Đồ án Trang thiết bị tàu contatner 700TEU – đi sâu nghiên cứu hệ thống truyền động điện chân vịt phụ và tính toán điện trở khởi động

hiện theo một chương trình định trước và được quyết định bởi thiết bị chương trình. Phát lệnh đốt (do người thực hiện bật công tắc, ấn nút điều khiển cấp nguồn cho mạch phía sau)  thiết bị chương trình hoạt động. Mở cửa gió bật quạt gió để thổi sạch khí CO, CO2 ra khỏi lò đồng thời cấp khí O2 cho lò đảm bảo quá trình cháy an toàn của lò. Biến áp đánh lửa hoạt động cùng với dầu mồi (hoặc dầu đốt được hâm nóng) phun vào lò sẽ có 2 khả năng: - Cháy thành công: Ngọn lửa xuất hiện thông qua quang điện trở hoặc rơle quang điện phản hồi về ngắt biến áp đánh lửa, ngắt phun dầu mồi chuyển sang dầu đốt. Báo cháy thành công bằng đèn. Đồng thời mở thêm le gió đưa thêm gió vào lò và khi đó thiết bị chương trình dừng lại ở một vị trí nhất định sau khi thực hiện xong. Đồ án tốt nghiệp 43 - Cháy không thành công: Tự động dừng đốt lò. Tắt phun dầu vào buồng đốt. Tắt biến áp đánh lửa. Vẫn duy trì quạt gió hoạt động trong một khoảng thời gian để thổi các khí dư ra ngoài. Thiết bị chương trình có điện quay trở lại trạng thái ban đầu thực hiện cho lần đốt sau. Sau 3  4 lần đốt không thành công hệ thống sẽ tự động dừng đốt và báo động bằng chuông , và hiển thị báo động trên màn hình . Nếu hệ thống có sự cố phải khắc phục , hoặc sửa chữa xong , ấn hoàn nguyên mới có thể đốt lò trở lại. + Chức năng tự động điều chỉnh áp suất hơi Trong quá trình vận hành nồi hơi, áp suất hơi là một thông số rất quan trọng cần được điều khiển. Yêu cầu duy trì áp suất luôn phải trong giới hạn cho phép. Pmin ≤ Phơi ≤ Pmax Quá trình điều chỉnh áp suất hơi được thực hiện bằng cách khi Ph đạt giá trị nhất định thì dừng đốt và khi áp suất giảm đến giới hạn thì nồi hơi tự động đốt lại. Thực hiện đốt 1 cấp - Đốt. - Dừng đốt. - Đốt lại. Phương trình thuật toán điều khiển dạng tổng quát: Đ(t) = Pmin + Đ(t-1) .P - max. Hình 3.3 Sơ đồ thuật toán tự động duy trì áp suất hơi Thực hiện đốt 2 cấp - Đốt cao. - Đốt thấp. - Dừng đốt. - Đốt lại. Đồ án tốt nghiệp 44 Phương trình thuật toán điều khiển. V1(t) = P1min + V1(t-1).P - max. V2(t) = P*1min + P2min .V1(t) + V2(t-1).P - 2max. Dùng hai cảm biến áp suất hơi dạng vi sai mỗi cảm biến đặt 2 ngưỡng P1min , P1max và P2min , P2max . Khi đó chúng phải thoả mãn điều kiện : P1min < P2min < P2max < P1max. Sơ đồ logic như hình vẽ: Hình 3.4 Sơ đồ thuật toán đốt hai cấp + Chức năng báo động và bảo vệ nồi hơi - Mức nước trong nồi hơi giảm quá thấp hoặc quá cao hệ thống sẽ báo động bằng đèn và còi. Nếu mức nước trong nồi quá thấp h < hmin3 ngoài báo động bằng đèn và còi hệ thống sẽ đưa ra tín hiệu ngừng đốt nồi. - Nhiệt độ dầu đốt không đảm bảo. Nếu nhiệt độ dầu đốt không đảm bảo hệ thống sẽ báo động bằng đèn và còi và đồng thời không cho phép đốt nồi. - Áp suất dầu đốt không đảm bảo. Nếu áp suất dầu đốt không đảm bảo hệ thống sẽ báo động bằng đèn và còi và đồng thời không cho phép đốt nồi. Đồ án tốt nghiệp 45 - Quạt gió có sự cố. Khi nồi hơi đang hoạt động mà quạt gió bị sự cố thì sẽ có tín hiệu báo động bằng đèn và còi đồng thời dừng đốt. Nếu nồi hơi chưa hoạt động thì sẽ khống chế không cho đốt. - Mất lửa. Nếu nồi hơi đang hoạt động mà mất lửa thì sẽ cắt dầu đồng thời cho tín hiệu báo động bằng còi và đèn. - Lò đốt không thành công. Nếu trường hợp đốt không thành công thì sẽ có tín hiệu báo động bằng còi và đèn. 3.2.2 - Hệ thống nồi hơi tàu 700 Teu a. Các thông số kỹ thuật chính Thông số của mạch điện: + Điện áp mạch động lực: 3 x 440V. + Điện áp điều khiển mạch contactor rơle 230V, mạch điện tử 24V. + Tần số: 60Hz. b. Giới thiệu các phần tử của mạch điều khiển Trang 10: Q1B: Cầu dao cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Q4B: Aptomat cấp nguồn cho điện trở sấy. Q6B: Aptomat cấp nguồn cho quạt gió. Q8B: Aptomat cấp nguồn cho bơm dầu số 1. Q10B: Aptomat cấp nguồn cho bơm dầu số 2. F12B: Aptomat cấp nguồn cho mạch điều khiển. T12D: Biến áp hạ áp cấp nguồn cho mạch điều khiển. A14E: Bộ biến đổi điện áp từ xoay chiều sang một chiều cấp nguồn nuôi cho các vỉ điện tử. E4G: Điện trở hâm sấy dầu. M6G: Quạt gió. M8G, M10G: Hai bơm cấp dầu. Đồ án tốt nghiệp 46 Trang 11: Q1B, Q3B: Aptomat cấp nguồn cho hai bơm cấp nước. M1G, M3G: Hai bơm cấp nước. M9G: Bơm nước nóng. Trang 22: S2B, S3B: Nút ấn dừng sự cố. S3D: Công tắc thực hiện chức năng RESET hệ thống. S11B: Công tắc chọn dầu DIEZEL. S12B: Công tắc chọn dầu nặng. S14B: Nút thử đèn. K5F, K6F, K7F: Rơle trung gian tham gia vào quá trình Reset hệ thống. K11F, K12F: Rơle cấp nguồn cho bộ cấp dầu nặng, dầu nhẹ. Trang 24: A1D: Bộ biến đổi mức nước. P4D: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi tại buồng điều khiển. P6D: Bộ chỉ báo mức nước thấp. A3B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi có công tắc giới hạn mức nước cao. A6B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi có công tắc giới hạn mức nước thấp và dưới mức 2. A9B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi đồng thời thực hiện chức năng khởi động, dừng, STAND BY bơm cấp nước. Trang 26: A3C : Bộ lấy tín hiệu mức nước thấp. A2B: Bộ lấy tín hiệu mức nước thấp và khếch đại tín hiệu mức nước thấp 1 từ A3C. B11C: Cảm biến áp lực hơi nước cao. K5F, K6F, K7F, K8F, K9F, K10F, K11F: Là các rơle trung gian. Trang27: A3C: Bộ cảm biến tín hiệu mức nước thấp 2. A2B: Bộ lấy tín hiệu và khuếch đại tín hiệu mức nước thấp 2 từ A3C. Đồ án tốt nghiệp 47 Trang 30: A5C: Bộ cảm biến nồng độ muối trong nước nồi hơi. A2A: Bộ lấy tín hiệu và khuếch đại tín hiệu nồng độ muối trong nước nồi hơi. A10A: Bộ cảm biến mức dầu trong nước cấp cho nồi hơi. K3F, K4F, K11F, K12F: Là các rơle thực hiện trung gian. Trang 32: S2A: Công tắc cấp nguồn cho động cơ khuấy nước. M4D: Động cơ khuấy nước có chức năng định lượng tác nhân gây độ cứng của nước. Trang 34: S7D: Là cảm biến mức nước nóng quá thấp. S9D: Là cảm biến mức nước nóng thấp. S11D: Là cảm biến mức nước nóng cao. S2A: Là công tắc chọn chế độ hoạt động cho động cơ lai bơm nước nóng. S2B, S2D: Là các cảm biến cấp nguồn cho động cơ lai bơm nước nóng hoạt động ở chế độ tự động. S2D, S3D, S2E, S3E: Là các nút ấn khởi động và dừng ở chế độ bằng tay. H2F: Là đèn báo hoạt động. Trang 58: S1A, S6A: Công tắc chọn chế độ cho bơm cấp nước (Auto, Manu, Stand by). S2D, S3D, S7D, S8D: Nút khởi động và dừng bơm cấp nước từ xa. S4B, S2E, S9B, S7E: Nút khởi động và dừng bơm cấp nước tại chỗ. H1D, H6D: Đèn báo bơm cấp nước hoạt động. Trang 60: B7C: Áp lực gió vào nồi hơi thấp. S5C: Công tắc đóng khi nồi hơi đã đóng hoàn toàn. 10Q6B: Tiếp điểm bảo vệ quá tải cho động cơ lai quạt gió . Trang 62: Mạch hâm dầu đốt tự động. B2B,B2C : Tiếp điểm của cảm biến nhiệt độ dầu. K1F  K6F: Rơle phụ phục vụ chức năng hâm dầu và báo động. Đồ án tốt nghiệp 48 Trang 64: A7A: Bộ cảm biến lửa. B12G: Mắt lửa. Trang 65: S1A: Công tắc chọn chế độ đốt bằng tay hoặc tự động. S1B: Công tắc thực hiên chế hế độ đốt bằng tay. Trang 66: A7A: Vỉ thực hiện quá trình điều khiển đốt lò ở chế độ tự động.. Trang 68: T4E: Biến áp đánh lửa. B9C: Cảm biến lửa. Y6E: Van điện từ mở đường dầu vòi 1. Trang 69: A2G: Cam chương trình điều khiển 2 vòi đốt. Y14E: Van điện từ mở đường dầu vòi 2. Trang 71: A2D: Bộ biến đổi áp suất hơi. P4D: Bộ chỉ thị áp lực hơi tại buồng điều khiển. A3B: Cảm biến áp lực hơi nước thực hiện chức năng START/STOP vòi 1 (có chỉ báo). A6B: Cảm biến áp lực hơi nước thực hiện chức năng START/STOP vòi 2 (có chỉ báo). Trang 75: S1A, S5A: Công tắc chọn chế độ hoạt động cho bơm cấp dầu AUTO hay MANU. S2C, S2D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 1 từ xa. S3C, S3D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 1 tại chỗ. S6C, S6D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 2 từ xa. S7C, S7D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 2 tại chỗ. H2F: Đèn báo bơm dầu số 1 hoạt động. H6F: Đèn báo bơm dầu số 2 hoạt động. Đồ án tốt nghiệp 49 Trang 80: H1F: Đèn báo nguồn. H4F: Đèn báo bơm dầu số 1 hoạt động. H5F: Đèn báo bơm dầu số 2 hoạt động. H6F: Đèn báo bơm cấp nước số 1 hoạt động. H7F: Đèn báo bơm cấp nước số 2 hoạt động. Trang 81, 82, 83: A2C: Vỉ hiển thị sự hoạt động và báo động các thông số của nồi hơi. Trang 90, 91, 94: Các tín hiệu đầu ra được đưa tới buồng điều khiển máy để thực hiện giám sát các thông số của nồi hơi. c. Nguyên lý hoạt động * Chức năng cấp nước Hệ thống cấp nước được thực hiện bởi 2 bơm cấp nước M1G, M3G với công suất của mỗi bơm là 2,2 KW. Chức năng cấp nước có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động. Ở chế độ cấp nước tự động có thể là một bơm hoạt động, một bơm dự trữ (ở chế độ STANDBY) hoặc là cả 2 bơm cùng hoạt động. Các bơm cấp nước muốn hoạt động được thì nước trong két chứa phải đảm bảo nghĩa là độ mặn cửa nước và nồng độ dầu trong nước phải ở mức cho phép khi đó các rơle trung gian ở trang 30: K3F, K4F, K11F, K12F/30 có điện đóng các tiếp điểm của nó ở trang 26 (13B...13E) sẵn sàng cấp nguồn cho mạch điều khiển cấp nguồn cho bơm nước. + Chế độ cấp nước bằng tay Đóng aptomat Q1B và F12B (trang 10) cấp nguồn tổng và cầu dao cấp nguồn cho mạch điều khiển đèn H1F (trang 80) sáng báo đã có nguồn điều khiển. Đóng aptomat cấp nguồn cho 2 bơm là Q1B và Q3B (Trang 11). Ta có thể chọn bơm 1 hoặc bơm 2 hoạt động bằng cách chuyển công tắc S1A hoặc S6A (trang 58) sang chế độ MANU thì S1A/58 (7 - 8) = 1, S6A/58 = 1 sẵn sàng cho bơm cấp nước hoạt động ở chế độ MANU. Chúng ta có thể khởi động, dừng bơm từ xa hoặc tại chỗ: Khởi động từ xa bơm số 1: Ấn nút S3D/58/3D Rơle K1F/58/1F = 1 Tiếp điểm K1F/58/5B = 1 duy trì K1F. 58K1F/11(1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) = 1 cấp nguồn cho bơm cấp nước số 1 hoạt động. Đèn H1D/58, H4F/80 sáng báo bơm 1 hoạt động. Nhìn Đồ án tốt nghiệp 50 trên thiết bị chỉ báo mức nước nếu mức nước đảm bảo thì dừng bơm bằng cách nhấn nút S2D/58/3D. Ta có thể khởi động, dừng tại chỗ bằng cách nhấn nút S4B/58, S2E/58. Tương tự cho sự hoạt động của bơm số 2. + Chế độ cấp nước tự động: Ở chế độ này sự hoạt động của bơm cấp nước là do mức nước trong két quyết định. Chuyển công tắc S1A/58, S2A/58 sang chế độ AUTO. Ở chế độ này thì 2 bơm không hoạt động cùng một lúc mà một bơm hoạt động thì bơm kia ở chế độ sẵn sàng (Standby). Khi bơm 1 hoạt động bơm 2 ở chế độ Standby, nếu vì lí do nào đó bơm 1 bị sự cố không hoạt động được thì bơm 2 phải tự động khởi động cấp nước lên thông qua tiếp điểm khống chế K1F khống chế bơm 2 (Tương tự bơm 2 khống chế bơm 1 bởi tiếp điểm K6F). Ở chế độ cấp nước tự động này sự hoạt động của bơm cấp nước được điều khiển bởi bộ cảm biến mức nước A3B, A6B, A9B. Nếu mức nước nồi ở mức h  hmin qua bộ cảm biến mức nước A9B tiếp điểm 24A9B/58/14A đóng lại cấp nguồn cho rơle K14F/58 có điện đóng tiếp điểm của nó cấp tín hiệu cho bơm nước hoạt động. Nếu mức nước trong nồi tăng lên và ở mức hmin  h  hmax qua bộ cảm biến mức nước tiếp điểm 24A9B/58/14A vẫn đóng bơm vẫn hoạt động cấp nước vào nồi. Nếu mức nước trong nồi đạt mức h = hmax tiếp điểm 24A9B/58/14A mở ra bơm cấp nước ngừng hoạt động. Trong quá trình nồi hơi hoạt động mức nước giảm xuống hmin h  hmax tiếp điểm 24A9B/58/14A vẫn mở bơm cấp nước vẫn chưa hoạt động trở lại. Nếu mức nước trong nồi giảm xuống mức hmin1  h hmin tiếp điểm 24A9B/58/14A đóng lại và bơm hoạt động trở lại và bộ cảm biến A6B/24 đóng tiếp điểm 24A6B/83/5A cấp tín hiệu đến bộ A2D báo động mức nước thấp. Nếu mức nước trong nồi đạt mức h  hmax bộ cảm biến A3B đóng tiếp điểm 24A3B (7 - 6)/58/4A cấp tín hiệu báo động mức nước trong nồi cao. Nếu mức nước trong nồi ở mức h  hmin1 thì cảm biến A2B/26 mở tiếp điểm A2B/26/7C làm cho K7F/26, K8F/26 mất điện mở tiếp điểm 26K7F/66/1A, 26K8F/66/1B dừng đốt lò và cấp tín hiêu báo động mức nước thấp dưới mức 1. Đồ án tốt nghiệp 51 Nếu mức nước trong nồi ở mức h  hmin2 bộ cảm biến A2B trang 27 mở tiếp điểm 27A2B/26 làm cho K9F/26 ,K10F/26 mất điện cấp tín hiệu báo động mức nước trong nồi thấp dưới mức 2 và đưa tín hiệu tới dừng đốt. * Chức năng hâm sấy dầu Hệ thống nhiên liệu nồi hơi tàu 700TEU sử dụng 2 loại dầu dầu nhẹ và dầu nặng. Do đặc tính của dầu nặng là độ nhớt cao, quá trình phun sương khó khăn nên dầu nặng phải được hâm ở mức nhiệt độ đảm bảo cho quá trình đốt. Nhiệt độ dầu đốt luôn được duy trì ở mức cho phép tmin  t  tmax. Khi chọn dầu nặng công tắc S12B/22/12B được đóng lại cấp điện cho K12F. Tiếp điểm 22K12F/81/4C đóng lại cấp tín hiệu báo hệ thống đang sử dụng dầu nặng. Tiếp điểm 22K12F/94/11E đóng lại đưa tín hiệu tới ECR. Tiếp điểm 22K12F/62/4E = 1, 22K12F/63/7A = 1 sẵn sàng cấp nguồn cho bộ điều khiển hâm sấy các thiết bị của nồi hơi và hâm sấy dầu họat động. Nhiệt độ dầu đốt giảm xuống và ở mức t  tmin thì khi đó tiếp điểm B2B/62/2B,và B2C/62/2C đóng lại  K1F/62 và K4F/62 có điện đóng tiếp điểm 62K2F/10/4C và 62K4F/10/4D đưa điện trở sấy vào hoạt động và dầu luân chuyển qua bầu hâm làm nhiệt độ dầu tăng lên. Tiếp điểm 62K4F/81/6C đóng lại báo điện trở sấy đang hoạt động. Khi nhiệt độ dầu đốt tăng nhưng vẫn ở mức tmin  t  tmax thì tiếp điểm B2B/62/2B,và B2C/62/2C vẫn vẫn đóng và mạch hâm vẫn đang hoạt động và khi nhiệt độ dầu đốt tăng lên t  tmax thì mạch hâm dầu ngừng hoạt động. * Chức năng điều khiển đốt nồi hơi Chức năng điều khiển đốt nồi hơi tàu700TEU có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động. + Chế độ đốt nồi hơi bằng tay - Chuẩn bị: Bật công tắc 22S3D/22 sang vị trí ON cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Khởi động bơm cấp dầu chọn bơm dầu 1 hoặc 2 hoạt động bằng công tắc S1A, S5A/75 sau đó chọn loại dầu bằng cách bật công tắc S11B/22, công tắc S12B/22. Khởi động bơm cấp nước, kiểm tra mạch hâm sấy dầu. Kiểm tra tất cả các điều kiện đốt: Quạt gió, mức nước, nhiệt độ dầu đốt. Khi đốt tất cả các điều kiện sau phải đẳm bảo: Mức nước trong nồi hơi phải đảm bảo. Đồ án tốt nghiệp 52 Nhiệt độ dầu đốt phải đảm bảo. Tất cả các van nồi hơi đã được đóng hoàn toàn. Quạt gió không bị quá tải. Áp lực dầu ở miệng vòi phải đảm bảo. Bộ cảm biến lửa không bị lỗi. Toàn bộ hệ thống không bị lỗi. Khi tất cả các điều kiện trên thoả mãn thì việc đốt lò mới thực hiện được. - Hoạt động Quá trình đốt lò bằng tay được thực hiện trên công tắc S1B/65 theo thứ tự như sau: Bật công tắc S1A/65 sang vị trí MAN. Để thực hiện chức năng đốt lò bằng tay ta tiến hành xoay công tắc S1B .Xoay S1B cấp nguồn cho rơle K4F, K4F có điện, tiếp điểm 65K4F/65/2C mở ra khoá mạch ở chế độ AUTO. Tiếp điểm 65K4F/66/6E đóng lại  rơle K7F/66/7F có điện  tiếp điểm 66K7F/65/6C đóng lại sẵn sàng cho cho mạch điều khiển IGT. Tiếp điểm 66K7F/81/7C = 1 báo tín hiệu cho phép đốt lò và có tín hiệu gửi tới ECR. Tiếp điểm 65K4F/67/5C = 1 rơle 167/5 167/6   FK FK - K6F/67 = 1cấp nguồn cho quạt gió hoạt động thổi sạch khí dễ cháy nổ lưu trữ trong lò, cấp tín hiệu tới vỉ A2C và ECC báo quạt gió đang hoạt động. - K5F/67 = 1 để tạo thời gian trễ khi đưa thông số bảo vệ áp lực cửa gió vào bảo vệ. Tiếp điểm 65K4F/68/1C đóng lại cấp nguồn cho van an toàn Y2D, Y2E. Tiếp điểm 65k4F/69/6B đóng lại sẵn sàng đưa vòi 2 vào hoạt động khi chọn chế độ đốt cả 2 vòi. Sau khi quạt gió hoạt động được 35 (s) thổi sạch khí lưu trữ dễ cháy nổ trong lò ta thực hiện thao tác tiếp theo. Bật công tắc S1B sang vị trí IGT làm cho tiếp điểm S1B (5 - 6) đóng lại làm cho K6F/65 = 1. Tiếp điểm K6F/65/7C đóng lại sau thời gian trễ để sẵn sàng cho phép vòi số 1 phun dầu vào lò. Tiếp điểm 65K6F/68/3C đóng lại sau 15 (s) để cấp nguồn cho biến áp đánh lửa T4E/68/4E và K8F/68/8F. Đồ án tốt nghiệp 53 Bật công tắc S1B sang vị trí NOZ1 (tiếp điểm 7-8 đóng lại) cấp điện cho K7F  67K7F/68 đóng lại cấp điện cho van điện từ Y6E chặn đường dầu vòi 1 tạo áp lực cho dầu phun vào lò. Nhiên liệu kết hợp lửa và gió xảy ra 2 khả năng: Nếu cháy thành công ngọn lửa xuất hiện (quan sát qua mắt lửa) sau15s tiếp điểm K6F/68/3C cắt nguồn biến áp đánh lửa, người vận hành gạt công tắc S1B sang vị trí đốt 2 vòi. Van Y14E/69 có điện đóng đường dầu của vòi 2 tạo áp lực dầu của vòi 2 phun vào lò. Nồi hơi hoạt động ở chế độ đốt cao . Nếu cháy không thành công, ngọn lửa không xuất hiện người vận hành cắt nhiện liệu, và sau một thời gian mới cắt quạt gió để thổi sạch khí lưu trữ trong lò. + Chế độ đốt tự động Chuyển công tắc S1A/65 sang vị trí AUTO, xoay công tắc S1B sang vị trí đưa các contactor K2F, K3F vào hoạt động. Các tiếp điểm chính là : - 65 K2F /66/7B: Đóng lại cấp nguồn cho mạch điều khiển đốt nồi hơi tự động. - K2F/65/4C: Hở mạch khống chế không cho đốt bằng tay. - 65 K2F /67/5B: Đóng lại cấp nguồn cho contactor K6F. Đóng tiếp điểm K6F/10/6C đưa động cơ lai quạt gió vào hoạt động. - 65 K2F/68/4C: Tác động sẵn sàng cấp nguồn cho biến áp đánh lửa. - 65 K2F/68/6C: Đóng lai sẵn sàng cấp nguồn cho cuộn dây điều khiển van. - 65 K2F /69/5B: Sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ quay cam chương trình. - 65 K3F /69/9B: Sẵn sầng cấp nguồn cho động cơ điều khiển van số 1. - 65 K3F /69/10B: Sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ điều khiển van số 1. - 65 K3F/69/12B: Cấp nguồn cho cho động cơ điều khiển van số 2. Nếu các điều kiện đốt được thảo mãn, khối A7A/67 đưa tín hiệu đến Rơle thời gian K1F, tiếp điểm K1F/67/5A) đóng lại cấp nguồn cho quạt gió hoạt động . Sau 30s có tín hiệu cấp nguồn cho biến áp đáng lửa hoạt động. Biến áp đánh lửa hoạt động được 5s thì cấp nguồn cho van dầu số 1 hoạt động . Nếu đốt thành công thì mắt lửa đưa tín hiệu về khối A7A để cắt tín hiệu đến biến áp đánh lửa , biến áp đánh lửa ngừng hoạt động . Nếu đốt không thành công mắt lửa đưa tín hiệu đến khối A7A cấp nguồn cho Rơle K9F/64/9F, K10F/64/10F, cấp nguồn báo lỗi lửa và cấp tín hiệu tới khối ECR báo động . Đồng thời ngừng cấp tín hiệu đốt tự động nên nồi hơi ngừng đốt. Quạt gió thì vẫn được duy trì một thời gian sau mới ngừng hoạt động. Đồ án tốt nghiệp 54 * Chức năng điều chỉnh và duy trì áp suất hơi Trong quá trình đốt, áp suất hơi sẽ tăng dần lên hoặc trong quá trình đem hơi đi sử dụng áp suất hơi giảm dần xuống. Do đó cần có bộ điều chỉnh áp suất hơi để duy trì áp suất hơi trong giới hạn cần thiết cho yêu cầu yêu cầu khai thác. Bộ điều chỉnh áp suất hơi nồi hơi tàu 700TEU do bộ biến đổi áp suất hơi A2D và công tắc giới hạn A3B, A6B/71 và cảm biến áp suất hơi cao B11C/26/11C) điều khiển. Áp suất hơi luôn được chỉ báo ở buồng điều khiển qua bộ chỉ báo P4D/71. + Giả sử chọn chế độ đốt trên 1 vòi (vòi 1). Áp suất hơi luôn được duy trì ở mức Pmin  P Pmax, áp suất hơi do bộ biến đổi áp suất hơi và công tắc giới hạn A3B. Nếu áp suất hơi PPmin qua bộ biến đổi áp suất hơi tiếp điểm 71A3B/60/11A đóng lại cấp điện cho K11F/60  60K11F/66/14B = 1 cấp tín hiệu cho bộ A7A điều khiển đốt lò. Khi áp suất hơi tăng và ở mức Pmin  P  Pmax bộ điều khiển A7A vẫn đưa ra tín hiệu đốt lò. Khi áp suất hơi tăng đến mức P = Pmax tiếp điểm 71A3B/60/11A mở ra cắt tín hiệu cho bộ A7A. Bộ A7A đưa tín hiệu ngừng đốt lò. Trong quá trình đem hơi đi dùng áp suất hơi giảm xuống và ở mức Pmin  P  Pmax tiếp điểm 71A3B/60/11A vẫn mở bộ điều khiển A7A vẫn chưa đưa ra tín hiệu đốt trở lại. Nếu áp suất hơi giảm xuống mức P  Pmin tiếp điểm 71A3B/60/11A đóng trở lại. Bộ điều khiển A7A đưa ra tín hiệu đốt lò trở lại. + Giả sử chọn chế độ đốt trên 2 vòi (vòi 1 và vòi 2) Quá trình đốt như sau: Đốt cao (đốt trên 2 vòi) đốt thấp (đốt trên vòi 1)  dừng đốt đốt trở lại. Các ngưỡng cho áp suất hơi: Pmin1  Pmin2  Pmax2  Pmax1 Khi áp suất hơi PPmin1 tiếp điểm 71A3B/60/11A, 71A6B (4-5)/69/13D đóng lại cấp tín hiệu cho bộ điều khiển A7A điều khiển đốt trên 2 vòi. Khi áp suất hơi Pmin1  P  Pmax2 bộ điều khiển A7A vẫn đưa tín hiệu ra đốt trên 2 vòi. Khi áp suất hơi Pmax2  P Pmax1 bộ cảm biến áp suất đóng tiếp điểm A6B (6 - 7) /69/13D cấp điện cho động cơ secvo quay chiều ngược lại cắt điện van điện từ khóa vòi 2 lại, tiếp điểm 71A3B/60/11A vẫn đóng vòi 1 vẫn hoạt động. Đồ án tốt nghiệp 55 Khi áp suất hơi P = Pmax1 thì tiếp điểm 71A3B/60/11A mở ra cắt vòi 1 hoạt động. * Chức năng kiểm tra, báo động, bảo vệ cho nồi hơi + Các thông số bảo vệ Bảo vệ mất lửa: Vì lí do nào đó ngọn lửa trong buồng đốt bị tắt, cảm quang 64B12G, 68B9G sẽ mất tín hiệu cấp cho bộ điều khiển đốt A7A, bộ này lập tức phát tín hiệu để cắt nguồn cho rơle 64K10F mở tiếp điểm 64K10F/66/2D cắt tín hiệu đốt lò. Đồng thời đóng tiếp điểm 64K10F /82/2A cấp tín hiệu bằng đèn trên Panel báo mất lửa. Đóng 64K10F/90/2B cấp tín hiệu báo động tới ECC. Bảo vệ ngừng đốt khi mức nước trong nồi giảm thấp: Khi mức nước trong nồi giảm thấp, bộ cảm biến mức nước A2B/26, A2B/27, A6B/26 mở tiếp điểm A2B/26/7C, 27A2B/26/7C cắt điện cho rơle K7F, K9F mở tiếp điểm 26K7F/66/1A và 26K9F/66/1C cắt tín hiệu cho bộ điều khiển đốt lò A7A bộ điều khiển này điều khiển ngừng đốt lò, có tín hiệu báo động bằng đèn tương ứng trên các Panel. Khi mức nước trong nồi quá cao thì A3B sẽ xử lý cấp điện cho rơle K5F, K6F ngắt tín hiệu đốt lò. Bảo vệ dừng đốt lò khi quạt gió bị quá tải: Khi quạt gió bị quá tải tiếp điểm 10Q6B/60/3A mở ra cắt điện K3F/60. Tiếp điểm 60K3F/67/6C mở ra làm cho K6F/67 mất điện quạt gió ngừng hoạt động. Tiếp điểm 60K3F/66/2C mở ra cắt tín hiệu bộ A7A. Bộ điều khiển A7A cấp tín hiệu dừng đốt, có các tín hiệu báo động tới các Panel và tín hiệu gửi tới ECC báo quạt gió bị quá tải. Bảo vệ dừng đốt lò khi nhiệt độ dầu đốt không đảm bảo: Nếu nhiệt độ dầu đốt không đảm bảo sẽ có tín hiệu cắt điện K5F/62 làm tiếp điểm 62K5F/66/4C mở ra. Bộ điều khiển A7A cấp tín hiệu dừng đốt lò. Có các tín hiệu đưa tới báo động bằng đèn trên các Panel và có tín hiệu gửi tới ECC để giám sát. Khi các sự cố báo động dừng đốt lò trên xảy ra, lò dừng đốt khi người vận hành khắc phục sự cố xong phải nhấn nút Reset hệ thống bằng cách đưa công tắc S3D sang vị trí Reset. + Các thông số báo động Báo động khi áp suất hơi ở mức thấp, cần tăng thêm nhiên liệu phun vào buồng đốt. Lúc đó, qua bộ biến đổi áp suất hơi A2D/71 và công tắc giới hạn mức hơi A3B/71 sẽ đóng tiếp điểm 4 - 5 lại để điều khiển đóng tiếp điểm 83/2A cấp tín hiệu báo động tương ứng. Đồ án tốt nghiệp 56 Báo động nồng độ muối trong nước cấp cao: Qua bộ cảm biến nồng độ muối A5C/30 và bộ khuếch đại A2A/30 sẽ khống chế rơle K3F/30 đóng tiếp điểm K3F/83/9A, K3F/91/1A cấp nguồn báo động tương ứng. Báo động khi nồng độ dầu trong nước cấp ở mức độ cao: Thông qua cảm biến nồng độ dầu A10A/30 để khống chế rơle K11F/30 đóng các tiếp điểm K11F/83/10A, K11F/91/3A cấp nguồn báo động tương ứng. Đồ án tốt nghiệp 57 PHẦN 2 ĐI SÂU NGHIÊN CỨU TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHÂN VỊT PHỤ VÀ TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG Đồ án tốt nghiệp 58 CHƯƠNG IV - HỆ THỐNG CHÂN VỊT PHỤ 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG CHÂN VỊT PHỤ 4.1.1 - Chức năng, yêu cầu, phân loại a. Chức năng Hệ thống chân vịt phụ có chức năng hỗ trợ tàu trong quá trình điều động manơ, quay trở, tăng tính cơ động của tàu, đặc biệt là trên các tàu lớn, tàu công trình, tàu container. Hệ thống chân vịt phụ rất quan trọng để khai thác tàu một cách an toàn, kinh tế hiệu quả hơn. b. Yêu cầu Hệ thống chân vịt phụ thường hoạt động trong quá trình điều động, manơ nên đòi hỏi tính chính xác, ổn định, đặc biệt là hệ thống điều khiển. Hệ thống chân vịt phụ luôn phải có ít nhất hai trạm điều khiển để có thể thực hiện chuyển đổi vị trí điều khiển khi cần thiết. c. Phân loại Chân vịt phụ thường được thiết kế theo hai loại chân vịt biến bước và chân vịt bước cố định. Chân vịt bước cố định thay đổi vận tốc và hướng bằng cách thay đổi chiều và tốc độ của động cơ lai chân vịt. Chân vịt biến bước thay đổi hướng và lực đẩy bằng cách thay đổi bước cánh chân vịt. Có thể phân loại hệ thống chân vịt phụ theo các cách sau: * Dựa vào đặc điểm động cơ sơ cấp lai chân vịt: + Chân vịt được lai bởi động cơ Diezel. + Chân vịt được lai bởi động cơ điện. + Chân vịt được lai bởi tuabin. * Dựa vào đặc điểm của hệ thống điều khiển: + Hệ thống điều khiển điện - cơ. + Hệ thống điều khiển điện - thuỷ lực. + Hệ thống điều khiển điện - khí - thuỷ lực. * Dựa vào đặc điểm cơ cấu dịch bước chân vịt: + Cơ cấu dịch bước kiểu bánh răng. + Cơ cấu dịch bước kiểu trục vít. + Cơ cấu dịch bước kiểu khối trượt. + Cơ cấu dịch bước kiểu tay biên. Đồ án tốt nghiệp 59 d. Đặc điểm của hệ thống chân vịt phụ: + Tạo ra lực đẩy phụ giúp trong quá trình quay trở của tàu. + Lực đẩy của chân vịt phụ cần thay đổi được chiều, độ lớn một cách liên tục. + Hệ thống chân vịt phụ làm việc ở chế độ dài hạn. * Hệ thống chân vịt biến bước có một số đặc điểm riêng sau: + Cánh của chân vịt biến bước có khả năng quay quanh một trục vuông góc với trục chân vịt. + So với hệ thống chân vịt bước cố định thì hệ thống chân vịt biến bước có tính cơ động cao hơn rất nhiều, có khả năng tận dụng hết công suất của của động cơ sơ cấp lai mà không phụ thuộc vào tốc độ của tàu. + Do có những ưu điểm vượt trội nên hệ thống chân vịt biến bước rất phù hợp với những tàu đòi hỏi tính cơ động cao như tàu công trình, tàu lai dắt, tàu kéo … 4.1.2. Các cơ cấu dịch chuyển bước chân vịt. + Cơ cấu dịch bước kiểu bánh răng (hình 4.1a). Khi trục bánh răng 1 quay, nhờ sự ăn khớp giữa 2 bánh răng mà bánh răng 2 được quay theo, làm thay đổi vị trí của cánh chân vịt. + Cơ cấu dịch bước kiểu khối trượt (hình 4.1b). Khi trục 1 quay tác động vào khối trượt 2, nhờ lực ma sát làm cho khối trượt 2 quay theo, làm cho cánh chân vịt được thay đổi vị trí. + Cơ cấu dịch bước kiểu trục vít (hình 4.1c). Khi trục 1 chuyển động tịnh tiến tác động vào trục vít 2 gắn ở thân của cánh chân vịt, làm thay đổi vị trí cánh chân vịt. + Cơ cấu dịch bước kiểu tay biên (hình 4.1d). Trục 1 chuyển động tịnh tiến, nhờ tay biên 2 mà chuyển động tịnh tiến của trục biến thành chuyển động quay cánh chân vịt 3 làm thay đổi bước chân vịt. Đồ án tốt nghiệp 60 H×nh d : C¬ cÊu dÞch b­íc kiÓu tay biªn H×nh b : C¬ cÊu dÞch b­íc kiÓu khèi tr­ît H×nh c : C¬ cÊu dÞch b­íc kiÓu trôc vÝt H×nh a : C¬ cÊu dÞch b­íc kiÓu b¸nh r¨ng C ¸nh ch©n vÞt Trôc b¸nh r¨ ng Trôc vÝt Trôc b¸nh r¨ ng Trôc b¸nh r¨ ng Tay biªn C¸nh ch©n vÞt C¸nh ch©n vÞt Trôc b¸nh r¨ ng Khèi tr­ît C¸nh ch©n vÞt Hình 4.1 Các cơ cấu dịch chuyển bước chân vịt. * Cơ cấu điều khiển dịch bước. Phổ biến nhất trong các loại chân vịt biến bước đang sử dụng là truyền động dịch bước thông qua cơ cấu trượt (sliding block) theo kết cấu như đã nêu trên, có 2 phương pháp điều khiển là: Trục dịch bước xoay và trục dịch bước tịnh tiến. Với một số loại chân vịt, khi tính tới khả năng điều khiển hư hỏng, công suất không lớn, có thể cố định bước cho hành trình thì người ta dùng dịch bước kiểu xoay. Khi có sự cố, người ta cố định bước chân vịt bằng cách chốt chặt bánh răng 1. Servo motor Tíi moay¬ Trôc ch©n vÞt Hình 4.2 Cơ cấu điều khiển bước bằng Servo motor Đồ án tốt nghiệp 61 4.1.3. Cấu tạo một số hệ thống chân vịt phụ a. Cấu tạo hệ thống chân vịt diesel: + Hệ thống chân vịt diesel có bước cố định: Việc đảo chiều chân vịt được thực hiện thông qua việc đảo chiều li hợp, việc thay đổi tốc độ cũng được thay đổi thông qua bộ li hợp. + Hệ thống chân vịt diesel biến bước: Động cơ diesel lai chân vịt là động cơ không có đảo chiều và không cần thay đổi tốc độ, việc đảo chiều quay chân vịt và điều chỉnh tốc độ được thực hiện thông qua điều chỉnh bước cánh chân vịt. - Hệ thống khởi động động cơ diesel lai chân vịt biến bước có chức năng khởi động động cơ lai chân vịt đến một tốc độ công tác ổn định. Hệ thống cũng bao gồm các mạch khống chế, mạch bảo vệ ... Đặc biệt hệ thống phải có khống chế bước không: Tức là hệ thống chỉ cho khởi động khi bước chân vịt ở vị trí 0. - Các hệ thống điều khiển bước và chỉ báo bước chân vịt. Cấu trúc chung của hệ thống là điện - thuỷ lực hoặc gió - thuỷ lực. Phương pháp điều khiển là sử dụng điều khiển lặp. Hệ thống bao gồm những khâu chính là mạch tạo lặp và mạch khuếch đại. Phần tử tạo lặp thường là cầu điện trở hoặc xenxin. b. Cấu tạo hệ thống chân vịt Điện - Cơ + Hệ thống chân vịt Điện - Cơ là loại mà động cơ lai chân vịt là động cơ điện, động cơ được gắn với chân vịt thông qua khớp nối. Hệ thống này gồm có hai loại là: loại chân vịt biến bước và loại không biến bước. Loại biến bước là loại động cơ điện lai chân vịt có tốc độ và chiều quay không đổi, việc thay đổi hướng đẩy và lực đẩy thông qua việc thay đổi bước chân vịt. Loại này có ưu điểm là động cơ điện lai chân vịt công tác ổn định, ít bị quá tải nên tuổi thọ cao. Loại có bước cố định thì việc thay đổi hướng và lực đẩy tàu đều do động cơ điện thực hiện, việc trhay đổi hướng đẩy bằng cách đảo chiều quay động cơ, việc thay đổi lực đẩy bằng cách thay đổi tốc độ quay của động cơ. Loại này có ưu điểm là gọn nhẹ nhưng nhược điểm là động cơ điện dễ bị quá tải do mô men cản ban đầu là rất lớn (do sức ì của chân vịt và lực cản của cánh chân vịt lớn). 4.1.4 - Các đặc tính của chân vịt a. Đặc tính làm việc của chân vịt. Là mối quan hệ giũa lực đẩy tàu (hay mômen tương ứng trên trục) với tốc độ động cơ sơ cấp lai trong cùng điều kiện môi trường thuỷ động, trạng thái thông số tàu: Tải trọng, độ nhám thân tàu, điều kiện mặt biển… Đồ án tốt nghiệp 62 Đặc tính có dạng như hình vẽ: nn ® m Hình 4.3 Đặc tính Ne=f(n) của chân vịt. Phương trình biểu diễn Ne = K.nx (4.1) Với K là hàm số phụ thuộc vào H/D D H CK . (4.2) Trong đó: C = const. H: Bước chân vịt. D: Đường kính chân vịt. Khi đó: K được gọi là hệ số chân vịt. Từ đặc tính nhận thấy, với cùng một tốc độ nếu điều chỉnh bước H thì sẽ có các đường đặc tính chân vịt 1, 2, 3 tương ứng với các giá trị công suất Ne3, Ne2, Ne1 khi n = nđm. Đồ án tốt nghiệp 63 Vậy với mỗi tốc độ n, có thể thay đổi công suất đẩy Ne theo các giá trị bước chân vịt H (tăng hoặc giảm bước chân vịt). Ngược lại , với một công suất giới hạn của động cơ là Ne, thì có thể chọn tốc độ và bước chân vịt phù hợp để động cơ không bị quá tải. b. Đặc tính thuỷ động học của chân vịt. Là mối quan hệ giữa lực đẩy (T), mômen (Q), hiệu suất (P) với hệ số tịnh tiến (J). 0.6 0  0.6 0.2 1.2 0.8 0.4 0.8 0.4 0.2 1.0 1.4 J T,Q P T Q P  Hình 4.4 Đặc tính thủy động học của chân vịt. Công thức tính hiệu suất:   2 * JD Q T P  (4.3) Trong đó: J: Hệ số tịnh tiến T: Lực đẩy D: Đường kính Q: Mômen Đồ án tốt nghiệp 64 4.2. HỆ THỐNG CHÂN VỊT MŨI TÀU 700 TEU Tàu container 700 Teu được trang bị hệ thống chân vịt mũi là loại chân vịt có bước cố định. Chân vịt được lai trực tiếp bởi một động cơ điện là loại động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha, roto dây quấn. Các thông số chính của động cơ như sau: Công suất tiêu thụ: P = 500 Kw. Điện áp định mức stator: U = 440 V. Dòng điện định mức stator: I = 770 A. Tốc độ định mức: n = 1770 v/ph. Tần số lưới điện: f = 60 Hz. Hệ số: cos = 0,9. Dòng điện định mức roto: I2 = 390A. Sức điện động ngắn mạch roto: E2 = 785V. Việc thay đổi hướng đẩy tàu quay trái hay quay phải được thực hiện thông qua việc đảo chiều động cơ lai chân vịt. Sự thay đổi tốc độ của tàu được thực hiện bằng phương pháp điều chỉnh điện trở phụ của mạch roto. Việc điều khiển chân vịt mũi được thực hiện tại buồng lái, có ba vị trí điều khiển: Vị trí trung tâm và hai bên cánh gà. 4.2.1 - Giới thiệu phần tử * Tập bản vẽ (410167-9332-0100-021) - Trang số 1: + 1T1: Là biến dòng để lấy tín hiệu dòng tải đưa đến ampekế đo dòng tải. + A: Là ampekế đo dòng tải đặt ở buồng lái. + Điện áp cấp cho động cơ được lấy từ bảng điện chính. + 1F1: Là aptomat cấp nguồn điều khiển. - Trang số 2: + M: Là động cơ điện dị bộ rô to dây quấn có thể thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi nấc điện trở phụ ở mạch ro to. + 2T1, 2T2, 2T3: Là các biến dòng lấy tín hiệu dòng tải của các pha. + 2A1: Là khối đo và biến đổi có các đầu a1 - a3 lấy tín hiệu từ thứ cấp biến dòng 2T1, b1 - b3 lấy tín hiệu từ thứ cấp biến dòng 2T2, c1 - c3 lấy tín hiệu từ thứ cấp biến dòng 2T3. Đồ án tốt nghiệp 65 + PW6, PW8, PW10: Đầu vào tương tự của PLC để lấy tín hiệu dòng tải. + PAW6: Điều chỉnh bảo vệ quá tải. + K1: Khối cảm biến pha. + 6K1M, 6KM2: Tiếp điểm chính của contactor 6K1M, 6K2M cấp nguồn cho động cơ quay theo chiều thuận hoặc theo chiều ngược. - Trang số 3 : + RESISTOR1, RESISTOR2: Là các điện trở phụ mạch ro to. + 6K7M, 6K6M, 6K5M, 6K4M, 6K3M: Là các tiếp điểm contactor để điều chỉnh các nấc điện trở. - Trang số 4: + 4F1, 4F2: Là các aptomat cấp nguồn cho mạch điều khiển. + 4G1: Thiết bị chỉnh lưu cấp nguồn 1 chiều 24V cho PLC. - Trang 4a, 4b: + 4A1, 4A2, 4A3, 4A4: Các đầu vào đầu ra của PLC S7 - 200. + VDR: Là hộp đen được đặt trên buồng lái. - Trang số 5: + A0.0 : Là đầu ra cấp nguồn cho rơle 5K1 ngắt nguồn điều khiển. + A0.1: Là đầu ra cấp nguồn cho rơle 5K2 báo động. + A0.2: Là đầu ra cấp nguồn cho rơle 5K3 báo động quá tải. - Trang số 6: + A2.0 cấp nguồn cho contactor 6K1M thực hiện cấp nguồn cho động cơ lai chân vịt mũi đẩy tàu sang trái với lực đẩy 70% (step1). + A2.1 cấp nguồn cho contactor 6K2M thực hiện cấp nguồn cho động cơ lai chân vịt mũi đẩy tàu sang phải với lực đẩy 70% (step1). + A2.3 cấp nguồn cho contactor 6K4M điều khiển sức đẩy chân vịt là 100% (step 3/1). + A2.4 cấp nguồn cho contactor 6K5M điều khiển sức đẩy chân vịt là 100% (step 3/2). + A2.5 cấp nguồn cho contactor 6K6M điều khiển sức đẩy chân vịt là 100% (step 3/3). + A2.6 cấp nguồn cho contactor 6K7M điều khiển sức đẩy chân vịt là 100% (step 3/4). Đồ án tốt nghiệp 66 - Trang số 7 : + Là các đầu ra của PLC gửi đến các đèn báo hiệu về chiều và lực đẩy ở bảng điều khiển trung tâm và ở hai bên cánh gà. - Trang số 8: + Là các đầu ra của PLC gửi tín hiệu báo động bằng chuông và còi. - Trang số 9: + E0.0: Là đầu vào lấy tín hiệu mức dầu bôi trơn thấp. + E0.1: Là đầu vào lấy tín hiệu nhiệt độ động cơ điện > 145oC. + E0.2: Là đầu vào lấy tín hiệu nhiệt độ động cơ điện > 155oC. + E0.4: Là đầu vào quạt gió buồng chân vịt mũi bị quá tải. + E0.5: Là đầu vào quạt gió buồng chân vịt mũi đang hoạt động. + E0.6: Là đầu vào phanh bị quá tải. + E0.6: Là đầu vào phanh hoạt động. - Trang số 11: + E2.0, E2.1, E2.2, E2.3 : Là các đầu vào lấy tín hiệu phản hồi. - Trang số 12: + E3.0, E3.1, E3.2: Là các tín hiệu đầu vào của PLC (50% > 100%) PS. + E3.0, E3.1, E3.2: Là các tín hiệu đầu vào của PLC (50% > 100%) SB. - Trang số 13: + E4.0: Tín hiệu ngắt điều khiển ở buồng lái. + E4.3: Tín hiệu điều khiển ở buồng lái. + E4.4: Tín hiệu dừng buồng lái. +E4.5: Tín hiệu thử đèn. + E4.6: Tín hiệu tắt chuông. + E4.7: Tín hiệu dừng tại chỗ. + E3.7: Tín hiệu về giám sát pha. - Trang số 14: + 14R0, 14R1: Là các điện trở sấy. + 14H1: Là đèn báo. Đồ án tốt nghiệp 67 - Trang số 15: + 15S0: Là nút dừng sự cố. + 15S1: Là nút dừng ở (PS WING PANEL). + 15S1: Là nút dừng (SB WING PANEL). + 15S3 : Là nút dừng ở bảng điều khiển trung tâm buồng lái. + 15S4: Là nút ấn thử đèn. + 15S5: Là nút ấn tắt báo động. + 3S0: Là nút ấn tắt điều khiển. - Trang số 16: + 16SH1, 16SH2, 16SH3, 16SH4, 16SH5, 16SH6 là các công tắc điều khiển trên panel điều khiển ở (PS WING PANEL). + 16SH13, 16SH14, 16SH15, 16SH16, 16SH17, 16SH18 là các công tắc điều khiển ở (SB WING PANEL). + 16SH7, 16SH8, 16SH9, 16SH10, 16SH11, 16SH12 là các công tắc điều khiển trung tâm. - Trang số 17: + 16SH1, 16SH2, 16SH3, 16SH4, 16SH5, 16SH6 là các đèn báo điều khiển ở (PS WING PANEL). + 16SH7, 16SH8, 16SH9, 16SH10, 16SH11, 16SH12 là các đèn báo điều khiển ở khu vực trung tâm. + 16SH13, 16SH14, 16SH15, 16SH16, 16SH17, 16SH18 là các đèn báo điều khiển ở (SB WING PANEL). - Trang số 18: + 18H6: Là chuông báo động. + 18H7: Là đèn báo động. + 18H8: Là đèn báo quá tải. + 18H4: Là đèn báo chân vịt mũi đã sẵn sàng. + 18H1, 18H2, 18H3, 18H9, 18H10, 18H11: Là các đèn báo tương ứng ở PS WING PANEL và SB WING PANEL. 4.2.2 - Nguyên lý hoạt động: Khi tất cả các điều kiện về nguồn, về động cơ đã được đảm bảo, aptomat cấp nguồn cho tủ điện điều khiển động cơ đóng sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ làm việc thì đầu ra của PLC A3.6 có tín hiệu cấp nguồn cho các đèn báo 18H1, 18H4, 18H9 Đồ án tốt nghiệp 68 báo chân vịt mũi đã sẵn sàng hoạt động khi đó người điều khiển bắt đầu có thể điều khiển chân vịt mũi. Giả sử ta muốn đẩy tàu sang phải (điều khiển ở SB WING PANEL) Ta ấn nút 16SH16 (trang 16.7), tín hiệu sẽ được gửi đến đầu vào E3.3 (trang 12.4) của PLC, khối PLC sẽ sử lý cấp tín hiệu đến đầu ra A2.1 (trang 6.3) làm cho contactor 6K2M có điện mở tiếp điểm 6K2M (31 - 32) (trang 6.2) khống chế mạch điều khiển chân vịt đẩy tàu quay sang bên trái, đồng thời mở tiếp điểm 6K2M (21 - 22) (trang 1.6) ngắt nguồn cho mạch sấy động cơ đồng thời đóng tiếp điểm 6K2M (1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) (trang 2.3) ở mạch động lực cấp nguồn cho động cơ hoạt động theo chiều đẩy tàu sang phải, đồng thời đóng tiếp điểm 6K2M (13 - 14) (trang 20.5) cấp nguồn cho contactor 20K3, 20K3 đóng tiếp điểm 20K3 (13 - 14) (trang 21.3) báo hệ thống chân vịt mũi đã hoạt động và đóng tiếp điểm 20K3 (33 - 34) (trang 21.6) báo đẩy tàu sang phải, đóng tiếp điểm 20K3 (23 - 24) (trang 20.2) cấp nguồn cho đồng hồ đếm thời gian hoạt động. 6K2M đóng tiếp điểm 6K2M (43 - 44) (trang 11.2) cấp tín hiệu phản hồi tới đầu vào E2.1 của PLC, đầu ra A3.3 của PLC (trang 7.4) cấp tín hiệu đến đèn báo 16SH10 (trang 17.5) báo đang đẩy tàu sang phải với lực đẩy 70%. Muốn tăng lực đẩy tàu lên ta tác động vào 16SH17 (trang 16.8) tín hiệu sẽ được gửi đến đầu E3.4 (trang 12.5) của khối PLC, PLC sẽ xử lý đầu ra A2.2 (trang 6.3) có tín hiệu cấp nguồn cho contactor 6K3M, 6K3M có điện đóng tiếp điểm 6K3M (1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) ở mạch động lực (trang 3.8) cắt bớt điện trở, tốc độ của động cơ sẽ được tăng lên, đồng thời tiếp điểm phụ 6K3M (trang 11.3) cấp tín hiệu phản hồi đến đầu vào E2.2 của PLC, đầu ra A3.4 (trang7.5) cấp tín hiệu đến đèn báo 16SH11 (trang 17.5) báo đang đẩy tàu sang phải với lực đẩy 85%. Để đạt được lực đẩy tàu tối đa 100% ta ấn nút 16SH18 (trang 16.8) khi đó có tín hiệu gửi đến chân E3.5 của khối PLC, PLC sẽ sử lý đầu ra A2.3 (trang 6.4) có tín hiệu cấp nguồn cho contactor 6K4M đóng tiếp điểm ở mạch động lực 6K4M (1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) (trang 3.5) ngắt bớt điện trở, tốc độ động cơ được tăng lên, đồng thời đóng tiếp điểm phụ 6K4M (13 - 14) (trang11.4) sẵn sàng cấp tín hiệu phản hồi tới đầu vào E2.3 của PLC. Sau thời gian trễ 3 (s) đầu ra A2.4 có tín hiệu cấp nguồn cho contactor 6K5M đóng tiếp điểm ở mạch động lực 6K5M (1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) (trang3.4) ngắt bớt tiếp điện trở phụ, đồng thời đóng tiếp điểm phụ 6K5M (13 - 14) (trang11.4) sẵn sàng cấp tín hiệu phản hồi tới đầu vào E2.3 của PLC, tốc độ động cơ tiếp tục được tăng lên,. Sau thời gian trễ 3 (s) tiếp theo đầu ra A2.5 có tín hiệu cấp nguồn cho contactor 6K6M đóng tiếp điểm ở mạch động lực 6K6M (1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) (trang3.3) ngắt bớt tiếp điện trở phụ, đồng thời đóng tiếp điểm phụ 6K6M (13 -14) (trang11.4) sẵn sàng cấp tín hiệu phản hồi tới đầu vào E2.3 của PLC, tốc độ Đồ án tốt nghiệp 69 động cơ tiếp tục tăng lên. Sau thời gian trễ 3 (s) tiếp theo đầu ra A2.6 có tín hiệu cấp nguồn cho contactor 6K7M đóng tiếp điểm ở mạch động lực 6K7M (1 - 2, 3 - 4, 5 - 6) (trang3.2) ngắt toàn bộ điện trở mạch roto động cơ làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên tàu được đẩy với lực lớn nhất, đồng thời đóng tiếp điểm phụ 6K7M (13 -14) (trang11.4) cấp tín hiệu phản hồi tới đầu vào E2.3 của PLC động cơ làm việc với tốc độ 100%. Đầu ra A3.5 cấp tín hiệu đến đèn báo 16SH12 báo lực đẩy tàu sang phải 100%. Muốn dừng động cơ ta có thể tác động vào nút 15S1 (trang 15.2, 15.3) hoặc 15S3 (trang 15.7) sẽ có tín hiệu gửi đến đầu E4.4 (trang 13.5) đầu ra A2.1 mất tín hiệu contactor 6K2M mất điện ngắt nguồn cấp đến động cơ, ngoài ra trong trường hợp khẩn cấp ta có thể tác động vào nút dừng sự cố (15S0) trang 15 sẽ có tín hiệu gửi đến ngắt contactor 19K1 (trang 19.2) mở tiếp điểm 19K1 (trang 11.7) gửi tín hiệu ngắt aptomat trên bảng điện chính. Việc điều khiển tàu sang bên trái cũng được thực hiện như ở trên. Việc đảo chiều quay chân vịt được thực hiện bằng cách đảo chiều trực tiếp động cơ lai. Khi có tín hiệu đảo chiều gửi tới PLC thì khối PLC sẽ xử lý sau một khoảng thời gian trễ mới cấp tín hiệu đóng contactor đảo chiều. Quá trình điều khiển diễn ra tương tự ở các vị trí điều khiển khác. 4.2.3 - Các hình thức báo động và bảo vệ + Bảo vệ ngắn mạch bằng aptomat Q12 trên bảng điện chính. + Bảo vệ quá tải với độ trễ thời gian là 5(s).Khi động cơ bị quá tải ,thì sau độ trễ thời gian thì các đầu ra A2.0 và A2.1 cắt tín hiệu cấp nguồn cho các contactor 6KM1, và 6KM2 ngắt nguồn cấp cho động cơ đồng thời các đầu ra A4.0, A4.1, A4.2 ở trang 8 sẽ cấp tín hiệu báo động bằng đèn và còi. + Báo động khi nhiệt độ của động cơ vượt quá 1450C bằng cảm biến 20A1. + Bảo vệ khi nhiệt độ của động cơ vượt quá 1550C bằng cảm biến 20A2. + Báo động mức dầu BU - oil thấp. Đồ án tốt nghiệp 70 CHƯƠNG V - TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN LAI CHÂN VỊT MŨI 5.1 - Cơ sở lý thuyết Đối với động cơ roto dây quấn để hạn chế dòng khởi động, tăng mô men khởi động người ta đưa điện trở phụ vào mạch roto trong quá trình khởi động sau đó loại dần các điện trở phụ này theo từng cấp. Khi đưa R2f vào roto thì: 1 = const Mth = const nm f th X RR S 22 ''   (5.1) R2f càng lớn Sth càng lớn và  càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng mềm, khi đặc tính cơ nằm trong đoạn làm việc. Ta có phương trình đặc tính cơ: ]) ' .[(. .'.'3 222 11 2 2 1 nmXs R Rs PRU M    (5.2) Và phương trình đặc tính cơ điện: 22 21 1 2 )'( ' nm f nm XRR U I   (5.3) Ta thấy Rf càng tăng, dòng điện khởi động càng giảm. Các đặc tính dòng điện roto vẽ trên hình (Hình 5.1). Trong một phạm vi nhất định khi Rf tăng sẽ làm Mkđ tăng lên, còn sau đó mô men khởi động sẽ giảm. Vì vậy phải căn cứ vào điều kiện khởi động và đặc điểm của phụ tải mà chọn trị số điện trở phụ cho thích hợp. Đặc tính cơ được thể hiện trên hình 5.2: Đồ án tốt nghiệp 71 Rf1<Rf2<Rf3 Hình 5.1 Đặc tính cơ điện của động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha Hình 5.2 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha  TN 0 I2nm I2 Rf2 Rf3 Rf1  0 T N 1 Mt 2 3 M Đồ án tốt nghiệp 72 Để xác định trị số các cấp điện trở khởi động ta có thể sử dụng các đặc tính đã được tuyến tính hóa trong đoạn khởi động. Quá trình xây dựng đặc tính và tính toán điện trở khởi động như sau: B1: Dựa vào các thông số của động cơ vẽ đặc tính cơ tự nhiên: Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 3 pha là đường cong phức tạp do vậy muốn xây dựng đặc tính cơ chúng ta phải xây dựng nhiều điểm (M ; S) sau đó chuyển đổi thành toạ độ (M ; ) trên đặc tính cơ. Có hai cách để xây dựng đặc tính cơ tự nhiên của động cơ không đồng bộ 3 pha đó là phương pháp xây dựng chính xác và phương pháp gần đúng. + Phương pháp xây dựng chính xác: Để xây dựng theo phương pháp này chúng ta cần phải biết được các thông số: Pđm, U1đm, I1đm, nđm, E2nm, R1, X1, R2 ’, X2 ’, M, kđ. Từ các thông số trên ta xác định Mth, sth, a: Mth = M * Mđm (5.4) Sth = 22 1 ' 2 nmXR R  (5.5) a = ' 2 1 R R (5.6) Ta có phương trình Kloss đầy đủ: M = th th th thth sa s s s s saM **2 )*1(*2   (5.7) Thay các giá trị Mth, sth, a vào phương trình Kloss đầy đủ và cho độ trượt s biến thiên từ 0 đến 1 ta xác định được các giá trị tương ứng của mômen. Từ các cặp giá trị (M ; s) chuyển sang các cặp giá trị (M ; ) vẽ được đặc tính cơ tự nhiên. Trong trường hợp ta không biết các giá trị của: R1, X1, R2 ’, X2 ’ thì sth, và a được xác định như sau: Dựa vào điểm định mức: M = th dm th th dm thth sa s s s s saM **2 )*1(*2   (5.8) Dựa vào điểm khởi động: M = thth th thth sas s saM **2 1 )*1(*2   (5.9) Đồ án tốt nghiệp 73 Kết hợp hai phương trình (5.8) và (5.9) ta tính được sth và a. + Phương pháp gần đúng: Phương pháp này sử dụng khi chúng ta không biết R1, X1, R2 ’, X2 ’, kđ. Với động cơ nhỏ và trung bình mà sth = 0.15  0.25 thì chúng ta coi R1  R2 ’ nên a  1. Khi đó phương trình Kloss có dạng: M = th th th thth s s s s s sM 2 )1(*2   (5.10) Mth được tính theo biểu thức: Mth = M * Mđm = M * 55,9** dm dm M mm dm n PP     (5.11) sth được tính dựa vào điểm làm việc định mức: Sth = Sđm *               1**21 1*212 Mdm MdmmM s s   (5.12) Thay Sth, Mth vào phương trình Kloss và cho s biến thiên từ 0  1 ta vẽ được đặc tính. Với động cơ công suất lớn thì R << Xnm nên ta coi a * Sth = 0. Khi đó phương trình Kloss có dạng: M = s s s s M th th th  2 (5.13) Sth được tính theo biểu thức: Sth = Sđm *  12  MM  (5.14) Mth được tính theo biểu thức (5.11): Mth = M * Mđm = M * 55,9** dm dm M mm dm n PP     Thay sth, Mth vào phương trình Kloss và cho s biến thiên từ 0  1 ta vẽ được đặc tính. B2: Chọn các trị số của mô men : Mô men đỉnh M1  0,85Mth : Mô men chuyển M2 ≥ (1,1  1,3) Mđm B3: Đặt giá trị M1, M2 lên trục hoành dóng song song với trục tung cắt đường đặc tính cơ tự nhiên tại 2 điểm a và b. Qua a và b kẻ đường thẳng, đường thẳng này cắt đường thẳng đi qua điểm tốc độ từ trường quay song song với trục hoành tại điểm Đồ án tốt nghiệp 74 T, T chính là điểm đồng quy của các tia khởi động. Lấy T làm điểm xuất phát và thực hiện vẽ các đường đặc tính cơ như sau: - Tại điểm b kẻ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường dóng M2 tại điểm c, nối T với c ta được tia khởi động thứ nhất, tia khởi động này cắt đường dóng M1 tại d. Từ d kẻ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường dóng M2 tại e, nối T với e ta được tia khởi động thứ 2, tia khởi động này cắt đường dóng M1 tại f. Quá trình cứ tiếp diễn như thế cho đến khi tia khởi động cuối cùng cắt trục hoành tại điểm M1. Hình 5.3 Cách xác định các cấp điện trở khởi động 5.2 - Tính toán * Các thông số cần thiết: P = 500 Kw U1 = 440 V I1 = 770 A n = 1770 v/ph f = 60 Hz cos: 0,9 I2đm = 390A E2nm = 785V 5.2.1 - Tính toán các thông số: Áp dụng công thức: p f n *60  (5.15) M M1 M2 O 1  T e d f b a c TN Đồ án tốt nghiệp 75  2 1770 60*60*60  n f p đm = nđm = 1770 = 185,3 (rad/s) 9,55 9,55 1 = 2..f1 = 2..60 = 188,5 (rad/s) p 2 Sđm = 1 - đm = 188,5 – 185,3 = 0,017 1 188,5 Mđm = Pđm*10 3 = 500 *103 = 2698(N.m) đm 185,3 Sth  Sđm *  12  MM  )18,28,2(*017,0 2   0,09 Mth = M*Mđm = 2,8 * 2698 = 7554 (N.m) Dùng phương pháp gần đúng Vì động cơ công suất lớn nên ta coi R1 = 0  a = 0  Ta có công thức Kloss đơn giản M = 2.Mth S + Sth Sth S Cho s biến thiên từ 0 đến 1 ta có bảng sau: s 0 0,0166 0,022 0,0406 0,09 0,199 0,365 0,487 1  188,5 185,4 184,353 180,8 171,535 151 119,7 96,7 0 M 0 2698 3507,4 5665,5 7554 5665,5 3507,4 2698 1348,8 Đồ án tốt nghiệp 76 5.2.2 - Xây dựng đặc tính cơ Chọn giá trị mô men đỉnh: M1 = 0,75 Mth = 0,75*7554 = 5665,5 (N.m) Chọn giá trị mô men đỉnh: M2 = 1,3 Mđm = 1,3*2698 = 3507,4 (N.m) Ta có đặc tính: M 2 M t hM 1M dmM k d0 w 1 T M a b c d e f g h i j k l R f 1 R f 2 R f 3 R f 4 R f 5 m 0.7863 0.6980 1.3193 2.4754 4.6922 8.8627 Đồ án tốt nghiệp 77 5.2.3 - Xác định các cấp điện trở khởi động Giá trị các cấp điện trở được tính theo R2 Ta có: R2 = 1621,1 390*3 785 *3 2 2  dm nm I E () Rf1 = R2* mb jl = 1,13 7863,0 8627,8 1621,1  () Rf2 = R2* mb hj = 934,6 7863,0 6922,4 1621,1  () Rf3 = R2* mb fh = 658,3 7863,0 4754,2 1621,1  () Rf4 = R2* mb df = 95,1 7863,0 3193,1 1621,1  () Rf5 = R2* mb bd = 0316,1 7863,0 6980,0 1621,1  () Đồ án tốt nghiệp 78 KẾT LUẬN Trong đồ án của em đã trình bày một số hệ thống trên tàu thuỷ như: Hệ thống năng lượng, hệ thống nồi hơi, một số hệ thống phụ buồng máy, hệ thống neo. Ở mỗi hệ thống em đã giới thiệu các phần tử và trình bày về nguyên lý hoạt động của hệ thống. Trên cơ sở tìm hiểu các hệ thống đó đã giúp em hiểu thêm về các hệ thống của con tàu sâu sắc hơn. Trong phần đi sâu nghiên cứu hệ thống truyền động điện chân vịt phụ và tính toán điện trở khởi động em đã tìm hiểu được cách tính toán điện trở phụ mạch roto. Đặc biệt là cách xây dựng đặc tính cơ và cách xác định các cấp điện trở khởi động. Nền công nghiệp đóng tàu của nước ta đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ. Chính vì vậy việc xử dụng PLC vào điều khiển và giám sát là hết sức quan trọng, giúp cho hệ thống nhỏ gọn hơn mà vẫn đảm bảo được các yêu cầu đặt ra. Trên tàu 700 Teu có rất nhiều hệ thống được trang bị PLC trong đó có hệ thống chân vịt phụ. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo đã tận tình giảng dạy chúng em trong suốt những năm học vừa qua. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành đồ án tốt nghiệp nhưng do còn hạn chế về các yếu tố khách quan và chủ quan nên đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong quý thầy cô chỉ bảo thêm để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Đồ án tốt nghiệp 79 DANH SÁCH TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên tác giả Tên tài liệu 1 Bùi Quốc Khánh Nguyễn Văn Liễn Nguyễn Thị Hiền Truyền Động Điện NXB Khoa học & Kỹ thuật 2 Nguyễn Hữu Khương Điều Khiển Từ Xa Động Cơ Diesel NXB TP Hồ Chí Minh