"ဖရာမို အမူ 'ပို' ေပမယ္႔ 'ဂရင္း' ေပမို႔၊ အန္ကယ္ကေတာ႔ 'ႀကိဳက္' ပါတယ္ - (၁) " (Framo hydraulic cargo pumping system) 

(tanker green fleet တခုမွ၊ ညီငယ္ေတြနဲ႔ ဆံု သမို႔၊ သေဘ္ာဘယ္လို၊ ေမာင္းသလဲလို႔၊ ေမးတဲ႔အခါ၊ engine နဲ႔ 640 volts generator ကို 'ဆက္'၊ ရလာတဲ႔ output ကိုမွ၊ drive သံုးကာ၊ motor မွတဆင္႔၊ propeller လည္ေစသလို၊ cargo pumps ေတြေနရာမွာေတာ႔၊ framo hydraulic cargo pumping system သာ၊ သံုးထားပါသတဲ႔။

ဒီေတာ႔လည္း၊ လြန္ခဲ႔တဲ႔၊ အနွစ္ (၂၀) ေကၽာ္ေလာက္က၊ 3.3 KV သံုးထားတဲ႔၊ tanker သေဘ္ာေလာက္သာ၊ ၿမင္ဖူးရွာသူ၊ old green အန္ကယ္ႀကီးခမၽာ၊ ႀကိဳက္ရပါေတာ႔တယ္။  တကယ္ေတာ႔ green technology ဆိုတာ၊ emission control, wast control နဲ႔ pollution control အစရိွတဲ႔၊ သဘာဝပတ္ဝန္းကၽင္မွာ၊ ညစ္ညမ္းမွဳၿဖစ္ေစနိဳင္မယ္႔၊ ကိစၥေတြကို၊ ထိန္းခၽဳပ္ ကန္႔သတ္ၿခင္းသာမက၊ စြမ္းအင္ေတြကို၊ အေလအလြင္႔မရိွေစပဲ၊ ထိထိေရာက္ေရာက္၊ အသံုးခၽနိဳင္ရန္၊ energy efficiency management စီမံခန္႔ခြဲမွဳေတြနဲ႔လည္း၊ ဆက္စပ္၊ ပက္သက္ေနပါတယ္။

ဥပမာ၊ သမရိုးကၽ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳေနႀကတဲ႔၊ 60 watts bulb မီးလံုးေတြေနရာမွာ၊ 8 watts energy saving မီးလံုးေတြ၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ စြမ္းအင္ေခၽြတာရာေရာက္သလို၊ သက္တမ္း ပိုႀကာ၊ အသံုးခံနိဳင္ေပသမို႔၊ wast control ေဆာင္ရြက္ၿခင္းလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

ဟိုတေန႔ဆီကေတာ႔၊ တူေတာ္ေမာင္တဦးက၊ ေရနံတင္သေဘ္ာေတြမွာ၊ သံုးႀကတဲ႔၊ "framo hydraulic cargo pumping system" အေႀကာင္းေလး၊ ေၿပာၿပပါလားဆိုၿပီး၊ old green အန္ကယ္ႀကီးကို၊ အမွာပါးလာေပသမို႔၊ "ဖရာမို အမူ ပို ေပမယ္႔ ဂရင္း ေပမို႔၊ အန္ကယ္ကေတာ႔ ႀကိဳက္ ပါတယ္" ဆိုကာ၊ ႀကံဳခဲ႔ဖူးတဲ႔ framo အေႀကာင္း၊ post တင္လိုက္ရပါေတာ႔တယ္။)

(Reference, Thanks and Credit to : (1) - Service manual for cargo pumping system by Framo., (2) - Basic Control Theory : Steam Engineering Tutorial Notes.

Remark : All publications and images herein this pages are for use of educational purpose only. The owner of this pages is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.)

"Framo" ဆိုတာ၊ product name အမည္သညာၿဖစ္ပါတယ္။ "Framo hydraulic cargo pumping system" အေႀကာင္း၊ မေၿပာခင္၊ positive displacement pump နဲ႔ variable displacement pump အေႀကာင္းေၿပာပါရေစ။  rotary နဲ႔ reciprocating pumps ေတြဟာ၊ positive displacement pump ေတြ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ pump အတြင္းရိွ၊ pumping elements အစိတ္အပိုင္းေတြရဲ႕၊ လည္ပတ္၊ ေရြွ႕လၽားမွဳအႀကိမ္အရည္အတြက္၊ one cycle တိုင္းမွာ၊ pump ရဲ႕ suction မွ၊ စီးဝင္လာမယ္႔၊ fluid volume အရည္ထုထည္ ပမာဏအတိုင္း၊ pump ရဲ႕ discharge မွ၊ စီးဆင္းသြားေစမယ္႔ pumps ေတြကို၊ positive displacement pump အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။

positive displacement pumps ေတြဟာ၊ လည္ပတ္ေရြွ႕လၽားမွဳလားရာ direction of rotation or direction movement (၁) မၽိဳးတည္းၿဖင္႔သာ၊ အလုပ္လုပ္ပါတယ္။ pump အတြင္းရိွ၊ pumping elements အစိတ္အပိုင္းေတြ၊ အထိုင္ခၽထားတဲ႔၊ shaft ရဲ႕ လည္ပတ္မွဳနံွဳးထား revolution ကို၊ ေၿပာင္းလဲၿခင္းၿဖင္႔၊ pump ရဲ႕ suction မွ၊ စီးဝင္လာမယ္႔၊ fluid volume အရည္ထုထည္ပမာဏနဲ႔၊ pump ရဲ႕ discharge မွ၊ စီးဆင္းသြားမယ္႔၊ အရည္ထုထည္ပမာဏတို႔၊ ေၿပာင္းလဲေပးနိဳင္တဲ႔၊ pumps ေတြကို၊ variable displacement pump အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။

variable displacement pump ေတြဟာ၊ လည္ပတ္လားရာ direction of rotation (၂) မၽိဳးၿဖင္႔၊ အလုပ္လုပ္ပါတယ္။ အလြယ္တကူ၊ ဥပမာေပးရလၽွင္၊ axial piston pump ကို၊ variable displacement pump အၿဖစ္သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။ variable displacement pumps ေတြဟာ၊ "reversible" acting ၿဖင္႔၊ အလုပ္လုပ္နိဳင္တဲ႔အတြက္၊ ၿပင္ပမွ fluid pressure ေပးသြင္းၿခင္းၿဖင္႔၊ hydraulic motor အေနနဲ႔လည္း၊ ေၿပာင္းလဲ၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။

Framo hydraulic cargo pumping system ဟာ၊ cargo tank တိုင္းမွာ၊ hydraulic motor driven cargo pump ေတြ၊ တတ္ဆင္ၿပီး၊ ballast pumps, tank cleaning pumps, portable pumps ေတြ အပါအဝင္၊ အၿခား consumers ေတြနဲ႔အတူ၊ hydraulic ring line system ၿဖင္႔၊ ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ hydraulic power unit မွတဆင္႔၊ ေမာင္းနွင္အသံုးၿပဳတဲ႔၊ system ၿဖစ္ပါတယ္။ Fig. (1) မွာ၊ Framo hydraulic cargo pumping system တခုကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

Fig. (1) - Framo hydraulic cargo pumping system

cargo tank ရဲ႕၊ ေအာက္ေၿခမွာ၊ single stage centrifugal pump တလံုးကို၊ submerged cargo pump အၿဖစ္၊ တတ္ဆင္ထားတဲ႔အတြက္၊ impeller ဟာ၊ cargo tank ရဲ႕၊ ေအာက္ေၿခ tank top နဲ႔၊ နီးကပ္ေနၿပီး၊ pumping performance နဲ႔၊ stripping performance ေတြလည္း၊ ပိုမိုေကာင္းမြန္လာပါတယ္။ single stage centrifugal pump ကိုေတာ႔၊ variable displacement pump ၿဖစ္တဲ႔၊ axial piston pump ၿဖင္႔၊ ေမာင္းနွင္လည္ပတ္ေစပါတယ္။ "reversible" acting ၿဖင္႔၊ အလုပ္လုပ္နိဳင္တဲ႔အတြက္၊ ၿပင္ပမွ fluid pressure ေပးသြင္းၿခင္းၿဖင္႔၊ hydraulic motor အေနနဲ႔၊ ေၿပာင္းလဲ အသံုးၿပဳၿခင္းလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

hydraulic motor အေနနဲ႔၊ ေၿပာင္းလဲ၊ အသံုးၿပဳထားတဲ႔၊ swash plate designed axial piston pumps ေတြရဲ႕၊ pump displacement တနည္းအားၿဖင္႔၊ variable displacement ကိုေတာ႔၊ pressure regulator ေတြမွတဆင္႔၊ hydraulically controlled အၿဖစ္၊ ထိန္းေကၽာင္း လည္ပတ္ေစပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္႔၊ hydraulic motor အေနနဲ႔၊ ေၿပာင္းလဲ၊ အသံုးၿပဳထားတဲ႔၊ axial piston pumps ေတြရဲ႕၊ speed ကိုလည္း၊ control lever ေတြအသံုးၿပဳကာ၊ ထိန္းေကၽာင္းလည္ပတ္ေစပါတယ္။ Fig. (2) မွာ၊ swash plate designed axial piston pump ကို၊ ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

 Fig. (2) - Swash plate design axial piston pump

Framo hydraulic cargo pumping system မွ၊ hydraulic section ကို၊ cofferdam အသီးသီးမွာ၊ segregates အေနနဲ႔၊ သီးၿခားခြဲကာ၊ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔၊ hydraulic fluid leakage ယိုစိမ္႔မွဳမွတဆင္႔၊ cargo ေတြနဲ႔၊ hydraulic fluid တို႔၊ ေရာေနွာမသြားေစရန္၊ ႀကိဳတင္ကာကြယ္၊ ထားၿခင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။

hydraulic power unit ကိုေတာ႔၊ electric motor သို႔မဟုတ္ diesel engine driven hydraulic power packs အၿဖစ္၊ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ hydraulic fluid သန္႔ရွင္းစင္ႀကယ္ၿပီး၊ desired range temperature အတြင္း၊ ရိွေနေစရန္ full flow filter နဲ႔ cooler တို႔ကို၊ main return line မွာ၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳထားပါတယ္။ 

အသံုးၿပဳထားတဲ႔ system ဟာ၊ open loop system ၿဖစ္တဲ႔အတြက္၊ system ရပ္နားထားစဥ္၊ (2-6 bar) ပမာဏရိွ၊ pressurized အေၿခအေန၊ ၿဖစ္ေပါါေနေစရန္၊ jockey သို႔မဟုတ္ feed pump တလံုးၿဖင္႔၊ ထိန္းသိမ္းေပးထားပါတယ္။

hydraulic system ရဲ႕ open loop နဲ႔၊ closed loop ဆိုတာကိုလည္း၊ အေႀကာင္းသင္႔သမို႔၊ ေၿပာပါရေစ။ main return line မွ၊ power pack သို႔၊ un-pressurerized အေနနဲ႔၊ fluid ၿပန္လည္စီးဝင္လာမယ္႔ hydraulic system ကို၊ open loop system အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္ၿပီး၊ main return line မွ၊ power pack သို႔၊ pressurized အေနနဲ႔၊ fluid ၿပန္လည္စီးဝင္လာမယ္႔ hydraulic system ကိုေတာ႔၊ closed loop system အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။

Framo hydraulic cargo pumping system ကို၊ CCR မွတဆင္႔၊ integrated control system အေနနဲ႔၊ အသံုးၿပဳနိဳင္သလို၊ local မွာ၊ control valves ေတြ၊ တတ္ဆင္ၿပီးေတာ႔လည္း၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။ integrated control system အေနနဲ႔၊ အသံုးၿပဳနိဳင္ရန္၊ programmable logic control (PLC) တတ္ဆင္ထားသလို၊ alarm system နဲ႔ power supply system တို႔ကိုလည္း၊ ထည္႔သြင္းထားပါတယ္။

alarm system ကို၊ shut down နဲ႔ pre-warning indication ဆိုၿပီး၊ ခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ power supply system မွာ၊ separate power feeders (၂) ခုဆိုတဲ႔၊ main and back-up unit တို႔၊ ပါဝင္ၿပီး၊ DC 24 အသံုးၿပဳထားပါတယ္။

Framo hydraulic cargo pumping system အေႀကာင္း၊ မဆက္ခင္၊ proportional, integral နဲ႔ derivative control method ေတြထဲမွ၊ hydraulic control system ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳႀကတဲ႔၊ proportional control method အေႀကာင္း၊ အနည္းငယ္၊ ေဖာ္ၿပပါရေစ။

(တူကေလးကFramo hydraulic cargo pumping system မွ၊ "proportional valve driver card" ဆိုတဲ႔၊ "controller" အေႀကာင္းေမးတဲ႔အခါ၊ လြန္ခဲ႔တဲ႔ (၁၀) နွစ္ေကၽာ္ ကာလမၽားဆီက၊ သေဘ္ာသား ဘဝမွာ၊ ေနာက္ဆံုးစီးခဲ႔တဲ႔၊ bulk carrier တစီးကို၊ သတိရမိပါတယ္။)

Tsuji crane (၄) လက္တတ္ထားတဲ႔၊ သေဘ္ာၿဖစ္သလို၊ No. (3) crane ဟာ၊ slewing movement နဲ႔၊ လည္ပတ္ၿပီး၊ ရပ္တန္႔စဥ္မွာေတာ႔၊ တိကနဲ မရပ္ပဲ၊ ဘယ္နဲ႔ညာ ရမ္းကာ၊ ေဆာင္႔ႀကီးေအာင္႔ႀကီး ရပ္ ပါသတဲ႔။ ေဆာင္႔ႀကီးေအာင္႔ႀကီး ရပ္ေပသမို႔၊ slewing gear box casing လည္း၊ ကြဲအက္ကာ၊ gear oil ေတြ အၿပင္ထြက္ကုန္ပါၿပီ။ 

 Fig. (3) - Proportional valve driver PCB card

slewing gear box ကို၊ "reversible" acting ၿဖင္႔၊ အလုပ္လုပ္နိဳင္တဲ႔၊ swash plate designed axial piston pump ကို၊ hydraulic motor အေနနဲ႔၊ အသံုးၿပဳကာ၊ လည္ပတ္ေစပါတယ္။ joy stick ရိွ၊ potentiometer မွ၊ ရရိွလာတဲ႔ slewing command signal ကို၊ PLC unit သို႔၊ ေပးသြင္းၿပီး၊ ရရိွလာတဲ႔ out put ကို၊ proportional valve driver card က၊ amplified ၿပဳလုပ္ပါတယ္။ Fig. (3) မွာ၊ proportional valve driver card ကို၊  ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

ရရိွလာတဲ႔ output signal ကိုေတာ႔၊ slewing proportional pressure control valve သို႔၊ ထပ္မံေပးသြင္းကာ၊ "reversible" acting ၿဖင္႔၊ အလုပ္လုပ္နိဳင္တဲ႔၊ swash plate designed axial piston pump ကို၊ hydraulic motor အေနနဲ႔၊ အသံုးၿပဳ၊ လည္ပတ္ေစၿခင္းလည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

hydraulic control system ေတြအတြက္၊ အသံုးၿပဳႀကတဲ႔၊ proportional control method ဟာ၊ basic continuous control mode ၿဖစ္ပါတယ္။ proportional band ပမာဏ ႀကီးမားတဲ႔အခါ၊ control system မွာ၊ stable ပိုမိုၿဖစ္ေပါါေစၿပီး၊ offset တန္ဘိုးပိုမိုႀကီးမားတာ၊ ေတြ႔ရမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။  အလားတူ၊ proportional band ပမာဏေသးငယ္တဲ႔ အခါမွာေတာ႔၊ control system မွာ၊ stable ေလၽွာ႔နည္းၿပီး၊ offset တန္ဘိုးလည္း၊ ေသးငယ္သြားတာကို၊ ေတြ႔ရမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။

P band လို႔ေခါါတဲ႔၊ proportional band ရဲ႕၊ အလယ္မွာ၊ set valve (Xp) ရိွေနၿပီး၊ adjust အေနနဲ႔၊ တိုက္ရိုက္ခၽိန္ညိွလို႔ရပါတယ္။ (Xp) ကို၊ increased ၿပဳလုပ္ႀကည္႔တဲ႔အခါ၊ gain ပမာဏေသးငယ္သြားၿပီး၊ sensitive response ကၽဆင္းကာ၊ stability ပိုမို၊ ေကာင္းမြန္ လာမွာၿဖစ္ပါတယ္။

(Xp) ကို decrease လုပ္ႀကည္႔ရင္ေတာ႔၊ gain ပမာဏပိုမိုႀကီးမားလာၿပီး၊ sensitive response ပိုေကာင္းလာမွာၿဖစ္ပါတယ္။ အကယ္၍ gain တန္ဘိုးပမာဏ ႀကီးမားလြန္းတဲ႔အခါ၊ oscillation နဲ႔ unstable control condition သို႔ေရာက္ရိွ သြားနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ (Xp) တန္ဘိုးကို၊ limit ၿပဳလုပ္ေပးရန္၊ လိုအပ္ပါတယ္။  set point (Sp) ဟာ၊ static value သို႔မဟုတ္ varying value ၿဖစ္နိဳင္သလို၊ system out put နဲ႔လည္း၊ ကိုက္ညီရန္၊ လိုအပ္ပါတယ္။ Fig. (4) မွာ၊ proportional control ကို၊  ဥပမာအၿဖစ္၊ ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။

 

Fig. (4) -  Proportional control

control process တခုကို၊ plant သို႔မဟုတ္ system လို႔လည္း၊ ေခါါႀကပါတယ္။ proportional control method အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊  အနည္းဆံုး input တခု၊ ရိွရမွာၿဖစ္သလို၊ measurement ၿပဳလုပ္ဖို႔ output တခု၊ ရိွရန္လိုအပ္ပါတယ္။

control process input ဟာ၊ controller output သို႔မဟုတ္၊ controller variable (Cv) နဲ႔ တိုက္ရိုက္၊ ဆက္သြယ္ေနပါတယ္။ process output ကို၊ process variable (Pv) သို႔မဟုတ္ measured variable (Mv) အၿဖစ္ေဖာ္ၿပႀကၿပီး၊ system output သို႔မဟုတ္ measurement လို႔လည္း၊ ေခါါႀကပါတယ္။

error ဆိုတာကေတာ႔ set point (Sp) တန္ဘိုးမွ၊ process output တန္ဘိုးကို၊ နွဳတ္ယူၿခင္းၿဖင္႔၊ ရရိွလာမယ္႔၊ ပမာဏၿဖစ္ပါတယ္။ တနည္းအားၿဖင္႔ desired set-point မွ၊ process ဟာ၊ ဘယ္ေလာက္အထိ၊ deviates အေနနဲ႔၊ ေသြဖီ သြားသလည္းဆိုတာကို၊ ေဖာ္ၿပၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ error တန္ဘိုးပမာဏသိမွသာ၊ controller ဟာ၊ process ကို၊ desired set point သို႔၊ ၿပန္လည္ထိန္းေႀကာင္းေပးနိဳင္မွာ၊ ၿဖစ္ပါတယ္။

error signal ကို၊ controllers ေတာ္ေတာ္မၽားမၽားမွာ၊ input signal အေနနဲ႔အသံုးၿပဳပါတယ္။ တခၽိဳ႕ controller ေတြမွာေတာ႔၊ proportional, integral and derivative parts လို႔ေခါါတဲ႔၊ set-point weighting ေတြကို၊ အသံုးၿပဳထားတာ၊ ေတြ ႔ရပါတယ္။ အဲဒီ controller ေတြမွာ၊ set-point နဲ႔ measured value တို႔ကို input (၂) ခုအေနနဲ႔ အသံုးၿပဳထားၿပီး 2-DOF controllers ေတြလို႔၊ ေခါါႀကပါေသးတယ္။

controller ရဲ႕ proportional action ကိုေၿပာတ႔ဲအခါ၊ proportional gain ၿဖင္႔ ရည္ညြွန္းေလ႔ရိွပါတယ္။ proportional gain ဟာ၊ set-point (Sp) နဲ႔ system output (Pv) တို႔ႀကားမွ၊ ၿခားနားခၽက္ ၿဖစ္ၿပီး၊ တနည္းအားၿဖင္႔ error လည္း၊ ၿဖစ္ပါတယ္။ gain ကို သေက္တ "K" နဲ႔ ေဖာ္ၿပၿပီး၊ controller ရဲ႕ output အၿဖစ္၊ သတ္မွတ္ပါတယ္။ လက္ေတြ႔မွာေတာ႔၊ controller output အေနနဲ႔ limited အကန္႔အသတ္ရိွရန္၊ လိုအပ္ၿပီး၊ controller ရဲ႕ own limitations အေနနဲ႔၊ ထည္႔သြင္းထားတာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။ controller ေတြမွာ maximum output (U max) နဲ႔ minimum output (U min) တို႔ပါရွိပါတယ္။

proportional valve driver card မွ၊ set valve (Xp) နဲ႔၊ gain တို႔ကို၊ ၿပန္လည္၊ ခၽိန္ညိွတဲ႔အခါ၊ ေဆာင္႔ႀကီးေအာင္႔ႀကီး ၿဖစ္ေနတဲ႔၊ crane ဟာ၊ ေခၽာေမြ႔ညင္သာစြာၿဖင္႔၊ slewing movement ေတြ၊ ေဆာင္ရြက္သြားနိဳင္ပါေတာ႔တယ္။