương trình và thuật toán đã xây dựng sẽ kịp thời tìm ra những giải pháp hữu hiệu nhằm tăng 3. Sơ đồ khối của mô hình Hình 1. Mô hình quản lý kỹ thuật 116 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 4. Chức năng nhiệm vụ của các đầu mối quản lý: trưởng ban tàu vùng, thông qua trung tâm thông tin * Tư lệnh vùng: tổng hợp để xử lý. - Tiếp nhận đề xuất về tình trạng kỹ thuật của hệ - Thực hiện các giải pháp cần thiết trong sử thống động lực từ Chủ nhiệm kỹ thuật, căn cứ vào dụng HTĐL theo lệnh của cấp trên. các đề xuất của Chủ nhiệm kỹ thuật - Tư lệnh vùng - Tiếp nhận các kết quả tính toán các chỉ tiêu kỹ ra mệnh lệnh sử dụng tàu. thuật, từ trung tâm thông tin tổng hợp. Tham mưu cho * Chủ nhiệm kỹ thuật: Trưởng ban tàu giải pháp tối ưu trong khai thác tàu. - Tiếp nhận các kết quả tính toán các chỉ tiêu kỹ * Trung tâm thông tin tổng hợp: thuật, từ trung tâm thông tin tổng hợp. - Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật theo các thuật - Lựa chọn giải pháp tối ưu nhất, trong số các toán quy định. giải pháp được tính toán từ trung tâm thông tin tổng - Tham mưu cho trưởng ban tàu vùng các giải hợp thông qua báo cáo của trưởng ban tàu, nhằm pháp nhằm khai thác hiểu quả và tin cậy HTĐL bám khai thác hiệu quả và tin cậy HTĐL để tham mưu sát nhiệm vụ được giao. cho Tư lệnh vùng ra quyết định sử dụng tàu hợp lý * Bộ phận lưu trữ dữ liệu: và chính xác. - Lưu trữ các số liệu về các chỉ tiêu kinh tế kỹ * Trưởng ban tàu: thuật cơ bản của động cơ do hãng chế tạo và chỉ - Tiếp nhận các kết quả tính toán các chỉ tiêu kỹ huy tàu cung cấp. thuật, từ trung tâm thông tin tổng hợp. - Lưu trữ các số liệu về các chỉ tiêu kinh tế kỹ - Tham mưu cho Chủ nhiệm kỹ thuật vùng các thuật cơ bản của động cơ trong sử dụng do trung giải pháp nhằm khai thác hiệu quả và tin cậy hệ tâm thông tin tổng hợp tạo ra. thống động lực bám sát nhiệm vụ được giao. * Trưởng tàu: 5. Nguyên tắc xử lý thông tin của mô hình quản lý: - Chỉ đạo ghi chép theo dõi các thông số kỹ Thông tin trong mô hình quản lý kỹ thuật đội tàu thuật của hệ thống động lực, báo cáo kịp thời về được xử lý theo sơ đồ sau: Hình 2. Mô hình quản lý kỹ thuật đội tàu Các định mức trong sơ đồ trên là căn cứ để đánh giá tình trạng kỹ thuật của HTĐL. 6. Lưu đồ thuật toán sử dụng trong mô hình: Các thông số trong các lưu đồ thuật toán dưới đây, được kế thừa từ các kết quả nghiên cứu [1], [2], [3]. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 117 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 6.1. Lưu đồ thuật toán tính định mức nhiên liệu tiêu thụ của động cơ chính và động cơ phụ: Hình 3. Lưu đồ thuật toán tính định mức nhiên liệu tiêu thụ của động cơ chính và động cơ phụ Trong đó: + β là hệ số sử dụng nhiên liệu trên thiết bị. + B : Lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ. TB + BCB: Lượng nhiên liệu tiêu thụchuyến biển theo + BCB: Lượng nhiên liệu tiêu thụ của tàu trong tính toán (kg). chuyến biển. + B0: Lượng nhiên liệu tiêu thụ chuyến biển + B Lượng nhiên liệu tiêu thụ của cả đội tàu ĐTCB theo thực tế (kg). trong chuyến biển. + b suất chi phí nhiên liệu riêng trên công thực + K : hệ số ảnh hưởng của tình trạng kỹ thuật A kt hiện của thiết bị. động cơ đến lượng nhiên liệu tiêu thụ. 6.2. Lưu dồ thuật toán tính định mức dầu bôi trơn + BTimp: Lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ phụ. Tàu có 3 máy phụ. tiêu thụ động của cơ chính và động cơ phụ Hình 4. Lưu dồ thuật toán tính định mức dầu bôi trơn tiêu thụ động của cơ chính và động cơ phụ 118 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 Trong đó: + CTimp: Lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ + CTB: Lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ phụ. Tàu có 3 máy phụ. BCB: Lượng nhiên liệu tiêu thụ của tàu trong chuyến + CCB: Lượng nhiên liệu tiêu thụ chuyến biển biển. theo tính toán (kg). + CĐTCB Lượng nhiên liệu tiêu thụ của cả đội tàu + CA suất chi phí nhiên liệu riêng trên công thực trong chuyến biển. hiện của thiết bị. + Kkt: hệ số ảnh hưởng của tình trạng kỹ thuật 6.3. Lưu đồ thuật toán tính tuổi thọ các cặp lắp ghép động cơ đến lượng nhiên liệu tiêu thụ. cơ bản của động cơ chính: Hình 5. Lưu đồ thuật toán tính tuổi thọ các cặp lắp ghép cơ bản của động cơ chính + Uđm: Cường độ hao mòn của chi tiết ở chế độ Trong đó: định mức. + Tđm: Tuổi thọ của chi tiết ở chế độ định mức. + ΔStk Giá trị khe hở cặp lắp ghép hao mòn sau + S : Giá trị khe ban đầu của cặp lắp ghép. chuyến biển thứ k. 0 + ΔSk Lượng hao mòn cặp lắp ghép còn lại. + Stk Giá trị khe hở cặp lắp ghép hao mòn sau + Tk Tuổi thọ còn lại của cặp lắp ghép. chuyến biển hiện tại k. +Tdk Số thời gian dự kiến làm việc của động cơ. + KT: Hệ số xét ảnh hưởng đặc trưng quá trình 6.4. Lưu đồ thuật toán chẩn đoán tình trạng kỹ thuật tải đến tuổi thọ chi tiết. của động cơ: Hình 6. Lưu đồ thuật toán chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của động cơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 119 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 7. Kết quả áp dụng mô hình quản lý kỹ thuật vào thực tế sử dụng của tàu TS22 Bảng 1. Kết quả tính toán lượng nhiên liệu CB3 tàu TS22 a. Động cơ chính 6L350PN Bgđm (kg/giờ) Bg3qđđv (kg) Btt3 (kg) Bgtt3 (kg/giờ) Bgqđđv2 (kg/giờ) β3 bA3 162 41703,84 37716,12 97,54 107,85 1,11 0,23 b. Động cơ phụ 6135: B B B B gđm g3qđđv tt3 B (kg/giờ) gqđđv2 β b (kg/giờ) (kg) (kg) gtt3 (kg/giờ) 3 A3 23,24 12828,48 12828,48 23,24 23,24 1,00 0,17 Bảng 2. Kết quả tính toán lượng dầu bôi trơn động cơ chính 6L350PN (Chuyến biển 3, trong nhiệm vụ Bảo vệ tàu thăm dò dầu khí) và động cơ phụ 6.135C Máy chính 1: 6L350PN Máy phụ 1: 6.135C Cz 0,16 Cz 0,06 Cy 2,52 Cy 0,4019 Cn 0,0032 Cn 0,0012 Cmgiờ 2,68 Cmgiờ 0,46 CmttCB 1038,59 CmttCB 254,69 CmCBQĐĐV 1251,12 CmCBQĐĐV 384,85 CmCBQĐĐV/ CmttCB 1,2 CmCBQĐĐV/ CmttCB 1,51 Trong đó: + Cz: Lượng DBT do già hóa (kg/giờ), Cy: Lượng DBT do cháy (kg/giờ), Cn: Lượng DBT do mất mát (kg/giờ), Cmg: Lượng DBT giờ (kg/giờ), CmCBQĐĐV: Lượng DBT chuyến biển do đơn vị quy định (kg), CmttCB: Lượng DBT chuyến biển tính toán (kg). Bảng 3. Kết quả tính toán tuổi thọ một số cặp lắp ghép cơ bản động cơ chính 6L350PN (Qua 9 chuyến biển) Giá trị khe hở (S ) và giá trị khe hở giới hạn (Sgh) Tuổi thọ còn lại của cặp lắp ghép t S T 1.Cặp lắp ghép PT-XL S (mm) 1. PT-XL k (mm)t gh (giờ) Phần đỉnh 2,465 3,0 Phần đỉnh 8166 Phần thân trên 1,732 2,5 Phần thân trên 8166 Phần thân dưới 0,996 1,5 Phần thân dưới 8166 Phần dẫn hướng 0,775 1,0 Phần dẫn hướng 8175 2. Khe hở miệng Xec măng trong Xilanh 2,559 3,5 2. Khe hở miệng Xec măng trong Xilanh 8254 Từ kết quả tính toán trên có nhận xét như sau: phản ánh đúng thực tế làm việc của động cơ phụ: - Kết quả thực nghiệm tính toán và dự toán, tải luôn luôn ổn định, tình trạng kỹ thuật động cơ lượng nhiên liệu, lượng DBT tiêu thụ động cơ chính bình thường). của tàu TS22 trong 2 chuyến biển thứ 3 và chuyến - Giá trị khe hở cặp lắp ghép Piston - Xilanh và biển thứ 9, bằng phương pháp đã xây dựng nêu khe hở miệng xecmang trong xilanh sau 9 chuyến trên đã cho kết quả khả quan phù hợp với thực biển của động cơ chính nằm trong giới hạn cho tế. Hệ số sử dụng nhiên liệu β của động cơ chính phép. Đối với tiêu chí này, cho tới nay tại đơn vị sử 6L350PN, có sự sai lệch lớn (1,10 ≤ β ≤ 1,13), điều này chứng tỏ ĐMNL do đơn vị quy định chưa phù dụng, chưa quy định là đưa chỉ tiêu này vào để đánh hợp vì chỉ dựa vào lượng tiêu thụ nhiên liệu ở chế giá tình trạng kỹ thuật động cơ; cho nên việc đánh độ định mức. giá tình trạng kỹ thuật của tàu trước và sau khi đi - Đối với động cơ phụ 6.135C (trong chuyến biển, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và phán đoán biển 3) ở trong giới hạn cho phép (điều này chủ quan của cán bộ làm công tác kỹ thuật. 120 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2015 IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ đo lượng chi phí nhiên liệu thực tế, thì phương pháp 1. Kết luận tính ĐMNL tiêu thụ đã xây dựng trong đề tài, có thể - Xây dựng được mô hình quản lý kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu về tính ĐMNL của đơn vị. HTĐL-ĐTVTTS, sử dụng phương pháp xác suất 2. Kiến nghị thống kê nhằm thực hiện mục tiêu nêu trên phù hợp - Sử dụng máy tính để lập trình phương pháp với thực tế sử dụng và quản lý ĐTVTTS. Mô hình tính toán mô hình quản lý kỹ thuật HTĐL-ĐTVTTS, này sẽ làm cơ sở đề ứng dụng công nghệ thông tin nhằm nâng cao độ chính xác tính toán và hiệu quả viết chương trình phần mềm tính toán. sử dụng đội tàu. - Lượng nhiên liệu tính toán theo phương pháp - Cơ quan kỹ thuật đơn vị nên sớm có văn bản, trong đề tài cho kết quả hợp lý, điều đó khẳng định hướng dẫn các tàu trong ĐTVTTS, từng bước áp quá trình lập luận cũng như tính toán đảm bảo được dụng phương pháp này, để góp phần nâng cao hiệu yêu cầu đặt ra đối với ĐTVTTS. Trong điều kiện quả quản lý tình trạng kỹ thuật của động cơ nói riêng hiện nay các tàu trong ĐTVTTS, chưa lắp đồng hồ và của cả HTĐL nói chung. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phạm Hùng Thắng (1990), Những vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng trữ lượng nhiên liệu năng lượng thiết bị năng lượng của hạm đội tàu đánh cá Việt Nam, Luận án Phó Tiến sĩ Khoa học kỹ thuật - Kaliningrad. 2. Saghin V.V (1978), Những nghiên cứu và đề xuất về vấn đề nâng cao độ tin cậy và tính kinh tế động cơ dieseỉ tàu thủy, Luận án Tiến sĩ Khoa học kỹ thuật, Kaliningrad. 3. Saghin V.V (1979), Kiểm tra hiệu quả sử dụng và định mức chi phí nhiên liệu trên tàu và xí nghiệp đánh cá, Kaliningrad. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 121